大跨度变截面箱梁分区分段匹配工厂化预制施工工法.pdf
《大跨度变截面箱梁分区分段匹配工厂化预制施工工法.pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《大跨度变截面箱梁分区分段匹配工厂化预制施工工法.pdf(19页珍藏版)》请在沃文网上搜索。
1、大跨度变截面箱梁分区分段匹配工厂化预制施工工法 大跨度变截面箱梁分区分段匹配工厂化预制施工工法 1、前 言 1、前 言 港珠澳大桥跨越珠江口伶仃洋海域,是连接香港特别行政区、广东省珠海市、澳门特别行政区的大型跨海通道,是国家高速公路网规划中珠江三角洲地区环线的组成部分和跨越伶仃洋海域的关键性工程。港珠澳大桥香港段接线海中桥梁工程西起自粤港分界线,起点里程 K4+200,东止于观景山隧道,终点里程 K13+500,全长约 9300m,上部结构全部采用短线匹配预制安装工艺。其中主桥通航孔桥 180m跨变截面连续刚构桥箱梁采用短线匹配预制,刷新了该工艺在更大跨度、更高梁段、更复杂变截面梁段预制的世界
2、纪录。节段短线匹配法预制在美、欧、日本、东南亚及我国香港等地应用较为广泛,如香港昂船洲大桥、T9 号干线、孟加拉帕克西大桥、美国胜利桥等。在我国大陆地区应用较少,仅苏通长江公路大桥、厦门集美大桥、上海祟启大桥、南京四桥、嘉绍大桥、厦漳跨海大桥等工程项目采用该项技术。这些项目中,国外孟加拉帕克西大桥梁高达到 7m,但其为直腹板、折线底板,且线性为直线无超高;国内除集美大桥最大跨度为 100m 外,其余均为 75m 以内,而集美大桥结构线形变化相对简单,平曲线半径较大,不存在缓和曲线段,箱梁断面未有扭转现象。国内外采用短线匹配预制工艺已建桥梁预制难度均较小。而港珠澳大桥香港段 180m 跨变截面连
3、续刚构箱梁单跨分为 50 个节段,墩顶到跨中梁高 10m4m,底宽 5m7m,梁宽 17m19m。梁段高差 6m,底宽差 2m,翼缘变宽 2米,且 ML12ML14 联变截面梁段还处于超高缓和曲线上,顶板、底板四角点处在三维扭曲面内,腹板内外侧随高度均有不同程度的扭曲位移变化。表 1-1 国内外采用短线法预制、拼装工程曲线段参数对照表 表 1-1 国内外采用短线法预制、拼装工程曲线段参数对照表 工程项目桥梁参数及曲线段参数备注港珠澳大桥香港接线高架桥桥梁最大跨度 180m,最大梁高 4.0-10m,缓和曲线半径为 513m,平面扭转最大高差达 27mm。在建厦漳跨海大桥跨度 70m,梁高 3.
4、8m,圆曲线半径 1690m。建成苏通长江公路大桥跨度 75m,梁高 4.0m,圆曲线半径 5300m,无超高缓和曲线 建成厦门集美大桥跨度 100m,梁高 3.6-6.2m,圆曲线半径 3000m,无超高缓和曲线 建成上海祟启大桥跨度 55m,梁高 3.0m,圆曲线半径 5500m,无超高缓和曲线 建成南京四桥跨度 54m,梁高 3.0m,圆曲线半径 2000m,缓和曲线长 304.2m,横坡值从 2%到-3%,采用整跨拼装,建成嘉绍大桥桥梁跨度 70m,梁高 4.0m,圆曲线半径 8500m 建成美国胜利桥跨度 135m,变截面,梁高 3.26.4m,斜腹板 建成孟加拉贾木纳大桥跨度 12
5、8m,变截面,梁高 3.26.5m,斜腹板 建成香港昂船洲大桥跨度 79m,等截面,斜腹板 建成孟加拉帕克西大桥跨度 109.5m,变截面,梁高 3.57m,直腹板 建成中交第二航务工程局以港珠澳大桥香港接线高架桥上部结构箱梁短线匹配预制施工为施工平台,开展了大跨度变截面箱梁分区分段匹配工厂化预制施工技术研究,经过实践和总结,形成成套施工技术,特编制本工法,供类似工程借鉴,同时进一步拓宽了短线匹配预制方法在大跨度、变截面、复杂箱梁的应用范畴,推动行业科技进步作用巨大,社会和经济效益显著,应用前景广阔。本工法关键技术“大跨径变截面曲线梁工厂化预制技术研究”于 2017 年通过湖北省科技厅组织的科
6、技成果鉴定,总体达到国际领先水平。其技术先进,实用性强,有利于工程安全、质量、进度的管理和控制,成功应用于港珠澳大桥香港接线高架桥工程、虎门二桥 S3 标、秀山大桥 X-SG-1 标段等工程项目,预制产品得到了国外安装承包商的高度评价,并取得短线匹配预制箱梁的临时张拉方法、短线匹配法预制箱梁可调式钢筋笼绑扎胎架的方法、湿接面成型方法、无测量塔的箱梁预制节段的预制安装方法等 4 项具有自主知识产权的专利,以及无测量塔短线匹配法施工控制系统 1 项软件著作权。2、工法特点 2、工法特点 2.0.1 项目预制桥梁最大跨度达 180m,最高节段高度达 10m,全为变截面箱梁,刷新了短线匹配预制的应用记
7、录。本工法以 180m跨变截面连续刚构桥为代表,编制大跨度变截面箱梁分区分段匹配工厂化预制施工工法,进一步完善短线匹配预制工艺、拓宽短线匹配预制的应用范畴。2.0.2 针对大跨度变截面箱梁具有节段数量多、节段尺寸变化幅度大的特点,通过研究,提出适用于大跨度变截面箱梁预制的多台座“分区分段”短线匹配预制工艺。通过优化箱梁节段划分,合理预估箱梁预制工效,每套模板预制数榀箱梁,多套模板形成流水作业。相对单套模板顺序预制,该工艺可以有效减少模板数量,提高模板利用率,保证施工质量,同时降低安全风险。2.0.3 大跨度变截面箱梁高度达 10 米,长度 2.5 米,高长比达 4:1,高程偏差 1mm,缝宽变
8、化4mm,线性控制敏感度高。传统的测量塔三维坐标线形控制技术易受地基沉降、温差、风向等因素影响,难以满足精度要求。经研究,自主研发了无测量塔梁段匹配的几何量测线形控制技术,提出了扭转控制指标,解决了大跨、梁高、较大高长比箱梁短线匹配节段预制精度控制难题。2.0.4 大跨度变截面箱梁具有结构尺寸多样、节段高、单根钢筋重、配筋率高、整体吊装易变形、高空绑扎安全风险高等结构特点,普通定型钢筋绑扎台座成型技术难以满足需求。通过研究,设计和发明了一种分离式可调钢筋绑扎胎架,通过设计专用腹板胎架,用于水平绑扎腹板主筋,以控制高大腹板钢筋定位尺寸并降低安全风险。通过销轴式可调节楔形支架系统,实现了一个胎架可
9、以适应多种梁段轮廓和内腔尺寸变化。该技术的应用,大幅度提高大跨度变截面箱梁钢筋绑扎效率和保护层控制精度,确保了施工安全。2.0.5 大跨度变截面箱梁节段预制模板需频繁调整以适应梁高、底宽(异形变宽)、腹板厚度等箱梁内腔、外轮廓线的几何尺寸。通过研究设计了自动化液压模板系统,实现模板快速高效调节,以适应变截面箱梁尺寸变化;设计液压油缸与可调撑杆相结合方式调整模板刚度来适应小半径曲线梁段扭转要求;通过增设抗倾覆抗滑移系统,解决了高大变截面梁段转运、浇筑过程中抗倾覆和抗滑移安全风险;通过设计底模三维调节液压系统,解决了高大梁段对调位高精度要求。2.0.6 提出了一系列高强度混凝土质量控制措施,系统总
10、结高大箱梁混凝土浇筑技术,确保高大箱梁混凝土质量及浇筑质量满足设计及规范要求。2.0.7 大跨度变截面箱梁越高、底板宽度越小、箱梁越短、底板斜度越大,箱梁在两个方向的稳定性都较差,且存梁台座无法通用。为解决箱梁堆存及海上运输的稳定性问题,设计了专用存梁台座并制定一系列抗滑移和抗倾覆措施,确保了箱梁移运和存梁安全。3、适用范围 3、适用范围 适用于城市高架、跨江(海)连续梁桥及刚构桥中大跨度、变截面、小曲线半径节段梁预制施工。对工程规模较小或桥跨数量较少的项目,应综合考虑大型设备投效比率与其它工艺相比选采用。4、工艺原理 4、工艺原理 大跨度变截面箱梁工厂化预制基于短线匹配基本原理,总体工艺采用
11、“分区分段”匹配预制,设计和发明分离式可调钢筋绑扎胎架及自动化液压模板系统,以适应梁段数量多、高度大、节段尺寸多样且变化幅度大、单根钢筋重、高空施工安全风险高等结构特点,从而有效减少模板数量,提高模板利用率,大幅提高大跨度变截面箱梁钢筋绑扎效率和保护层控制精度,保证施工质量,同时降低安全风险。自主研发了无测量塔的梁段匹配几何量测线形控制技术,提出了扭转控制指标,解决了大跨、梁高、较大高长比箱梁短线匹配节段预制精度控制难题。系统总结高大箱梁混凝土浇筑技术,设计了专用存梁台座和制定一系列抗滑移和抗倾覆措施,确保高大箱梁混凝土浇筑质量,以及箱梁移运和堆存安全。5、工艺流程及操作要点 5、工艺流程及操
12、作要点 5.1 工艺流程及施工要点工艺流程及施工要点 大跨度变截面箱梁截面尺寸渐变且结构设计复杂,施工中需对钢筋绑扎台座及吊装设计、模板系统设计、几何线形控制、浇筑工艺、梁段存放及转运等多项施工工艺进行完善及发明创新,其工艺流程及施工要点如下:图 5.1-1 施工工艺流程图 图 5.1-1 施工工艺流程图 5.2 大跨度变截面箱梁“分区分段”匹配预制总体工艺大跨度变截面箱梁“分区分段”匹配预制总体工艺 针对变截面梁段数量多,节段尺寸变化幅度大特点,大跨度变截面箱梁预制最终比选采用“分区分段”预制方案,即将同一跨箱梁分成若干区段分在多套模板内流水匹配预制,每套模板预制几榀箱梁,多套模板共同匹配预
13、制完成整跨箱梁。因此,单套模板仅需考虑几种梁段尺寸和变化,大大减少了模板设计难度和数量,提高了预制效率。一套模板预制的箱梁数量,应综合考虑箱梁的长度、宽度、以及高度变化范围,同时确保模板施工周期相匹配,避免预制模板间发生等待匹配梁时间。香港段 180m跨半跨 25 榀箱梁分段及截面尺寸如下:图 5.2-1 箱梁分段及截面尺寸图 图 5.2-1 箱梁分段及截面尺寸图 根据工期、梁段尺寸(长度,顶、底板厚度)及预制工效,考虑配置 2 条生产线,每条生产线配置 6 套模板,各模板“分区分段”预制数量及参数如下:表 5.2-1 分区段预制参数表 表 5.2-1 分区段预制参数表 台座编号 1#2#3#
14、4#5#6#箱梁类型 CH1-CH6 CH1-CH6 CH7-CH10CH11-CH16-CH20-箱梁数量 3 3 4 5 4 6 箱梁长度2.5 2.5 3 3.52 3.52/3.4 4.44 箱梁高度8.17-10 8.17-10 6.78-5.24-4.44-5.0 4.0-4.3 预制工效17 17 17 16.5 17 17 5.3 生产线布置生产线布置 根据短线匹配预制施工流水作业顺序,生产线依次布置钢筋配料区、绑扎区、预制区、修饰台座、存放台座、出梁码头;为确保箱梁预制精度和存放安全,预制台座和存梁台座需严格控制基础不均匀沉降。根据香港段地基条件,轨道梁、预制台座及存梁台座基
15、础均设计采用 PHC 桩和钢筋混凝土主方式。图 5.3-1 长跨生产线布置图 图 5.3-1 长跨生产线布置图 图 5.3-2 长跨预制台座布置图 图 5.3-2 长跨预制台座布置图 5.4 钢筋工程钢筋工程 5.4.1 分离式可调钢筋绑扎胎架简介 大跨度变截面箱梁梁高、梁宽、顶底板厚度、腹板厚度、内腔尺寸逐榀变化,变截面斜腹板主筋每根下料尺寸均不同,单根主筋高且重,需逐根采用设备吊装绑扎,定位及保护层精度控制困难,施工效率极低,常规整体固定胎架无法适应。通过研究,设计发明分离式可调钢筋绑扎胎架可适应大跨度变截面箱梁尺寸变化及腹板主筋绑扎精度控制及效率问题。分离式可调钢筋绑扎胎架特点如下:1)
16、可分离:腹板架与主胎架可分离,但又作为主胎架的一部分。腹板架可单独放在地面水平绑扎腹板筋,翻身后吊入主胎架,由设置的主胎架的卡槽定位,采用螺栓和插销与之快速连成一体;2)可调节:分别设置调节变化块、增高定位块、调节滑块及组装式活动块,以适应变截面箱梁不同部位结构尺寸变化调节,满足钢筋定位及保护层精度要求,分离式可调钢筋绑扎胎架如下图:图 5.4-1 主体胎架 图 5.4-2 分离腹板绑扎架图 5.4-1 主体胎架 图 5.4-2 分离腹板绑扎架 5.4.2 钢筋配料及绑扎 变截面箱梁断面尺寸频繁变化,每榀箱梁钢筋下料尺寸亦差异较大,需根据设计图纸及规范,逐榀编制配料表。钢筋配料应严格按照配料表
17、加工,弯曲角度、弯曲半径及变截面钢筋尺寸等影响保护层精度的部位应抽样检查。钢筋配料表如下:图 5.4-3 钢筋配料表 图 5.4-3 钢筋配料表 分离式可调钢筋绑扎胎架施工方法:钢筋绑扎前,应按照箱梁节段尺寸,调整好滑块、卡槽及变化块位置,验收合格后,方可进行钢筋绑扎工作。绑扎时,先在分离式腹板胎架上水平绑扎腹板主筋,然后利用龙门吊将腹板胎架和主筋整体翻身吊入主胎架上,调位后绑扎顶、底板钢筋和安装管件。具体次序为:腹板钢筋绑扎腹板钢筋翻转吊入胎架底板钢筋绑扎顶板(翼缘)钢筋绑扎。图 5.4-4 腹板钢筋水平绑扎图 图 5.4-5 腹板钢筋架翻身、调整角度图 5.4-4 腹板钢筋水平绑扎图 图
18、5.4-5 腹板钢筋架翻身、调整角度 腹板调节变化底板调节变化组装式活动内腔调节滑图 5.4-6 腹板钢筋吊入主胎架图 5.4-7 绑扎底板、顶板钢筋图 5.4-6 腹板钢筋吊入主胎架图 5.4-7 绑扎底板、顶板钢筋 钢筋笼扎丝按照梅花型绑扎,根据表面等级分别采用不锈钢扎丝和镀锌扎丝,扎丝直径均为0.8mm,长度为 40cm和 50cm两种,所有扎丝头应朝向钢筋内侧。5.4.3 钢筋笼吊装 大跨度变截面箱梁钢筋笼具有不对称性、高且重易发生变形的特点,钢筋笼吊装需采用专用吊具和链条多点起吊方式,吊点设置花篮螺栓,保证各点均匀受力及钢筋笼水平。图 5.4-8 钢筋笼起吊 图 5.4-8 钢筋笼起
19、吊 5.4.4 钢筋笼保护层控制 钢筋保护层使用预制砂浆垫块,箱梁内表面为 4cm 垫块,外表面为 5cm 垫块。垫块按梅花型布置,底板与腹板交接处适当加密。垫块表面洁净,无污染,颜色与结构混凝土一致,强度不低于箱梁节段预制混凝土强度。5.4.5、预应力管道定位 大跨度变截面箱梁预应力管道密集,钢筋配筋率高,钢筋骨架在绑扎时,在主筋上拉尺做点,放样标记出管道及预埋件位置,以便调整钢筋位置进行避让。预应力管道使用钢筋焊接成网片支架按照图纸管道坐标定位,并用扎丝与定位支架绑扎牢固。图 5.4-9 顶板及底板波纹管定位架(CH07)示意图 图 5.4-9 顶板及底板波纹管定位架(CH07)示意图 5
20、.5 模板工程模板工程 5.5.1 自动化液压模板简介 自动化液压模板系统分为固定端模及支架、活动端模(匹配梁)、外侧模及支架、内模及移动支架、底模及底模台车、匹配限位支架、液压系统等几部分组成。其总体结构型式见下图:图 5.5-1 模板总结构图 图 5.5-1 模板总结构图 1)端模:为适应变截面箱梁断面变化,将端模设计为上部标准块和下部变化块两部分,采用其中标准块焊接固定于端模架,通过更换下部变化块适应每榀梁段相应梁高及梁底宽等端面尺寸。图 5.5-2 端模变化块 图 5.5-2 端模变化块 2)中央分隔带/管线槽模板设计:该部位模板设计与外侧模断开,以便模板安拆时解除对外侧模的约束。图
21、5.5-3 中央分隔带/管线槽模板 图 5.5-3 中央分隔带/管线槽模板 3)外侧模:采用外侧模包底模的方式,通过底模高度调整适应外侧模尺寸,并采用油缸张合,以适应变截面尺寸和减少劳动强度。图 5.5-4 外侧模图 5.5-4 外侧模 4)底模:由于变截面箱梁底板存在一定的斜度,且每种型号箱梁的斜度、高度都不一致,通过异形变化块、增高架和丝杆铰接座调整底模高度及斜度。图 5.5-5 底模及底模变化块 图 5.5-5 底模及底模变化块 5)内模:通过内模腹板高度来调整内模高度,更换顶板变化块来适应内腔空间变化。在腹板和顶板各设置一块调节块模板来适应内腔尺寸变化;图 5.5-6 内模 图 5.5
22、-6 内模 6)底模台车:设置三向千斤顶来实现匹配梁调位。匹配时,根据测量数据先采用旋转及横移油缸调整箱梁平面位置,再由竖向油缸调整高程,完成对匹配箱梁三维姿态控制。图 5.5-7 底模台车 图 5.5-7 底模台车 5.5.2 模板工程 前一榀箱梁移出模板后,进行下榀箱梁模板施工,施工顺序为:更换变化块模板清理外侧模安装内模进入安装模板加固达到拆模强度后拆除内、外模。1)模板打磨清理 前一榀榀匹配梁分离吊离后,移出模板内已浇箱梁,更换端模、内模、底模等变化块,并对模板进行打磨清理,涂刷隔离剂及脱模剂。打磨清理包括:a、内模由卷扬机拖至端模架处的打磨平台,对内模进行打磨清理,涂刷脱模剂;b、侧
- 1.请仔细阅读文档,确保文档完整性,对于不预览、不比对内容而直接下载带来的问题本站不予受理。
- 2.下载的文档,不会出现我们的网址水印。
- 3、该文档所得收入(下载+内容+预览)归上传者、原创作者;如果您是本文档原作者,请点此认领!既往收益都归您。
下载文档到电脑,查找使用更方便
20 积分
下载 | 加入VIP,下载更划算! |
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 跨度 截面 分区 分段 匹配 工厂 预制 施工