隨著我國現代化的快速發展步伐,公路橋梁事業得以迅猛發展。預應力混凝土連續梁橋以其整體性能好、結構剛度大、跨越能力大、變形小、抗震性能好、通車平順性好以及造型美觀等特點,加上這種橋型的設計施工較成熟,成橋后養護工作量小,都促使其在實際工程中得到廣泛應用。
1 懸臂澆筑施工方法
1.1 懸臂澆筑施工法概述
要實現懸臂施工,在施工過程中必須保證墩梁固結。尤其在連續梁橋和懸臂梁橋施工中要采取臨時墩梁固結措施。懸臂澆筑施工法根據掛籃和施工方法的不同,懸臂澆筑又分為掛籃懸臂澆筑法、移動桁式吊懸臂澆筑施工法、分段懸臂澆筑施工法、漸近施工法和掛籃一導梁懸臂澆筑施工法等。現主要介紹常用的掛籃懸臂澆筑施工法。
1.2 掛籃懸臂澆筑施工法
0號塊施工完成后,在其上部拼裝掛籃’懸臂對稱逐段澆筑各標準段。掛籃是懸臂施工的關鍵設備,是—個能沿梁頂滑動或滾動的承重構架,其錨固懸掛在已施工梁段上.在掛籃E可進行下一梁段的模板、鋼筋、預應力管道的安設’混凝土灌注和預應力張拉,灌漿等作業。完成—個階段的循環后,掛籃即可前移并固定,進行下一階段的懸灌,如此循環直至懸臂灌注完成。
以菱形掛藍為例,菱形掛籃由菱形桁架,懸吊系統、錨固系統、走行系統、及底模平面、內外模板組成:
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菱形架是掛籃懸臂承重結構,由上下側各一片通過橫向聯結系聯結而成。
②掛籃吊掛調整系統咆括底模平臺前、后吊掛,內、外模滑梁前、后吊掛。每套吊掛包括墊梁,扁擔梁。吊帶,千斤頂等設備。
③掛籃錨固系統’其作用是在掛籃懸澆混凝土過程中,在主桁尾部提供一向下的壓力,以平衡掛籃前吊點力。后錨固包括錨固墊梁,分配梁.錨固鋼筋。
④掛籃走行系統,包括走道梁,走行勾板、內外滑梁及滑梁走行吊環。走道粱通過箱梁。菱形掛籃由菱形桁架,懸吊系統、錨固系統、底模平面、內外模板及走行系統組成。腹板豎向預應力錨固于混凝土主梁,作為菱形掛籃滑移的軌道。反壓走行勾板在走行中為主桁提供向下的拉力,以防止其傾覆。滑梁走行吊環作用是在滑粱走行時為移動滑梁提供后部支承。
⑤掛籃模板及限位縱梁系統。掛籃外模為鋼模、內模為木模,外模與外模支架是整體式的,內模與外模問設對拉筋。掛籃限位縱梁在混凝土灌注時為外模提供側向水平支撐,另一方面脫模后限制外模及支撐的轉動,并便于在掛籃走行時底模平臺與外模支架臨時聯結。
1.3 懸臂澆筑施工順序
預應力混凝土連續梁橋懸臂澆筑施工程序,可以分為三種情況:逐跨連續懸臂施工,T構一單懸臂一連續施工,T構一雙懸臂一連續施工。其中T構一單懸臂一連續施工,多用于施工奇數跨的連續梁中,其步驟如下:
①首先從B、C號墩開始進行懸臂施工;
②邊跨段合龍,釋放B、C號墩臨時固結,形成單懸臂梁;
③BC跨中段合龍,形成3跨連續梁結構。
用掛籃懸臂施工又稱為迪維達克施工法,是1959年首先由前聯邦德國迪維達克公司創造和使用的。施工前需將梁體進行施工設計分段,然后按照設計節段長度在橋墩兩側以掛籃機具對稱施工,通常在墩頂設置0號塊,一般在墩旁設支架現澆,其上可提供掛籃的安裝和材料的堆放場地。掛籃懸臂施工時需首先在已建橋墩頂部現澆0號塊,張拉預應力筋后在其上安裝兩個懸臂端掛籃。安裝完畢即可以掛籃為施工機具對稱澆筑下一施工段,這兩個節段通過張拉預應力筋和0號塊連成整體。之后兩個掛籃前移進行下一節段施工,澆筑一段,前進一段-直至懸臂完成。接下來即可根據設計工序在支架上進行邊跨合龍圾中跨合龍最終成為連續梁體系。
1.3.1 O號塊的施工
在懸臂法施工中,0號塊(墩頂梁段)一般均在墩頂托架上立模現場澆筑然后在懸臂施工前首先將橋墩和墩頂處梁段(稱為0號段)臨時固結,以承受施工過程中產生的不平衡彎矩。
①O號塊位于橋墩上方'灌注0號塊相當于給掛籃提供一個安裝場地;
②0號塊一般需在橋墩兩側設托架或支架現澆;
③立O號塊底模時,同時安裝支座及防傾覆錨固裝置。
l.3.2 梁段混凝土的澆筑
梁段混凝土的懸臂澆筑一般用泵送,并應隨溫度變化及運輸和澆注速度作適當調整。其注意事項如下:
①箱梁各階段混凝土在灌注前,必須嚴格檢查掛籃中線拄籃底模標高:縱、橫、豎三向預應力束管道;鋼筋、錨頭、人行道及其它預埋件的位置,認真核對無誤后方可灌注混凝土。箱梁各階段立模標高一設計標高+預拱度+掛籃滿載后自身變形。后灌注的梁段應在已施工梁段有關實測結果的基礎上作適當調整,已逐漸消除誤差,保證結構線性勻順;
②若能全斷面一次灌注最呼,否則應按以下順序灌注:二次灌注:第一次由底板至腹板下承托,第二次為剩余部分。三次灌注:第一次由底板至腹板下承托;第二次是腹板下承托至腹板上承托預應力管道密集處以上,第三次由腹板上承托至頂板;
③混凝土的灌注宜先從掛籃前端開始,以使掛籃的微小變形大部分實現從而避免新、舊混凝土間產生裂縫;
④各階段預應力束管道在灌混凝土前,宜在波紋管內插入硬塑管作襯填,以防管道被壓扁;管道的定位鋼筋應用短鋼筋做成井字形,并與箱梁鋼筋網固定,定位鋼筋網架間距應保持在0.2—0.8m左右。
⑤箱梁混凝土灌注完畢后,立即用通孔器檢查管道處理因萬一漏漿等情況出現的堵管現象。
2 存在的問題及改進措施
2.1存在的問題
現階段,預應力混凝土連續梁橋施工尚存在以下三個方面的問題亟待解決:
①連續梁橋存在體系轉換多的問題;
②其最大跨徑受支座最大噸位的限制,支座與橋梁使用壽命不匹配,使支座養護和更換困難;
③箱梁截面局部溫差,混凝土收縮、徐變及預加應力均會在結構中產生附加內力,增加了設計計算的復雜性。
2.2 解決方案
2.2.1 連續剛橋綜合了連續梁橋和T型剛構的受力特點,它除了保持了連續梁的各個優點外,墩梁固結節省了大型支座的昂貴費用,減少了墩及基礎的工程量。并改善了結構在水平荷載作用下的受力性能,即各柔性墩按剛度比分配水平力。
2.2.2 可以在腹板處采用波形鋼板代替普通的預應力腹板,波形鋼板即折疊的
鋼板具有較高的剪切屈曲強度用它作為混凝土箱梁的腹板,不但充分滿足了腹板的力學性能要求,而且大幅度減輕了主梁自重縮減了包括基礎在內的下部結構所承受的上部恒載,還省去了施工時在腹板中布置鋼筋、設置模板等繁雜的工作。
此外,波形鋼板縱向伸縮自由的特點使得其幾乎不抵抗軸向力,能更有效地對混凝土橋面板施加預應力,提高了預應力效率。這種組合結構能減少工程量、縮短工期、降低成本.在施工性能和經濟性能方面都具有很大的吸引力。