预应力混凝土连续箱梁桥0#块牛腿托架施工工法(2013年)

築龍網zhuiong.Gorn预应力混凝土连续箱梁桥0#块牛腿托架施工工法中铁 xx 集团 xx 工程有限公司二O三年七月築龍網zhuiong.Gorn预应力混凝土连续箱梁桥0#块牛腿托架施工工法1前言预应力混凝土连续梁桥是预应力桥梁的一种，它具有整体性能好、结构刚度大、变形小、 抗震性能好的优点，又加上预应力连续梁桥桥型的设计、施工均较成熟，施工质量和施工工 期能得到有效的控制，成桥后养护工作量小，使得这种桥型在公路和铁路桥梁工程中得到广 泛采用。我国自上世纪50年代中期开始修建预应力混凝土桥梁，至今已有50多年的历史， 比欧洲起步晚，但近年来发展迅速，在预应力混凝土桥梁的设计、结构分析、试验研究、预 应力材料及工艺设备、施工工艺等方面日新月异，预应力混凝土梁桥的设计技术与施工技术 都已达到相当高的水平。箱形截面能适应多种使用条件，特别适合于预应力混凝土连续梁桥、 变宽度桥等。箱梁有较大的抗扭刚度，应力值较低，徐变变形较小，箱梁截面有单箱单室、 单箱双室或多室，早期为矩形箱，逐渐发展成斜腰板的梯形箱。连续箱梁具有桥面接缝少、 刚度大、整体性强、抗震能力好、外形美观、便于养护等优点。0#块作为预应力混凝土连续箱梁桥开展后续施工的基础和关键节点，合理选择0#块的 施工方法，有效的保证0#块的施工质量和施工进度，在连续箱梁桥的施工中显得尤为重要。 0#块的施工方法主要有牛腿托架法、钢管支架法及满堂支架现浇法等。本工法主要介绍预应 力混凝土连续箱梁桥采用牛腿托架进行0#块施工的施工特点、施工工艺、保障措施及其他 方面的相关内容。连续箱梁桥 0#块采用牛腿托架施工时，在墩身等下部结构中设置的预埋件、预埋孔洞 的数量及位置的准确性将严重影响 0#块的施工。对牛腿托架的强度、刚度、稳定性及安装 质量、焊接质量要求非常严格，必须重点控制。适用于深水、高墩、承台作业面小或因其他原因无法使用满堂支架或钢管支架施工的 连续箱梁桥 0#块施工。4.工艺原理在 0#块施工方案的前期编制过程中，预先确定采用牛腿托架法施工，并对牛腿托架的 强度、刚度及稳定性等进行验算，确定牛腿、梁底横梁、纵向分配梁、钢垫块等所采用的材 料规格、尺寸、布置形式。在进行下部结构施工时，按 0#块施工要求在对应的墩身或承台位置预埋钢板、预埋孔等预埋件，为后续0#块施工作准备。牛腿托架主要作为0#块底模的铺设平台，在 0#块施工过程中，将荷载传递至墩身及下部基础。5.施工工艺流程及操作要点5.1 0#块牛腿托架施工工艺流程J底模板铺设支座及梁底钢板安装托架预压侧模板安装、加固挂篮底腹板 锚杆洞预埋底腹板钢筋绑扎、底腹板预 应力管道安装、定位J第一次混凝土浇筑J内模板及顶板端头模板安装J挂篮顶板锚杆洞预埋顶板钢筋绑扎、顶板预应力 管道安装、定位J第二次混凝土浇筑J1养生、凿毛预应力张拉、压浆也可采取一次浇筑完成5.4 0#块施工操作要点5.4.1 牛腿托架的简算简算主要是对牛腿、0#块底横梁、钢垫块及纵向分配梁的强度、刚度及稳定性进行计算， 确定托架所用钢材或其他材料的规格、尺寸、布置形式等参数，确保满足施工受力要求，保 证施工安全可靠。钢0#块40b工字钢 靠外侧双拼25b工字钢 双拼” 6cm*9cm枋木 :弓孟心净距10cm28b工字钢 钢楔块 |；40b工字钢双拼临时支墩0#块牛腿托架示意图5.4.2牛腿托架预埋件的预埋按照 0#块施工方案的要求，在进行下部结构施工时，在墩身对应的位置预埋牛腿托架 施工需要的预埋件。预埋件的形式多以预埋钢板为主，预埋钢板与墩身主筋焊接牢固，钢板 表面向墩身内略凹2-3cm,方便0#块施工结束后钢板的处理。钢板背面焊有锚固钢筋，锚 固钢筋一般采用圆钢。钢板的位置、尺寸及锚固钢筋的规格、尺寸均按 0#块施工方案的要 求确定。预埋件的预埋除如上述预埋钢板外，也可采取预埋孔的形式。即钢板不与墩身钢筋焊接， 在钢板四角取孔，在墩身施工时按照钢板四角的孔位留出相应的精轧螺纹拉杆孔（PVC管 或钢管），待墩身施工完毕后，采用精轧螺纹钢筋对拉，将钢板用螺帽固定在两侧墩身上。 此种预埋方式将托架施工对墩身的影响降到最低。钢板四角孔位的确定需考虑留出钢板及工 字钢的焊接位置，方便操作。牛腿托架安装先从牛腿的水平杆开始安装，水平杆与墩身预埋钢板的焊接必须保证焊缝 饱满，同时水平杆与钢板的接触面加三角钢板进行帮焊加强。水平杆安装完成后，进行斜撑 的安装。斜撑与水平杆之间直接焊接并在接触面加三角钢板进行帮焊加强，斜撑下端与预埋 钢板抵紧满焊并加三角钢板帮焊补焊。牛腿在安装和焊接过程中，必须注意水平杆、斜撑及 其余加强杆件的几何尺寸,焊接质量必须保证焊缝厚度，焊缝表面平整,不得有凹陷和焊瘤。 牛腿安装完毕后，进行0#块底横梁安装，主要控制横梁与牛腿接触面是否紧贴，接触面的 焊接质量是否满足要求。钢垫块主要用于横梁标高调节，并作为牛腿托架拆除时的切入点， 安装时除控制钢垫块的强度、刚度、稳定性外，也需重点控制其与牛腿及横梁接触面的焊接 质量。最后是梁底纵向分配梁的安装，按0#块施工方案的要求，对分配梁的规格、尺寸、 布置形式进行控制，同时仍需保证纵向分配梁与横梁的焊接质量。牛腿托架安装完毕并经验 收合格后，即可进行0#块底模板铺设等后续工作。5.4.4 0#块预压预压重量按总荷载的 1.2 倍取值，一般分三次堆载，预压开始前将模板按照监控单位提 供的立模预标高进行立模，复核确认标高无误后，于托架上布设几组沉降观测点，测得初始 标高后开始堆载，堆载过程中随时观察托架变形情况。堆载完成时进行标高测量，并且逐日 进行沉降观测，沉降稳定后（标准为沉降量小于lmm/d）卸下荷载，观测模板标高，并且 每天进行观测，托架回弹变形稳定后，进行高差对比，得出弹性变形值和非弹性变形值，将 观测数据提供给监控单位，为立模标高提供准确依据。预压时墩身两侧架体要同时均衡加载，加载时按照从靠近墩身部位架体加载到远离墩身 加载的顺序进行单层荷载的预压。预压遵循整体、均匀受力的原则，即预加荷载时整体、均 匀、分层进行叠加，严禁从托架一端开始堆高加载，防止托架偏心受压，造成托架变形甚至5.4.5 0#块模板制作、安装及加固0#块体积大，其模板的制作、安装及加固的作业量及作业难度自然也大，对模板的强度、 刚度、稳定性的要求也高。另外，0#块的模板还需用于后续的挂篮施工中，因此，对0#块 模板的设计也提出了更高的要求。5.4.6临时支墩及墩顶临时锚固临时支墩及墩顶临时锚固的设置是为了将墩梁临时固结，使桥梁在悬臂施工的过程中 能够承受部分不平衡荷载，传递部分弯矩至墩柱。同时，防止在施工过程中由于体系转换产 生的次内力影响墩顶支座的受力性能，减少支座使用寿命。在悬臂施工的过程中，要定期复 查墩顶临时锚固的松紧情况，防止在施工过程中部分锚固点发生松动。临时支墩及墩顶临时 锚固的拆除在一端已经合拢完成后进行。5.4.7挂篮施工预埋件挂篮施工所用到的主桁架后锚点、底板系统后锚点、内外滑梁锚点、滑车及滑道锚点、 滑轮锚点等都需提前预埋，预埋件的尺寸及位置必须准确无误，防止给后续施工带来不便。 5.4.8桥梁监控量测预应力混凝土连续箱梁的监控量测从o#块即开始，监控量测工作主要由两方协调完成, 一是施工单位，二是业主委托的第三方监控单位。第三方监控单位主要负责提供箱梁各节段 定位标高的预报表，监测桥梁在不同施工阶段应力的变化情况，为施工单位的施工给予及时、 正确的指导。施工单位则负责执行、并复核监控单位给出的预报表数据，同时按监控单位的 要求提供其所需的各工况的量测数据。CD梁段应力测点布置图6. 材料与设备6.1材料预应力混凝土连续箱梁采用三角挂篮施工，涉及到的材料有：混凝土、钢材（HRB335 钢筋、 Q235 钢板、工字钢、槽钢、 JL 高强精轧螺纹、低松弛高强预应力钢绞线等）、锚具 及管道、支座及其他辅助材料等，具体视设计图纸、施工方案而定。6.2 机具设备涉及的机具设备有：塔吊、卷扬机、油泵、千斤顶、油表、交流电焊机、切断机、弯曲 机、切割机、搅拌站、混凝土运输车、泵车、装载机、插入式振捣棒、气割设备（氧气、乙 炔）、发电机组、全站仪、水准仪等。机具设备的具体型号按实际需要而定。7. 质量控制7.1 工程质量检查制度7.1.1 成品、半成品检查制度1、对成品、半成品必须按规定检验、试验证明合格后才能使用，并有出厂合格证和检 验、试验证明书。2、水泥、钢材、预应力材料、焊条、混凝土外加剂等工厂生产的材料，应有出厂证明 和检验单，并按规范和设计要求进行检验。3、砂、石、水按规范要求进行试验，再按设计要求的强度等级、防腐要求等设计砼配 合比，经试验合格后，方可用于施工。7.1.2 质量自检制度1、各工序施工过程中工程技术人员要全程跟踪，做到上道工序不清，不准进入下道工 序施工。施工中明确责任，检查和交接都持有互相签认字据，为施工分析留下证据。3、经现场自检合格后，报请监理工程师合格后进行下一道工序。7.1.3 质量检查评定制度1、项目部主管领导、工程技术人员、质量检查人员，均应掌握承建工程的质量检验评 定标准，对工程质量进行检查、监督和质量等级评定。2、凡经检验合格的工程须按规定填写分项、分部和单位工程质量评定表，进行评定， 作为考核工程质量和验工计价的凭证，检验不合格的工程按未完工程处理，并按要求整改完 毕。7.1.4 质量奖罚规定 为加强工程质量管理，提高质量意识，应建立相应的质量奖罚规定或者实施细则，用以 激励并在一定程度上约束施工人员的行为。7.2各分项工程施工的注意要点钢筋的加工和安装、模板的制作、安装及拆卸、混凝土工程及预应力工程等各分项工程 的施工必须严格按照施工规范及设计图纸的要求进行，绝不能因为抢进度或其他原因而放松 质量意识，降低质量标准。8. 安全措施8.1 建立安全生产责任制度明确安全生产责任制的具体要求，明确各部门、岗位人员以及施工队、工班及操作工人 的安全职责，在实际施工生产中认真落实。项目部与作业班组、作业班组与操作个人层层签 定安全生产包保责任状，提高全员安全责任意识，并制定安全生产奖罚制度或实施细则，严 格奖罚。8.2安全教育培训安全教育是安全管理工作的重要组成部分，是从根本上杜绝人的不安全行为的重要措 施，也是预防和控制事故发生的重要手段之一。为了提高全员安全意识，树立“安全第一” 的思想，对新进场人员必须经过培训考核合格后方能上岗，特种作业人员必须持证上岗。每 月定期开展安全意识、案例教育，提高安全操作意识或操作技能等方面的安全培训活动。按 照施工进程对牛腿托架安装、堆载预压、荷载拆卸、钢筋及预埋件安设、模板安拆、混凝土 浇筑、预应力张拉及真空压浆等均应对其相应班组进行安全技能培训和安全技术交底，提高 操作人员施工水平。8.3 安全检查每月定期组织安全检查，另根据工序转换和新班组上场情况坚持季节性、专业性的不定文明工地。8.4安全技术交底坚持安全技术交底，对工序转换必须进行下一道工序安全施工技术交底。8.5其他安全措施及注意事项必须明确施工现场的安全风险源，及时跟踪排查，施工现场的安全标志、安全防护、安 全用电、施工机械作业、脚手架施工、高空作业、夜间施工、吊装作业、预应力施工等均需 严守相应的规章制度，严禁违章作业、违章指挥。9环保措施在施工中将严格遵守国家和地方所有控制环境污染的法律和法规，采取必要的措施防止 施工中的污水、废料、和垃圾等有害物质对周围环境的污染，并且采取科学、规范的方法， 把施工对环境的影响控制在最低限度。施工过程中加强环保的主要措施有：（1）遵守国家有关环境保护的法律法规，制定适合于本工程的环境保护策略，并严格 按规定执行。施工期间，对环境保护工作应全面规划、综合治理，采取一切合理措施，将施 工现场周围环境的污染减至最小程度。（2）在施工中尽量减少对工程周围生态环境造成不良影响，对遭受施工损坏的道路、 水系等将在全桥竣工前恢复。（3）水泥、粉煤灰等材料运输时应有有效的遮盖物，施工过程中努力控制扬尘。（4）施工过程中应尽量保持原有水土和生态平衡。（5）生活垃圾应使用专用塑料袋集中堆放运至专门处理场所进行处理，不得随意丢弃。 桥梁施工所产生的垃圾应专门进行回收，不得随意抛入河水中。10.效益分析预应力混凝土连续箱梁 0#块采用牛腿托架施工，不受深水、高墩、承台作业面小等因 素的制约，保证工程安全、质量的同时，在工程进度的控制方面也有非常好的效果。11.应用实例中国中铁 G105 线亳州 xx 大桥11.1工程概况G105线xx大桥主桥为（65+102+65） m预应力混凝土变截面单箱单室连续箱梁桥，分 左右两幅，两幅尺寸相同。单幅箱体采用单箱单室结构，顶板宽13.99m，厚0.28m,底板 宽7.5m,底板厚度由跨中的0.3m按1.8次抛物线变化至距主墩中心2.5m处的0.8m，顶、底板保持水平，横坡通过扭转形成；箱梁根部梁高5.8m,跨中梁高2.6m,箱梁梁高按1.8次抛物线变化；腹板厚度0-8号块件为0.6m, 9-10号块件按直线变化到0.60m；翼缘板悬臂 长3.245m，端部厚0.22m,根部厚0.65m。主桥设置了纵向、横向、竖向三向预应力体系。主桥包括4个0#块、4个现浇段、6个合拢段在内一共118个节段。11.2施工情况及结果评价G105线xx大桥主桥箱梁于2012年8月开始施工，9#墩0#块施工采用牛腿托架的施工 方法，0#块的顺利完工为挂篮施工提供了坚实的基础。至2013年6月底，主桥箱梁118个 节段的施工已全部完成,在满足业主单位对工期要求的前提下,很好地保证了混凝土工程的 外观及实体质量，并一定程度地降低了施工成本，获得了业主单位、监理单位的一致认可。