宜昌长江大桥主桥悬浇梁施工工艺(方案)报审分析

宜昌长江大桥主桥悬浇梁及挂篮施工工艺(方案)第一章主桥上部结构工程概况主桥上部结构为（ 130m+2275m+130m）纵、横、竖三向预应力混凝土连续刚构柔性钢管拱结构，全长 811.6m（含两侧梁端至边支座中心线各 0.8m）。主梁为顶宽 14.4m（拱脚处宽 15.5m），底宽 9.212.727m，斜腹板斜率 5.5:1 的单箱双室变截面箱梁结构，吊杆采用箱内锚固形式。墩顶箱梁高 14.5m，跨中梁高 4.8m，主桥两端设置无缝线路温度调节器，轨底至梁顶设计为 60cm。道碴桥面，道碴槽宽均为 8.4m。两侧各布置 1.5m人行道，采用复合不锈钢栏杆。箱梁中支点处梁高 14.5m，端支点及跨中处 4.8m，其中中支点处（梁高 14.5m）平段长 11.0m，中跨中（梁高 4.8m）平段长 25.0m，中间 119.5m 长度变高段梁底曲线为圆曲线，半径为 740.945m。箱梁采用 C60高性能混凝土。主梁除 0 号块、S28号块在支架上施工外，其余各梁段均利用挂篮悬臂施工，先合龙边跨，后合龙中跨，且在中跨合龙段施工之前，在合龙段两侧梁段施加对顶力 13000KN，再浇注合龙段混凝土，完成主梁合龙，张拉中跨部分底板索 MB1 MB3。梁体纵向、横向预应力孔道均采用塑料波纹管成孔，竖向预应力孔道采用高频钢管成孔，其中纵横向管道采用抽真空压浆。顶板内布置双层预应力索时厚 50cm，顶板内布置单层预应力索时厚 40cm。底板厚度由中跨 4.8m 梁高处的 35cm渐变至中支点附近处 132.5cm、局部加厚至 200cm。腹板厚度分 30cm、45cm、60cm、100cm四种， 100cm厚腹板在梁拱墩结合块附近一定区域内。全梁共布置横隔板 12 道，在梁的两端各设厚 160cm的横隔板，每个主墩顶各设 200cm厚的横隔板两道， 每个主跨距跨中 24m位置对称各设 30cm厚横隔板一道。所有横隔板均设过人孔。全梁共分 177 个梁段，根据梁段所处位置，边跨依次编号 S1S28，中跨 M1M30，合龙段 S27、M30长 3.0m，其它悬臂梁段长分 3.0m、3.5m、 4.0m、 4.5m、 5.0m 五种：箱梁除边跨直线段 S28 及 1113#墩 0#块（ M0、S0）在支架上施工外，其余各节段均采用挂篮悬臂浇注。悬浇梁段最重 3800KN（ M1#块）。边跨梁每端支座采用 EP900型隔振支座两个，支座中间设水平剪力卡一个。为便于检查梁体，每跨箱梁外设活动（可升降）检查小车一套；两边腹板内侧全梁范围各设 0.75m 宽人行通道；边跨每室设可移动升降梯各一套，中跨每室设可移动升降梯各两套。第1页共16页主梁纵横向均采用公称直径 15.24mm，抗拉强度标准值 fpk 1860 MPa的低松弛钢绞线，竖向采用直径 32mm、冷拉级、抗拉强度标准值 fpk=930MPa精制螺纹钢筋。主梁断面图如下。表 1：主桥上部结构箱梁工程数量序号项目单位数量1C60高性能混凝土327941m315.24 钢绞线 fpk=1860MPat2223.8432 精扎螺纹钢筋t415.85锚具套220866波纹管m154700.47级钢筋t3763.98级钢筋t128.99A3钢t32.510泄水管及排水管t27.1211桥面防水211693m12混凝土伴聚丙纤维t1.598第2页共16页第二章挂篮拼装、试压、走行及锚固方案一、菱形挂篮的拼装1、 挂篮组成主桥采用的菱形挂篮有3 片主桁，整个挂篮宽约 17m（含外模支架），单只挂篮纵向长约 15m。由三片主桁构架、底模平台及限位系统、内外模吊挂系统、走行系统、锚固系统、内外模等7 大部分组成。（见附件 1：菱形挂篮结构组成表）刚构箱梁斜腹板斜率为5.5:1 ，底板宽度从 1#块至跨中由 9.603m渐变至 12.727m，节段施工中挂篮底模逐节段调整配备满足底板宽度变化，挂篮侧模下部两端设对顶杆夹紧底模。2、 挂篮拼装（1） 挂篮的制造和拼装应按设计图纸进行，挂篮加工后，对整个结构进行预拼装检查，办理签证，合格后方能运往工地安装。（ 2） 挂篮主桁现场在主墩 0 号块梁面拼装，利用墩旁塔吊辅助起吊作业，先安装走道梁，再主桁架及其联结系，走行到施工 1 号块的位置时锚固于 0 块梁体上，再安装前上横梁，然后安装吊带；底模平台在船上组拼（ 11#、12#墩一侧在靠帮船上拼装，另一侧在铁驳上拼装， 13#墩根据将来水位情况提前确定拼装方案） ，完成后浮运至 1 号块下方，提升就位，后端锚固，前端吊挂；主桁及底模平台安装完成后开始安装外侧模板及其支撑架和外导梁。挂篮拼装程序：走道主桁架横联及平联前上横梁、前吊挂及走行机构底模后吊挂底模平台及底模外侧模内模脚手平台其它构件。（3） 安装前对关键部位重点交底和检查，上一道拼装工序完成后，须经检查合格签证后方准进行下一道工序。（ 4） 挂篮拼装完成后，对结构螺栓、焊缝、杆件数量、规格等进行仔细检查，并在检查合格办理签证后进行静载试压。二、挂篮静载试压对 11 号墩挂篮进行静载试验 （12、13 号墩挂篮不做），以检验挂篮强度、刚度和第3页共16页稳定性，并测量取得挂篮结构的弹性变形值，为控制挂篮立模高程提供试验数据。挂篮静载试验按要求分级加载，并监测结构变形，测得数据与计算值进行比较，然后逐级卸载，并测量结构回弹变形量，根据实测变形值确定挂篮底模的预抬值。（见附件 2-1 ：挂篮施工试压挠度观测数据记录表；附件2-2 ：试压方案及测点分布图；附件 2-3 ：挂篮前端加卸载挠度曲线图）1. 试压方案（ 1） 挂篮拼装完毕检查挂篮结构，确认与设计相符后，挂篮进行试压，顺桥向取 3m范围，横桥向为底顶板、腹板等的全断面试压，立面观察，将试压面分为5 个区域： A 区域 1、B 区域 2、C区域 2，见附件 2-2 。总共 15 个测量控制点，其中12 个为吊杆底板处测量控制点，3 个为非吊杆底板处测量控制点。具体方法与步骤如下：挂篮拼装完成后，按照附图所示在吊杆下布置测量控制点，压重物使用砂石袋，并部分使用万能杆件。 提前在起重码头将砂石袋装好整齐堆码在托盘上，通过运输船运输至墩位置处，由塔吊吊至 0 号块上，再按照要求将砂石袋吊至挂篮底模上，分级加载到 100%时，剩余将砂石袋和万能杆件由塔吊吊至指定位置处，加载到 120%。（ 2） M1 号块 挂篮底模 A、 B、 C各区段压重计算3主梁混凝土比重： 2.625t/m ；单侧底板混凝土方量为 :（1.254 4.13+0.427 0.427 ） 3=16.08m3；单侧顶板混凝土方量为 :（0.632 5.90+1.279 0.427 ） 3=12.82m3；单侧斜腹板混凝土方量为： 13.61 0.72 3=29.40m3；中腹板混凝土方量为： 13.163 0.71 3=28.04m3；则 S1 号块挂篮底模各区段梁体重量分别为：GA=73 tGB=75tGC=77t试压总重量为： G总 =（ GA+2GB+2GC） 1.2=377t 1.2=452.4t（ 3） 按照最重节段中主梁1 号块（ F=3762KN）的 1.2 倍即 F=4514kN，做挂篮静载试验，分别在加载前和0.1F 荷载（ 37.5t ），以及加载到 50%荷载（ 188.1t ）、100%荷载（ 376.2t ）、120%荷载（ 451.4t ）时和卸载到 100%荷载、 50%荷载、 0 荷载时 8 次第4页共16页测量底模平台各根吊杆处及底模平台中心3 个控制点标高并记录， 绘制底模平台荷载变形曲线图，为以后挂篮施工预抬值提供参考数据。表 2：各区段加载数据明细表区域加载到 10%加载到 50%加载到 100%加载到 120%荷载重量（ t）荷载重量（ t）荷载重量（ t）荷载重量（ t）C7.638.276.491.6B7.537.675.290.3A7.336.57387.6B7.537.675.290.3C7.638.276.491.6合计37.5188.1376.2451.4（4） 测量完成后应进行的计算工作根据每一步骤测量的挂篮底模平台标高，对挂篮在各级荷载下的变形量进行分析，计算挂篮的弹性变形量，为节段悬浇施工时的线型控制提供依据。整个试压要求 2 个挂篮对称、同步进行。挂篮试压，协力队伍相关人员、作业队相关人员、测绘公司、工程技术部、安质等部门人员一同对其仔细检查及测量。三、挂篮走行及锚固中跨 130 号块、边跨 127 号块用挂篮悬浇施工，梁段分段长度从3.0m 5.0m；梁高从 13.39m变化到 4.8m, 节段重量从 1 号块的 376.2t（最重节段）至合龙段的 140t 。 0 号块第二节段混凝土施工完成后 ,2 只挂篮全部一次拼装到位 , 从 1 号块开始依次浇注所有悬臂节段（当挂篮主桁走行到 4 号节段时，即可进行拱脚一期混凝土的施工） ，直至边跨、中跨合龙。主桥共投入六套挂篮， 挂篮从 11#、12#、13#主墩 1 号节段开始向两边对称浇注，最大相差不超过节段重量的5%。悬浇施工主梁时， 要严格按设计要求控制梁面施工荷载，在进行主梁线形测量时，清除梁面上的临时施工荷载。进行 1 号节段的混凝土灌注， 具体施工顺序为：调整挂篮底模平台标高绑扎底板、腹板钢筋，安装底板、腹板预应力筋孔道立内模绑扎顶板钢筋、安装顶板预应力筋孔道调模、 签证灌注混凝土并养护达设计强度脱内外模张拉预应力束第5页共16页（筋）挂篮下降，脱底模；1 号块施工完成。标准节段施工工艺流程：挂篮前移挂篮锚固、底模提升调整固定底模、外侧模绑扎底板、腹板钢筋及预应力管道、竖向筋安装内模绑扎顶板钢筋及预应力筋、安装预埋件、预留孔检查签证浇混凝土养护脱内、侧模张拉预应力束（筋）挂篮下降、脱底模挂篮前移（见附件3：主桥挂篮悬浇梁施工工艺框图） 。1、 挂篮前移预应力张拉完成后，进行挂篮前移。先将挂篮后吊带拆除，放松边吊挂及前吊带使挂篮下落一定高度，检查底板、腹板等部位，确保挂篮走行无障碍。挂篮前移分两步进行：第一步：将底模平台和外侧模临时吊挂在已浇梁段上下降底模平台，脱底模和侧模安装下一节段后挑梁解除底模平台与后挑梁及前上横梁之间的联结解除主桁后锚固，转换内、 外导梁后吊点于走行吊环上千斤顶顶推主桁架并带动前上横梁和内外导梁前移至下一节段施工位置将挂篮主桁重新锚固牢靠。第二步：安装后挑梁及其后吊点挂篮底模及外侧模吊挂于外导梁上，沿外导梁前行到位底模平台后下横梁锚于前节段混凝土底板上将底模平台前下横梁重新吊挂于前上横梁上后挑梁及走行吊环前移、 重新安装到位转换外导梁后吊点至后挑梁上，放松走行吊环使之不受力收紧底模平台与外导梁之间的吊挂绑扎底板及腹板钢筋，设置底板及腹板预应力束孔道牵引内模到位，内导梁后吊点前移到位将内模前、后吊挂转换至前上横梁和已成梁段上绑扎顶板钢筋，设置顶板预应力束孔道检查签证后灌注本阶段混凝土。2、 挂篮锚固挂篮走行到位后， 应及时检查挂篮位置的准确，若发现有偏差应当尽快用手拉葫芦和千斤顶等调整挂篮平面位置的准确度，并将后锚固锚固好，拆除滑移设备，前支点加垫块垫实，安装并拧紧后锚设备，利用边吊带提升挂篮底模，收紧中吊带，调整底模位置及标高，安装外侧模。第6页共16页第三章悬浇梁施工主要工序、施工方法和要求一、模板安装（ 1） 外模采用钢模，并与外模支架焊接成一体，随着主梁施工的不断推进，将外模及支架底部进行切割，以适合每段悬浇梁的需要。内模采用钢木结合的形式，模板采用木模，支架采用钢支架，所以应对其结合部位要有联接措施，板厚以达到钢模的刚度标准为依据。内模在钢筋、预应力筋绑扎完成后安装。（ 2） 箱梁结构采用一次浇筑成型，内模底部开口不要过大，同时内模每隔 2 米高、1.5 米纵距设置排气孔、振捣孔和封孔模板。混凝土面上升至离振捣孔 1 米高位置处时，用封孔板将振捣孔封堵。封孔模板应能有效的封堵各类型孔洞，并不脱落、跑模。（ 3） 底模前后点标高按照设计院图纸“宜万长江桥施（桥） -02-078 ”和局设计事业部提供的每节段挂篮前后点弹性变形值确定， 并按照现场线型监控组提供的修正值修正。二、钢筋制安主梁纵向按预应力混凝土构件设计，顶板、腹板、底板纵向均布置直径 16mm、间距 10cm 15cm的 II 级钢筋。顶板横向按部分预应力混凝土构件设计，布置直径为14mm、间距 10cm 15cm的 II 级钢筋。底板横向按钢筋混凝土构件设计，布置有 14mm、16mm两种 II 级钢筋，间距 10cm15cm。腹板箍筋按受力计算要求布置 16mm、间距 10cm 15cm的 II 级钢筋，其中当腹板厚度为 60cm、45cm时每腹板布置四肢箍筋，当腹板厚度为 30cm 时，边腹板布置三肢箍筋、中腹板布置四肢箍筋。顶板上下层钢筋网、腹板两侧钢筋网、 底板上下层钢筋网之间均用12mm的 II级联系筋绑扎。（ 1） 主梁钢筋在北引桥 10#墩附近的钢筋车间下料加工，加工好的钢筋由人工运送至北岸起重码头，再由码头吊机吊至运输船，运至墩旁吊机处，由墩旁塔吊吊至0#块上，最后由人工运送至施工段现场绑扎。注意吊至 0#块的钢筋应在墩顶范围均匀对称分布，不得出现偏载超过设计要求的情况。（ 2） 吊装前下挂梁，安装好可调拉压杆、内模及支架后再进行顶板钢筋的绑扎。（ 3） 主桥每段梁施工时，挂篮的走道梁、主桁架使用前一段梁预埋 U 型螺栓和竖向精扎螺纹钢筋锚固。第7页共16页三、预应力安装（ 1） 预应力筋采用在墩顶 0#块中心位置处下料加工。（ 2） 主梁纵向、横向预应力孔道均采用塑料波纹管成孔，竖向预应力孔道采用高频钢管成孔，其中纵横向管道采用抽真空压浆。（ 3） 其中规格为 31- 15.24mm及 27- 15.24mm的纵向索采用内径为 130mm的塑料波纹管成孔；规格为 19- 15.24mm的纵向索采用内径为 100mm的塑料波纹管成孔，抽真空压浆。纵向索管道用定位钢筋网定位，当管道位于直线上时，定位网片间距不得大于 80cm，当管道位于曲线上时，定位网片间距不大于30cm。（ 4） 其中横向索共分 5 种类型， HX-1、HX-2 交错布置在顶板厚 50cm的范围，HX-3、HX-4 交错布置在顶板厚 40cm的范围，顶板横向索间距原则上为 80cm，根据具体情况个别地方有所调整； HX-5 布置在箱梁端横隔板下方，间距 40cm，每端共 4 束。横向预应力索一端固定、一端张拉，张拉端和锚固端在主梁两侧交错布置。除0 号块外，其它梁段锚下张拉控制力为1300MPa，张拉力为 910KN。横向索采用内径为90mm19mm的塑料波纹管制孔，抽真空压浆。（ 5） 竖向预应力筋顺桥向间距原则上为 40cm，根据具体情况个别有所调整； 竖向筋锚下张拉控制力为 790.5MPa、张拉控制力 635.8KN。当腹板厚为 60cm时，每片腹板布置双根竖向筋， 且在顺桥向错开一定间距， 其它每腹板布置单根竖向预应力筋。竖向预应力筋采用内径为50mm高频钢管成孔。（ 6） 腹板竖向直径 32mm精轧螺纹钢筋，下端为固定端，上端为张拉端。四、混凝土浇注及养护（ 1） 主梁采用 C60高性能混凝土，要求较高，在混凝土原料的选择、配合比、拌制上应严格按照要求执行，在浇筑前，试验中心应做 C60高性能混凝土的实验，并出具试验报告，最终确定配合比。混凝土的初凝时间不小于15 小时，混凝土龄期4天要求达到设计强度的90%以上。（ 2） 混凝土采用水上混凝土工厂供应，墩点施工人员应在混凝土浇筑前2 天通知水上混凝土工厂。泵管线设在主墩旁施工通道上。混凝土经输送泵泵送至桥面，底板混凝土通过顶板预留孔洞滑入，预留孔洞下挂设串筒；腹板混凝土从腹板内侧模板第8页共16页上预留的窗口送入，即混凝土从梁段顶面孔洞下来，通过溜槽送入两侧模板窗口，两侧腹板应对称灌注。浇筑时灌注顺序：先底板，再灌注腹板，最后灌注顶板，从悬臂端向接缝端进行。（ 3） C60 高性能混凝土必须采用强制式搅拌机搅拌。 混凝土由前端向后端分层灌注，分层厚度 35cm左右，采用高频振捣器垂直点振，振捣操严格按照施工规范进行。（ 4） 高性能混凝土浇筑完毕后，应立即用塑料布覆盖，并在混凝土终凝后立即洒水养护，养护期不少于14 天。端模拆除后，应将该梁段与前段混凝土结合面凿毛，并清洗干净；纵向非预应力钢筋采用搭接焊。（ 5） 按设计要求，在每个梁段前端点两侧结构横截面预埋监测元件，各施工阶段，测量各梁段标高，形成完整记录，并根据记录结果分析线形变化的原因，对下一段梁标高放样做出优化调整，确保主梁线形与设计线形吻合。五、预应力束（筋）张拉（ 1） 张拉设备油泵、压力表、张拉千斤顶，油管路及阀门接头等进场时应与锚具配套使用，使用前千斤顶与压力表须配套校验，建立油表压力与千斤顶拉力标定曲线，并建立卡片和定期检查和复验。校验后的有效期为一个月，也不得超过 200 次张拉作业。当张拉设备更换配件或在使用过程中出现异常现象时应重新校验。（ 2）一套两只挂篮悬浇施工时， 纵向 31- 15.24mm、27- 15.24mm索张拉配 56 台张拉力 650t 以上穿心式千斤顶，纵向 19- 15.24mm索张拉配 5 6 台张拉力 400t 以上穿心式千斤顶；横向索采用逐根张拉，配 46 台张拉力 25t 以上穿心式千斤顶；竖向粗钢筋张拉配 4 6 台张拉力 75t 以上穿心式千斤顶。张拉采用张拉与伸长量双控。（ 3） 张拉顺序：先拉顶板纵向束后拉竖向束，最后拉横向筋。横向束采用每隔一束交替单端张拉，横、竖向束筋由每块的后端向前端张拉，均滞后张拉。其它张拉详细顺序请参照“主梁构造及预应力布置图”相关说明办理。（ 4） 预应力张拉过程如下：安装锚具、千斤顶拉到初应力 ( 设计应力 10%) 作量测伸长量起始记号张拉至设计应力量伸长量回油锚固量到实际伸长量并求出回缩值检查是否有滑丝、断丝情况发生。第9页共16页（ 5） 张拉控制程序除特殊要求外，一般为00. 1k1.03 k（持荷 5min）锚固。（ 6） 张拉锚固后应及时压浆，水泥浆配制及压浆工艺按设计要求或现行规范执行。六、真空辅助压浆与封锚（ 1） 每节梁段张拉完毕后，孔道内应尽早安排压浆，压浆必须在钢线张拉完毕后 48 小时内完成。（ 3） 试抽真空将灌浆阀、排气阀全都关闭， 抽真空阀打开 , 开动真空泵抽真空， 观察真空压力表读数，即管内的真空度，当管内的真空度维持在-0.06 -0.09MPa 时（压力尽量低为好），停泵约 1 分钟时间，若压力能保持不变即可认为孔道能达到并维持真空。真空灌浆施工设备连接如下图所示：阀 3构件阀2阀4空气滤清器压力表阀 1灌浆泵吸浆管搅拌机真空泵（ 4） 准备工作：清理锚垫板上的灌浆孔，保证灌浆通道畅通。确定抽真空端及灌浆端，安装引出管、球阀和接头，并检查其功能。（ 5） 搅拌水泥浆、灌浆、清洗、封锚锯齿块纵向束，横向预应力束，两边跨端头纵向束张拉，压浆完毕后，即可加设钢筋网片，并用C55 混凝土填封。填封混凝土前将接茬面先凿毛并用水冲冼干净。第10页共16页附件 1：挂篮组成结构三片主桁架（每片组成）底模平台及限位系统菱形挂篮内 外 模吊挂系统走行系统锚固系统上下弦杆斜 撑 杆斜拉钢带前下横梁后下横梁底模纵梁限位纵梁斜撑纵梁底模 （外悬臂 0.2）前后吊挂系统外 导 梁吊 环挑 梁吊带走 道 梁后 勾 板内外导梁走行吊环锚固梁主桁各杆件间、主桁与联结系间均为铰接。随梁底的不断增宽向外侧移动保持在斜腹板下方。在浇筑时为外侧模提供水平及竖向支撑，并为脱模提供支反力。垫梁扁 担 梁吊带千 斤 顶应与支架焊为一体第11页共16页锚固预应力筋外模（钢模）模板内模（木模）对拉筋对拉， 每施工一个节段进行现场调整第12页共16页附件 2-1 ：# 墩宜昌（万州）侧挂篮施工试压挠度观测数据记录表加载到 10%加载到 50%加载到 100%加载到 120%卸载到 50%控制点卸载到 0荷载重量（ t） 荷载重量（ t） 荷载重量（ t） 荷载重量（ t） 荷载重量（ t）12345678910111213141516平均值712平均值1315平均值第13页共16页第14页共16页第15页共16页附件 3：主桥挂篮悬浇梁施工工艺框图安装挂篮底模、侧模初步将挂篮与主梁锁定安装梁体底板、腹板钢筋和预应力管道钢筋下料成型安装内侧模板已完最后一个节段纵向压浆，滞后一个节段的横向束和滞后两个节段的安装顶板钢筋和预应力管道竖向筋张拉、 压浆、封锚复查挂篮 2 端高程，检查签证取试件节段混凝土灌筑输送混混凝土凝土拌制混凝土养生、接缝处凿毛清洗脱开外侧模及内模张拉纵向预应力筋前移挂篮，进入下一节段施工对前一节段箱梁压浆及封端（真空压浆）第16页共16页