桥梁预制节段拼装施工技术.ppt

预制节段拼装工艺 目录第一部分 什么是预制节段拼装第二部分 预制节段拼装工艺1 预制场2 预制3 运输4 架桥机5 拼装第三部分 控制及关键问题 第一部分 什么是预制节段拼装工艺 第一部分 什么是预制节段拼装工艺 预制节段拼装工艺是将梁体分为若干节段 在工厂预制后运至桥位进行组拼 通过施加预应力将节段整体拼装成桥的施工工艺 简单地说 预制节段拼装 像是孩提时代玩过的 组装玩具 即将一块块分散的 积木块 拼成一座 大桥 上世纪六十年代早期 欧洲首先出现了现今称为节段预制的混凝土箱梁 七十年代 该方法传到美洲 并取得了较好的经济和美学效果 从而逐渐推广到世界各地 成为中等跨径箱梁的一种基本施工方法 由于是工厂预制 不需要搭设支架 对现场干扰小 梁体外观质量好 对城市高架桥梁尤为适合 例如 美国较早就成功地建成了长礁桥 101 36m 和七英哩桥 266 36m 等长大桥梁 2000年泰国耗资10亿美元建成了全长55km的BangNa桥 它是当今世界采用逐跨节段拼装施工技术建成的最大桥梁 八十年代观塘快速路项目中被首次被引入到香港 九十年代开始 香港的大部分桥梁都是采用节段拼装施工技术 并且结构形式呈现复杂多样化趋势 第一部分 什么是预制节段拼装工艺 国内于2001年3月在上海浏河大桥首次采用预制节段拼装 全桥156个节段 之后是2003年的上海沪闵高架二期工程 苏通大桥是在2005年与广州几乎同时开始节段拼装施工 广州为城市轨道工程 其它三个项目皆为公路桥 在铁路上 采用节段拼装施工方法的有灵武黄河大桥48m跨简支箱梁 南昆线白水河大桥和打埂大桥56m跨简支箱梁以及神延线秃尾河大桥 内昆线老煤洞大桥 渝怀线锦和金江大桥64m跨简支箱梁 接缝全部采用现浇混凝土 宽60cm 节段预制方法 国外几乎全部是短线法预制 浏河大桥是以长线法进行预制 之后的沪闵高架二期和苏通大桥等也开始采用短线法施工 目前在建设的厦门集美大桥也是采用短线匹配法预制 悬臂对称拼装施工 第一部分 什么是预制节段拼装工艺 香港观塘快速路项目 泰国全长55km的BangNa桥 上海浏河大桥 香港红磡快速路工程 第一部分 什么是预制节段拼装工艺 苏通大桥 广州地铁四号线 上海市沪闵路高架道路二期工程 集美大桥 第一部分 什么是预制节段拼装工艺 预制节段拼装工艺优点 1 施工中对交通及环境影响小 2 节段重量轻 尺寸小 运输方便 拼装施工速度快 3 场制砼 质量容易控制 4 可大大降低安装及成桥后混凝土收缩徐变 5 合适体外预应力 可减小梁断面尺寸 提高材料使用效率 6 几何形状控制得当 可以大大提高砼结构的美观性 不足 1 工程施工前期投入较大 主要包括预制场地建设 运输设备 架梁设备等 2 由于节段之间以干接缝联结 如处理不好的话 不能有效地防止大气中的水分和酸性成分渗入 结构的耐久性差 特别是对于厦门这种沿海地区的工程 同时 材料特别是预应力钢筋不能充分发挥其抗拉性能 梁体材料指标偏高 经济指标高 3 施工工序复杂 施工工艺要求高 技术难度大 4 施工的总体组织 协调的工作难度较大 预制方法 长线法 第一部分 什么是预制节段拼装工艺 2 1长线台座法长线台座法就是按照设计的制梁线型 将所有的块件在一个长台座上一块接着一块的匹配预制 使两块间形成自然匹配面 优点 几何形状容易布置和控制 构造简单 施工生产过程比较容易控制 脱模后 不必立即把梁段转运到贮放地 偏差不会累积 对于已制块件形成的偏差可以通过下一个块件及时调整 而且还可以多点同时匹配预制 加快施工进度 缺点 占地面积大 台座必须建筑在坚固的基础上面 弯桥还需形成所需曲度 浇筑 养生等设备都是移动式的 预制方法 短线法 第一部分 什么是预制节段拼装工艺 短线台座法短线台座法施工是指每个节段的浇筑均在同一个模板内进行 其一端为一个固定模 而另一端为一个先浇筑的节段 模板的长度仅为一个节段的长度 模板是不移动的 而梁段则由浇筑位置移至匹配位置后运至存梁场 优点 占地面积较小 形成流水线作业 提高施工速度 适用于节段类型变化较多 模板倒用较频繁的工程需求 模板和浇筑设备都是固定的 能获得平曲线 坚曲线和不同的超高 缺点 对仪器要求很严格 要求匹配段必须非常精确的放置 因而需要精密的测量仪器设备 需要较高的镶合梁段的调整精度 精确的测量和控制方法 对人员的要求 1 对现场管理者的要求 必须具有很好的组织管理能力 能够组织好现场的生产 2 对现场工程技术人员的要求 具有很好的工程素质修养 能够及时提供好现场需要的资料 如合理的测量方案等 3 对现场工人的要求 必须尽快熟练自己的操作 了解操作流程 尽快能够在现场形成一个流水线作业的生产模式 第一部分 什么是预制节段拼装工艺 按照节段接缝处理方法不同 分为干法拼装和湿接法拼装 干法拼装就是梁节段在预制场采用匹配法已准确按桥梁线形 坡度预制好 在现场架设拼装时节段间涂上环氧树脂胶 把所有节段粘接一起 经张拉即成为整体 湿接法拼装不同之处在于节段间留有50cm左右宽 待所有节段就位后 接缝处现浇砼 架桥机待现浇的砼强度达到要求后才能往前推移 准备架设下一孔 由于需要等待砼强度满足要求 故湿接法拼装每孔施工时间一般为10天左右 干法拼装要快得多 一般为3 4天 孔 干法拼装与其它工法比较有显著特点 a 与现场整孔现浇法比较 现场必须搭支架 要求地基进行处理达到较高承载力 因此对桥下交通和环境带来很大的影响 另外 每孔施工周期也较长 b 与整孔预制整孔架设法比较 由于梁的尺寸较大 无法长途运输 只能就近设置预制场 这在城市施工时常常很难满足 短途运输同样对道路要求非常高 投资大 对环境的影响也大 因此 越来越多的城市桥梁建设采用预制节段干法拼装工艺 第一部分 什么是预制节段拼装工艺 拼装方法简述 结合现有架桥机设备 将箱梁纵向划分为若干节段 节段长度2 3m 最大节段重量控制在100吨以内 工厂集中预制梁段 并用大型平板车运至桥下 借助架桥机上的吊装设备起吊 将节段悬吊在架桥机的吊杆上 吊装时由梁端向中间对称起吊 节段吊装前需在接头截面上涂上一层环氧树脂 单面涂刷厚度不小于3mm 双面涂刷不小于1 6mm 两节段完全对接后施加临时预应力 以便使节段之间粘结在一起 临时预应力3 5 5kg cm2 环氧树脂不但起粘结作用 还可在运营时起到防水作用 桥下喂梁 直至一孔梁的所有节段全部悬吊在架桥机的吊杆上 张拉底板永久钢束 解除临时预应力措施 使整孔梁简支在墩顶 架桥机移位 依同法架设下一孔 每孔梁施工周期大约3 5天 第一部分 什么是预制节段拼装工艺 架设方法 分为平衡悬臂法 逐孔架设法和悬臂拼装法 平衡悬臂法 是目前比较常用的预制节段安装法 该方法是以一个桥墩为中心 对称顺序拼装节段 每一节段与前面的已装节段达成一体 自我平衡 并作为下一节段的拼装基础 对于每个施工步骤 悬臂结构通过张拉设置在箱梁节段中的预应力钢束来确保其安全和稳定 节段的吊装则可通过桥面支承吊机 导梁或地面起重机进行 悬臂施工的主要优点能最大程度地减少手架的使用 从而节约桥下空间 十分适合拥挤市区内高架道路的施工 因为那里要求在施工时不得中断交通 航运 第一部分 什么是预制节段拼装工艺 逐孔架设法 是上部结构按一个方向架设 一次完成一跨 在施加预应力前 预应节段通过下悬梁 主梁下方 或架桥机 主梁上方 临时支承 当然 如果场地条件允许 节段也可支承于地面支架上 架设完的主梁可以简支在桥墩上 也可通过后张预应力将几孔联成连续结构 这种架设方法可以使用部分预应力 部分铁路高架如东铁延伸线马鞍山高架要求采用部分预应力 因为轨道板 护栏等较重的恒载必须按二期荷载考虑 此外 整孔架设因为其简单 往往可以加快施工进度 相对于其他拼装方法 整孔架设更适合于变化的上部结构 如平 竖曲线段 因此 那些跨径中小但线路较长的高架 或场地条件困难的地方 常常使用该方法 第一部分 什么是预制节段拼装工艺 悬臂拼装法 第二部分 预制节段拼装工艺 节段预制场的规划 攸关节段生产的效率 一般在设计阶段就应规划出预制场的位置 避免施工时场地的迁移 所以需注意用地的确定和取得 对预制场地的位置 地质情况和运输路线需要进行认真的评估 以便确定对工期和交通干扰的影响程度 为了控制台座的沉降量和非弹性变形 台座地基及基础必须坚实 整体连续 如 地基是否有沉陷的可能 交通运输的便利性等都是必须预先规划的 预制场的设置 第二部分 预制节段拼装工艺 1 预制场建设 为了节省节段的运输时间与费用 理想的预制场地应在工地附近 减少预制梁段转运至存梁场增加运输和二次转运节本 也可通过水路运至桥位 一个预制通常包括四部分区域 扎筋区 用来扎制钢筋笼以安置选模板 浇筑区 用来安置模板 靠山节段 钢筋笼 然后浇捣混凝土 搅拌站 用来储存砂石料 水泥和搅拌混凝土 堆放区 用来堆放交付运输 安装前的成品构件 预制场的设置 生产线的配置要根据工程的实际情况进行规划 规划中应注意 1 生产线距离桥位的距离 周边设施情况 是否对居民生活产生影响 2 合理配置钢筋加工区 绑扎区 钢筋绑扎台座 梁段预制区 梁段预制台座 及临时存梁场 使其高效合理地运转 3 底座要有足够的强度 如无法达到要进行处理 4 为了提高工效 在同条生产线内的单个台座内各配置一定数量的小型龙门吊机 用于小型材料 用具的吊装作业 大型龙门吊主要用于梁段转运 倒运及转存等吊装作业 为了避免大 小龙门吊作业的相互干扰 需要设置不同的轨道以供大 小龙门吊行走 第二部分 预制节段拼装工艺 1 预制场建设 预制场的设置 第二部分 预制节段拼装工艺 1 预制场建设 集美大桥预制场 广州地铁4号线预制场 模板工程 第二部分 预制节段拼装工艺 1 预制场建设 模板结构具有足够的刚度 强度和稳定性 在承受新浇筑混凝土的重力 侧压力及施工中可能产生的各项荷载时 能保证梁体各部位设计形状 尺寸和相互间位置正确 模板的要求 1 刚度大2 尺寸精准3 位置固定4 机械化作业程度高 侧模不移动侧模通过支架螺旋撑杆调节 内模通过液压系统支护和调核 通过卷扬机牵引移动 第二部分 预制节段拼装工艺 2 预制 钢筋加工区 模板清理 模板清理 底模起吊 第二部分 预制节段拼装工艺 2 预制 内模安装 钢筋处理 钢筋就位 钢筋起吊 第二部分 预制节段拼装工艺 2 预制 移梁至存梁场 浇筑混凝土 齿块后处理 存梁场 测量监控目的 1 根据预制成型节段的控制测点的实测数据 局部坐标 计算测点的总体坐标 大地坐标 2 根据测量数据及软件来计算梁体的收缩徐变对拼装的影响 第二部分 预制节段拼装工艺 2 预制 测量塔 测点布置 第二部分 预制节段拼装工艺 3 运输 海上运输 陆地运输 第二部分 预制节段拼装工艺 4 架桥机 上海中环线 军工路上行式架桥机采用逐孔拼装工艺 苏通大桥 上行式架桥机采用悬臂对称拼装工艺 上海市沪闵路高架道路二期工程 第二部分 预制节段拼装工艺 4 架桥机 广州轻轨四号线 下承式架桥机采用逐孔拼装工艺 1 移动架桥机起重天车至靠近边跨墩的第一榀梁段上方 将天车上的主吊具与悬挂吊具用销轴连接 提起梁段并放松悬挂吊杆 调整箱梁标高 平面位置及纵 横坡 使之符合线型控制精度要求 2 吊具保持纵 横坡不变 提升梁段一定高度 人工涂抹环氧粘结剂 3 将梁段与边跨墩顶块精确拼接 张拉第一梁段与墩顶梁段之间的临时预应力 4 安装第一榀梁段的悬挂吊杆 再将该梁段吊挂于架桥机主桁架上 5 解除天车主吊具 重复以上步骤 直至完成2 10的拼装 完成所有悬挂梁段的拼装 6 穿入预应力筋 并张拉 7 架桥机支腿调整高度 将已拼好梁段落梁至临时支墩上 测量控制好桥面标高 8 依次解除各梁段悬挂吊杆 吊具 完成整个边跨梁段安装 架桥机过孔进行下一孔段的悬挂安装 9 安装墩顶永久支座 也可早于该步骤安装 安装湿接缝钢筋 模板 浇筑湿接缝混凝土 10 湿接缝混凝土强度达100 后张拉墩顶预应力筋并对整孔所有预应力孔道进行市强压浆处理 11 临时支座卸载 完成体系转换 平衡悬臂法 以苏通大桥上行式架桥机为例 第二部分 预制节段拼装工艺 5 拼装 T构梁段安装 安装墩顶块并与墩柱临时固结对称悬拼梁段 涂环氧胶 施加临时预应力施加永久结构预应力逐块拼装形成T形悬臂悬臂T构合拢 第二部分 预制节段拼装工艺 5 拼装 示例 苏通大桥平衡悬臂拼装施工 由中港二航局施工 第二部分 预制节段拼装工艺 5 拼装 示例 苏通大桥平衡悬臂拼装施工 由中港二航局施工 墩顶梁0 块就位 两端锚固 墩顶临时预应力锚固 临时锚固 墩顶梁用三向千斤顶精确调位 墩顶二次混凝土浇筑 第二部分 预制节段拼装工艺 5 拼装 运输 起吊 拼装 拼装 第二部分 预制节段拼装工艺 5 拼装 环氧胶拌和 环氧胶涂抹 临时预应力张拉 体内永久预应力两端对称张拉 真空压浆 第二部分 预制节段拼装工艺 5 拼装 合拢前解除临时锚固 临时支座凿除 合拢段吊装调位 劲性骨架焊接 调整吊杆使梁段准确就位 劲性骨架焊接 固定合拢段空间位置 T构合拢 上劲性骨架 预制合拢块 湿接缝 湿接缝 悬臂端 悬臂端 悬臂合拢采用预制合拢块 双湿接缝形式 预制合拢块长 2 7米湿接缝宽 15厘米 第二部分 预制节段拼装工艺 5 拼装 第二部分 预制节段拼装工艺 5 拼装 合拢段湿接缝预应力管道安装 合拢段湿接缝模板安装 合拢段湿接缝混凝土浇注 合拢段湿接缝混凝土强度达到90 张拉合拢束完成中跨合拢施工 第二部分 预制节段拼装工艺 5 拼装 边跨梁段悬挂 将边跨梁段逐块悬挂于架桥机主桁架上逐块拼装梁段施工边跨湿接缝分批张拉边跨合拢束吊杆拆除 架桥机过跨 第二部分 预制节段拼装工艺 4 拼装 1 起吊梁段 可从正下方和前墩的墩中心往前起吊梁段 还可以从桥上后部喂梁 2 首节段的就位 每孔的01节段经测量定位后 由四个单元支撑千斤顶支撑 同时在墩上放2个扁平千斤顶略微顶住梁段 便于更好地定位 为防止出现三点支撑现象 单元支撑千斤顶每侧都是联动的 3 依次起吊02 12节段 临时张拉后即由单元支撑千斤顶承载 临时张拉和吊机松开卸载过程 需要密切关注单元支撑千斤顶的读数 避免出现偏心失衡现象 由于支撑系统实现了联动 此现象较少出现 4 承载体系转换 永久预应力张拉过程就是承载体系转换的过程 此时对架桥机的承载体系是个严峻的考验 国外通常在此阶段必须经过周密计算和复杂的调整 以保证体系转换成功 本架桥机由于实现了单元支撑千斤顶液压系统的联动 能较安全和轻松地实现体系转换 5 整孔梁的平面位置和高程调整 需要平面位置调整时 在扁平千斤顶上放置TEFLON板便于平移 临时支撑转换由墩顶的临时支座来承担 高程调整通过不断调整每个墩顶的两个临时支座高度来完成 平面位置调整还需靠伸缩缝处用顶推千斤顶协助完成 6 架桥机纵移过孔 在永久张拉工作完成后即可开始 缩短了架设周期 7 托架安装 共配置三对托架 在拼装过程即可开始前一孔的托架安装工作 逐孔拼装法 以广州轻轨四号线下承式架桥机为例 第二部分 预制节段拼装工艺 5 拼装 示例 广州轻轨4号线高架二标逐孔拼装施工 由中铁十七局集团施工 架桥机安装 架桥机就位 喂梁 起吊 第二部分 预制节段拼装工艺 5 拼装 梁对位拼装 节段梁底支撑小千斤顶 张拉临时预应力 临时预应力棒连接 第二部分 预制节段拼装工艺 5 拼装 环氧树脂胶搅拌 节段梁界面涂胶 节段梁界面涂胶 拼装后的外形 第三部分 控制及关键工序 短线法梁段预制时的观测控制 梁段开始制作后 应立即对正在浇制中的几何断面加以控制 并和理论几何断面进行比较 以便在随后的浇筑操作中进行的调整 中线控制 标高控制 梁体节段预制外形尺寸允许偏差 mm 及时纠偏获得各种曲率 第三部分 控制及关键问题 1 测量监控 测量监控目的 1 根据预制成型节段的控制测点的实测数据 局部坐标 计算测点的总体坐标 大地坐标 2 根据测量数据及计算梁体的收缩徐变 分析对拼装的影响 测点布置 1 每榀梁段上埋设有6个控制点 2个轴线控制点和4个标高控制点 2 采集待浇梁段的平面和高程数据 作为下一梁段的控制依据 第三部分 控制及关键问题 1 测量监控 测量塔 测点布置 测量时间 早上6 00 8 00采集已拼装梁段的平面和高程数据 并与目标数据进行比较 安装允许误差与验收标准悬拼阶段误差竖向标高 20mm与箱梁理论中心轴的偏差 10mm合拢端误差竖向标高 25mm与箱梁理论中心轴的偏差 10mm 当线型发展趋势不能满足精度要求时 进行线型调整 调整方法主要有 1 调整临时预应力张拉顺序 2 加垫环氧树脂垫片3 压重 第三部分 控制及关键问题 1 测量监控 剪切键为了协助传递在接头处的剪刀 预制节段通常在接合面上设有剪切键 剪切键的形状视其具体应用而不同 但大致上分为两类 单键与多键 单键通常较大并集中在局部 而多键则尽可能地分布于接合面的各个部位 其尺寸也相对较小 根据以往的经验 通常认为多键系统更为有效 第三部分 控制及关键问题 2 剪力键 节段长度预制节段的长度主要由运输及拼装机具的吊装能力而决定 若节段堆场离安装地点较远 而节段的运输又必须经过交通要道 则节段长度通常不超过2 5m 若堆场离安装地较近 节段运输不需要经过交通要道 则节段长度可有所增加 第三部分 控制及关键问题 3 节段长度 环氧接缝或干接缝节段间的接缝可为干按缝 在不会出现冰冻温度或使用体外预应力时 可采用干接缝 其优点 不需使用环氧 提高结构可靠度 较环氧接缝容易 且施工场地整洁 节段安装比采用环氧接缝的快 在接缝处可施加暂时预应力 不需要环氧接缝 然而 节段采用于接缝不能实现完全水密 可能会影响压浆质量 降低预应力束的防腐效果 因此通常不允许使用干接缝 环氧接缝 被非常普遍地应用于预制节段桥梁中 它同时适用于体内和体外预应力系统 其作用如下 在节段安装过程中可作为润滑剂 弥补逐段浇筑节段表面的细少缺陷 密封接缝 阻止湿气入侵 在进行体内束压浆时 充当接缝处的密封 第三部分 控制及关键问题 4 接缝处理 配合比和养护拌和C50砼的重点是砼强度和防止出现表面收缩裂缝 其中的重要工作是砼配比和养护养生 从骨料级配合理 控制水化热入手 要经过多种掺料的试配 确定最终配合比 是否要加掺粉煤粉等 吊装到存梁区后要对梁体混凝土的进行养护 施工后覆盖不少于14天 第三部分 控制及关键问题 5 配合比和养护 第四部分 整孔预制架设工艺 整孔预制架设法介绍 1 施工要点集中预制 整体架设 利用桥面做主要运输通道 2 施工工法比较成熟 现有国内的大铁高架多采用本工法 3 需要在高架线附近设两到三个现场制梁场 每制梁场约4 5万m2 4 没有办法解决曲线梁的架设难题 只能采用现浇或折梁的方法 曲线段采用折梁要对梁面进行加宽 桥型及景观效果极差 5 施工荷载远远大于使用荷载 人为加重了桥梁的设计荷载 增加了建梁材料 6 现场预制条件比不上工厂预制条件 平整度 光洁度和混凝土表面颜色均匀度都难以保证 模板间浆缝也会影响桥梁的景观 1 主要工序 2 梁体运输架设作业步骤 步骤1解除吊具与箱梁的连接 前后起重天车退回到架桥机尾部图示位置 铺设架桥机走行轨道 前支腿脱空 中 后支腿底部支承油缸回收走行轮与轨道接触 架桥机准备过孔 步骤2驱动中 后支腿行走机构使架桥机过孔到位 前支腿支立 中 后支腿底部支承油缸顶升使走行轮与轨道脱空 架桥机准备架梁 步骤3运梁车运梁到位 前起重天车将混凝土箱梁前端吊起约20cm 后端仍作用在移位小车上 运梁车前端降低10 15cm 步骤4启动前起重天车及运梁车顶的驮梁台车同步将混凝土箱梁前移至后起重天车起吊位置时 停止纵移并连接后吊具 后起重天车将箱梁后端吊起 2 梁体运输架设作业步骤 步骤5驮梁台车及活动枕梁退回原位置并与运梁车锚固 运梁车返回粱场运输下一片箱梁 前后起重天车同步将混凝土箱梁前移到位 步骤6启动前后起重天车下落箱梁到墩位并精确调整到位 结束语 门式桥墩的预制横梁 预制节段工法是一种能实现经济 美观的有效的上部结构解决方案 实践经验表明该工法建成的桥梁工作良好 设计无特别问题 在几何线形复杂 现场条件困难的项目中也能成功应用 它还等特别适合工期紧迫的项目 不难预测 该工法在今后市区将得到更多运用 以减少施工对公众的影响并加快施工速度 目前随着城市化进程的加快 城市建设为避免对交通和市民生活造成干扰 越来越多的构件有预制并现场安装的趋势 如门式桥墩的预制 墩身的预制 承台的预制 箱梁节段预制拼装技术等的实现 杭州湾大桥的预制墩身