架橋機節(jié)段拼裝技術

1、架橋機節(jié)段拼裝技術100 米跨徑架橋機節(jié)段拼裝技術張華陽前言：目前跨度在 100m以上混凝土連續(xù)箱梁有支架法、掛籃懸澆、橋面吊機懸拼等施工方法，本文介紹的 100m米跨徑架橋機節(jié)段拼裝施工技術， 為 100150m跨徑混凝土連續(xù)梁橋設計與施工提供了新的途徑。關鍵詞： 100m 跨徑架橋機節(jié)段拼裝臨時墩技術一、概述廈門集美跨海大橋為多跨預應力混凝土連續(xù)箱形梁橋，整橋橫向分三幅，左、右幅為城市快車道，中間幅為城市快速公交車道（BRT）。大橋從 10 63 號墩上部結構均采用短線匹配法節(jié)段預制，上行式架橋機懸臂拼裝施工，全橋長2875m，共有箱梁節(jié)段 2345 榀。大橋南、北各設一座主橋，南主橋位于

2、2226#墩，北主橋位于 5660#墩，均為跨徑552×10055m的相同結構，橋型布置見圖1-1 。箱梁高度在 3.6 5.8 米（快車道）和 3.8 6.2m（公交車道）間變化，橫斷面見圖 1-2 。橋梁通航凈空： 65×14.5m。2圖 1-1 橋型立面圖箱梁橫斷面為單箱單室，每個 T 懸臂共含 12 對梁段和一個墩頂塊。墩頂塊帶橫隔墻，總重約為380t ，采圖 1-2 箱梁橫斷面圖用先安裝殼體，再在墩頂上二次澆注橫隔墻。其余梁段最大重量約為153t 。全橋分兩個工區(qū)同時施工， 一工區(qū) 3 臺架橋機從 10# 墩向 38#墩施工，二工區(qū) 3 臺架橋機從 38#墩向 6

3、3#墩施工，節(jié)段拼裝工期 10 個月。二、主要思路目前跨度在 75m以上的梁橋，多采用掛籃懸澆、橋面吊機節(jié)段拼裝或支架現(xiàn)澆法施工。但由于南、北主橋分別間隔位于 50m跨引橋兩處，如采用上述施工方法施工主橋，則無法滿足架橋機順利通過主橋的時間要求，且架橋機自重達1000 余噸，在不考慮加支撐的條件下，主橋橋梁結構無法如此巨大的施工荷載通過主橋。如采取拆除、轉運、再安裝架橋機的方法，則面臨6 臺架橋機均需拆、裝一次，工程量巨大，工期也無法滿足。為保證工期和施工的順暢銜接，考慮在100m 跨中間搭設臨時墩，利用拼裝50m跨引橋的 TP75 型上行式架橋機直接過至主橋，進行100m跨主橋拼裝。三、臨時

4、墩工況分析3圖 1-1 橋型立面圖箱梁橫斷面為單箱單室，每個 T 懸臂共含 12 對梁段和一個墩頂塊。墩頂塊帶橫隔墻，總重約為380t ，采圖 1-2 箱梁橫斷面圖用先安裝殼體，再在墩頂上二次澆注橫隔墻。其余梁段最大重量約為153t 。全橋分兩個工區(qū)同時施工， 一工區(qū) 3 臺架橋機從 10# 墩向 38#墩施工，二工區(qū) 3 臺架橋機從 38#墩向 63#墩施工，節(jié)段拼裝工期 10 個月。二、主要思路目前跨度在 75m以上的梁橋，多采用掛籃懸澆、橋面吊機節(jié)段拼裝或支架現(xiàn)澆法施工。但由于南、北主橋分別間隔位于 50m跨引橋兩處，如采用上述施工方法施工主橋，則無法滿足架橋機順利通過主橋的時間要求，且

5、架橋機自重達1000 余噸，在不考慮加支撐的條件下，主橋橋梁結構無法如此巨大的施工荷載通過主橋。如采取拆除、轉運、再安裝架橋機的方法，則面臨6 臺架橋機均需拆、裝一次，工程量巨大，工期也無法滿足。為保證工期和施工的順暢銜接，考慮在100m 跨中間搭設臨時墩，利用拼裝50m跨引橋的 TP75 型上行式架橋機直接過至主橋，進行100m跨主橋拼裝。三、臨時墩工況分析3圖 1-1 橋型立面圖箱梁橫斷面為單箱單室，每個 T 懸臂共含 12 對梁段和一個墩頂塊。墩頂塊帶橫隔墻，總重約為380t ，采圖 1-2 箱梁橫斷面圖用先安裝殼體，再在墩頂上二次澆注橫隔墻。其余梁段最大重量約為153t 。全橋分兩個工

6、區(qū)同時施工， 一工區(qū) 3 臺架橋機從 10# 墩向 38#墩施工，二工區(qū) 3 臺架橋機從 38#墩向 63#墩施工，節(jié)段拼裝工期 10 個月。二、主要思路目前跨度在 75m以上的梁橋，多采用掛籃懸澆、橋面吊機節(jié)段拼裝或支架現(xiàn)澆法施工。但由于南、北主橋分別間隔位于 50m跨引橋兩處，如采用上述施工方法施工主橋，則無法滿足架橋機順利通過主橋的時間要求，且架橋機自重達1000 余噸，在不考慮加支撐的條件下，主橋橋梁結構無法如此巨大的施工荷載通過主橋。如采取拆除、轉運、再安裝架橋機的方法，則面臨6 臺架橋機均需拆、裝一次，工程量巨大，工期也無法滿足。為保證工期和施工的順暢銜接，考慮在100m 跨中間搭

7、設臨時墩，利用拼裝50m跨引橋的 TP75 型上行式架橋機直接過至主橋，進行100m跨主橋拼裝。三、臨時墩工況分析3而臨時支墩對應為跨中合攏梁段，如果按引橋 50m標準跨施工方法，將合攏梁段直接安放于臨時墩上，架橋機各支腿作用于合攏梁段上，則存在以下難題：1) 合攏塊影響前、后 T 懸臂最后一榀梁段預應力張拉；2) 臨時墩結構相對較弱，且存在承載后沉降可能，架橋機如直接作用于合攏塊上進行合攏，將對永久結構帶來較大的附加內(nèi)力，對結構不利。3) 合攏梁段腹板、底板尺寸為全跨梁段最小，相對較弱，無法承受架橋機大部份重量（特別是架橋機過跨時的重量，如圖 3-2 ）。因此，為解決以上問題，臨時墩考慮：1

8、) 臨時墩橫向中軸線由跨中橫向中心線向前方墩偏移一定距離，以保證后方墩“ T”懸臂拼裝最后一榀梁段的預應力張拉空間；2) 在臨時墩上安裝臨時鋼支架， 代替梁段支撐架橋機。當臨時墩前方T 懸臂拼裝到一定長度后，將架橋機在臨時墩的支撐點轉移至后方的 T 懸臂端上，吊走臨時鋼支架，騰出空間，用于前方 T 懸臂剩余梁段的吊裝、拼接和預應力張拉。3) 由于 100m跨的懸臂長達 50m，架橋機支撐點轉移至懸臂端后的最大作用力近 2200KN，懸臂結構受力無法承受，因此，考慮采用臨時墩支撐懸臂端，完全或部分抵消架橋機支撐點的豎向傳力，使懸臂6結構始終處于安全狀態(tài)。四、臨時墩設計與施工1. 結構設計臨時墩結

9、構形式必須滿足架橋機在各種工況下的支撐要求?；趯軜驒C在墩頂位置支撐工況以及臨時墩與永久結構的區(qū)別分析，臨時墩結構形式按圖 4-1 所示設計。圖中： 1#、2#管樁用于支撐前支腿，管樁橫向間距根據(jù)架橋機前支腿兩支撐點間距確定； 3 10#管樁用于支撐中支腿，管樁間距依據(jù)架橋機中支腿支點位置確定。 11#、12#管樁用于支撐 T 懸臂端（間接支撐后支腿），其橫向間距依據(jù)懸臂端最后一榀梁段腹板位置確定（正對腹板底部）。各排樁縱向間距則根據(jù)架橋機各支腿、臨時鋼支架縱向?qū)挾纫约昂蠓綉冶圩詈笠婚憾螐埨杩臻g確定。圖 4-1臨時墩平面圖圖 4-2臨時墩實物圖臨時支墩橫向中軸線位置由跨中橫向中軸線向前

10、方墩偏移 1.8 米布置，頂面標高7控制低于梁低 60cm。同時為了有效的控制T 懸臂受力，在 11、12#管樁頂部設置調(diào)整液壓千斤頂，通過頂伸或收縮千斤頂油缸，控制 T 懸臂撓度，從而達到控制其受力大小的目的。千片頂在豎向位置與后支腿支撐點對齊，以保證后支腿作用力通過梁段直接傳遞給臨時支墩管樁。根據(jù)設計控制工況，考慮海水漲落潮最大流速及施工期風速影響，計算臨時支墩鋼管樁直徑為?800× 8mm及埋深 12m。其間平聯(lián)設置 4 道，為 ?600× 6mm管樁，平聯(lián)間按 32 斜撐。臨時鋼支架采用型鋼焊制，其構造滿足擱置架橋機支腿以及與臨時墩管樁頂部錨固的需要，其構造圖見圖

11、4-3 。4. 臨時支墩施工考慮施工現(xiàn)場現(xiàn)有鋼管樁有銹蝕現(xiàn)象，且施工過程中不做防腐處理，選用 ?800× 10mm鋼管樁。首節(jié)采用 90 型和 120 型液壓振動錘振動下沉，入土深度 15m，施沉時嚴格控制平面偏位。次節(jié)采用 50t 浮吊接高，接高時嚴格控制頂面標高。對鋼管樁及平、斜聯(lián)焊縫進行嚴格檢查，保證焊縫質(zhì)量。臨時墩施工實物見圖 4-2 。五、主橋梁段拼裝1. 主橋拼裝工序流程整個主橋的拼裝工序見圖：8圖 5-1 步驟 1： 架橋機由引橋進至主橋，前支腿支撐于臨時墩上，安裝臨時中支腿。圖 5-2 步驟 2：拼裝 N1墩 T 懸臂 112 號梁段，吊裝首跨邊跨合攏梁，施工濕接縫并

12、合攏。圖 5-3步驟 3：橋機縱移過孔圖 5-4步驟 4：拼裝第二個 T 構 19 號梁段。9圖 5-5 步驟 5：頂升臨時墩上的調(diào)整千斤頂，使之與梁底接觸，后支腿緩慢支撐于后方 T 懸臂端，拆除并吊走臨時墩頂部的架橋機中支腿及臨時鋼架，將“T”懸臂剩余梁段及合攏段梁段按圖提前吊放至臨時墩、“T”構根部及架橋機主桁上。整個過程監(jiān)測架橋機后支腿作用下的懸臂端撓度變化，并通過調(diào)整千斤頂控制其撓度變化小于 15mm。圖 5-6步驟 6：依次完成T 懸臂剩余梁段拼裝。安裝合攏段，收起后支腿，架橋機過跨。轉換N1 墩臨時錨固體系，在橋面跨中無荷載情況下澆注合攏濕接縫，進行 N1與 N2間中跨合攏。圖 5

13、-7步驟 7：按相同方法完成整個主橋梁拼裝10注：在主橋施工中， 架橋機增加了一個臨時中支腿，其作用是為了將架橋機適當前移，使其后支腿剛好作用于臨時墩 11、12 號管樁正上方，如圖 5-5 所示。2. 單榀（對）梁段拼裝單榀（對）梁段拼裝主要需經(jīng)歷梁段吊裝調(diào)位、試拼涂膠拼接臨時預應力張拉懸拼永久預應力張拉等步驟。架橋機對稱起吊梁段至橋面高度，通過吊具的三向調(diào)整功能調(diào)整梁段的縱、橫坡及空間位置，并與已拼梁段試拼。后退提升梁段一定高度，涂刷環(huán)氧粘結劑。環(huán)氧粘結劑功能及基本要求應滿足施工要求及橋梁拼裝用粘結劑相關標準。通常要求可施膠時間 30min，可粘結時間 60min。環(huán)氧粘結劑使用前按比例混

14、合各組份，并用專用攪拌槍拌制均勻 （無色差或色帶），拌槍轉速控制在400600 轉/min ，拌制時間一般控制在5min 以內(nèi)。環(huán)氧粘結劑涂刷總體原則是在膠體固化前，按照要求厚度（通常為 3mm），快速、均勻的涂抹。可單面或雙11面施膠。為防止粘結劑擠壓后進入預應力管道，在預應力管口貼高壓縮性的閉孔發(fā)泡聚乙烯 O形橡膠密封圈。在涂膠完成后，在其接縫相鄰兩個梁段頂部和內(nèi)腔室施工臨時預應力，臨時預應力大小應保證接縫間平均壓力 0.3MPa，其作用在于使粘結劑在一定的壓力條件下和可粘結性時間內(nèi)固化。臨時預應力設置形式可根據(jù)實現(xiàn)情況采用，集美大橋主橋臨時預應力筋采用 ?36、 ?32 精軋螺紋鋼筋，在

15、箱梁頂板面采用鋼錨座、內(nèi)腔室底板面采用混凝土錨座錨固，在臨時預應力施工完畢后，穿懸拼預應力束，按規(guī)范要求施工預應力。3. 邊跨施工本橋邊跨梁段除墩頂梁段外，僅一個合攏梁段。其墩頂梁段通過浮吊預先安裝到位，在相鄰T圖多邊跨梁段懸掛施工示懸臂拼裝完成后， 用架橋意圖機將合攏梁段吊掛于橋面，調(diào)整就位后與邊跨墩頂梁及 T 懸臂端臨時鎖定，施工濕接縫并張拉合攏。對于邊跨梁段數(shù)量較多的，采取先將梁段吊掛于架橋機主桁架上，然后通過臨時預應力逐塊拼接形成大塊梁，最后施工大塊梁與墩頂梁及相鄰懸臂端的濕接縫，并張拉合攏預應力合攏。124. 合攏施工主橋合攏采用預制合攏塊濕接縫結構形式。既在兩相鄰懸臂 T 構間設置

16、預制合攏梁段 ( 長 2.7m) ，通過旋轉合攏梁段的平面和豎向角度， 使兩相鄰懸臂 T 構順接，然后在箱室內(nèi)、外安裝勁性骨架將兩懸臂端鎖定，澆注合攏梁與兩懸臂端間 1015cm 寬的濕接縫并養(yǎng)生，分批張拉體內(nèi)合攏預應力完成合攏。勁性骨架設置和濕接縫效果分別見圖3-4-12 、3-4-13 。勁性勁 性圖 5-8勁性骨架設置效果圖圖5-9 合攏塊雙濕接縫效果圖六、施工監(jiān)控1. 臨時支墩臨控臨時支撐監(jiān)控主要有兩項任務：一是監(jiān)控臨時支撐13結構受力，防止管樁實際受力超出設計允許值；二是沉降監(jiān)測，防止因管樁沉降過大，導致架橋機狀態(tài)不符合要求。特別是當架橋機后支腿作用于懸臂端時，此時如果管樁沉降超出

17、T 懸臂允許撓度且調(diào)整不及時，將造成T 懸臂造成損壞甚至斷裂。鑒于臨時支撐處無詳細地質(zhì)資料以及其沉降對永久結構帶來較大的影響，故重點監(jiān)測管樁沉降。臨時支墩管樁沉降觀測點設置于梁段頂部，以便直觀的控制 T 懸臂撓度。經(jīng)設計院驗算， T 懸臂端最大允許撓度 30mm，施工中按 15mm控制。一個臨時支墩實際沉降監(jiān)測成果見表 6-1 ：臨時支墩沉降觀測數(shù)據(jù)表表 6-1工況 1工況 2工況 3管沉降位移管沉降 位移管沉降位移樁量(mm)樁量(mm)樁量(mm)號(mm) XY號(mm) XY號(mm) X Y1#3873#67211#4-7 -32#4686#94-312#4-9 77#106310#

18、96-3注： 工況 1：前支腿支撐于臨時墩 1、2#管樁過程中最大受力工況；工況 2：架橋機縱移至最大懸臂時， 31410#管樁最大受力工況；工況 3：后支腿支撐于懸臂端過程中最大受力工況。2. 橋梁結構監(jiān)測橋梁結構監(jiān)測主要包括： （1）監(jiān)測在不同的氣溫條件下和不同階段的梁段拼裝過程中，橋跨不利位置的應力值，以驗證結構安全性。特別是加強當架橋機后支腿作用于 T 懸臂端時的應力值監(jiān)測。 （2）監(jiān)測在橋跨體系轉換時橋梁結構內(nèi)力瞬間變化情況，以避免懸臂端因體系轉換而突然顫動使得結構受力超出允許值。測試儀器采用智能數(shù)碼應變計并配合補償計和巡檢儀等。圖 6-1 為第 1、2 個 T 構合攏后應力測試圖。圖 6-1第 1、2T 構合攏后的應力監(jiān)測圖153mm或線型控制測點布置圖圖 6-2 應力測試對比圖3. 線型控制梁段拼裝控制測點采用預制相同測點， 其埋設見圖：數(shù)據(jù)采集時間通常為每天 7:00 以前和 17：00 以后