大跨度U型梁预制架设施工工法.docx

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1、大跨度U型梁预制架设施工工法1前言U型梁制作存在有如下特点：U型梁钢筋绑扎、定位的精度要求高，混凝土浇筑属于薄壁精细构件；U型梁抗扭较弱，预制过程中必须保证受力均匀；U型梁设计安全系数较低，而耐久性要求高，且除防迷流筋外，其余钢筋均不得焊接，因此对钢筋绑扎的位置、间距和保护层厚度控制极为严格；U型梁为薄壁开口结构，梁体抗扭刚度差，同时由于梁体荷载大部分由预应力承担，因此对后张预应力施工质量要求较高；止匕外，U型梁是目前最为新颖的一种高架桥桥型，具有降噪效果好、建筑高度低、空间利用率高、外观造型优美等特点，传统的U型梁一直以来因为受力复杂，制作繁琐，施工困难，制约了其进一步的推广使用。由于U型梁

2、为薄壁开口截面，抗扭刚度差，U型梁的运输和架设对运输通道，施工场地及和施工技术有很高的要求，对于大跨度U型梁更是如此。目前国内采用的U型梁架设一般有两种方式：一是采用移动式起重机双机抬吊架设，它是以两台吊机作为吊装的主吊机，通过对设备吊装重量在两台吊机之间的合理分配，使两台吊机所承受的重量分别在各自允许的性能范围内，从而完成结构的吊装作业。例如履带起重机施工，采用此种施工方法首先需要场地条件能够满足履带起重作业，并且设备转场很不方便。二是采用龙门吊架设，但是以上两种施工方法受场地条件的局限性较大，特别是河流较多时，更是限制了U型梁的预制吊装体系的大规模的推广。中铁十四局通过大量的研究论证，得到

3、关于U型梁预制架设施工工法，本工法采用后张法施工，得到的预制U型梁，相较于现浇U型梁，梁体不易产生裂缝，施工质量更易得到保证，从经济角度看，预制的造价相较于现浇而言也是更加经济的，且从施工角度看，预制难度也是小于现浇，也就是可以保证施工质量，间接保证了施工进度；通过落梁落梁方法，即采用了架桥机运架施工的方案，即“定点上梁，梁上运梁，桥机架梁，自行过孔的方案，相比起重机、门机抬吊，架桥机架设、本工法具有在跨越地面道路、河流、建筑时对环境依赖和影响小、安全可靠、效率高，无需全程贯通运梁便道、施工栈桥，方便跨河施工等特点。实践表明：施工技术不仅显著缩短了工期，还节约了大量的材料和人工，取得了显著经济

4、效益和社会效益。本工法申报单位首先集成了省部级工法“大跨度U型梁预制架设施工工法”，经科学技术情报研究所查新，涉及本项目所述主要技术特征的大跨度U型预制梁架设施工工法，在所检文献以及时限范围内，国内未见相同文献报道，此后在工程实践中不断克服施工难点，完善施工方法，最后集成本次申报文本，并已于2017年8月通过中国公路建设行业协会鉴定达到国内先进水平，并获公路工程科技创新成果奖二等奖。2 .特点2.0.1制梁台条形基础采用的预埋480角钢，以便与底模进行可靠连，而设置排水沟，以免在施工中地基被水浸泡加大沉降量影响梁体施工质量。2.0.2钢筋与模板间设置的材料垫块，保证了保护层的厚度和梁体的耐久性

5、，以确保钢筋在浇捣中，骨架左右两侧或上下不移位。2.0.3底模与外模连接处采用双面胶带塞缝，防止了混凝土水泥浆外流；内模采用钱接连接，这样就在在支架横梁上构成内撑体系，保证了模板的稳定性；端模采用了大半径弧形，与内外模配合良好，有效防止浇捣时的漏浆现象。2.0.4由于采用了后张法施工，不需固定的台座设备，不受地点限制，适用施工现场生产大型预应力混凝土构件。2.0.5预制U型梁可以更好的控制裂缝，增大承载力，减轻梁自身重量。2.0.6使用了架桥机架设U型梁，通过运梁机运梁，使梁的架设对地形环境的依赖性降低，大大提升了其施工适用范围。2.0.7架桥机的三支腿设计可以适应不同跨径的U梁，并易于坡道段

6、施工。2.0.8仅用一对液压千斤顶作为临时支座，取消了临时钢支座，需要的临时装置少，操作简单。2.0.9采用专用的早强快硬支座灌浆材料，可以在较短时间内及满足架桥机过孔需要，从而极大提高架梁作业效率。3 适用范围本工法适用于跨径1830m的U型预制和梁架设工程，且适用于坡道段，曲线段施工，对跨河流等复杂地理环境区域施工也具有良好的适用性。4 .工艺原理4.0.1大跨度U型梁通过后张法进行预制，后张法的原理：先浇混凝土，待混凝土达到设计强度75%以上，再张拉钢筋（钢筋束）。其主要张拉程序为：埋管制孔一浇混凝土抽管一养护穿筋张拉T锚固一灌浆（防止钢筋生锈）及锚头处理，其传力途径是依靠锚具阻止钢筋的

7、弹性回弹，使截面混凝土获得预压应力，这种做法使钢筋与混凝土结为整体，称为有粘结预应力混凝土。通过这种方法得到的U型梁称为预制U型梁，优点在于可以延缓或者抑制U型梁梁体裂缝的发展，保证U型梁的质量。4.0.2全线采用提梁点门吊集中提梁，轮轨式运梁车线上运梁，架桥机架梁的施工方法。U梁先由专业运梁队伍从梁场拉运至提梁点，然后由提梁门吊将梁吊到相应高度，安装就位；U梁的纵横向定位通过起重天车的纵横向微动实现，可通过起重天车的变频调速控制系统实现。4.0.3本工法采用落梁工艺来进行U型梁的架设施工，落梁的原理如下：将支座垫石的设计标高降低2030mm,在落梁时采用液压千斤顶作为临时支点，U梁首先支承在

8、四个临时支点上，其中一端的两个液压千斤顶采用一台泵站控制，由一根主管路通过三通阀连通起来，形成理论上的一点支承布置，另一端的两个液压千斤顶分别由两台液压泵站控制，形成两点支承，从而实现U梁整体的四点支承三点平衡。架梁时通过临时支点千斤顶调整至设计标高，采用快硬早强自流平灌浆材料在支承垫石与支座底面之间填实，当灌浆材料强度增长到一定程度，达到设计允许的强度后，临时支座千斤顶卸荷，U梁自重转换至正式支座上，架桥机即可向前纵移过孔，如上图。支座垫石顶面标高应比支座底板标高低2030mm,以便灌浆料顺利流入支座锚栓孔，并且保证密实。配备的落梁千斤顶高度170mm,最大顶升荷载为IoO3行程50mm,该

9、千斤顶具有顶升速度低，运行平稳等特点。5 .工艺流程及操作要点5.1 施工工艺流程本工法的施工工艺流程见图5.1所示。图5.1大跨度U型梁预制架设施工工艺流程图5.2 操作要点5.2.1 制作台座根据制梁台座地基土质情况，采用石灰土进行换填、碾压处理，处理标准按路基压实度95%标准施工，可承受300350kPam2.以保证基底的密实度及承载力要求，并用IoCm厚的C15混凝土垫层硬化。制梁台采用条形基础与底板连体式格局施工，底板为C25钢筋混凝土，条形基础为C30钢筋混凝土，条基两边采用预埋匕80角钢，以便与底模进行可靠连接。台座周围设排水沟，以免在施工中地基被水浸泡加大沉降量影响梁体施工质量

10、，完工后的制梁台座如图5.2.1o5.2.2 钢筋工程5.3 绑扎及安装1）本工程U梁钢筋大部分采用整根定尺钢筋，定尺以外钢筋采用搭接方式连接。2）绑扎之前，应按施工图做好钢筋排列间距的标尺和在混凝土基面上或立模的模板上，划线定位。3）预制梁体的钢筋应进行整体绑扎，先进行底板及腹板钢筋的绑扎，然后进行顶板钢筋的绑扎。4）定位网钢筋应位置准确，以确保预应力管道的平顺，当梁体钢筋与预应力管道和锚垫板相碰时，可适当移动梁体构造钢筋或进行适当弯折，对钢绞线竖弯及平弯处的箍筋应特别注意绑扎牢固。5）在钢筋较密处，应注意混凝土的浇筑通路，必要时将相邻钢筋成束绑扎。6）绑扎时要做到横平竖直，钢筋绑扎采用双股

11、22#铁丝绑扎，绑扎铁丝尾段方向与骨架平面方向一致，不得伸入保护层内。1.1.1 U型梁底板横向钢筋采用整根钢筋弯制，不得设接头。其他钢筋的接头应设置在内力较小处，并应分散布置，两接头间距离不小于1.3倍搭接长度。配置在区段内的受力钢筋，其接头的截面积的百分率，应符合表522-1的规定。表5.2.2-1搭接长度区段内受力钢筋接头面积的最大百分率接头形式接头面积最大百分率（）受压区受拉区主钢筋绑扎接头5025主钢筋焊接接头不限制508）桥面泄水孔处钢筋可适当移动断开，并增设螺旋筋进行加强，绑扎钢筋时应注意预埋承轨台、电缆槽、接触网支柱及梁端伸缩缝配件。9）钢筋位置允许偏差见表522-2所示。表5

12、.2.2-2钢筋安装允许偏差及检查方法检查项目允许偏差（mm）检查方法受力钢筋间距5用尺量箍筋、横向水平筋、螺旋筋间距O,-20钢筋骨架尺寸长10宽、高5弯起钢筋尺寸20保护层厚度+5,010）钢筋的保护层钢筋混凝土结构中，为保证钢筋的保护层厚度，在钢筋与模板间设置采用与梁体同等寿命的材料垫块，且保证梁体的耐久性，以确保钢筋在浇捣中，骨架左右两侧或上下不移位，保护层无偏差垫块与钢筋扎牢，并相互搓开。垫块采用细混凝土垫块来保证保护层厚度，厚度应严格按照设计图纸35mm的要求。钢筋保护层垫块的间距控制在双向间距60Omm。2钢筋骨架吊装入模1）起吊注意事项龙门吊特殊工种必须持证上岗。龙门吊设置2个

13、16t电动葫芦，在龙门吊轨道上设置夹轨钳，各种保险及限位装置良好，使用前应检查试吊。起吊前检查钢丝绳的完成性，吊装节点是否牢固。龙门吊运作时必须与下面指挥人员统一指挥。下面指挥人员一定要注意龙门轨道上不得有障碍（包括人员）。吊运钢筋骨架时下面不得有人员逗留。2）吊点布置及吊点承重计算吊点分布图所有吊点用钢丝绳连接，分布间距纵向1.5米X横向1.5米共计57个吊点，如图5.2.2-1所示。图522-1钢筋骨架起吊吊点布置图钢丝绳容许拉力验算钢筋笼吊装的钢丝绳采用619直径9.3mm的钢丝绳，共布置19*3=57个吊点。G（钢筋笼总重）=19t*1000kgt=19000kgo每根钢丝绳的实际所受

14、拉力F=Qncosa=190KN57*1=3.33kN6x19直径9.3mm的钢丝绳钢丝绳容许拉力可按下式计算：其中：Fg一钢丝绳的容许拉力；Fg钢丝绳的钢丝破断拉力总和,取Fg=45.10kN;-考虑钢丝绳之间荷载不均匀系数，a=O.85;K钢丝绳使用安全系数，取K=8.00;经计算得：Fg=45.100.858.00=4.79kNoFg=4.79kNF=3.33kN因此，钢丝绳满足受力要求。3）平稳起吊、变形控制保障措施严格按照间距布置吊点，钢丝绳绑扎牢固。起吊前认真检查所有钢筋的绑扎节点。不得有松动、漏绑。专人指挥，平稳起吊。龙门吊上电动葫芦同时匀速起吊保证钢筋笼的平稳上升。起吊上升高度

15、至U梁横梁上60cm开始横移。横移过程中速度均匀，不得过快及过慢。横移至已安装好的外模上口，由专人指挥进行细微调整。包括横向及纵向的保护层。O调整方向后方可匀速下降钢筋笼。每个方向各有1人对下降过程中的保护层及支座进行观察，一旦发现有偏差立即停止下降待调整后方可缓慢下降至到位。3预埋件安装1）终台-A107（右线）（B5.06-30m）U型梁预埋件较多，主要分为：支座预埋件、吊装孔预埋件、道床插筋、电缆支架预埋件、声屏障预埋件（见图图5.2.2-2）,接触网立柱预埋件等，数量繁多，种类复杂，精度要求较高，因此在绑扎钢筋之前先将吊装孔预埋件、支座预埋件放置固定位置，采用定位筋进行加固固定，待钢筋笼绑扎完成，外模板尺寸调整到位后，开始固定道床插筋、电缆支架预埋件，见图5.2.2.3,最后调整内模尺寸，合格后采用井子筋固定声屏障预埋件、接触网立柱预埋件等，浇筑混凝土前根据预埋件设计图纸进行复核。图5.2.2-2声屏障预埋件加固图5.2.2-3吊装孔预埋件加固5.2.3 模板工程为了满足U型梁工程的几何尺寸、精度及清水外观要求，U梁模板采用钢制整体模板，模板采用全钢结构、整体式设计方案，整套模板由底模、外模、内模、内模支撑、内外模移动系统和端模五大类组成