连续梁挂篮施工在高速铁路桥梁建设中的应用

2022-03-21版权声明我要投稿

  摘要:近年来,我国铁路行业发展迅速,高速铁路桥梁工程的数量不断增多,有效促进了桥梁施工技术的发展。连续梁在铁路工程中占据着重要地位,但是施工难度较大,应选取合适的施工技术。应用挂篮施工技术开展连续梁施工可提高连续梁施工质量,因此应明确连续梁挂篮施工的工艺流程、技术要点。

  关键词:高速铁路;桥梁工程;连续梁挂篮施工;

  当前,我国铁路交通体系日益完善,铁路桥梁占据的比重越来越大,连续梁在铁路桥梁工程中发挥着重要作用,与简支梁相比具有更大的优势。但铁路交通专线的荷载与结构较为特殊,对桥梁建设的结构、尺寸等各个方面都有严格要求,因此利用挂篮施工技术开展连续梁施工,保障铁路桥梁的施工质量。

1 挂篮施工概述

  挂篮施工又被称为施工挂篮,是预应力混凝土连续梁、悬臂梁与T形钢构分段施工的主要技术之一,沿着轨道整体向前。挂篮施工是在浇筑大跨径的悬臂梁桥时,利用吊篮方法实现分段悬臂作业。

  挂篮施工的工艺较多,常用的有三角式挂篮、桁架式挂篮、斜拉式挂篮、菱形挂篮等工艺,在桥梁施工中的应用范围较为广泛。挂篮施工无须建立落地支架、应用大型起重机械与运输机具,只利用行走的挂篮即可。同时,挂篮施工的机械化程度较高,减轻劳动强度、降低成本,施工方法也比较简单,可重复作业,不用吊装,简化了施工程序。

2 铁路桥梁连续梁挂篮施工分析

  (1)挂篮的构造形式较多,主要包括桁架式、斜拉式、型钢式、混合式这四种类型,在施工过程中根据实际情况选择合适的类型。

  (2)在挂篮施工前安全交底,组织施工人员讨论,确保施工人员充分了解各个阶段的挂篮施工特点、安装方法、注意事项,避免出现问题或事故。

  (3)在不同的施工阶段中挂篮的承重部位不同,根据挂篮的拼装、移动、拆卸的顺序施工,增强挂篮的稳定性。

  (4)在挂篮悬臂施工过程中严格按照调模过程的要求施工,即在挂篮前移就位时调整模板标高、在钢筋绑扎结束时调整模板标高、在浇筑混凝土之前调整标高。

  (5)在挂篮施工时,施工人员根据设计要求、挂篮施工要求埋设预埋件,测量施工标高等各方面情况,增强测量的准确性。

  (6)挂篮施工属于高空作业,危险性较大,所以施工单位应当提前真能装栏杆、扶梯、安全网等安全设施,增强施工安全性。

3 铁路桥梁连续梁挂篮施工技术要点

  3.1 挂篮选型与结构设计

  近年来,为了适应各种不同跨径、截面的桥梁,挂篮不断创新,逐渐向轻型化方向发展,且受力更合理、行走更便利。一般情况下,施工单位应根据工程实际情况设计挂篮,确保挂篮具有良好的稳定性、灵活性,保障挂篮的自重较轻、拆卸方便。平面尺寸可承受最大梁段的重量与施工荷载,满足梁段作业的需求。挂篮的最大载荷能力应当是实际施工荷载的1.2~1.5倍,挂篮全部构件的自重与待浇筑混凝土梁段的最大单节重力比应在0.3~0.45之间。

  挂篮荷载组合有三种类型,第一种是混凝土自重、挂篮自重、动力冲击荷载、人群与施工机具荷载,可计算强度;第二种是混凝土自重、挂篮自重及人群与施工机具荷载,可计算刚度;第三种是挂篮自重、冲击附加荷载、风载,可计算走行。根据梁段细部情况,将梁截面分为多个部分实现荷载计算,即腹板、底板、顶板、翼板。同时,设计人员应验证挂篮结构的合理性、安全性、稳定性,只有确保挂篮的变形情况、抗倾覆性、承载力、抗滑移等指标都合格后才能够使用挂篮。

  3.2 明确挂篮的主要参数

  在挂篮设计时,明确各项参数,例如梁段的最大重量、最大长度、梁高的变化范围、梁段顶板与底板的单侧加宽量、最大梁宽、曲线段翼缘板坡度变化、挂篮重量、施工荷载、挂篮挠度等。

  3.3 控制挂篮制作

  若想提高施工质量、增强施工安全性不仅要增强挂篮的安全系数,也要控制挂篮制作的质量。

  (1)确保挂篮制作工厂具备相应的资质,对于底模前后横梁的吊带、三角桁架等重要位置开展严格的探伤检查与加载试验,通过试验后可以使用。

  (2)在挂篮入场之前检查挂篮的安全检算资料、出厂合格证等情况,在使用挂篮之前检查其安装质量。

  3.4 挂篮安装

  完成挂篮加工之后,选择合适的场地开展挂篮试拼,之后对挂篮进行超载试验,判断挂篮的受力情况、弹性、变形情况,消除挂篮的非弹性变形。例如,菱形挂篮主要由承重系统、侧模系统、底模平台、内模、端模、滑道、走行与锚固系统、锚杆、短横梁共同构成。在安装时先根据桁架吊装,之后安装后锚梁锚固、前吊梁、前吊杆、内侧模滑道[1]。

  此外,在挂篮安装时应当在操作平台之下安装安全网,避免出现物件坠落等情况,增强施工安全性。

  3.5 挂篮静载试验

  完成挂篮安装工作之后,施工人员应当检查结构螺栓、杆件数量、规格,各方面都合格之后再对挂篮施行静载试验。对挂篮静载试验主要是为了检测挂篮的承载力、在梁段荷载作用之下出现的变形情况,消除结构的非弹性变形情况,并检验挂篮结构的安全性。

  科学合理的静载预压以及观测分析可保障挂篮与支架系统的质量。在预压过程中,应模拟梁体重量在单位平面上的分配情况,并综合分析安全保证系数。在荷载试验时,需要按照施工中挂篮受力最不利的梁段荷载开展等效加载,从现场的实际情况来看可采用堆积沙包模拟加载或通过千斤顶和锚固于承台内的锚锭对拉反压加载。

  加载时详细记录各项参数,如加载时间、加载吨位、加载位置等,每加载完一级应及时跟踪观测并检测挂篮,观测结束后才能开展下一级加载,若发现异常情况立即停止加载并综合分析,采取有效的解决措施。同时,加载应统一组织,专业的技术人员与负责人应做好现场协调工作。最终,根据预压试验的结果判断挂篮的弹性变形情况与非弹性变形情况,并根据梁部设计标高与拱度调整挂篮标高。

  3.6 挂篮移动

  在完成上一节梁段浇筑工作后,当混凝土的强度达到设计要求且张拉压浆工作结束后,施工人员便可移动挂篮,从而开展下一梁段的施工。移动挂篮时,遵循相应的步骤,先直移主梁与外侧滑梁,之后再施行底模平台与外侧模的走行,明确模板的位置。

4 铁路桥梁连续梁挂篮施工的控制关键

  4.1 线形控制

  线形控制指的是在连续梁桥挂篮悬臂施工过程中,利用控制软件矫正桥跨结构出现的几何变形情况,使结构达到理想状态。在线形控制时,根据梁体各个截面的最终挠度变化值明确施工预拱度,并科学调整每一块梁段模板的前缘标高。线形控制是挂篮悬臂施工中的关键内容,主要包括软件控制、挠度控制、中线控制、高程控制、断面尺寸控制这五部分内容。施工单位设置独立的线形控制小组,科学分析各项数据,合理调整控制数据,确保梁体线形符合要求[2]。

  大跨径桥梁的线性控制属于循环过程,即施工、量测、识别、修正、预告等环节不断循环。应根据结构分析计算,明确箱梁的理论立模高程,之后监测已经完成施工的梁段的高程与平面位置,比较实际高程与预计高程,调整待浇梁段的立模高程与平面位置。分析所有的施工阶段是线形控制的关键,即分析每一施工环节的结构挠度变化状态、立模标高以及挠度曲线。

  连续梁施工的关键在于合龙段,这一环节施工时线形控制的难点,应提高重视程度。在开展合龙段相邻悬臂施工的最后梁段施工前,应先联测相邻梁跨,明确最后梁段悬臂施工的立模高程,增强合龙精度。合龙段两悬臂端标高的相对偏差应小于等于规定值并满足结构内力状态设计要求。

  (1)软件控制。

  在施工过程中,施工人员应严格执行线形监控,利用计算机线形控制软件对施工现场模拟,对悬灌过程中由于温度、预应力、梁体自重等情况造成的理论线形变化数据测试与分析,将挠度叠加反向加入施工控制过程中,使实际的梁部线形与设计线形一致。

  (2)挠度控制。

  完成每一阶段的施工任务后,施工人员利用自动安平水准仪观测挠度。在悬浇施工时,施工人员在箱梁的顶板、底板、腹板设置观测点,在浇筑混凝土前后、预应力钢束张拉前后、挂篮行走前后观测挠度。

  (3)中线控制。

  在施工时,施工人员利用导线控制点测量出其中心位置,将这一中心位置当作中线控制点,利用预埋钢板固定这一中心控制点,再利用导线法明确各个节块立模时的中线。

  (4)高程控制。

  在悬浇施工时,科学控制标高,为此先开展高程量测,做好数据整理工作,之后调整模板标高。

  (5)断面尺寸控制。

  只有控制梁体断面尺寸才能够使梁体的结构尺寸满足设计要求与验收标准,为此在挂篮模板设计过程中,设计人员应适当减小底模板与已完节块的搭接长度,适当增加待浇梁段尾部的横向对拉杆,确保各个节块之间可完美连接[3]。

  4.2 预应力张拉

  在预应力混凝土连续梁桥施工时,预应力张拉施工至关重要,直接影响着连续梁结构的安全性、施工人员的人身安全。在张拉前,应先对油压表、千斤顶配套标定,构建标定方程,计算出张拉各个阶段当中的油表读数。

  施工前,施工人员应科学组织,做好相应的准备工作。在张拉时,坚持同步、对称的原则,并根据先纵向后横向的顺序施工。当混凝土的强度达到设计要求后,就开始预应力张拉工作。为了提高张拉质量,利用双控,控制张拉钢束的回缩值。在完成张拉后将千斤顶卸下来,并做好标记,如果没有出现滑丝、滑锚等现象就锚固,24 h后检查钢束的回缩量,完成检查后再压浆。

5 结语

  在连续梁挂篮施工时先做好相应的准备工作、科学制作挂篮、安装挂篮,同时在施工过程中应科学开展挂篮选型与结构设计工作、明确挂篮的主要参数、控制挂篮制作质量、合理应用挂篮拼装工艺、开展挂篮静载试验,并加强线形控制与预应力张拉工作,确保连续梁挂篮施工质量符合要求。

参考文献

  [1]贺凯.基于连续梁挂篮施工在铁路桥梁建设中的应用分析[J].工程建设与设计,2020(1):205-206,212.

  [2]薛建.挂篮施工技术在铁路桥梁施工中的应用[J].住宅与房地产,2021(9):229-230.

  [3]景德胜.连续梁挂篮施工在铁路桥梁建设中的应用研究[J].工程技术研究,2019(8):83-84.

作者:石喆 单位:中铁十九局集团广州工程有限公司

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