高速铁道桥梁施工技术

高速铁道桥梁施工技术内容摘要：

桥位处搭设支架，在支架上浇筑梁体混凝土，达到强度后拆除模板、支架。 就地浇筑施工不需预制场地，而且不需要大型起吊、运输设备，梁体的主筋可不中断，桥梁整体性好。 它的缺点主要是工期长，施工质量不容易控制；对预应力混凝上梁由于混凝土的收缩、徐变引起的应力损失比较大；施工中的支架、模板耗用量大，施工费用高；搭设支架影响排洪、通航，施工期间可能受到洪水和漂流物的威胁。 在预制工厂或在运输方便的桥址附近设置预制场进行梁的预制工作，然后采用一定的架设方法进行安装。 预制安装法施工一般是指钢筋混 凝土或预应力混凝土简支梁的预制安装。 预制构件安装的方法很多，各需不同的安装设备，可根据施工的实际情况合理选择 预制安装法施工的主要特点： （ 1）由于是工厂生产制作，构件质量好，有利于确保构件的质量和尺寸精度，并尽可能多地采用机械化施工； （ 2）上下部结构可以平行作业，因而可缩短现场工期； 山东职业学院毕业论文 3 （ 3）能有效利用劳动力，并由此而降低了工程造价； （ 4）由于施工速度快，可适用于紧急施工工程； （ 5）将构件预制后由于要存放一段时间，因此在安装时已有徐变引起的变形。 臂施工法 悬臂施工法是从桥墩开始，两侧对称进行现浇梁段或将预制节段对称进行拼装臂浇筑施工，后者为悬臂拼装施工。 悬臂施工的主要特点： （ 1）桥梁在施工过程中产生负弯矩，桥墩也要承受由施工而产生的弯矩，因此悬臂施工宜在营运状态的结构受力与施工阶段的受力状态比较接近的桥梁中选用，如预应力混凝土 T 型刚构桥、变截面连续梁桥等； （ 2）非墩梁固接的预应力混凝土梁桥，采用悬臂施工时应采取措施，使墩、梁临时固结，因而在施工过程中有结构体系的转换； （ 3）悬臂浇筑施工简便，结构整体性好，施工中可不 断调整位置，悬臂拼装法施工速度快，桥梁上、下部结构可平行作业，但施工精度要求比较高； （ 4）悬臂施工法可不用或少用支架、施工不影响通航或桥下交通。 转体施工是将桥梁构件先在桥位处岸边（或路边及适当位置）进行预制，待混凝土达到设计强度后旋转构件就位的施工方法。 它的支座位置就是施工时的旋转支承和旋转轴，桥梁完工后，按设计要求改变支承情况。 转体施工的主要特点： （ 1）可以利用地形、方便预制构件； （ 2）施工期间不断航，不影响桥下交通，并可在跨越通车线路上进 行桥梁施工； （ 3）施工设备少，装置简单，容易制作并便于掌握； （ 4）减少高空作业，施工工序简单，施工迅速；当主要结构先期合拢后，给以后施工 山东职业学院毕业论文 4 带来方便； （ 5）大跨径桥梁采用转体施工将会取得较好的技术经济效益，转体重量轻型化、多种工艺综合利用，是大跨及特大跨桥施工有力的竞争方案。 顶推施工是在沿桥纵轴方向的台后设置预制场地，分节段顶制，并用纵向预应力筋将预制节段与施工完成的梁体连成整体，然后通过水平千斤顶施力，将梁体向前顶推出预制场地。 之后继续在预制场进 行下一节段梁的预制，循环操作直至施工完成。 顶推法施工的特点： （ 1）顶推法可以使用简单的设备建造长大桥梁，施工费用低，施工平稳无噪声，适合高桥墩上采用，也可在曲率相同的弯桥和坡桥上使用； （ 2）主梁分段预制，连续作业，结构整体性好； （ 3）桥梁节段固定在一个场地预制，便于施工管理改善施工条件，避免高空作业。 同时，模扳、设备可多次周转使用，在正常情况下，节段的预制周期 7d～ 10d。 （ 4）顶推施工时，梁的受力状态变化很大，施工阶段梁的受力状态与营运时期的受力状态差别较大，因此在 粱截面设计和布索时要同时满足施工与营运的要求，由此而造成用钢量较高； （ 5）顶推法宜在等截面梁上使用，当桥梁跨径过大时，选用等截面梁会造成材料用量的不经济，也增加施工难度，因此以中等跨径的桥梁为宜。 采用移动模架逐孔施工的主要特点： （ 1）移动模架法不需设置地面支架，不影响通航和桥下交通，施工安全、可靠； （ 2）有良好的施工环境，保证施工质量，一套模架可多次周转使用，具有在预制场 生产的优点； （ 3）机械化、自动化程度高，节省劳力，降低劳动强度，上下部结构可以平行作 业， 山东职业学院毕业论文 5 缩短工期； （ 4）移动模架设备投资大，施工准备和操作都较复杂； （ 5）移动模架逐孔施工宜在桥梁路径小于 50m 的多跨长桥上使用。 以上介绍了铁路桥梁施工常用的施工方法。 对于当前高速铁路客运专线建造的桥梁，根据结构体系、桥梁跨径、截面型式、桥梁高度、桥位环境等方面有较大差异。 对于上部为混凝土、预应力混凝土连续梁跨的结构，采用现场桥位架设方法，如膺架法、顶推法、悬臂法、悬拼法、移动模架法、逐孔架设法等。 根据高速铁路桥梁的特点，常用跨度桥梁施工主要关键技术有： （ 1）大量的常用跨标准梁采用现场制造及预制 架设的施工方案、施工组织及合理工期的研究； （ 2）重型架梁设备及移动支架的研制； （ 3）双线整孔箱梁的制造工艺； （ 4）预应力混凝土梁徐变上拱的控制； （ 5）高性能混凝土的应用及质量控制。 考虑到高速铁路的特点，中小跨径 50m 以下的简支梁或连续体系桥梁应用最多。 解决跨度 50m 以下的简支梁结构架设方法，这个问题与简支梁截面型式有关。 在上述的铁路桥梁架设方法中，现场浇筑制梁和工厂预制架设两大方法是主要施工方法。 （ 1）现场现浇制梁 ； （造桥机） 架设；。 （ 2）工厂预制架设 在制梁厂预制分片梁或是整孔箱梁，运输至桥位，使用架桥机架设，后在桥上拼装成山东职业学院毕业论文 6 整孔梁。 表 两大施工方法特点比较见下表 项目 现场制造架设 工厂预制架设 1 施工期长 施工期短 2 在现场可以标准化施工作业 在工厂标准化施工作业 3 需要膺架、模架制梁设备 研制新型架桥机设备 4 梁跨结构为整孔式（如箱型载面型式） 梁跨结构为拼装式（分片 T 型载面组台型式） 5 截面型式与尺寸满足高速铁路桥梁受力要求（同时满足中速运行受力要 求） 截面型式与尺寸满足高速铁路桥梁受力要求（同时满足中速运行受力要求） 6 按新型架桥机荷截及架梁工况检算通过 7 梁跨结构工程量小、节省材料 梁跨结构工程量大、多用材料 2 预应力混凝土预制箱梁施工 高速铁路预制箱梁施工主要针对目前在高速铁路上使用较多的 20m、 24m、 32m 箱梁以及通过横向预应力连接的多片 T 梁结构。 预应力混凝土预制箱梁施工主要包括：预制梁场的规划与设置，模板支架工程，钢筋工程，混凝土浇筑与养护工程，预应力工程以及箱梁运输架设等。 预制梁场规划与 设置 山东职业学院毕业论文 7 （ 1）预制梁场根据现场地质、地形情况优化布置，以尽量减少拆迁、少占耕地、减少临时工程量为原则。 当原地形较为平坦时，梁场可采用同一高程平面布置；当地形高差较大时，梁场可采用阶梯形布置，但提梁机移梁、运梁则必须在同一高程平面布置；预制梁场可根据工程任务量，适当预留部分双层存梁区，依据进度具体实施。 （ 2）预制梁场的设置数量主要根据桥梁分布情况、运梁车运梁速度、运梁半径、架梁速度、箱梁上线方式、建设总工期等因素综合考虑确定。 （ 3）预制梁场应设于箱梁相对集中地段。 （ 4）预制梁场台座布置形式，可分为纵列式和横列式。 若为长条形场地，台座可采用纵列式布置，即制梁台座与存梁台座纵向排列布置；若为方形场地，台座可采用横列式布置，即制梁台座与存梁台座横向排列布置。 （ 5）制梁台座数量根据架设进度及生产效率确定；存梁台座数量根据生产效率、箱梁工艺及预存箱梁数量确定。 （ 1）预制梁场分区 预制梁场主要由生产区、生产辅助区、办公生活区三大部分组成。 其中： 生产区：分为制梁区、存梁区、提梁区。 制梁区主要布置有钢筋制作区、钢筋存放区、底腹板钢筋绑扎区、顶板钢筋绑扎区 、制梁台座、模板清理存放区、蒸养蓬罩存放区；存梁区包括存梁台座和提梁机行走便道；提梁区包括箱梁装车区或提梁站。 生产辅助区：布置有混凝土拌合站、砂石料存放区、锅炉房、存煤场、钢构件存放区、钢铰线存放区、材料库房、机修区等。 办公生活区：主要有生活区、办公区、停车场等生活设施。 山东职业学院毕业论文 8 图 预制梁场布置图 （ 2）制、存梁台座设置 台座有两种布置方式：纵列式和横列式。 纵列式布置方式是台座的长度方向顺线路走向，横列式台座的长度方向垂直于线路走向。 横列式布置的箱梁上桥前需水平旋转 90176。 ，运梁车需调头，因此，横 列式比较适合于梁场远离线路的情况，而纵列式比较适合于梁场靠近线路的情况。 在每一种布置方式中，多个台座的具体排列方式主要取决于箱梁移出台座的方式。 目前，箱梁移出台座方式有两种：提梁机出梁和滑移台车出梁。 ①采用滑移台车出梁 台座呈“一”字形单列布置。 箱梁初张拉后，拆除一侧外侧模，由滑移台车将箱梁从台座上顶起并横移至存梁台座上，箱梁装车需另配提梁机。 ②采用 900t 轮胎提梁机或轮轨提梁机 台座可单列、双列及更多列布置（图中为双列）。 箱梁初张拉后， 900t 提梁机纵跨制梁台座，将箱梁直接提吊出台，并存放到存梁台座 上。 ③采用采用两台 450t 轮轨提梁机时 台座双列布置，两台 450t 轮轨式提梁机横跨两列制梁台座，将箱梁直接提吊出台，并存放到存梁台座上。 模板支架工程 山东职业学院毕业论文 9 预制梁的模板是施工工程中的临时结构，这不仅关系到预制梁的尺寸精度，而且对工程质量，施工进度和工程造价有直接的影响。 模板选型按照以下要求： （ 1）钢模板应具有足够的刚度、强度和稳定性，应能保证梁体各部形状、尺寸及预埋件的准确位置，且具有能经数次反复使用不致产生影响梁体外形尺寸的缺陷。 （ 2）钢模板由侧模、内模、底模和端模组成。 内模、侧模可由整体或 拼装式钢模板组成，并应配有相应的安装、拆卸装置。 （ 3）底模与侧模的连接可采用螺杆、铁楔或其它措施紧固，应确保安装准确及操作简便，确保侧模在震动力的作用下不致上浮。 （ 4）模板的全长及跨度应考虑预设反拱度和预留压缩量，制作模板时，侧模底部与底模相对应部分应配套综合考虑。 （ 5）侧模上附着式振动器的安装底座应交错布置，安设牢固。 （ 1）内模 对于箱梁，箱室截面尺寸一般变化大，内模的装拆困难。 为提高工效，确保质量，施工方便，兼顾成本，可采用液压式和拼装式两种内模。 压式内模采用液 压收缩分段或不分段的整体抽拔方式。 其优点是钢模整体性好，整体刚度大，表面平整光洁，支模和拆模时可一次整体完成，省时省力。 其缺点是由于安装精度高，加工制造困难，用钢量大，使用维修难度大，模板投资大，其箱体内油顶设置多，难以保持同步运动，因而易变形，模板变形后难以修复。 山东职业学院毕业论文 10 图 预制箱梁液压式内模 装式内模采用工字钢及节点板拼成环形骨架，以螺旋支撑杆组成稳定的三角体系，消除环形骨架拼装接点的微量变形；面板采用工具式钢模板拼装，在若干组环形钢结构骨架上形成整体内模。 拼装式内模加工方便，用料少且 造价低，便于梁型转换，拼装时不占用制梁台座，容易维修，但拆装费时耗工。 由于高速铁路桥梁对梁体的制作精度要求较高，建议采用全自动化液压整体内模。 设计通过在箱梁底板泄水孔处设拉杆将内模纵向主梁与底模横梁连接，有效控制内模上浮。 图 预制箱梁拼装式内模 （ 2）底模 为达到底模板刚度大且能受力均匀的要求，模板由厚钢板与槽钢格子梁组成整体焊接结构，铺设在支承于条形混凝土基础的工字形底横梁上，三点支撑的工字形底横梁与混凝土地基有效地结合成整体，既增加了底模的刚度，也增加了混凝土地基的横向刚度，节约了钢 材的用量。 山东职业学院毕业论文 11 底模设计尺寸，宽度方向为箱梁底面尺寸，长度与外侧模拼装后的长度相同。 底模底面采用钢板与型钢组成井字型整体焊接结构。 底模井字型结构在梁体长度方向分段制作，便于调整其平整度和底模的反拱度。 （ 3）侧模 为保证梁体混凝土外侧的平整和光滑及上翼悬臂板的灌筑质量，将悬臂板底模与侧模板设计为刚度较大的整体结构，面板由面板加劲槽钢、面板加劲立带加强，上翼悬臂板底模外侧设置侧模立腿，使侧模上翼的悬臂受力转化为简支受力。 考虑到侧模刚度大，侧模立腿受力不匀，为保证在上翼板混凝土灌筑时侧模不发生变形，在立腿与 条形基座间增设立腿调节支撑和调节拉杆，以调节支撑来保证侧模立腿的支撑高度，依靠调节拉杆来对侧模立腿预施荷载压力。 当侧模调整到设计位置后，立腿下端为拉压支承保证侧模在混凝土灌筑施工时的双向受力稳定。 侧模支承结构见图 37。 （ 4）端模 箱梁端模一般顶、底板和腹板均较薄，并且预应力束布置较多，为保证梁段的平整、桥梁的总长、锚垫板与预应力孔道的垂直及桥面伸缩缝预埋板的平整，端模采用刚度较大的内嵌式整体模板。