异形截面悬拼节段梁短线匹配法施工方法及装置与流程

本发明涉及一种城市轨道交通高架线路连续梁结构变高度异形截面“U型+箱型”组合截面节段梁的预制施工技术。

背景技术：

世界上第一座用预制节段拼装施工的桥是1962年法国巴黎的塞纳河上建成的Shoisy-Le-Roi桥。1966年建成的法国Oleron海峡大桥首次采用了上行式移动拼装支架工法施工。1978年，由Jean Muller设计的美国Long Key桥，是一座首次采用体外预应力结构的预制节段拼装施工的桥梁，也是新一代的体外预应力混凝土桥梁。2000年，泰国曼谷曼纳高速公路高架桥全长55km，采用预制节段法拼装施工，工期仅26个月。2001年3月，上海浏河大桥采用短线法预制节段拼装施工技术，是我国运用节段拼装技术施工的第一座桥梁。2008年建成的苏通大桥采用箱梁节段拼装施工技术，跨径1088m，是全世界跨径最大的节段拼装斜拉桥。

本发明涉及的拼装节段梁，是双线预应力连续复合截面梁，其最主要的技术难点是各梁段的匹配，因为节段梁采用U梁与箱梁复合截面,且梁底弧度为抛物线的1.8次方变化，全体内预应力束，由于每个节段高度、长度尺寸不同，因此如何组合及精确控制是该技术的关键点。

技术实现要素：

本发明的目的旨在提供一种异形截面悬拼节段梁短线匹配法施工方法及装置，以克服上述现有技术的存在缺陷。

本发明提供一种异形截面悬拼节段梁短线匹配法施工方法，包括以下步骤，

步骤A、待浇筑梁段的一侧固定端模定位；

步骤B、待浇筑梁段的另一侧的端模采用匹配梁段的匹配面，匹配面定位；

步骤C、安装待浇筑梁段的底模及台车，并调整底模与匹配梁段的三维位置；

步骤D、安装待浇筑梁段的侧模；

步骤E、安装待浇筑梁段的内模；

步骤F、钢筋骨架绑扎并吊装入待浇筑梁段的模具；

步骤G、浇筑混凝土；

步骤H、混凝土养护；

步骤I、拆模、脱模。

进一步，本发明提供一种异形截面悬拼节段梁短线匹配法施工方法，还可以具有这样的特征：其中步骤A中固定端模定位具有以下步骤，

步骤A-1、中线控制：在固定端模的顶面和底面各设一个轴线控制点，测量时，要求该两个控制点与两测量塔之间的测量基线重合。

步骤A-2、垂直度控制：测量上、下两个中线控制点至测量基点的水平距离，并调整使其距离相等，确保竖向中轴线垂直；测量对称设置在固定端模翼缘板两侧的标高兼平面位置控制点至测量基点的距离并调整使其相等，确保固定端模与待浇梁段中轴线成90°；

步骤A-3、水平度控制：测量对称设置在固定端模翼缘板两侧的两个标高兼平面位置控制点的相对标高，控制固定端模顶面水平度。

进一步，本发明提供一种异形截面悬拼节段梁短线匹配法施工方法，还可以具有这样的特征：其中步骤B中匹配面定位具有以下步骤，

步骤B-1、根据待浇筑梁段测量的数据以及待浇筑梁段与匹配梁段相互位置关系，计算出待浇筑梁段预制时，匹配梁段所应处的位置；

步骤B-2、确定匹配梁段匹配面与固定端模的位置距离；

步骤B-3、根据位置距离，对匹配梁段实行初步定位。

步骤B-4、操作待浇筑梁段的底模台车上的油压千斤顶进行纵、横向及水平标高精确定位。

步骤B-5、匹配梁段定位后旋下底模上的四个螺旋撑脚，并使其受力，卸落底模台车千斤顶，完成受力支点的转换。

进一步，本发明提供一种异形截面悬拼节段梁短线匹配法施工方法，还可以具有这样的特征：其中步骤B还包括，步骤B-6、复测匹配梁段控制点坐标，检测定位是否达到预定要求；检测不合格，重新进行定位，返回步骤B-1。

进一步，本发明提供一种异形截面悬拼节段梁短线匹配法施工方法，还可以具有这样的特征：其中步骤H包括，静停、升温、恒温、降温四个阶段进行；静停时间在6～10小时；升温阶段，每小时升温不得大于15℃，直至上升到55℃，结束升温阶段，进入恒温控制阶段；恒温时段养护温度保持在55±5℃；降温阶段：当混凝土强度达到70％,可进入梁体养护的降温阶段，降温速度不得大于15℃/h。

进一步，本发明提供一种异形截面悬拼节段梁短线匹配法施工方法，还可以具有这样的特征：拆模和脱模在梁体表面温度与环境温度之差不大于15℃时进行。

进一步，本发明提供一种异形截面悬拼节段梁短线匹配法施工方法，还可以具有这样的特征：预制的桥梁属于双线预应力混凝土连续梁U型梁桥，梁底按1.8次方抛物线变化，全体内预应力束，节段梁的截面是异形复合截面。

另外，本发明提供一种异形截面悬拼节段梁短线匹配法施工装置：包括，至少一组浇筑模具组；每组浇筑模具组具有：固定端模、第一底模、第一台车、第二底模、第二台车、侧模和内模；固定端模固定在地面的支撑锚固支架连接；两个底模分别设置在两个台车上第一底模上具有匹配梁段；第二底模和第二台车设置在固定端模和匹配梁段之间；侧模安装在固定端模和匹配两端的两侧；内模插入固定端模、匹配面和侧模形成的模具内。

进一步，本发明提供一种异形截面悬拼节段梁短线匹配法施工装置，还可以具有这样的特征：还包括起重吊钩、起重支架、承载梁和行车；起重支架在地面的轨道上移动；承载梁固定在起重支架上；行车在承载梁上移动，起重吊钩固定在行车上；起重吊钩将第二底模和第二台车吊入第一底模、固定端模之间。

进一步，本发明提供一种异形截面悬拼节段梁短线匹配法施工装置，还可以具有这样的特征：台车安装有液压千斤顶，可用于调整和匹配梁段的三维位置；底模下可插入插入式振捣器振捣为主浇筑时以插入式振捣器振捣。

本发明提供的一种异形截面悬拼节段梁短线匹配法施工方法和装置，特别适用于桥梁主跨以50-55m为主，部分节点主跨达到70m。对于主跨为50-70m的节点桥梁，采用节段拼装技术施工。节段拼装连续梁截面采用U型与箱型组合截面，主要由箱梁顶板(即节段U梁底板)、箱梁底板、箱梁腹板、节段U梁顶板、节段U梁腹板和中腹板组成。主要桥跨分70m、55m、50m三种规格，梁宽11.44米，梁高2.05-4.2米，节段划分长度2.0～3.5米。

本发明提供的一种异形截面悬拼节段梁短线匹配法施工方法和装置，总体方案是在预制场设置多个台座，各台座同时作业，所有梁段都在预制台座上进行浇筑。浇筑时，每跨梁段预制起始梁段采用一端固定端模，一端活动端模进行浇筑外，其余梁段则采用一端为固定端模，另一端为已浇的前一梁段做匹配梁段进行浇注，确保了相邻梁段匹配接缝的拼接精度，当新浇梁段初步养生、拆模后，匹配梁段即运走存放，而把新浇梁段转移到该位置上作为新匹配梁段，完成下一梁段的预制，并依此循环完成整跨梁段的预制。节段梁模型采用三维模型设计，将模型分解为上部结构和下部结构两部分，达到上部结构共用，下部结构单做；采用坐标控制方式调整模型，保证精度。完成一个循环的操作。

附图说明

图1是城市轨道交通高架线路连续梁的结构图。

图2是城市轨道交通高架线路连续梁的节段梁断面图。

图3是异形截面悬拼节段梁短线匹配法施工装置的结构图。

图4是台车调整底模高度的过程图。

图5是异形截面悬拼节段梁短线匹配法施工方法中步骤A至C施工图。

图6是异形截面悬拼节段梁短线匹配法施工方法中步骤D施工示意图。

图7是异形截面悬拼节段梁短线匹配法施工方法中步骤E至F施工图。

图8是异形截面悬拼节段梁短线匹配法施工方法中完成步骤F施工图。

图9是异形截面悬拼节段梁短线匹配法施工方法中步骤G施工图。

图10是异形截面悬拼节段梁短线匹配法施工方法中步骤H施工图。

图11是异形截面悬拼节段梁短线匹配法施工方法中步骤I拆模施工图。

图12是异形截面悬拼节段梁短线匹配法施工方法中步骤I脱模施工图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步的描述。

如图1所示，本实施例中，以城市轨道交通高架线路连续梁结构为例。如图2所示，连续梁的节段梁截断面为异形截面。节段梁截断面上部具有U新截面构造1，下部单箱双室箱型截面构造2。U新截面构造1的侧面设置剪力键，单箱双室箱型截面构造2的底部具有预应力钢束张拉孔4。桥梁主跨以50-55m为主，部分节点主跨达到70m。对于主跨为50-70m的节点桥梁，采用节段拼装技术施工。节段拼装连续梁截面采用U型与箱型组合截面，主要由箱梁顶板(即节段U梁底板)、箱梁底板、箱梁腹板、节段U梁顶板、节段U梁腹板和中腹板组成。主要桥跨分70m、55m、50m三种规格，梁宽11.44米，梁高2.05-4.2米，节段划分长度2.0～3.5米。

如图3所示，异形截面悬拼节段梁短线匹配法施工装置，包括：两组浇筑模具组100、起重吊钩200、起重支架300、承载梁400和行车500。

起重支架300可以在地面的轨道上移动。承载梁400固定在起重支架300上。行车500在承载梁400上移动，起重吊钩200固定在行车500上。

每组浇筑模具组100具有：固定端模10、第一底模21、第一台车31、第二底模22、第二台车32、侧模40和内模50。固定端模10由δ10mm钢板做面板，加劲后与固定在地面的支撑锚固支架连接。两个底模分别设置在两个台车上。第一底模21上具有匹配梁段X，匹配梁段X的匹配面作为另一侧的端模。匹配梁段X放置在设定的三维位置。第二底模22和第二台车32设置在固定端模10和匹配梁段X之间。侧模40安装在固定端模10和匹配两端的两侧。内模50插入固定端模10、匹配面和侧模40形成的模具内。

如图4所示，台车30安装有竖、横向各4台液压千斤顶，可用于底模和匹配梁段的三维位置调整。浇筑时,底模下插入插入式振捣器振捣为主浇筑时以插入式振捣器振捣。

起重吊钩200将第二底模22和第二台车32吊入第一底模21、固定端模10之间。起重吊钩200可以兼顾多个浇筑模具组100中底模和台车的移动。本实施中设置两组浇筑模具组100，根据现场场地可以设置更多数量的浇筑模具组100。浇筑模具组100可以纵向、横向矩阵排列。起重支架300带动起重吊钩200前后移动，台车带动起重吊钩200左右移动。起重吊钩200还可以用于钢筋骨架，以及浇筑完成的梁段的运输。

完成浇筑后，第一底模第二底模，第一台车可以与第二台车互换。

异形截面悬拼节段梁短线匹配法施工方法包括以下步骤：

步骤A，待浇筑梁段Y一侧的固定端模10定位。

端模包括固定端模和匹配梁段的匹配面。固定端模由δ10mm钢板做面板，加劲后与固定在地面的支撑锚固支架连接。固定端模上设有剪力键，由于预制梁段所处位置不同，剪力键数量也会出现差异。因此对需要更换的部分剪力键设计为螺栓固定，便于拆卸。其余部分则采用焊接固定。在整个模板系统中，固定端模的精度要求最高，通过以下方式控制：

1)中线控制：在固定端模上顶面及内腔的下底面各设一个轴线控制点，测量时，要求该两个控制点与两测量塔之间的测量基线重合。

2)垂直度控制：测量上、下两个中线控制点至测量基点(测量仪器架设点)的水平距离，并调整使其距离相等，确保竖向中轴线垂直(水平距离相等)。测量对称设置在固定端模翼缘板两侧的标高兼平面位置控制点至测量基点的距离并调整使其相等，确保固定端模与待浇梁段中轴线成90°(水平距离相等)。

3)水平度控制：测量对称设置在固定端模翼缘板两侧的两个标高兼平面位置控制点的相对标高，控制固定端模顶面水平度。

步骤B，当前梁段Y另一侧的端模采用匹配梁段的匹配面；匹配梁段的匹配面定位。匹配梁段也就是前一个制备的梁段X。

匹配梁段定位是短线匹配梁施工中的重要一环，采取如下步骤：

1)测量人员根据待浇筑梁段Y测量的数据以及待浇筑梁段Y与匹配梁段相互位置关系，通过专业程序计算出待浇筑梁段Y预制时，匹配梁段X所应处的位置。

2)测量人员提供匹配梁段匹配面X与固定端模10的位置距离。

3)现场施工技术人员根据测量人员提供的位置距离数据，对匹配梁段X实行初步定位。

4)测量人员观测匹配梁段，指挥人员操作底模台车上的油压千斤顶进行纵、横向及水平标高精确定位。

5)匹配梁段X定位后旋下底模上的四个螺旋撑脚，并使其受力，卸落底模台车千斤顶，完成受力支点的转换。

6)复测匹配梁段X控制点坐标，并输入数据至监控程序，精度达到要求并通过误差校核则合拢侧模，如达不到要求，则顶升千斤顶重新定位。

步骤C，安装待浇筑梁段Y的底模20及台车30，底模面板采用δ10mm厚钢板，纵、横向设加劲肋。每个预制台座配备两套底模(分别用于匹配梁段和待浇梁段)，它们之间相互换位，移出时采用底模台车，移进时采用起重吊钩。底模台车安装有竖、横向各4台液压千斤顶，可用于底模和匹配梁段的三维位置调整。

步骤D，安装待浇筑梁段Y侧模40。

侧模采用δ8mm厚的优质钢板，配纵、横向肋，通过钢结构支架进行支撑，支架上设螺旋调节系统，可进行水平和竖向调整。侧模通过支架支撑上的螺旋调节装置进行移动及调位，调位完成后，顶口和底部通过对拉杆对拉。侧模支架栓接在台座基础的预埋件上。

步骤E，安装待浇筑梁段Y的内模50。

内模由δ8mm钢板制成，设加劲肋。为了适应各梁段内腔尺寸的变化及方便装拆操作，内模设计成小块的组合模板，组合模板分为标准块和异型块，根据各梁段预制需要进行组合。内模主要由顶板底模、腹板内侧模及角模组成，各模板之间采用螺栓连接，由可调撑杆支撑。整个内模系统固定在横梁上，可由液压系统完成竖直方向伸缩及横向开启、闭合，并通过龙门吊整体吊走。

步骤F，钢筋骨架绑扎并吊装入浇筑模具，为防止变形，钢筋骨架采用专用吊具多点平衡起吊，吊运前，调整各吊点吊绳使其受力均匀。为保证波纹管位置及对接口的准确，在固定端模上按波纹管设计位置钻孔，通过螺栓固定硬塑料塞的办法来精确控制波纹管口位置。匹配面处待浇梁段与匹配梁段相应波纹管用PP－R内衬管确保其连接顺直。

步骤G，浇筑混凝土，对实行二次浇注的梁底板采用串筒从挖空的顶板方孔直接布料浇注。对具有标准内模系统的梁段则采用在固定端模顶面挂设串筒并经溜槽输送至底板上进行浇筑。底板浇筑时以插入式振捣器振捣为主，在底板与腹板交接处的钢筋密集区，在底板两端各加装4台附着式振捣器辅助振捣。腹板采用两边对称下料，振捣以插入式振捣器振捣为主，在腹板底部可借助附着式振动器辅助振捣。对于有底板锚固块的梁段，需特别注意底板锚固块内混凝土的振捣，确保该位置混凝土密实。

步骤H，混凝土养护，蒸汽养护必须严格分静停、升温、恒温、降温等四个阶段进行。根据气温不同，静停时间(从梁体混凝土全部灌注完工后开始计时)有所不同，约在6～10小时；升温阶段，每小时升温不得大于15℃，直至上升到55℃，结束升温阶段，进入恒温控制阶段；恒温时段养护温度保持在55±5℃，持续养护时间视混凝土强度发展和进度要求而定；降温阶段：当混凝土强度达到70％,可进入梁体养护的降温阶段，降温速度不得大于15℃/h。

步骤I，拆模、脱模。

1)拆模：

拆除粱段Y外的侧模40，将匹配梁段X与粱段Y分开，移走内模50。

拆模时梁体表面温度与自然环境温度温差不大于15℃，否则应让梁体带模延时降温。

2)脱模：

将梁段Y与固定端模脱模，梁体表面温度与环境温度之差不大于15℃时，才允许脱模。粱段X进行转运、存放。

梁段Y作为下一个浇筑的粱段的端模，重复步骤A至步骤J循环制备粱段。

本发明公开了一种异形截面悬拼节段梁短线匹配法施工方法及装置，特别适用于节段梁的横断面是复合截面，由上部U型截面+下部单箱双室箱型截面组合而成，由于箱型截面底部沿跨度方向按二次抛物线变化，因此为一变截面异形组合截面梁。整座桥梁的施工方法为将一座连续桥梁划分为若干个节段，采用在工厂集中预制，运输至现场经剪力键和张拉钢束拼接而形成连续梁结构，桥梁为城市轨道交通双线连续U型梁。节段梁工厂预制方法采用短线台座匹配法预制施工技术，短线台座匹配法的做法是每个节段梁的灌注均在同一特殊的模板内进行,其一端为一个固定的端模，另一端为已浇梁段,待灌注梁的位置不变,通过调整已灌注匹配梁的几何位置获得任意规定的平、纵曲线的一种施工方法，该施工方法具有占地面积小、施工周期短；梁体的预制与桥梁下部结构施工可平行作业，大大缩短建桥工期；节段梁混凝土收缩徐变小，竣工后梁体线形变化不大；工厂化的节段梁预制生产，便于生产组织和整体施工质量的控制；节段梁集中预制生产，利于保护周边生态环境，使得工程带来的不良影响达到最小程度，并在降低施工难度的同时，能够保证施工的高度安全。