结构工法”的初探
张岫
【北京市第一市政工程公司 北京100013】
摘 要:作者通过建立“现浇后张预应力箱梁结构工法”的实戎,对此工法的构成、
特点、适用范围、工艺流程、操作要点进行了较为详细的论述。
关键词:现浇箱梁 后张预应力 工法
1 前言
目前我国无论是公路、铁路还是城市立交桥粱,多采用“后张预应力箱
梁结构”,在设计,施工及验收质量标准方面,都积累了匆当宝贵的经验。
近几年,建筑市场竞争激烈。相当一部分施工企业采用粗放经营,扩大外延的办
法增加在施面积。这种方法使得企业的整体素质、管理水平很难提高。由于企业不替
于技术积累和技术跟踪,很难形成具有本企业特色的综合配套技术。为此,建设部干
19年颁布了《施工企业实行工法制度的试行管理办法》。因而,我们应积极实施这
一“办法”,以提高企业的整体技术素质和技术管理水平。
2 工法的含义
工法一词来自日本,日本〈国语大辞典)将工法释为工艺方法和工程方法。日本
建设者的、科技界和工程界人士普遍认为工法是一种泛指,其词义并不严格。
近几年,我画工程技术人员在总结比较综合性的施工经验时感到,用“工艺标
准”、“操作规程”的方式难以表达,照规范、规程太原则又不能满足需要,故在建
设部颁发的《施工企业实行工法制度的试行管理办法》中,对工法赋予了严格科学的
定义,这就是“以工程为对象,工艺为核心,运用系统工程原理,把先进的技术和科
学管理结合起来,经工程实践形成的综合配套的施工方法。”从这个定义出发工法有
以下几个特征:
(1)工法的主要服务对象是建设工程。
(2)工法既不是单纯的施工技术,也不是单项技术,而是技术与管理的结合。
(3)工法是用系统工程的管理和方法总结庄来的施工经验,具有较强的系统性、
科学性和实用性。
(4)工法的核心是工艺技术,
(5)工法是企业标准的重要组成部分,是施工经验的总结,是宝贵的技术财富并
为管理人员服务,
概括起来说:工法是施工过程中理论与实践的完美结合,并将其系统的用文字表
达出来。
3 “后张预应力箱梁结构工法”的构成
根据目前国内施工工艺及技术水平,该法由四部分构成:
(1)模板成型,
(2)结构钢筋绑扎及预应力孔道布置,
(3)混凝土的浇筑;
(4)预应力的施加,
4 建立工法时解决的问题
工法是理论与实践结合的产物,因而建立工法时必须将实践过程中遇到的问题采
取措施加以解决,从而保证工程能顺利实施,才是一部完整的工法。
4.1 横板成型中应解决的问题
4.1.1 模板的防锈
模板锈蚀或表面粗糙直接影响到砼的外观,在城市立交、机场或繁华地带,外观
是十分重要的使用性能之—。一些较为先进的国家对此都十分重视。如法国巴黎国际
机场,采用混凝土本色做为装饰,既节约丁装饰的巨额费用又美观大方。因而是工程
中不可忽视的—个重要环节。
一般采用钢模板,将模板除锈后就可直接使用,而在重点部位有较大影响的工程
中,应对模板进行静电喷涂处理。在实际工程中,我们发现传统的涂脱模剂、涂油或
涂漆工艺均不能满足要求。只有在少数无雨、无风、无土的地区方才适用。而涂漆工
艺更不可取,一旦脱落反而贴在混凝土上,更加影响外观。在一些湿度小、温差小的
地区,也可采用铅框非金属模板或木模饰面。其工程效果也比较理想。
4.1.2 夸桥、斜桥、谈截面桥的模板成型
在弯桥,斜桥、变截变桥模板成型中,首先遇到的问题就是如何保证结构的几何
形状。
在弯桥工程中,屏形钢模板不仅成本较高,而且利用率极低,一般一座桥梁使过
后,很难再次使用。故我们认为采用钢木结合的模板更具广泛的适用性。木模应装3~
5mm,塑斜饰面板以保证与钢模的—致外观。
在变截面梁施工中,可利用钢管的挠度来实现截面的变化,这已在多座桥梁中被
证明为可能,并保证丁整体线型的美观。
4.1.3 内模的施工
目前内模—般有三种常用的施工工艺,即钢模、木模及胶囊,其中钢模,木模较
为普遍,胶囊只限于大批量生产时才被采用。在工程实残中我们发现木模做为内模具
有最广泛的适用性和最低廉的价格。但必须采取相应的措施才能保证木材的回收率。
用木模致少有两大优点:首先,对于内张拉的箱集结构来讲,木模成型较容易,也更
加容易固定内外模及锡具的连系:其次,加果用水泥袋或纤维布做内模外侧饰面,可
以使木材回收率大大提高,并起到防止漏浆的作用,既降低了成本义保证了质量。
4.2 结构钢筋绑扎与预应力孔道布置施工中应解决的问题
结构钢筋绑扎与预应力孔道布置是预应力箱梁结构施工的重要组成部分,直接关系到
箱 粱结构的质量。在后张预应力箱梁结构牛,结构钢筋必须保证粱体能够承受预应
力施加时所 产生的荷载及预应力孔道,锚板的架立功能,而预应力孔道的成型质量
则是能否按照设计施 加预应力的基本保库。
4.2.1 结构钢筋在绑扎过程中必须先解决钢筋的立位稳定性问题
在工程中可以先绑横隔粱、中隔梁钢筋,最后再绑扎梁腹结构钢筋。这样可以增
加稳定 悦,但在穿波纹管时仍湛对钢筋进行加固。如果不采取措施,金发生波纹管
位置不准,结构钢筋倾斜等问题。
4.2.2 预应力孔道成型的主要施工要求位置准确、线型园顺、密闭性能好
解决好下届三个问题对能否满足以上耍求十分重要。
(1)施工前必须校验孔道符座标位置与曲线长度是否相符,否则常会发生孔诣及
锚区位置与断面不符的情况,造成孔道、模板的返工修改。
(2)在设计中,一般锚区钢筋与结构钢筋分别承担各自功能。因而经常发生办钢
筋密集地段相互位置发生矛盾的现象。因此,施工中必须加以整理,排好位置,加处
于隔梁处或结构钢筋直径较粗时,可通过设计进行精简,避免发生钢筋过密以至无法
绑礼或混凝土无法浇筑的情况发生,一旦这种情况发生,极易造成锚区混凝土出现蜂
窝,狗洞。降低了锚座的承庄能力,直接影响预应的施加。
(3)在墩柱、隔梁处一般钢筋都比较密,必须对上述截面的钢筋与孔返位置进行
排列。特别是有横向预应力时,一般位置都排不开。通过设计调整时,应以纵向线型
为中。绑扎钢筋时也应特别注意绑扎顺序,避免钢筋绑扎成型后孔道无法就验或锚座
预埋件无法放人。
4.3 浇筑混凝土施工中应解决的问题
浇筑混凝土箱罢结构是环节录多、最不易控制的一道工序。在施工中必须解决好
施工组 织、浇筑顺序、强度、坍落度控制、振捣及孔道保护等一系列问题才能保证
浇筑质量以及下上工序的顺利完成。
施工组织是根据浇筑量、浇筑方式、浇筑顺序等因素考虑的。由于混凝士一旦开
始浇筑则必须连续完成,因此在施工中必须考虑到以下凡个方面:
(1)混凝土开盘前必须检查是否有满足此次浇筑量的、足够的屋材料(即:水
泥、石子、砂及水源)。同时必须有备用搅拌机械和电源。
(2)必须有足以满足浇筑速度的运输工具,当运距过远时,要有保证到场质量的
外加剂,同时耍有专项措施保证运输路线的畅通,当运输路线情况复杂时应考虑备用
运输路线,
(3)在混凝士浇筑施工中对混凝土自身质量设看两层质量控制是十分必要的,即
混凝土出盘质量控制和现场入模前质量控制。
(4)当混凝土浇筑高度大、采用泵车施工时,应有备用泵车或吊车和灰斗。
(5)搅拌站与浇筑现场之间要有能迅速勾通信息的通信手段或交通工具,以便能及时调整混凝土质量或浇筑速度。
(6)混凝土现场要有合理的照明布置,并有备用电源、备用振捣器械及熟练的模板工、钢筋工。
(7)在考虑浇筑顺序与浇筑方式时应根据箱粱结构断面跨径、排架模板型式及浇筑速度进行选择。一般来讲,以排架模板不至偏压变形,混凝土浇筑接缝不超过2小时,能够分层及时振捣为原则。
(8)混凝土浇筑前必须进行浇筑方案交底,特别是振捣人员要对振捣质量及孔道保护两方面负责。要划分清楚各个振捣人员的界限挂牌负责。
(9)浇筑时应有专人负责预应力孔道及排气孔、预埋件的保护。在以往的工程中我们采用循环水拉球法,有效的防止了瞎孔。回时循环水也可以带走部分高标号水泥产生的水化热。
(10)预应力箱梁混凝土标号一般都在C38以上,而箱梁腹板较窄,钢筋及孔道密集这就要求石子粒径要小,混凝土的坍落度和易性要好。因此对强度、坍落度、和易性的控制尤为重要。我们得出的经验是选择高标号水泥、高强度破碎石、石英砂并精心试配,选择适当的外加剂就可以有效的控制强度、坍解度及和易性,其中,现场外加剂二次掺加技术尤为重要。
4.4 施加预应力施工中应解决的问腿
预应力施加是后张预应力箱粱结构质量的最终体现。预应力的施加效果是由孔道位觉线型、预应力筋的力学性能、张拉控制程序、锚具质量精度等多方面因素构成。但其将归结为预应力施加量与预应力损失两部分。这两者之差也就是预应力的施加效果。玄预应力施加过程中经常遇到的只有3个问题:断丝、滑丝、预应力损失,解决好这3个问题也就保证了预应力的施加效果。
4.4.1 断丝
(1)造成断丝的原因:
a.预应力筋力学性能不合格。
b.锚板喇叭筒、锚板、锚环及千斤顶不同心,造成偏拉,受力不均。
c.锚垫板的选用也是原因之一。目前采用的锚垫板有钢制与铸钢制两种。钢制垫板喇叭筒较细、校长,端部也比较锋利,稍有连接不顺,张拉时就可能造成对预应力筋的伤害。而铸钢制垫板喇叭筒较短粗,端部与孔道用内插式连接。故应尽量选用后者。
d.采用高强钢丝做为预应上筋时,锚具夹片硬度不能太高,齿高也不能过大:这样稍有偏控就造成刻痕过深,容易发生断丝。
(2)防止断丝的措施:
a.严格材料力学性能试胎。强度相同,延伸率差异较大的两批材料不能同束使用。
b.在施工中应考虑锚垫板喇叭筒与波纹的连接。安装千斤顶应做到安正与垫板方向垂。
(3)断丝处理:
a.双束时可先用卸锚器松锚,然后移动钢束,用单孔小顶进行张拉,这样就缩短了千斤顶占用长度。
b.当预应力束较短时,也可以用单张代替双张的办法加以解决。
c.当本身就是单张的钢束发生断丝时,一般采用超张拉的办法加以解决,超张时可采用全断面超张或同束号超张的办法。因为一般设计都未用足0.75R b v只用到0.7左右,超张时应根据断丝数量计算超张值。计算时应以规范控制应力误差下限为准。
4.4.2 滑丝
(1)造成滑丝的原因:
a.锚环、夹片硬度不够或夹片齿过浅。
b.钢束、夹片清理不彻底、有油、锈或杂物张拉时存在于夹片与钢束之间或夹片与锚环之间。
c.当铺环孔坡度过小、过大时都可能发生滑丝。安装夹片顶面不齐也能造成滑丝。
d.千斤顶张拉时回油过快也可能发生滑丝现象。拆卸工具锚时巨烈震动也可能造成滑丝。
(2)防止滑丝的措施:
a.张拉前对钢束锚锚固部分、锚环、夹片进行彻底清理,安装夹片时要保证外露部分相同,顶面平齐。
b.根据所采用的钢束种类选择锚具。当用高强钢丝时宜采用XM型锚具,因该锚具夹片 有偏转角,锚固方向为360°无间隙。当采用钢纹线时则OVM型锚具较为适宜。
(3)滑丝的处理:
滑丝处理一般采用单孔补张,补张不成功时可用叠加锚环法处理。
4.4.3 预应力损失
在预应力的6种损失牛,混凝土干缩损失、徐变损失两种不易控制。但其损失值
与其它4种相比也较小。因此,要想减小预应力损失应在其它4种损失上想办法。
(1)孔道库阻损失。
孔道摩阻的损失值较大,实践证明,孔道布设对铺置轨道筋,加密架立筋,在张拉锡固前先不上夹片,反复单张拉数次都可以有效的降低孔道摩阻系数。
(2)锚具回缩损失。
减小锐具回缩损失可以两方面入手。一是选用机械顶锚的锚具及张拉机具。二是当采用 自锚体系时,适当减小锚环与限位板之间的间距,但调整时必须注意不能调整过大,否则锚具回缩损失虽然减小,但锚口损失增加,得不偿失。
(3)混凝土压缩损失。
减小混凝土压缩损失可在不影响结构受力状态的前提下,通过调整张拉顺序于以减小,一般原则是先长后短、对称施压,一次完成。
(4)松驰损失。
减小松驰损失的办法,除采用高强低松驰钢纹线外,唯—的办法是及时饱满的灌浆并全水泥浆迅速达到设计强度。
5 “后张预应力箱梁结构工法”
“后张预应力箱梁结构工法”的研究始于1987年北京安慧立交桥工程,后经西厢菜户营立交工程、紫竹立交桥工程,首都机场候机楼栈桥平台工程、四元立交桥工程的不断总结完善,而形成工法。在工法的形成过程中,逐步采用了高强混凝土、高强低松驰钢纹线及符合FTP标准的群锚体系等—系列新工艺、新技术因而在一定程度上代表了目前国内后张预应力箱梁结构施工的先进水平。
5.1 特点
后张预应力箱梁结构工法是包括模板成型钢筋绑扎与预应孔途布置、混凝土浇筑、预应力施加四部分组成的一套完差工法。由于后张预应力箱粱结构具有跨度大、施工方法灵活、结构刚度大、抗震能力强,行车舒适、外形美观等—系列优点而被广泛采用。近年来由于不断的采用新技术、新工艺、新材料,从而使上述优点更为突出,采用本工法不仅可以杜绝箱梁结构的一般质量通病,而且可以在短期内修建大面积箱梁结构。在紫竹立交桥工程中只用36天浇筑、张拉完成11000m2后张预应力变截面箱梁结构。因此,本工法的基本特点是优质高速。
5.2 适用范围
本工法是在弯桥、斜桥、变截面桥及单厢单室、单箱三室、单厢九室等不同结构型式的是砒上总结而成的。因而具有较强的通用性。同时工法构成时将排架、支架部分剔除,使本工法可以与顶推法、悬浇法,分段拼装法、转体法等不同的施工方法进行衔接,从而使本工法的适用范围更广泛。此外,对体外预应力箱梁结构、无粘结预应力箱梁架结构、也有重要的参考价值,
5.3 工艺流程(见图1)
图1 工艺流程图
5.4 操作要点
5.4.1 模板成型操作要点
(1)模板成型前必须对模板底面高程与支座高程、变截面线型座标与预应力孔道座标进行校核,并将棋板成型的特征点和控制点绘编成册。
(2)当采用钢木结合的模板形式时,对结合部位要有联接措施。板而以钢模标准为依据。
(3)箱粱结构一次浇筑成厢时,内模底部开口不要过大。同时要留有排气孔,振捣孔及封孔模板。
(4)外侧模板与内箱模用螺拴形式连接对应注意其位看必须与孔道位置错开,这一点在模板设计时就应加以考虑到。当外观要求不能设置螺时,盅利用侧面支架与排架赖体施工法加以解决。
(5)采用卡拆法分段制做箱梁对,其卡板在孔道处应留孔较大,然后用诲绵或其它柔软房品封堵。
(6)当设计为箱内张时,其锚座模板应与内模一体,安装时要特别注意锚垫板方向能否满足张拉要求,并检查箱内锚区前施加张拉必备的空间:如预留空间不能保证张拉机具的需要时,必须调整相应位置确促张拉工序的顺利实施。
(7)内箱模设计时要有拆模考虑,最好有脱模措施,以增加内模板回收利用率。
(8)当结构有外艰要求成工程量较大时,最好采用极板静电喷涂处理,可以达到既美观又经济的效果。 ,
5.4.2 结构钢筋与预应力孔道布置操作要点
(1)检有图纸结构钢筋,特别是横梁、隔梁、锚区等钢筋较密部位是否与孔道位
置有所矛盾。调整对应以孔道位置为主,
(2)核验孔道、锚区、横、隔梁等间隙较小的部位,看能否满足混凝土浇筑要求。加不满足,应与设计方面协商解决。
(3)结构钢筋绑扎时要特别注意操作安装顺序。结构钢筋未成型时要有加固措施以保证位置准确,并能承受布束时的外力荷载。这一点在采用先穿束工艺时尤为重要。
(4)孔道布置施工中,必须设置架立筋,轨道筋以降低摩阻损失。一般架立筋间距以75cm为宜,轨道筋视具体情况设置单轨或双轨钢筋。
5.4.3 浇筑混凝土操作要点
(1)在浇筑方法与浇筑顺序的选择中应遵循以下原则:一般单箱单室结构应尽量—次浇筑成型。多室结构以两次浇筑成型较为适合,采用二次浇筑成形时,接茬部位应选在翼板下腋角处为宜。
(2)搅拌机、振捣器械、电源、灌筑机械运输工具都应留有备用以保证浇筑的连续性。
(3)混凝土质量必须设置双控系统。即搅拌机出盘质量控制与现场入模前的质量控制。现场与搅拌站耍有畅通的通讯手段,以便随时调整浇筑速度及混凝土质量。
(4)砼浇筑前必须认真制定浇筑方案,并详细文底明确分工,各负其责。特别是振捣人员的振捣界限,挂牌负责。
(5)浇筑时应有专人检查预应力孔道情况并负责及时修补,回时设专人控胶皮球,注循环水以保证孔道畅通。
(6)高强混凝土的配制前必须对原材料的物理、力学件能进行严格试胎,配制对应掌调配比的3d、7d、14d、28d的强度情况及外掺剂效果,坍落度损失等请况。全方位的满足工期、强度、浇筑性能才算合格的配比。
5.4.4 施加预应力的操作要点
(1)张拉设备必须事先经过校验,并有校验报告结果。校验报告结果应注明顶号,表号给出顶力与油表的关系线。
(2)张拉控制程序除特殊要求外,一般为0→0.2σk→1.03σk(持荷5min)→锚固。
(3)伸长值计算公式
精确计算式:
式中:Pj ——预应力筋张拉力;
——Ap预应力筋截面积;
——Es预应力筋弹性模量;
——LT从张拉端至计算截面的孔道长度;
——K每未孔道局部偏差对摩阻的影响系数;
——μ预应力筋与孔道移之间的摩擦系数;
——θ从张拉端至计算截面曲线孔道部分切线的夹角(rad),
简化计算式:
式中:P——预应力筋的平均张力,取张拉端的拉力与计算截面处扣除孔道摩擦系数损失后的拉力平均值。
(4)安装锚具及千斤顶时必须保证锚板、锚环、千斤顶均在一条直线上。在安装夹片时必须先检查钢绞线锚固部位及夹卡是否清洁,合格后方可安装,安装时必须使夹片外露部分平齐,开缝均匀。
(5)当使用OVM型锚具时应注意限位板上有不同规格钢绞线的识别标志,以免用错,造成内缩量过大或增加锚口损失。
(6)当钢束较长或曲线较多对应先不安装夹片从两端反复张拉数次,可有效的降低摩阻系数。
(7)切割多余钢束,一般应使用砂轮切割机。如确需加热切割时,应采取保护方法使夹片不至受热失锚。
(8)张拉锚固后应及时压浆(一般应在48h内完成)水泥浆配制及压浆工艺按设什要求或现行规范执行。
5.5 主要材料及机具
5.5.1 混凝土
后张预应力箱梁混凝土标号一般不低于C38预应力混凝土用水泥,除设计有特殊要求外,宜采用不低于425号硅酸盐水泥、普通水泥或矿渣水泥。混凝土用砂石料除符合混凝土—般要求外,所用砂的容重不得低于1550kg/m3,所用粗骨料宜采用花岗岩破碎石或卵石,石料孔隙率不宜超过40%,为缩短施工工期,不仅要求混凝土强度高,而且要求有很高的早期强度。
5.5.2 预应力筋
预应力筋目前应用最广泛的只有碳素钢丝与钢纹线两大类(见表1、表2)。冷
拉钢筋和冷拔低碳钢丝在箱梁结构中很少采用。
预应力混凝土结构用碳素钢丝机械性能 表1
| 直径及容许 偏差 | 抗拉拉 强度σb (Mpa) | 屈服强度 σ0.2 (Mpa) | 弯曲次数 (r=10mm) | 伸长率 σ%L=100mm |
| 1900 | 1520 | 8 | 4 | |
| 1800 | 1440 | 6 | 4 | |
| 1700 | 1360 | 5 | 4 | |
| 1600 | 1280 | 4 | 4 |
(2)钢丝表而不得府裂缝,小刺,机械损伤、氯化铁皮麻油迹。
(3)标准强Rbv采用表中σb值,抗拉设计强度Ry用表中σ0.2值。
| 在《公路预应力混凝土桥梁设计规范》中Rbv 采用表列公称抗拉强度。 | |||||||
| 公称直径(mm) | 钢绞线 断面 面积 (mm2) | 破断拉力(KN) | 公称抗拉 强度 (Mpa) 不小于 | 钢绞线 伸长度(%) 标距200mm | |||
| 钢绞线 | 外层钢丝 | 中心钢筋 加大范围 | 整根钢绞 线断拉力 | 全部钢丝 拉力之和 | |||
| 不小于 | |||||||
| 7.5 | 2.5 | 0.11~0.20 | 38.85 | 59.3 | 65.4 | 1800 | 4 |
| 9.0 | 3.0 | 0.21~0.30 | 51.98 | 81.3 | 88.4 | 1700 | 4 |
| 12.0 | 4.0 | 0.21~0.30 | 91.85 | 135.2 | 147 | 1600 | 4 |
| 15.0 | 5.0 | 0.21~0.30 | 142.99 | 197.3 | 214.5 | 1500 | 4 |
由于箱梁结构多用于桥梁工程,宜采用QM系列模板体系。
5.5.4 锚具
(1)群锚体系锚具
目前国内后张预应力箱梁结构广泛采用群锚工艺:其中柳州建筑机械总厂与中届建筑科学院结构所相继研制的OVM、XM、QM型锚具的锚固性能均己达到国际预应力混凝土协会的(FIP)标准。
这三种锚具的构成形式均为多孔锚环与夹片构成。但其性能侧重各有不同,采用钢绞线张拉时以OVM型锚具最为方便可靠。采用高强碳素钢丝时则XM型锚具较为适宜。OVM型锚具是在QM型锚具基础上改进而成的。
(2)固定端锚具
固定端锚具也是后张预应力箱梁结构经常采用的型式,可与其它锚具配套使用。其产品类型主要有三种,即挤压锚、压花锚、墩头锡。
OVM1153固定端P型锚固体系:自需要把后张力直接传至桥端时,可采用P型锚固体系。P型包括挤压套,锚板、螺旋筋、钢环、波纹管、排气管。挤压套与钢绞浅采用专用的GYJ型挤压机挤压锚固。
(3)联接器
OVM 15 13联接器:有单根和多根二种形式。单根作为接长钢纹线,多根作为接长预应力筋,通常用在连接梁中。
5.5.5 张拉机具
群锚体系张拉所需用的大吨位千斤顶是一种大孔径穿心单作用千斤顶,其类型有YCD、YCQ、YCW型。
YCD、YCW型主要适用于XM型QM型锚具系列;YCQ型主要适用于OVM型锚具系列。但这些千斤顶更换顶压器或增加撑脚后幸均可以通用。
5.6 质量标准
本工法应违照执行《市政工程质量检验评定标准》桥梁DBT—01—12—82、《混凝土结构施工及验收规范》GBT204—92及《混凝土结构设计规范》GBT10—。
5.7 劳动组织
后张预应力箱梁结构施工其劳动组织形式与数量主要取决于工程量与结构复杂程
度。主要工种有:模板工、钢筋工、混凝土工、焊工及司泵。一般系统施工专业队在60~70人左右。在各工序中以混凝土浇筑的劳动组织最为复杂。
黄泽互通AK0+192.507跨线桥现浇箱梁施工方案
1、设计简介
本桥上部结构为4孔一联(4×25m)现浇预应力混凝土箱梁,梁高为1.40m,箱室高1.0m,桥梁全长100m,桥宽15.0m,分左右双幅,单幅宽7.5m,其中梁底宽3.75m。本桥与主线成正交,平面大部分位于直线段内,后小部分位于A=60、R=60m的缓和曲线段上,纵断位于纵坡+3.8%、-2.4%、竖曲线半径R=2000m的竖曲线上,桥面采用双向横坡2%,桥面横坡以箱梁整体旋转而成。桥台采用单幅双GPZ3DX盆式支座,2号墩采用墩梁固结,1号、3号墩采用单幅单GPZ6DX盆式支座。桥下地质为分别为4m厚亚粘土、5m厚含粘性土卵石、粉砂岩等。
2、施工方案概述
(1)支架基础
对可以施工的桥位进行清理、整平、回填清宕渣1m、碾压密实,然后用粉砂岩宕渣填筑至梁底下1m处,填筑时分层摊铺碾压,分层厚度为40cm,填筑时埋置沉降桩进行沉降观测,每三天观测一次,直至填筑完成一个月后,且连续三次每次沉降量不超过3mm,然后卸载1m,整平、碾压,经检测符合要求后最后铺设10cm厚的河卵石、浇筑10cm厚的C20素混凝土作为支架基础。具体见附图1。
(2)支架搭设
按设计方案采用满堂支架现浇施工,施工时左右幅分幅前后进行。在支架基础施工完成后,对箱梁支架进行放样,确定其平面位置,在架设时按预先确定的位置,竖向钢管平面纵横间距为80cm×80cm,腹板处支撑纵横间距加密为40cm×40cm,墩四周的纵横间距同样加密为40cm×40cm。为了增加支架的整体性对于每根竖向钢管用纵横钢管水平相连结,水平钢管的竖向间距为120cm,支架顶部的水平钢管纵向(根据纵坡为弧线形)间距调整为40cm。为了确保满堂支架的整体强度、刚度和稳定性,每跨纵向每隔3m分别在桥墩处、1/8跨、3/8跨、跨中设置9道钢管剪刀撑,每跨横向设立5道剪刀撑。
搭设要求:竖杆要求每根竖直,采用单根钢管。立竖杆后及时加纵、横向平面钢管固定,确保满堂支架具有足够的强度、刚度、稳定性。满堂钢管支架搭设完毕后,应测量放样确定每根钢管的高度(每根钢管的高度按其位置处梁底高〈考虑预拱度设置〉减构造模板厚度和方木楞、木楔的厚度计算),并在钢管上做上标记,对高出部分的钢管用电焊机切割,保证整个支架的高度一致并满足设计要求。在支架顶部横桥向设横向钢管(以在其上直接设方木楞和木楔,铺装模板),在横向钢管扣件的下部紧设纵向钢管,要求横向钢管扣件紧贴在纵向钢管扣件之上,再在纵向钢管扣件下紧贴着增设一个加强扣件,这样就能保证横向钢管与竖向钢管的扣件连接具有足够的强度来承受施工荷载。为了施工方便和安全,分别在0号和4号台的外侧搭设人行工作梯,并在支架两侧设置1.2m宽的工作、检查平台,工作梯和平台均要安装1.2m高的护栏。(支架布置图见附图2)
(3)施工预拱度的确定与设置
在支架上浇筑连续箱梁时,在施工中和卸架后,上部构造要发生一定的下沉和挠度,为保证上部构造在卸架后能达到设计要求的外形,在支架、模板施工时设置合适的预拱度。在确定预拱度时,主要考虑了以下因素:
A、由结构自重及活载一半所引起的弹性挠度δ1;
B、支架在承荷后由于杆件接头的挤压和卸落设备压缩而产生的非弹性变形δ2;
C、支架承受施工荷载引起的弹性变形δ3;
D、支架基础在受载后的非弹性沉陷δ4;
E、超静定结构由混凝土收缩、徐变及温度变化而引起的挠度δ5。
经计算,定为1.8cm。
纵向预拱度的设置,最大值为梁跨的中间,桥台支座处、桥墩与箱梁固结处为零,按抛物线或竖曲线的计算确定。另外,为确保箱梁施工质量,在浇筑前对全桥采用砂包进行预压,根据预压结果,可得出设置预拱度有关的数值,据此对理论计算数值进行修正以确定更适当的预拱度。
(4)模板制作与安装
箱梁底、腹板、竖板、内腹模等全部采用厚15mm的竹胶板。
底模安装:在钢管支架的顶纵向钢管上,架纵向弧线形钢管,在其之上横向向架5cm×8cm×2.5m方楞木。楞木接头相互交错布置,楞木间距为25cm,纵向钢管、方楞木之间用木楔调整以保证底模线形。底模竹胶板直接铺钉在方楞上竹胶板拼缝处且45°斜面拼接,拼缝下加设方楞木,使拼缝刚好位于方楞木中间,拼缝间夹贴双面棉胶,拼缝表面用石腊密封。在铺设底模前先放置好盆式支座,并在支座位置处根据梁底的楔块尺寸在底模上开孔,在开孔处支立梁底楔块的模板,楔块的底模根据预埋钢板的尺寸也开孔,预埋钢板与楔块的底模用高强砂浆密封。
腹板侧模、翼板底模的安装:在底模铺设完成后,重新标定桥梁中心轴线,对箱梁的平面位置进行放样,在底模上标出腹板侧模、内腹模、翼板边线和钢筋布置的位置。腹板侧模用高强度胶合板,每隔25cm立方木、背杆木,竖向背杆木直接置于支架横向方楞木上,并用木楔楔牢。施工时必须保证模板支架的强度与刚度,箱梁侧模与翼板底模须连成一体。
内腹板也使用竹胶板,为保证侧模稳固在箱梁主筋和腹箍筋上,设置一定数量的定位钢筋。准确确定模板位置,并在箱梁腹板上设置φ14圆钢对拉钢筋。内模腹板肋条间距为25cm,顶板和底板的肋条间距为40cm,顶板和底板之间设立纵向间距为40cm、横向间距为60cm的竖向方木支撑,横向设置上下两道竖向间距为60cm的横支撑,横支撑和竖支撑形成组合“#”字架,此“组合“#”字架事先钉好,内模底板和顶板设置成可活动的,在绑扎顶板钢筋之前先支好内模,待浇筑底板的时候卸掉组合“#”字架,打开内模的顶板和底板,当底板浇筑好后,合上内模底板,放入组合“#”字架固定好,最后合上内模顶板。
在安装模板时特别注意以下问题:
在梁端与横梁位置预应力锚头位置的模板和支座处模板,应按设计要求和支座形状做成规定的角度与形状,并保证锚头位置混凝土面与该处钢绞线的切线垂直。
在外露面底、侧面的模板,特别是预应力张拉端模板应按要求安装附着式振动器,以保证混凝土浇筑质量。
所有外露面模板接缝采用涂石腊新工艺处理,保证模板光洁、严密不漏浆。
在中间两靠近张拉端,顶板模板应设置适当面积的工作孔,以便进行预应力张拉工作。
所有排气孔、压浆孔、泄水孔的预埋管及桥面泄水管按设计图纸固定到位,预埋件的预埋无遗漏且安装牢固,位置准确。
模板的支立具体见附图3。
(5)支架预压
预压荷载:在铺设完箱梁底模后,对全桥支架、模板进行预压,预压荷载按新浇混凝土自重、钢筋自重和施工人员及设备荷载总和的110%考虑,具体施工时预压荷载采用箱梁自重的1.2倍,即半幅预压总荷载为1200t。
预压方法:预压采用砂包,即对全桥梁体半幅范围内分段(按梁跨分)用等同于梁体自重110%约1200吨的砂包对桥梁模板、支架预压7天。在预压前、后和预压过程中,用仪器随时观测跨中1/4梁跨位置的变形,并检查支架各扣件的受力情况,验证、校核施工预拱度设置值的可靠性和确定下一支架预拱度设置的合理值。
(6)钢筋加工与绑扎
A、钢筋检验
钢筋必须按不同种类、等级、牌号、规格及生产厂家分批验收、分别堆放,不得混杂,且应立标牌以示识别。钢筋在运输、储存过程中,应避免锈蚀和污染,并堆置在钢筋棚内。
在钢筋进场后,要求提供附有生产厂家对该批钢筋生产的合格证书,标示批号和出厂检验的有关力学性能试验资料。进场的每一批钢筋,均按JTJ055-83《公路工程金属试验规程》进行取样试验,试验不合格的不得使用于本工程。
B、钢筋制作、绑扎
箱梁钢筋按设计图纸在钢筋加工棚内进行加工;纵向通长钢筋采用闪光对焊焊接,焊接接头应符合JGJ18-96《钢筋焊接及验收规程》的要求。焊接接头不设于最大压力处,并使接头交错排列,受拉区同一焊接接头范围内接头钢筋的面积不得超过该截面钢筋总面积的50%。钢筋布置按设计图纸,在底模上先绑扎底板钢筋,安装腹板外模和翼板底模,再绑扎腹板钢筋,最后绑扎顶板及翼板钢筋。
为保证钢筋保护层的厚度,在钢筋与模板间设置三角砂浆垫块,垫块用预埋的铁丝与钢筋扎牢,并互相错开布置。
为了便于操作及考虑到今后的内模拆卸,在每跨梁板距支点1/4处开设人孔,因此在此处的顶板纵向钢筋须断开中间的上下层各11根,同时顶板需断开横向钢筋4道,如果是箍筋,则调整为箍筋的环接处为断开处,此几根断开的钢筋须考虑今后露出人孔边缘的搭接长度15cm,下料时要特别注意,今后待内模拆出后再根据顶板的钢筋设计焊接钢筋网片或焊接断开处,焊接时要按规范要求。
C、预应力管道及预埋件的安装
预应力管道的埋置位置决定了今后预应力筋的受力及应力分布情况,因此对管道的埋设要严格按照设计图纸仔细认真的进行,注意平面和立面的位置,用Φ12的钢筋焊成“#”架夹住管道点焊固定在箍筋及架立筋上。安装时要严格逐点检查管道的位置,如发现有不对的地方要立即调整。浇筑前应检查波纹管的密封性及各接头的牢固性,用灌水法做密封性试验,做完密封性试验后用高压风把管道内残留的水吹出。
浇筑前要仔细核对图纸(包括通用图纸),注意支座预埋钢板、预应力设备、泄水孔、护栏底座钢筋、箱室通气孔、伸缩缝等预埋件的埋置,千万不可遗漏,预埋时同样要注意各预埋件的尺寸和位置。
(7) 预应力钢绞线制作与安装
A、检验
预应力的施工是连续梁施工的关键,因此很有必要对预应力钢材、锚具、夹具和张拉设备进行检验。
B、预应力钢绞线、锚具、夹具检验
每批预应力钢材进场应附有证明生产厂家、性能、尺寸、熔炉次和日期的明显标志,每批预应力钢材的进场应分批验收,检验其质量证明书、包装方法及标志内容是否齐全、正确;钢材表面质量及规格是否符合要求,经运输、存放后有无损伤、锈蚀或影响与水泥粘结的油污。为确保工程质量,对用本桥的预应力钢材及锚具、夹具进行力学性能试验。
A、锚具、夹具:
外观检查:从每批中抽取10%但不少于10套的锚具,检查其外观尺寸。当有一套表面有裂纹或超过产品标准,应另取双倍数量的锚具重新检查,如仍有一套不符合要求,则不得使用或逐套检查,合格者可使用。
硬度检查:从每批中抽取5%但不少于5件的锚具的夹片,每套至少抽5片,每个零件测试三点,其硬度应在设计要求范围内,当有一个零件不合格时,则不得使用或逐个检查,合格者使用。
B、钢绞线:预应力钢绞线应成批验收,每批由同一钢号、同一规格、同一生产工艺制造的钢绞线组成,每批质量不大于60吨。从每批钢绞线中选取3盘,进行表面质量、直径偏差、松驰试验和力学性能的试验(破断负荷、屈服负荷、伸长率)。试验结果如有一项不合格时则以不合格盘报废。再从未试验过的钢绞线中取双倍数量的试样进行复验,如仍有一项不合格,则该批判为不合格品。
C、张拉设备检验
张拉机具与锚具应配套使用,采用YCD梁板系列千斤顶,千斤顶与压力表在张拉前进行配套校验,校验设备送到国家认可的计量部门进行校验, 并使千斤顶活塞的运行方向与实际张拉工作状态一致,以确定张拉力与压力表读数之间的关系曲线或线性回归议程。从而计算出各束钢绞线的张拉控制应力相对的压力表读数值,并由专人负责使用、管理和维护。
D、预应力钢材的放样、安放
在普通钢筋安放基本完成后,应对预应力钢材的平面和高度(相对底模板)进行放样,并在钢筋上标出明显的标记。放样完成即进行穿波纹管,波纹管连接处的缝隙应用胶带纸包缠牢,防止水泥浆渗入。张拉端锚垫板等的预埋,先制作满足设计图纸要求的角度和端头模板,将锚垫板用螺栓固定于端头模板上。
钢绞线下料长度时应考虑张拉端的工作长度,下料时,切割口的两侧各5cm先用铅丝绑扎,然后用切割机切割。下料后在地坪上进行编束,使钢绞线平直,每束内各根钢绞线应编号并顺序摆放,每隔1m用18~22号铅丝编织、合拢捆扎。在波纹管、锚垫板安装完成和钢绞线编束后,即可进行钢绞线穿束工作,穿束时应注意不要捅破波纹管。在安装预应力管道的时候,同时进行预应力钢束的穿束工作,穿束完后,用间距50cm的φ12“#”字定位钢筋将波纹管牢固固定于钢筋骨架上,确保其平面位置和高度准确。当预应力钢筋与普通钢筋有冲突时,可适当挪动普通钢筋或切断,并在其它位置得以恢复。钢绞线外露部分用塑料膜包缠,防止污染。
在穿束之前要做好以下准备工作:
(a)清除锚头上的各种杂物以及多余的波纹管。
(b)用高压水冲洗孔道。
(c)在干净的水泥地坪上编束,以防钢束受污染。
(d)卷扬机上的钢丝绳要换成新的并要认真检查是否有破损处。
(e)在编束前应用专用工具将钢束梳一下,以防钢绞线绞在一起。
(f)将钢束端头做成圆锥状,用电焊焊牢,表面要用砂轮修平滑,以防钢束在波纹管接头处引起波纹管翻卷,堵塞孔道。
若预应力束孔道是曲线状,用人工穿束就比较困难,通常将钢丝绳系在高强钢丝上,用人工先将高强钢丝拉过孔道,然后将钢丝绳头用 12的半圆钢环与钢束头经焊接而接在一起,开启卷扬机将钢束徐徐拉过孔内,在钢束头进孔道时,用人工协助使其顺利入孔。如果在钢束穿进过程中堵塞,要立即停止,查准堵塞管位置,凿开混凝土清除管道内的堵管杂物,仍继续用卷扬机将束拖过孔道。
(8)混凝土浇筑与振捣
混凝土浇筑前应对支架、模板和预埋件进行认真检查,清除模板内的杂物,并用清水对模板进行认真冲洗。为防止混凝土本身的收缩及施工时间较长,混凝土中应掺入缓凝剂。浇筑过程中底板后肋板用插入式振捣器振捣,顶板部分用平板式振动器振捣,注意不要振破预应力束波纹管道,以防水泥浆堵塞波纹管。浇筑工程中要经常来回地敲击钢绞束的两个端头,防止浇筑时漏浆堵塞管道。
箱梁砼浇注前,必须对支架体系的安全性进行全面检查,经自检和监理检查确认后,方可进行浇筑。
箱梁混凝土浇筑分三批前后平行作业。第一批浇筑底板,当底板浇筑有1.5m长度后,合上内模底板,固好组合“#”字架,合上内模顶板,紧跟着第二批浇筑腹板,当腹板浇筑长度达1.5m后开始第三批浇筑顶板及翼板,就这样保持三批浇筑相隔有1.5m以上的平行作业。混凝土浇筑应按顺序、一定的厚度和方向分层进行,分层厚度为30cm,必须注意在下层混凝土初凝或重塑前浇筑完上层混凝土。上下层同时浇筑时,上层与下层前后浇筑距离应保持1.5m以上。振捣采用插入式振动棒,移动间距不应超过振动棒作用半径的1.5倍,并与侧模保持5~10cm的距离。振捣时插入下层混凝土5~10cm,每一处振完后应徐徐提出振动棒。振捣时避免振动棒模板,钢筋等;对每一振动部位必须振到该部位混凝土密实为止,也就是混凝土停止下沉,不再冒气泡,表面呈现平坦、泛浆。在浇筑过程中应安排各工种检查钢筋、支架及模板的变化,遇到情况及时处理。混凝土浇筑顺序为:底板、腹板→顶板、翼板。
浇筑时需注意在每跨的1/4处留出1.2m(横向)×0.5m(纵向)的人孔,待内模拆出补上钢筋后,用铁丝吊住底板,补上人孔混凝土的浇筑。
混凝土采用强制式搅拌机拌制,泵送入模。为防止内模移位,采取对称平衡浇筑。砼振捣用插入式振捣器。混凝土原材料和外加剂选用、配合比设计均须符合混凝土的施工技术规范的要求,以保证梁体质量。
在混凝土浇筑完成后,应在初凝后尽快保养,采用麻袋或其他物品覆盖混凝土表面,洒水养护,混凝土洒水养护的时间为10天,每次洒水以保持混凝土表面经常处于湿润状态为度。
用于控制拆模,落架的混凝土强度试压块放置在箱梁室内,与之同条件进行养生。
在养护期内,严禁利用桥面作为施工场地或堆放原材料。
(9) 箱梁预应力施加
张拉控制采用“双控法”,整个箱梁浇筑完毕,待砼强度达到设计强度的90%以上,同时养护15天后,经监理认可,两端分批张拉预应力钢绞线。张拉顺序严格按设计预应力钢束布置图,同排的钢绞束同时张拉,张拉时两端同时进行。每束钢束张拉程序为:0→10%δcon→100%δcon( 持荷5分钟)→回油锚固。
初张拉时预应力钢绞束张拉端先对千斤顶主缸充油,使钢绞束略为拉紧,同时调整锚圈及千斤顶位置,使孔道、锚具和千斤顶三者之轴线互相吻合,注意使每股钢绞线受力均匀,当钢绞束达初应力10%δcon时两端作伸长量标记,并借以观察有无滑丝情况发生。张拉采用逐级加压的方法进行,当张拉达到设计控制应力(100%δcon)时,继续供油维持张拉力不变,持荷5分钟,同时在两端分别测量实际伸长量,比较是否与计算值相符。计算伸长量和实测伸长量误差应在±6%以内,当实测值与计算值不符合要求时,应及时查明原因,上报监理,调整计算伸长量再进行张拉。
张拉过程中如有滑丝、断丝、伸长量不够的情况发生,则需分析原因并处理后重新张拉。
在张拉过程中发生滑丝现象,可能由于以下原因:
(a)可能在张拉时锚具锥孔与夹片之间有杂物。
(b)钢绞线上有油污、锚垫板喇叭口内有混凝土和其它杂物。
(c)锚固效率系数小于规范要求值。
(d)钢绞线可能有负公差及受力性能不符合设计要求。
(e)初应力小,可能钢束中钢绞线受力不均,引起钢绞线收缩变形。
(f)切割锚头钢绞线时留得太短,或未采取降温措施。
(g)长束张拉,伸长量大,油顶行程小,多次张拉锚固,引起钢束变形。
(h)塞片、锚具的硬度不够。
张拉过程中断丝现象一般有以下原因:
(a)钢束在孔道内部弯曲,张拉时部分受力大于钢绞线的破坏力。
(b)钢绞线本身质量有问题。
(c)油顶未经标定,张拉力不准确。
钢束张拉如发现伸长量不足或过大,也应及时分析原因,一般是管道布置不准,增大孔道摩阻,应力损失大,有时也有可能设计计算使用的钢绞线的弹模值与实际使用的弹模值不相同。
总之,在张拉过程中如发现滑丝、断丝、伸长量不够等情况后要及时查明原因,报告监理采取相应的措施后方可进行下一步施工。
锚具外 (锚具外留3~5cm) 多余的钢绞线采用砂轮切割机切除,绝对不准电、气焊焊烧割。
全部预应力钢筋张拉完成后24小时内进行孔道压浆,孔道压浆顺序是先下后上一次压完,孔道压浆后,应立即将梁端水泥浆冲洗干净,同时清除支承垫板、锚具及端面砼的污物,并将端面凿毛,设置端部钢筋网,立模浇注砼封端完成。
(10)支架卸落
当梁体混凝土强度达到设计强度90%以上且张拉压浆完毕,并得到监理指示后,方可进行支架卸落。卸架顺序:台、墩处→1/4跨径处→跨中,各次卸落之间应有一定的时间间歇,间歇时须将松动的木楔打紧,使梁体落实。卸架时尤其要注意施工作业的安全。
3.人员机构组织及设备配备
(1)施工人员组织安排
(a)工区管理组织:
工区主任:×××
技术负责:×××
现场技术管理:×××
安全管理:×××
设备调度管理:×××
施工配合:×××
文明施工:×××
材料管理:×××
后勤保障:×××
工程试验:×××
施工测量:×××
资料员:×××
(b)现场施工人员安排
施工负责:×××
现场施工员:×××
现场试验员:×××
现场安全员:×××
电工:×××
钢筋制作安装:钢筋加工制作:6名
钢筋安装:12名
模板制作安装:模板工:6名
架子工:10名
小工:6名
预应力施工:操作手:4名
记录员:2名
监督员:2名
指挥员:1名
混凝土浇注:振捣工6名
监督员:2名
小工:15名
砼搅拌:操作手:4名
小工:8名
专职养护工:1名
(3)设备安排配置
拌和站:2站
砼输送泵车:1辆
砼运输车:4辆
插入式振捣棒:8台
平板振捣器:3台
附着式振捣器:16台
闪光对焊机:1台
直流电焊机:3台
钢筋弯曲机:2台
钢筋切割机:2台
吊机:2台
备用发电机:3台
千斤顶:5台
卷扬机:3台
水泵:3台
(4)现场值班安排
a)×××、×××
b)×××、×××
c)×××、×××
d)×××、×××
e)×××、×××
4、工艺流程
工艺流程具体见附图4《现浇箱梁工艺流程图》
5、安全预防
安全预防及措施具体见《脚手架搭设方案》(本方案略)下载本文