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某大桥预应力砼连续梁支架现浇施工工艺
2017-04-25  中国桥梁网 分享到:
关键词:连续梁支架 预应力张拉 现浇施工工艺 

   1.工程概况

   本合同段全长2.97公里,由桥梁、隧道、路基组成。桥梁总长1.6公里是本合同段的重点。本合同段桥梁工程的控制点是8联现浇箱梁,每联现浇箱梁长70米,高1.5米,顶宽12米,底宽8米。现浇箱梁采用满堂支架法施工,分两次浇筑,第一次浇筑至腹板和翼缘板连接处,第二次浇筑顶板,待箱梁混凝土强度达到100%时进行预应力张拉。

   2.施工方案

   某大桥(下行线)现浇箱梁70米(20m+30m+20m,梁高为1.5米),针对本桥情况,本桥下部结构已完成,支架搭设场地已完成预压现可以转入现浇箱梁分项工程施工。

   现浇箱梁施工顺序如下:施工准备→场地处理→支架搭设→底模支架预压→安装支座→安装侧模→钢筋制做及安装→凝土浇筑混→凝土养生→拆除模板→预应力张拉→拆除底模板及支架。

   3.地基处理

   搭设支架前,采用清石渣回填河道(厚度2m左右),用于河水通过缝隙流出,上面用土石回填并压实,压实度按90%控制。然后对原堆载预压地面铺小石子材料后进行整平,并充分压实,压实度达到93%的要求。然后在整平压实的地基上铺筑一层厚10cm标号C20的素砼,以减少地基沉降对梁体产生不良影响。

   4.支架搭设

   (1)支架采用可调钢管支架搭设,具有足够的强度、刚度和稳定性、地基承载力。

   某大桥现浇箱梁20m+30m+20m支架受力计算:

   已知现浇箱梁砼自重:P1=5.69×1×2600×9.8/(8×1)=18Kpa。

   施工组织设计拟采用φ48×3.5满堂钢管支架,间距为90?×90?,步距为1.5m,箱梁的底板采用复合竹胶板,竹胶板下采用10?×6?木档。

   模板体系荷载按规范规定:P2=0.75Kpa。

   砼施工倾倒荷载按规范规定:P3=4.0Kpa。

   砼施工振捣荷载按规范规定:P4=2.0Kpa。

   施工机具人员荷载按规范规定:P5=2.5Kpa。

   1、强度计算

   ΣG=(18+0.75) ×0.9×0.9=15.19kN

   ΣQ=(4.0+2.0+2.5) ×0.6×0.8=4.08kN

   1.2SG+1.4 SQ’=1.2×15.19+1.4×4.08=23.94kN

   已知钢管φ48×3.5 I=2.06×105?4 A=489.303?2

   σ=N/An=23.94×1000/489.303=48.93(N/?2 )≤f=205(N/?2 )

   强度符合要求

   2、刚度(挠度)计算

   木档的E=1.0×104 N/?2 ,I=5.0×106?4

   q=(18+0.75)×1.2=22.5 Kpa。

   由于在90?×90?范围内,10?×16?木档并不是全部布满,中间留有空隙。在90?×90?内拟布置4档10?×6?方木,则

   q1=22.5×90/6/4=67.5 Kpa,则

   V=5×22.5×1000×(90/6/4)4/(384×1.0×104×5.0×106 ) =1.05?≤900/400=2.25?

   刚度符合要求。

   3、稳定性计算

   已知采用φ48×3.5 i=1.58?,钢管的步距为1.5m

   l○=1.55×1.5=2.325m

   λ=2.325×100/1.58=147.15

   查得ψ=0.320

   N/(ψA)= σ/ψ =48.93/0.320=152.9(N/?+ )≤f=205(N/?+ )

   稳定性符合要求

   4、地基承载力计算

   p=23.94×1000/(900×900)=0.029(N/?+ ) ≤20(N/?2 )

   地基承载力符合要求

   (2)支架搭设

   立杆底脚均垫以底座或垫板,立杆接头采用对接方式,并在支架顶端用搭接方式调整标高。对于每个立杆搭接其扣件数不得少于3个,且端部扣件盖板的边缘至杆端距离不应小于100?,立杆搭接长度不得少于1m。

   脚手架必须设置纵、横向扫地杆。纵向扫地杆应采用直角扣件固定在距底座上皮不大于200?处的立杆上。横向扫地杆亦采用直角扣件固定在紧靠纵向扫地杆下方的立杆上。

   立杆上的对接扣件应交错布置:两根相邻立杆的接头不应设置在同步内,同步内隔一根立杆的两个接头在高度方向错开的距离不宜小于500?;各接头中心至主节点的距离不宜大于步距的1/3。

   支架应设置剪刀撑,剪刀撑的斜杆与地面的倾脚宜在 45°~60°之间,每道剪刀撑宽度不应小于4跨,长度不应小于6m, 剪刀撑底脚必须撑在地面上。

   满堂支架四边与中间每隔四排支架立杆应设置一道纵向剪刀撑,由底至顶连续设置。

   为了便于调节支架顶部高度,在支架顶部设置可调顶托。顶托上面先横向支垫10cm×6cm的木方,木方上再支垫10cm×6cm方木纵梁,间距为20cm,每一排纵梁接头处交错布置,用钯钉与横梁固定牢靠。调节可调顶托高度使方木均匀受力,顶部调整高度严格控制在3cm以内,以确保架子顶自由端的稳定。

   5.预应力施工

   5.1本工程设计

   预应力钢绞线,采用фj15.24mm(单根截面积140mm2)高强度低松驰钢绞线。其主要力学性能指标:弹性模量E=1.95×105Mpa;标准强度=1860Mpa。

   ①钢绞线进场应分批验收,验收时应对质量证明书、包装、标志和规格等进行检查,同时,应分批检验(每批重量不大于60t),在每批钢绞线中任取3盘(如每批少于3盘则每盘取)中取样,按“规范”要求进行表面质量、直径偏差和力学性能试验。合格后方能使用。

   ②锚具

   本区段工程的锚具采用OVM群锚体系,其类型规格:锚具进场时应按出厂合格证和质量证明书核查其锚固性能、类别、型号、规格和数量,同时还应分批(锚具以不超过1000套组为一个验收批)抽样按“桥规”要求进行外观检查、硬度检验、静载锚固性能试验。若经检验其锚固性能不可靠或承载能力不够,则不得用于施工。

   张拉时,千斤顶所用的工具锚和限位板,除与千斤顶配套外,还必须同锚具产品相配套。尤其是限位板的止口深度、孔间距,须符合锚具产品厂提出的要求,防止对张拉产生致命影响。

   盖帽:由于本工程采用真空辅助压浆工艺。为此,预应力锚具应满足锚具组装件自身密封的要求,配置密封盖帽,盖帽与锚座可靠密封联结后,使预应力系统能达到-0.08Mpa真空度,盖帽除能承载一定的压力,并有相应的排浆、观察孔,以满足施工工艺的要求。

   ③预应力孔道

   波纹管以及配件组成的预应力成孔系统,应满足后张预应力真空辅助压浆施工的需要,管和管之间的连接,采用密封连接装置,此装置应带有孔道压浆过程的排气、排水、排浆和观察功效的排浆管。

   波纹管材料进场后,按技术规范要求进行验收检验。

   ④预应力材料的贮放、保管:

   进场后的预应力材料设专人保管,在存放、搬放、操作过程中要进行妥善、有效保护,避免机械操损伤和有害的锈蚀。材料不得露天贮存,不得直接堆放在地面上。波纹管的堆放高度小于2m。

   5.2 预应力筋制作

   ①预应力筋下料长度:《施工图》中标出的钢束下料长度为钢束径向投影至线路中心线的平均长度,不能作为实际下料依据。为此,需根据箱梁预应力筋设计平弯程度,锚具类型、千斤顶型号等因素,经过计算确定。

   ②预应力筋下料注意事项

   a、切割场地应平整、硬化,有防雨、防潮措施;

   b、下料要有专人负责,量尺准确、材料顺直;

   c、钢绞线切断:宜采用砂轮切割机,以保证切口平整、线头不散,不得采用电弧切割。要严防设备漏电、砂轮切割机伤人。

   d、下料后要及时编号,编号用胶带贴于材料两端,当每束下料好,需用细铁丝分段绑扎,并用防雨材料盖好,以免锈蚀。

   ③、预应力钢束穿束

   预应力钢束采用先穿法,即在波纹管埋设好后先穿束,后浇砼。钢束可单根穿入。采用单根穿入时,应按一定顺序进行,以免钢绞线在孔道内人为打叉现象,采用整束穿入时,钢绞线应排列理顺,沿长度方向每隔2cm~3cm用铁丝捆扎一道,对长度较长的整束穿入时,应套上穿束器,由引线牵引设备从另一端拉出。

   5.3 预应力张拉程序及工艺

   ①预应力张拉前准备工作

   a、对《施工图》提供的预应力筋伸长值进行复核计算,并报监理工程师认可。

   对待应力张拉顺序、张拉程序及现场施工操作说明等应报监理工程师认可。

   b、待箱梁混凝土达到设计强度的100%以上,才能进行施加预应力。

   c、张拉设备检查、标定

   预应力张拉装备由张拉千斤顶、油泵及其附近等组成。千斤顶与压力表必须配套标定,当千斤顶使用超过6个月或200次或使用过程中出现不正常现象或检修以后均应重新标定,标定后应报监理工程师认可。

   张拉装置技术性能应良好,油量净洁、充足,使用优质矿物油(一般冬天用10号机油,夏天用20号机油,也可用2号或3号锭子油)。张拉装置各部件接头应密封,不得有漏油现象。

   d、预应力孔道内应畅通,锚具、垫板接触处板面上的焊渣、砼残渣等要清除干净。

   核对锚夹具质量检验记录,并再次进行外观检查,看有无裂缝、变形或损伤情况。检查合格后,用汽油(或煤油)擦除油污、脏物。锚夹具正确地安装在预应力钢束上。

   e、模板与支架的检查:由于施加预应力,砼必将产生弹性变形,同时引起轴向缩短,上、下方向的挠曲,水平方向的挠曲等,使砼产生预想不到的裂缝。为此,对轴向弹性收缩有约束作用的侧模板,内模板要拆除;模板与支架有约束支座在顺桥方向移动和旋转部位的地方要拆除;一般情况,施加预应力引起的梁轴向缩短量,每米梁长约为0.2mm,在进行施工时应进行观察,以便调整。

   f、张拉千斤顶应具有简单、牢固、便于操作的支撑,施工现场机具应严防触电和机械伤人事故发生,制定相应安全技术措施,严禁预应力筋正前方站人。

   ②预应力张拉顺序

   按设计张拉顺序张拉

   在上述要求顺序情况下,再遵循张拉时均匀对称、产生偏心荷载小的原则进行安排各束钢束张拉。

   ③张拉程序

   a、预应力钢束张拉程序

   0→初应力→ (持荷3min锚固)

   为钢绞线锚下控制应力

   b、钢绞线锚下控制应力

   =0.75×1860=1395Mpa

   设计中锚下控制应力包括预应力的预应力损失,但不包括锚头摩阻损失,因此,进行预应力钢束张拉时,预应力筋的实际张拉控制应力必须加上锚头摩阻引起的应力损失,但最大不能超过规范的规定,即为0.8=1488Mpa。

   c、张拉钢束张拉控制力

   《施工图》中提供锚下控制应力时各类钢束的张拉控制力如下:单束张拉力为2908.5kN。

   实际施工时总张拉吨位,根据锚具供货厂家提供的锚圈口损失系数(或现场测试结果)进行计算,总张拉吨位为Ay+Fy(圈口损失),并应满足不得超过0.8Ay。

   d、连续梁预应力钢束的预应力采用张拉力与延伸量双控,以张拉力控制为主。以伸长值进行校核,实际伸长值与计算的理论伸长值允许-6%~+6%的误差,如果超出此误差,应暂停张拉,待查明原因并采取措施予以调整后,方可继续张拉。

   e、预应力筋伸长值的计算与校核

   预应力筋的理论伸长值△L(mm)

   △ L=PρL/AyEρ计算

   式中:Pρ―预应力筋平均张拉力(N);

   L―预应力筋的长度(mm);

   Ay―预应力筋的截面积(mm2);

   Eρ―预应力筋的弹性模量(N/mm2),一般Eρ=1.90×105;

   预应力筋平均张拉力Pρ(N),Pρ= 。预应力筋为直线时Pρ=P。

   式中:P―预应力筋张拉端张拉力(N);

   x―从张拉端至计算截面的孔道长度(m);

   θ―从张拉端至计算截面曲线孔道部分切线的夹角之和(rad);

   k―孔道每束局部偏差对摩擦的影响系数;

   μ―预应力筋与孔道壁的摩擦(阻)系数,塑料波纹管的摩擦(阻)系数μ=0.12~0.15。

   在《施工图》中,已标出各钢束从初应力锚固应力的理论伸长量。在预应力施工前应进行复核计算,并将预应力计算结果报监理工程师认可后方进行预应力可施工(预应力张拉施工方案另行上报)。

   实际伸长值的量测

   张拉采用分级张拉,总共分四级张拉。先张拉到初应力(10% ),然后到20%,再到60%,然后控制应力为,最后到张拉到总张拉吨位,持荷3min,然后锚固。在张拉过程中做好张拉记录,量测每级张拉情况下预应力筋的伸长值。在张拉纵向预应力筋时。

   预应力筋采用两端张拉时,两端千斤顶升降速度应大致相等,两端都达到分级张拉控制力后,两端同时进行量测伸长值,量测后再循次继续进行张拉,一直到锚固。每一级的张拉伸长值,为同一级两端量测值之和。

   实际伸长值△L实=△L1+△L2。

   式中:△L实―预应力筋张拉的实际伸长值(mm);

   △L1―从初应力至控制应力间的实测伸长值(mm);

   △L2―初应力以下推算伸长值(mm),可采用10%~20%的伸长值。

   f、锚固、封锚

   预应力钢束张拉至总张拉吨位(锚下控制力时的张拉吨位+圈口损失吨位),稳压3min后,缓慢旋松截止阀,千斤顶慢慢降压,并把钢绞线整齐地锚固在锚具内。确定锚固正常后,千斤顶回油缸进油,回复直至千斤顶外露30~40mm,停机施工后,按大桥专用规范,向监理工程师递交张拉施工相关记录。

   张拉作业施工时,必须有监理工程师旁站。同时应按规范要求作好记录。预应力钢束张拉完毕,并符合规范要求后,在距锚具80mm处用砂轮切割器切割端头多余的钢绞线,不能采用氧、乙炔或电弧切割,以防止夹片、钢绞线受热退火而滑丝。随后及时用掺加107胶的砂浆将锚具封锚,并在48小时内进行管道压浆。

   g、预应力筋断丝、滑丝限制及滑丝事故处理

   连续梁张拉施工时,每束钢绞线单根钢绞线内的断丝不得超过1丝,每个断面断丝之和不超过该断面钢丝总数的1%。在张拉过程中出现个别钢绞线滑丝时,可用YDQ250型千斤顶处理,先将该根钢绞线进行脱锚,换去旧夹片,装上新夹片,并按张拉程序重新张拉钢绞线至锚固。若有严重滑丝,应将该束钢绞线全部卸荷,找出原因并解决后重新张拉。

   6.质量控制及措施

   信誉至上,质量第一是企业的宗旨,质量是企业的生命,本承包人的质量目标是确保优良工程。具体要求:单位工程一次检查合格率达100%,优良率达90%以上,为实现上述施工质量目标,本承包人在施工中将采取以下措施:投入精干的质量管理人员,先进的机械设备及严密的检测手段,科学管理,按 IS09001质量标准进行质量管理,切实开展全面质量管理活动(TQC活动),实行全员、全过程、全方位的质量管理方法,用工作质量保证工序质量,以工序质量保证整个工程质量。

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