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【摘 要】 当前我国交通事业发展较快,一批形式多样、跨径大、构造复杂、外形美观的连续桥梁伴随着我们国家公路桥梁迅速发展而不断涌现出来,在众多施工工艺技术中,现浇预应力混凝土连续箱梁施工技术得到了十分广泛的应用。基于此,本文探讨了桥梁与盈利混凝土连续箱梁施工技术分析。
【关键词】 桥梁预应力;混凝土;连续箱梁;施工技术
引言:
目前,随着我国基础建设的大力投入,我国道路交通得到大力发展,在桥梁工程中预应力混凝土箱梁施工是一种较为广泛应用的施工技术,具有节约钢材、控制裂缝、增加刚度、减轻自重的优势,并且可很好的承受动力荷载,确保桥梁质量。本文结合大桥工程,详细阐述了后张法预应力标准箱梁施工工艺,用于指导类似的后张法预应力箱梁施工。
1、施工前的准备工作
其一是技术的准备。优选施工方案,基于现场情况、设备条件以及设计资料等选择合适的模板类型、支架类型和地基处理方法。项目部的有关技术负责人要和施工队及相关的管理人员在施工之前进行技术交底工作,还有形成文件。其二是现场的准备。施工现场要全面合理规划,平整高的部分,确保施工通道的畅通无阻,对作业区域进行划定,设置安全警示标志,严禁非工作人员入内。其三,机具的准备。根据施工现场的条件,检验即将进入施工现场的机械设备,机械设备的合格证、检验报告、运转情况和操作员证件要检验是否有效,记录检验结果,保证工程的质量和进度。
2、地基处理
施工前应彻底清除现场地表的淤泥、腐蚀土,选择优质砂卵石进行回填,然后碾压密实,保证密实度在90%以上并进行地基承载力检测须满足要求,同时应做好排水沟等,保证排水的顺畅。地基处理好后,在上面浇筑25cm厚的C20混凝土,以此为支架基础。支架搭设保证足够的刚度、强度和稳定性。2.3支架预压地基处理完毕,结合本工程的要求,按照正确的程序进行支架搭设,并对其各方面进行了精确计算,均符合要求。为防止支架出现变形,进而对梁底标高进行准确控制,需要开展支架预压工作,该工程中选择的是砂袋法预压。先将方木纵横铺设于支架顶部,主要对底模板起支撑作用,临时底模选择酚醛树脂板,铺于方木上,接着吊装砂袋。预压加载前在梁底模端头、1/2截面、1/4截面、3/4截面处设置标高观测点,采用精密水准仪等仪器观测并记录好初始标高,实时对标高的变化进行监测。预压重量为箱梁自重加最大施工荷载总和的120%。预压分3级加载,按60%、90%、120%预压总荷载的加载顺序进行。每级加载后静压24小时,测支架和地基的沉降量;最后一级加载后每天观测一次,直到72小时累计下沉量小于1.0mm为止,待支架的非弹性变形消除、地基沉降稳定后方可卸载,卸载后再次测量标高。根据加载前和卸载后的标高计算支架的变形量(包括地基的弹性变形),作为预拱度设置的主要依据。预压过程中要注意观察杆件和方木等,是否有变形、断裂等情况。卸载支架的步骤和加载的步骤相反。
3、架设满堂红支架
支架设计经过应力验算后按计算结果架设,支架钢管采用Φ48*3.5型,施工时左右幅桥分幅进行,先施工左幅桥。立杆纵向间距90cm,横向间距90cm;墩四周中横梁位置的纵横间距加密为60cm×90cm。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。碗扣支架立杆底部垫底托,顶部加顶承托以便进行标高调整。3.3铺设底模板。在顶托上面纵向分布10cm*10cm方木9道,横向分布10cm*10cm方木每45cm一道,上铺100cm*150cm钢底模。楞木接头相互交错布置,方楞木之间调整顶托锣杆高度以保证底模线形。铺设时每块底板用海绵条夹缝纵横连接,用螺丝紧固。
为了检查支架的承载力,减少和清除支架的非弹性变形及地基的沉降量。在铺设完箱梁底模后,对全桥支架、模板进行预压,预压荷载按箱梁自重荷载的100%考虑。
4、模板工程
4.1外模
外模板采用5mm厚的钢板,面板加劲肋及支架均采用5×5角钢焊接。各块模板之间用高强螺丝联结。外模与底座之间嵌有橡胶条,以防底部漏浆。底部拉杆每1.18m一根,为了保证模板就位后支撑、拉严、稳固满足受力要求,模板支架每隔5m设两根可调丝杆作为就位后的支撑,立模时用汽车吊逐块吊到待用处,指挥吊车配合熟练工用千斤顶将模板精确就位,并将模板就位牢固,上紧拉杆及可调螺杆。
4.2内模
内模可以采用木模,也可以采用钢模,每单件尺寸以1m为宜,支架每隔60cm一道。马架子大桥采用的钢模,外观效果较好。内模先在预安装的梁板附近拼装成型,待底板、腹板钢筋及波纹管道安装完毕后,将内模吊入箱梁内严格就位。为了保证箱梁内模位置,内模与钢筋间设置混凝土垫块作为支撐。为了防止内模上浮,每隔1~1.2m在外模设一道横梁,以模板横梁作为支撑用可调螺杆向下顶紧。为了固定内模使其不偏移轴线位置,采用木方及三角楔将内模与外模顶牢,在浇注混凝土时将木撑逐步拆除。
4.3封头模板
封头模板采用定型钢模,表面倾角与设计锚垫板倾斜角度一致,端头模板在波纹管位留有口,将波纹管伸出端模之外,防止混凝土浆灌入波纹管中。微调钢筋使其尽可能位于封头预留孔中间,以便拆卸封头模板时,顺利拆除。
5、钢筋制作、安装
钢筋安装之前,应再次检查底模的标高,并对轴线進行测设,保证其符合要求,经技术负责人及监理验收合格后,方可进行下一步操作。钢筋在钢筋棚集中加工,运至现场绑扎成型。在绑扎钢筋时,为保证其质量,必须严格按照设计图纸和程序进行绑扎。钢筋骨架片的加工,本工程是在特制的工作台上进行的,然后放出钢筋和骨架片的大样,为防止运输、浇筑时发生变形或移动,需将其焊接牢固。在钢筋施工过程中,砼垫安放准确,如果发生损坏,必须进行更换;如果钢筋之间出现相互干扰的状况,必须经监理工程师的许可后进行适当调整,且应遵循一定的原则,确保预应力钢筋、主筋符合设计要求。 6、预应力施工
6.1预应力钢绞线安装
钢绞线的下料长度按设计长度表中的下料长度(已包含张拉工作长度140cm)进行下料;钢绞线下料采用砂轮锯切割,在切口处两端20mm范围内用绝缘胶带绑扎牢,防止头部松散,禁止电、气焊切割,以防熱损伤;按设计预应力钢束编号编束。编束前对钢绞线进行梳整分根,并将每根钢绞线编码标在两端,后用18~20#铁丝将其绑扎牢固,绑扎间距为1~1.5m,编扎成束的钢绞线应顺直不扭转。成束的钢绞线按编号分类存放,搬运时,支点距离≯1.5m。穿束时要尽量做到钢束不相互扭绕在一起,穿束后要检查钢束编号,两侧锚端的同一编号的钢束位置应相同。
6.2预应力张拉技术
6.2.1张拉前的准备工作
张拉钢束在梁体混凝土强度达到设计值的90%以上,且保证张拉时梁体混凝土龄期不小于10d时进行。同时应检查锚垫板下砼是否有蜂窝和空洞,必要时采取补强措施。应进行管道摩阻、喇叭口摩阻等预应力瞬时损失测试,以保证预施应力准确,如试验值与设计值偏差大时应分析原因,并进行设计调整。桥梁采取后张法预应力筋张拉时的理论伸长值为:ΔL=PPL/AP/EP,提前算出理论伸长量。对操作工人做好安全及技术交底,配备对讲机。张拉用千斤顶及油表要配套标定配套使用。
6.2.2钢绞线张拉
在张拉两端安装好木挡板,做好安全防护工作,禁止使用金属挡板。张拉前宜采用小千斤顶逐根预紧,预紧力可为单根张拉力的5%,然后再进行正式张拉。因为大跨径桥梁的长预应力孔道内钢束自由长度间的偏差较大,直接张拉锚固后,虽然每束的伸长量及整孔各束钢束的总的控制应力相同,但是每束钢绞线上分布的应力却相差很大,应力分配不均匀,很容易导致一部分钢绞线应力偏低,甚至松弛,而另一部分钢绞线应力过大,出现滑丝甚至断丝的情况。故此种做法可以有效提高钢筋混凝土预应力梁的可靠性和耐久性。张拉时要有专人统一指挥,同时开始,控制好张拉速度,及时用对讲机互报压力表读书及伸长量,尽量做到同步张拉。并密切注钢束有无视滑丝和断丝情况,作好记录。
7、施工控制分析
在理论分析的基础上计算出各施工阶段的内力值和理想标高,但实际施工过程中由于会受各种因素的干扰,有可能合拢困难,造成桥线形与内力状态偏离设计要求,给施工安全、外形、可靠性、行车条件和经济性等方面带来严重影响,所以我们应加强施工环节的严格把关。
7.1采用线形控制
这种方法要点在于使用桥梁成桥纵向标高进行控制,对线形设计前,要先对桥梁结构进行变形计算,核心在于通过混凝土连续箱梁逐段施工时采用的立模标高,以保证桥梁建成后线形能够满足设计要求。
7.2采用温度观测和有关材料试验
影响结构刚度和结构受力的几个关键因素有预应力、温度变化、混凝土等材料的特性。这就决定了在施工过程中必须对桥梁施工的周围环境温度、湿度和主要材料参数进行测定,并在设计和施工时参照测定的参数值选取相应的计算参数。
7.3采用应力控制
在主梁中起控制作用的力是预应力混凝土连续箱梁弯矩和剪力,应力控制的重点应在主梁各截面的上、下缘正应力和支点附近至L/4段内的主拉应力,所以施工时必须加强对桥梁主梁内力的有效控制。
7.4采用结构安全控制
结构安全的主要参考依据是桥梁的稳定安全系数。预先对桥梁施工稳定性计算,而且施工过程中不断结合工程现场的应力监测数据和节段施工完成后标高测量数据,通过合理的分析、判断,提出安全控制方法,建立起一整套安全控制的数据模拟统计计算流程,从而形成一套合理有效的安全控制体系。
8、结语
预应力混凝土箱梁施工技术要求比较高,施工难度较大,操作工序较多,必须精心组织,细心施工,认真控制好每道工序,要特别注意梁底强度,防止由于梁底开裂引起的梁体裂逢,预应力管道和锚具安装应严格控制,保证混凝土和易性和浇注质量,张拉工艺得当,操作准确,才能保证箱梁整体质量。
参考文献:
[1]赵文光.预应力混凝土连续箱梁施工技术及应用[D].西南交通大学,2008.
[2]徐晓辉.预应力混凝土连续箱梁制造技术及施工工艺研究[D].西安理工大学,2009.
[3]范海林.预应力混凝土连续箱梁施工工艺探析[J].中华民居(下旬刊),2013,02:291-292.
[4]刚仁伟.某桥梁预应力混凝土连续箱梁施工工艺分析[J].中国高新技术企业,2008,15:218+224.
【关键词】 桥梁预应力;混凝土;连续箱梁;施工技术
引言:
目前,随着我国基础建设的大力投入,我国道路交通得到大力发展,在桥梁工程中预应力混凝土箱梁施工是一种较为广泛应用的施工技术,具有节约钢材、控制裂缝、增加刚度、减轻自重的优势,并且可很好的承受动力荷载,确保桥梁质量。本文结合大桥工程,详细阐述了后张法预应力标准箱梁施工工艺,用于指导类似的后张法预应力箱梁施工。
1、施工前的准备工作
其一是技术的准备。优选施工方案,基于现场情况、设备条件以及设计资料等选择合适的模板类型、支架类型和地基处理方法。项目部的有关技术负责人要和施工队及相关的管理人员在施工之前进行技术交底工作,还有形成文件。其二是现场的准备。施工现场要全面合理规划,平整高的部分,确保施工通道的畅通无阻,对作业区域进行划定,设置安全警示标志,严禁非工作人员入内。其三,机具的准备。根据施工现场的条件,检验即将进入施工现场的机械设备,机械设备的合格证、检验报告、运转情况和操作员证件要检验是否有效,记录检验结果,保证工程的质量和进度。
2、地基处理
施工前应彻底清除现场地表的淤泥、腐蚀土,选择优质砂卵石进行回填,然后碾压密实,保证密实度在90%以上并进行地基承载力检测须满足要求,同时应做好排水沟等,保证排水的顺畅。地基处理好后,在上面浇筑25cm厚的C20混凝土,以此为支架基础。支架搭设保证足够的刚度、强度和稳定性。2.3支架预压地基处理完毕,结合本工程的要求,按照正确的程序进行支架搭设,并对其各方面进行了精确计算,均符合要求。为防止支架出现变形,进而对梁底标高进行准确控制,需要开展支架预压工作,该工程中选择的是砂袋法预压。先将方木纵横铺设于支架顶部,主要对底模板起支撑作用,临时底模选择酚醛树脂板,铺于方木上,接着吊装砂袋。预压加载前在梁底模端头、1/2截面、1/4截面、3/4截面处设置标高观测点,采用精密水准仪等仪器观测并记录好初始标高,实时对标高的变化进行监测。预压重量为箱梁自重加最大施工荷载总和的120%。预压分3级加载,按60%、90%、120%预压总荷载的加载顺序进行。每级加载后静压24小时,测支架和地基的沉降量;最后一级加载后每天观测一次,直到72小时累计下沉量小于1.0mm为止,待支架的非弹性变形消除、地基沉降稳定后方可卸载,卸载后再次测量标高。根据加载前和卸载后的标高计算支架的变形量(包括地基的弹性变形),作为预拱度设置的主要依据。预压过程中要注意观察杆件和方木等,是否有变形、断裂等情况。卸载支架的步骤和加载的步骤相反。
3、架设满堂红支架
支架设计经过应力验算后按计算结果架设,支架钢管采用Φ48*3.5型,施工时左右幅桥分幅进行,先施工左幅桥。立杆纵向间距90cm,横向间距90cm;墩四周中横梁位置的纵横间距加密为60cm×90cm。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。碗扣支架立杆底部垫底托,顶部加顶承托以便进行标高调整。3.3铺设底模板。在顶托上面纵向分布10cm*10cm方木9道,横向分布10cm*10cm方木每45cm一道,上铺100cm*150cm钢底模。楞木接头相互交错布置,方楞木之间调整顶托锣杆高度以保证底模线形。铺设时每块底板用海绵条夹缝纵横连接,用螺丝紧固。
为了检查支架的承载力,减少和清除支架的非弹性变形及地基的沉降量。在铺设完箱梁底模后,对全桥支架、模板进行预压,预压荷载按箱梁自重荷载的100%考虑。
4、模板工程
4.1外模
外模板采用5mm厚的钢板,面板加劲肋及支架均采用5×5角钢焊接。各块模板之间用高强螺丝联结。外模与底座之间嵌有橡胶条,以防底部漏浆。底部拉杆每1.18m一根,为了保证模板就位后支撑、拉严、稳固满足受力要求,模板支架每隔5m设两根可调丝杆作为就位后的支撑,立模时用汽车吊逐块吊到待用处,指挥吊车配合熟练工用千斤顶将模板精确就位,并将模板就位牢固,上紧拉杆及可调螺杆。
4.2内模
内模可以采用木模,也可以采用钢模,每单件尺寸以1m为宜,支架每隔60cm一道。马架子大桥采用的钢模,外观效果较好。内模先在预安装的梁板附近拼装成型,待底板、腹板钢筋及波纹管道安装完毕后,将内模吊入箱梁内严格就位。为了保证箱梁内模位置,内模与钢筋间设置混凝土垫块作为支撐。为了防止内模上浮,每隔1~1.2m在外模设一道横梁,以模板横梁作为支撑用可调螺杆向下顶紧。为了固定内模使其不偏移轴线位置,采用木方及三角楔将内模与外模顶牢,在浇注混凝土时将木撑逐步拆除。
4.3封头模板
封头模板采用定型钢模,表面倾角与设计锚垫板倾斜角度一致,端头模板在波纹管位留有口,将波纹管伸出端模之外,防止混凝土浆灌入波纹管中。微调钢筋使其尽可能位于封头预留孔中间,以便拆卸封头模板时,顺利拆除。
5、钢筋制作、安装
钢筋安装之前,应再次检查底模的标高,并对轴线進行测设,保证其符合要求,经技术负责人及监理验收合格后,方可进行下一步操作。钢筋在钢筋棚集中加工,运至现场绑扎成型。在绑扎钢筋时,为保证其质量,必须严格按照设计图纸和程序进行绑扎。钢筋骨架片的加工,本工程是在特制的工作台上进行的,然后放出钢筋和骨架片的大样,为防止运输、浇筑时发生变形或移动,需将其焊接牢固。在钢筋施工过程中,砼垫安放准确,如果发生损坏,必须进行更换;如果钢筋之间出现相互干扰的状况,必须经监理工程师的许可后进行适当调整,且应遵循一定的原则,确保预应力钢筋、主筋符合设计要求。 6、预应力施工
6.1预应力钢绞线安装
钢绞线的下料长度按设计长度表中的下料长度(已包含张拉工作长度140cm)进行下料;钢绞线下料采用砂轮锯切割,在切口处两端20mm范围内用绝缘胶带绑扎牢,防止头部松散,禁止电、气焊切割,以防熱损伤;按设计预应力钢束编号编束。编束前对钢绞线进行梳整分根,并将每根钢绞线编码标在两端,后用18~20#铁丝将其绑扎牢固,绑扎间距为1~1.5m,编扎成束的钢绞线应顺直不扭转。成束的钢绞线按编号分类存放,搬运时,支点距离≯1.5m。穿束时要尽量做到钢束不相互扭绕在一起,穿束后要检查钢束编号,两侧锚端的同一编号的钢束位置应相同。
6.2预应力张拉技术
6.2.1张拉前的准备工作
张拉钢束在梁体混凝土强度达到设计值的90%以上,且保证张拉时梁体混凝土龄期不小于10d时进行。同时应检查锚垫板下砼是否有蜂窝和空洞,必要时采取补强措施。应进行管道摩阻、喇叭口摩阻等预应力瞬时损失测试,以保证预施应力准确,如试验值与设计值偏差大时应分析原因,并进行设计调整。桥梁采取后张法预应力筋张拉时的理论伸长值为:ΔL=PPL/AP/EP,提前算出理论伸长量。对操作工人做好安全及技术交底,配备对讲机。张拉用千斤顶及油表要配套标定配套使用。
6.2.2钢绞线张拉
在张拉两端安装好木挡板,做好安全防护工作,禁止使用金属挡板。张拉前宜采用小千斤顶逐根预紧,预紧力可为单根张拉力的5%,然后再进行正式张拉。因为大跨径桥梁的长预应力孔道内钢束自由长度间的偏差较大,直接张拉锚固后,虽然每束的伸长量及整孔各束钢束的总的控制应力相同,但是每束钢绞线上分布的应力却相差很大,应力分配不均匀,很容易导致一部分钢绞线应力偏低,甚至松弛,而另一部分钢绞线应力过大,出现滑丝甚至断丝的情况。故此种做法可以有效提高钢筋混凝土预应力梁的可靠性和耐久性。张拉时要有专人统一指挥,同时开始,控制好张拉速度,及时用对讲机互报压力表读书及伸长量,尽量做到同步张拉。并密切注钢束有无视滑丝和断丝情况,作好记录。
7、施工控制分析
在理论分析的基础上计算出各施工阶段的内力值和理想标高,但实际施工过程中由于会受各种因素的干扰,有可能合拢困难,造成桥线形与内力状态偏离设计要求,给施工安全、外形、可靠性、行车条件和经济性等方面带来严重影响,所以我们应加强施工环节的严格把关。
7.1采用线形控制
这种方法要点在于使用桥梁成桥纵向标高进行控制,对线形设计前,要先对桥梁结构进行变形计算,核心在于通过混凝土连续箱梁逐段施工时采用的立模标高,以保证桥梁建成后线形能够满足设计要求。
7.2采用温度观测和有关材料试验
影响结构刚度和结构受力的几个关键因素有预应力、温度变化、混凝土等材料的特性。这就决定了在施工过程中必须对桥梁施工的周围环境温度、湿度和主要材料参数进行测定,并在设计和施工时参照测定的参数值选取相应的计算参数。
7.3采用应力控制
在主梁中起控制作用的力是预应力混凝土连续箱梁弯矩和剪力,应力控制的重点应在主梁各截面的上、下缘正应力和支点附近至L/4段内的主拉应力,所以施工时必须加强对桥梁主梁内力的有效控制。
7.4采用结构安全控制
结构安全的主要参考依据是桥梁的稳定安全系数。预先对桥梁施工稳定性计算,而且施工过程中不断结合工程现场的应力监测数据和节段施工完成后标高测量数据,通过合理的分析、判断,提出安全控制方法,建立起一整套安全控制的数据模拟统计计算流程,从而形成一套合理有效的安全控制体系。
8、结语
预应力混凝土箱梁施工技术要求比较高,施工难度较大,操作工序较多,必须精心组织,细心施工,认真控制好每道工序,要特别注意梁底强度,防止由于梁底开裂引起的梁体裂逢,预应力管道和锚具安装应严格控制,保证混凝土和易性和浇注质量,张拉工艺得当,操作准确,才能保证箱梁整体质量。
参考文献:
[1]赵文光.预应力混凝土连续箱梁施工技术及应用[D].西南交通大学,2008.
[2]徐晓辉.预应力混凝土连续箱梁制造技术及施工工艺研究[D].西安理工大学,2009.
[3]范海林.预应力混凝土连续箱梁施工工艺探析[J].中华民居(下旬刊),2013,02:291-292.
[4]刚仁伟.某桥梁预应力混凝土连续箱梁施工工艺分析[J].中国高新技术企业,2008,15:218+224.