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【摘 要】 预应力混凝土连续箱型截面梁桥以结构受力性能好、结构刚度好、变形小、伸缩缝少、行车平顺舒适、造型简洁美观、养护工程量小、抗震能力强等而成为最富有竞争力的主要桥型之一。某连续张拉预应力箱形桥梁采用悬臂浇铸法施工,本文对其施工技术进行分析。
【关键词】 大跨度;连续梁;悬臂浇筑;挂篮
一、工程概述
某大桥为横跨江的城市主干线跨线桥,大桥全长3082m,跨河主桥上部结构采用45+80+45m预应力混凝土悬臂连续箱形梁桥,全桥采用三向预应力体系,纵向钢绞线(19φj15.24)形式较为复杂,设置了顶板通长束、底板上弯束和腹板下弯束三种形式,三向预应力管道采用真空压浆工艺。箱梁使用的主要材料:C55砼:3万立方;钢筋:4100t;钢绞线:2190t;精轧螺纹钢:530t;塑料波纹管:20万延米。
二、连续张拉预应力箱形桥梁施工技术
(一)支架施工
为保证混凝土浇筑过程中支架安全和稳固,预留支架沉降量及预拱度以确保梁体线形。对支架采取预压,预压采用砂袋,预压重量按现浇箱梁自重的120%,预压荷载分两级加载,每次加载1/2荷载,通过预压消除支架非弹性形变、地基沉降形变,同时获得支架弹性形变值,为控制模板标高提供数据,合理设置预拱度。加载前在支架上作好观测标记,在每跨1/2,1/4断面处设置5个主点,同时在这5个主点间每2m设计标记点,时刻用水平仪进行高程测控,观察木胶板支架及木材的挤压量和地基的沉降量,加载前各标记作初读,加载后对各标记随时进行观察,当连续2d沉降趋于稳定时,且其预压24h沉降量不大于2mm时,则达到预压要求。卸载后记录地基及支架、木材变形的反弹量,当弹性变形恢复后结束观测,绘出观测曲线,最终计算出每个施工段支架体系的沉降量及弹性变形量,并根据此沉降量及弹性形变量调整相应竖杆标高。
(二)挂篮施工
因挂篮悬浇节块大,且挂篮自重较大(自重约90t),在实际操作中,行走系统是否使用快捷、方便,直接影响挂篮施工的工期,因此,在设计挂篮时,根据挂篮主桁、滑道以及锚固系统的结构形式,优化了该挂篮的行走系统,将贝雷片和贝雷片摇滚装置引入到该挂篮的滑移系统中。
采用贝雷片、摇滚滑移挂篮,充分利用了贝雷片的抗弯能力强、摇滚滑动方便的优势,在实际施工中,不仅简单、安全而且操作方便、快捷,缩短了挂篮前移的时间,挂篮前移只需3h即可到位,大大提高了工作效率。一般挂篮行走的牵引力主要有倒链葫芦法和卷扬机牵引法。根据挂篮结构的大小,采用不同的牵引方式,倒链葫芦牵引一般适用于挂篮自重轻、节块小的悬浇施工,其缺点为人工操作比较费劲,且倒链经常使用、容易损坏。卷扬机牵引一般比较适用于大吨位挂篮,且操作比较方便,但最大的缺点就是存在安全隐患,如果操作不当或按钮失控,则很容易出现安全事故,经过多种方案比选,该挂篮行走动力采用千斤顶顶推前移,详细结构如图2所示。
(三)梁段混凝土的悬臂灌注施工
梁段混凝土的悬臂灌注施工,采用泵送,坍落度控制在14~18mm之间,并应随温度变化及运输工具、时间以及浇筑速度作适当调整,其主要注意事项如下:
1、梁段各节段混凝土在灌注前,必须严格检查:挂篮中线,底模标高;纵、横、竖三向预应力束管道;钢筋、锚头、人行道及其他预埋件的位置,认真核对无误后方可灌注混凝土。箱梁各梁段立模标高=设计标高+预拱度+挂篮满载后的自身变形,其中徐变对挠度的影响除作计算分析外,还应作现场徐变试验对比,以使徐变系数取值更加符合工程实际。此外,后浇筑的梁段应在已施工梁段有关实测纪录结果的基础上做适当调整,逐渐消除误差,保证结构线型匀顺。
2、为了节约时间,每个梁段混凝土浇筑采用一次灌注成形,以减少接缝,保证混凝土浇筑质量。浇筑顺序为:先底板→次腹板→最后顶板。混凝土浇筑宜从挂蓝前端开始,以使挂蓝的微小沉降变化大部分完成,从而避免新、旧混凝土间产生裂缝。
3、各节段预应力束管道在灌注混凝土之前,应在波纹管内插入硬塑料管作为衬垫,以防管道被压瘪。管道的定位钢筋应用短钢筋做成井字架,并于箱梁钢筋网妥为固定。定位钢筋网架间应保持在0.5~0.8m左右,以防混凝土振捣过程中波纹管上浮,引起预应力张拉时沿管道法向的分力,使梁体内力不合理,从而致使混凝土产生崩裂甚至酿成事故。
4、梁段混凝土灌注完毕之后,立即用通孔器检查管道,及时处理因漏浆等情况出现的堵管现象。
5、悬灌段预施应力张拉
预应力设计为纵向、横向、竖向三项预应力体系,纵向和横向预应力筋采用Ф15.2-1860-GB预应力钢绞线,竖向预应力筋采用PSB830Ф32mm高强精轧螺纹钢,纵向预应力管道形成采用内径Ф97/107mm金属波纹管成孔,横向预应力管道采用內径90×19mm扁形金属波纹管成孔,竖向预应力管道采用Ф45mm铁皮管成孔。预应力张拉在该段梁体混凝土强度及弹性模量达到设计值的90%且梁体混凝土龄期不小于7天后进行,采用两端同步张拉(除一端张拉的钢索),并左右对称进行,最大不平衡束不超过1束,竖向预应力筋从已施工顺序进行,采用两次张拉方式,在第一次张拉完成一天后进行第二次张拉,弥补由于操作和设备等原因造成的预应力损失。张拉顺序按照先腹板束、后顶、底板束,从外到内左右对称进行,同一节段预应力筋张拉按照纵-横-竖的顺序进行,竖向和横向预应力筋张拉滞后纵向预应力筋张拉控制在不大于3个悬浇节段。
(四)合拢施工注意事项
1、环境温度选择。在连续梁合拢时,梁体对温度变化的反应对合拢段质量乃至整个连续梁桥体系受力有很大影响。理论和实践表明,在大跨度预应力混凝土箱形截面梁桥中,特别是超静定结构体系中,温度应力可以达到甚至超过活载应力,常常是预应力混凝土梁桥产生裂缝的主要原因。合拢段施工是连续梁桥施工的关键,而在连续梁桥合拢段施工中,合拢温度的选择很重要。合拢段施工采用低温合拢,在日温差较小的一天,且梁内日温最低时进行施工。这样,合拢后利用缓慢的温升使梁伸长来挤压合拢段,克服合拢段混凝土硬化收缩而产生的梁端接头裂缝。
2、劲性骨架锁定和张拉临时束。合拢口钢性支撑的锁定和临时束的张拉严格按照设计要求实施,根据连续观测结构确定刚性支撑锁定时间,在梁体相对变形最小和温度变化幅度最小的时间内,对称、均衡、同步鎖定。为了减少锁定时间,在锁定之前,完成合拢临时束张拉的准备工作,待刚性支撑焊接完后,在1h之内张拉完按设计要求的全部合拢临时束,在合拢口锁定后,立即释放一侧的固结约束,使梁一端在合拢口镇定连接下能沿支座自由伸缩。
3、混凝土的浇筑。为了避免时间过长出现混凝土的不均匀升温,混凝土的浇筑时间控制在4h以内,混凝土浇筑前将合拢段两侧梁端混凝土凿毛和润湿,以利于新旧混凝土接合,浇筑顺序按底板→腹板→顶板的顺序,并左右对称。在施工中加强与梁端混凝土接缝处的振捣,确保合拢段混凝土密实。在混凝土施工中,严格控制混凝土的自由下落高度在2.0m以内,避免产生过大的梁体振动,同时控制桥面上机械设备、材料等的吊落或移动,以免影响混凝土质量。
参考文献:
[1]李予.连续预应力箱梁施工质量控制[j].科技致富向导,2012年3期.
[2]李建中.预应力混凝土连续梁桥和刚架桥的时效分析[J].石家庄铁道学院学报,2011,13(4).
【关键词】 大跨度;连续梁;悬臂浇筑;挂篮
一、工程概述
某大桥为横跨江的城市主干线跨线桥,大桥全长3082m,跨河主桥上部结构采用45+80+45m预应力混凝土悬臂连续箱形梁桥,全桥采用三向预应力体系,纵向钢绞线(19φj15.24)形式较为复杂,设置了顶板通长束、底板上弯束和腹板下弯束三种形式,三向预应力管道采用真空压浆工艺。箱梁使用的主要材料:C55砼:3万立方;钢筋:4100t;钢绞线:2190t;精轧螺纹钢:530t;塑料波纹管:20万延米。
二、连续张拉预应力箱形桥梁施工技术
(一)支架施工
为保证混凝土浇筑过程中支架安全和稳固,预留支架沉降量及预拱度以确保梁体线形。对支架采取预压,预压采用砂袋,预压重量按现浇箱梁自重的120%,预压荷载分两级加载,每次加载1/2荷载,通过预压消除支架非弹性形变、地基沉降形变,同时获得支架弹性形变值,为控制模板标高提供数据,合理设置预拱度。加载前在支架上作好观测标记,在每跨1/2,1/4断面处设置5个主点,同时在这5个主点间每2m设计标记点,时刻用水平仪进行高程测控,观察木胶板支架及木材的挤压量和地基的沉降量,加载前各标记作初读,加载后对各标记随时进行观察,当连续2d沉降趋于稳定时,且其预压24h沉降量不大于2mm时,则达到预压要求。卸载后记录地基及支架、木材变形的反弹量,当弹性变形恢复后结束观测,绘出观测曲线,最终计算出每个施工段支架体系的沉降量及弹性变形量,并根据此沉降量及弹性形变量调整相应竖杆标高。
(二)挂篮施工
因挂篮悬浇节块大,且挂篮自重较大(自重约90t),在实际操作中,行走系统是否使用快捷、方便,直接影响挂篮施工的工期,因此,在设计挂篮时,根据挂篮主桁、滑道以及锚固系统的结构形式,优化了该挂篮的行走系统,将贝雷片和贝雷片摇滚装置引入到该挂篮的滑移系统中。
采用贝雷片、摇滚滑移挂篮,充分利用了贝雷片的抗弯能力强、摇滚滑动方便的优势,在实际施工中,不仅简单、安全而且操作方便、快捷,缩短了挂篮前移的时间,挂篮前移只需3h即可到位,大大提高了工作效率。一般挂篮行走的牵引力主要有倒链葫芦法和卷扬机牵引法。根据挂篮结构的大小,采用不同的牵引方式,倒链葫芦牵引一般适用于挂篮自重轻、节块小的悬浇施工,其缺点为人工操作比较费劲,且倒链经常使用、容易损坏。卷扬机牵引一般比较适用于大吨位挂篮,且操作比较方便,但最大的缺点就是存在安全隐患,如果操作不当或按钮失控,则很容易出现安全事故,经过多种方案比选,该挂篮行走动力采用千斤顶顶推前移,详细结构如图2所示。
(三)梁段混凝土的悬臂灌注施工
梁段混凝土的悬臂灌注施工,采用泵送,坍落度控制在14~18mm之间,并应随温度变化及运输工具、时间以及浇筑速度作适当调整,其主要注意事项如下:
1、梁段各节段混凝土在灌注前,必须严格检查:挂篮中线,底模标高;纵、横、竖三向预应力束管道;钢筋、锚头、人行道及其他预埋件的位置,认真核对无误后方可灌注混凝土。箱梁各梁段立模标高=设计标高+预拱度+挂篮满载后的自身变形,其中徐变对挠度的影响除作计算分析外,还应作现场徐变试验对比,以使徐变系数取值更加符合工程实际。此外,后浇筑的梁段应在已施工梁段有关实测纪录结果的基础上做适当调整,逐渐消除误差,保证结构线型匀顺。
2、为了节约时间,每个梁段混凝土浇筑采用一次灌注成形,以减少接缝,保证混凝土浇筑质量。浇筑顺序为:先底板→次腹板→最后顶板。混凝土浇筑宜从挂蓝前端开始,以使挂蓝的微小沉降变化大部分完成,从而避免新、旧混凝土间产生裂缝。
3、各节段预应力束管道在灌注混凝土之前,应在波纹管内插入硬塑料管作为衬垫,以防管道被压瘪。管道的定位钢筋应用短钢筋做成井字架,并于箱梁钢筋网妥为固定。定位钢筋网架间应保持在0.5~0.8m左右,以防混凝土振捣过程中波纹管上浮,引起预应力张拉时沿管道法向的分力,使梁体内力不合理,从而致使混凝土产生崩裂甚至酿成事故。
4、梁段混凝土灌注完毕之后,立即用通孔器检查管道,及时处理因漏浆等情况出现的堵管现象。
5、悬灌段预施应力张拉
预应力设计为纵向、横向、竖向三项预应力体系,纵向和横向预应力筋采用Ф15.2-1860-GB预应力钢绞线,竖向预应力筋采用PSB830Ф32mm高强精轧螺纹钢,纵向预应力管道形成采用内径Ф97/107mm金属波纹管成孔,横向预应力管道采用內径90×19mm扁形金属波纹管成孔,竖向预应力管道采用Ф45mm铁皮管成孔。预应力张拉在该段梁体混凝土强度及弹性模量达到设计值的90%且梁体混凝土龄期不小于7天后进行,采用两端同步张拉(除一端张拉的钢索),并左右对称进行,最大不平衡束不超过1束,竖向预应力筋从已施工顺序进行,采用两次张拉方式,在第一次张拉完成一天后进行第二次张拉,弥补由于操作和设备等原因造成的预应力损失。张拉顺序按照先腹板束、后顶、底板束,从外到内左右对称进行,同一节段预应力筋张拉按照纵-横-竖的顺序进行,竖向和横向预应力筋张拉滞后纵向预应力筋张拉控制在不大于3个悬浇节段。
(四)合拢施工注意事项
1、环境温度选择。在连续梁合拢时,梁体对温度变化的反应对合拢段质量乃至整个连续梁桥体系受力有很大影响。理论和实践表明,在大跨度预应力混凝土箱形截面梁桥中,特别是超静定结构体系中,温度应力可以达到甚至超过活载应力,常常是预应力混凝土梁桥产生裂缝的主要原因。合拢段施工是连续梁桥施工的关键,而在连续梁桥合拢段施工中,合拢温度的选择很重要。合拢段施工采用低温合拢,在日温差较小的一天,且梁内日温最低时进行施工。这样,合拢后利用缓慢的温升使梁伸长来挤压合拢段,克服合拢段混凝土硬化收缩而产生的梁端接头裂缝。
2、劲性骨架锁定和张拉临时束。合拢口钢性支撑的锁定和临时束的张拉严格按照设计要求实施,根据连续观测结构确定刚性支撑锁定时间,在梁体相对变形最小和温度变化幅度最小的时间内,对称、均衡、同步鎖定。为了减少锁定时间,在锁定之前,完成合拢临时束张拉的准备工作,待刚性支撑焊接完后,在1h之内张拉完按设计要求的全部合拢临时束,在合拢口锁定后,立即释放一侧的固结约束,使梁一端在合拢口镇定连接下能沿支座自由伸缩。
3、混凝土的浇筑。为了避免时间过长出现混凝土的不均匀升温,混凝土的浇筑时间控制在4h以内,混凝土浇筑前将合拢段两侧梁端混凝土凿毛和润湿,以利于新旧混凝土接合,浇筑顺序按底板→腹板→顶板的顺序,并左右对称。在施工中加强与梁端混凝土接缝处的振捣,确保合拢段混凝土密实。在混凝土施工中,严格控制混凝土的自由下落高度在2.0m以内,避免产生过大的梁体振动,同时控制桥面上机械设备、材料等的吊落或移动,以免影响混凝土质量。
参考文献:
[1]李予.连续预应力箱梁施工质量控制[j].科技致富向导,2012年3期.
[2]李建中.预应力混凝土连续梁桥和刚架桥的时效分析[J].石家庄铁道学院学报,2011,13(4).