试述预应力T梁预制和安装的综合技术

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  摘要:文章介绍了公路桥梁预应力T型梁预制和安装综合技术的基本内容,提出了一些施工设计方面的基本原则。
  关键词:预应力T梁;预制梁技术;预制和安装综合技术
  随着我国交通事业的篷勃发展,后张法预应力T型梁的预制和安装越来越普遍的应用在公路桥梁建设的施工中。这里要试述的综合技术,是指预应力T型梁准确、经济地预制和安全架设的一项综合技术。它是一项由各种常规技术组成的综合施工技术。主要包括预制场设计方面(预制场的选址、布置、临时工程的设置及预制场生产能力的测算)、预制梁方面(T梁的设计、预制梁工艺、T梁的上拱度及侧弯的技术对策和制梁技术标准)、安装方面(架桥机的选型及设备配套、安装工况验算、安装工艺及安装技术标准)和特种设备安全技术(编制架桥机的《安全技术手册》)、架桥机的过墩技术及其创新等五个方面的内容。
  从施工组织的角度考虑,它体现了“制得了、出得去、拿得起、放得下”这样一个预应力T型梁预制和安装施工流程。
  一、预制场设计方面
  (一)场地布置
  场地布置要结合架桥机喂梁方式来考虑,当前国内的T梁吊装方式,一般有穿巷式架桥机吊装、龙门吊安装和大型汽吊机吊装等三种方式。大型汽吊吊装一般适用于梁片数量少,梁体重量轻、施工场地平坦开阔的工程。龙门吊吊装一般适用于平坦开阔的施工场地的工程。而穿巷式架桥机吊装,它的适用性比较大,较广泛的被采用在各个工程的施工中。而穿巷式架桥机分为宽穿巷与窄穿巷二种型式。宽穿巷式架桥机的特点是架桥机的成本比较高,机架的受力大(指荷载不变时,宽穿巷与窄穿巷之间的比较。),T梁下放桥墩后不用横移或减少横移片数,适用于梁片数量多,梁体重量轻的工程。窄穿巷式架桥特点是架桥机的成本比较低,机架受力比较小,T梁下放桥墩后只有一至二片不用横移,其余均需横移,适用于梁体重量比较重的工程。
  穿巷式架桥机有尾部喂梁和侧向取梁两种方式。因此在进行场地布置时要结合取梁方式进行考虑。场地布置包括龙门吊轨道布置、预制梁底座布置、线状材料加工及堆放场地布置以及混凝土施工场地的布置等。
  (二)临时工程设计
  临时工程主要包括进场便道、施工供水、预制梁底座及生产、生活房屋的设计。便道设计要满足方便经济的原则;水电供给以满足施工需要为原则;预制梁底座比较简单,以满足模板安装及钢筋施工即可。
  (三)预制梁生产能力的设计
  预制梁生产能力的设计是预制场设计的重要内容,关系到整个施工计划能否顺利实施。进行预制场设计时,一般先应对预制梁的工序时间进行测算。根据测算结果,计算出模板及梁片占用底座时间,根据梁片和模板占用底座的时间,从而得出底座与模板的配套系数,也就是单套模板能满足几个底座的施工。也可以得出单个底座的月生产能力。
  根据场地布置的底座总数可以计算出预制场的生产能力。结合总的施工计划安排,测算工期,然后对底座总数进行调整以满足总工期的要求。
  进行工序时间设计时,要注意有的工序是不能在夜间进行的,如模板安装及张拉;有的工序是可以全天候进行的,如混凝土的养护等;要把它们区分开,才能准确计算台座与模板的配套系数。
  二、预制梁技术
  (一)模板设计
  从制梁角度来讲,模板设计属于施工设计内容,同时模板设计也涉及到施工投入的问题。由于倒用次数较多,施工现场T梁模板一般采用钢模板。其设计也交由钢模板专业生产厂家设计。
  由于T梁纵向拐点很多,因此,设计时应设计纵向长度调节缝,以方便安拆。有些单位往往容易忽视这个问题,导致安拆非常麻烦,拆模时甚至造成梁片的损坏。
  (二)预制工艺设计
  预制工艺是一个非常常规的技术,主要包括模板、钢筋、混凝土及预应力的施工等几个环节。
  模板安装使用要注意脱模剂的选择,从我们的施工实践看,采用石蜡与柴油按1∶20的比例作为脱模剂是比较好的,具有混凝土成形外观较好、脱模方便、成本较低等特点。
  预应力T梁的钢筋一般比较简单,安装时按照施工规范进行施工。由于T梁的腹板较薄,坚向的拐点也较多,除满足一般混凝土施工工艺外,对混凝土的捣固要格外注意,一般采用附着式和插入式相结合的方式进行。进行预应力施工设计时,要注意掌握设计文件对预应设计的要求,复核设计文件中对预应力的设计参数,详细计算各束钢线的张拉力和张拉伸长量。
  T梁预制过程中,当前有两个难点问题困扰着工程技术界,一个是T梁张拉后的上拱度问题,一个是多束预应力筋(3束以上)张拉引起的侧弯问题。T梁的上拱度计算值与实际值相差较大(如礐石大桥北引道40米T梁设计计算值是30mm,实际上拱度一般为38~50mm),这种现象很普遍,经过分析,计算所采用公式参数是存在有待改进的地方。多束预应力筋由于结构布置上的局限性,容易引起侧弯。这两个问题在公路技术界还没有找到一个合理的解决办法,一般都采用出现问题再来被动地解决的方式进行处理。
  三、安装技术
  (一)架桥机的设计与选型
  设计架桥机时应该进行架桥的选型。选型时一般遵循“适用、安全、方便、通用、经济”的原则。
  适用主要是指支点反力和所承受的荷载能力方面,这是个基础。使用单位要主动提出架桥机需要承受的荷载和架桥机的最大允许支点反力两个技术参数,设计者以此参数进行设计。
  安全主要是指从结构计算上讲,架桥机承荷件承载的安全系数,纵向挠度及横向稳定性。纵向挠度往往由架桥机自重、悬臂长度、拼装方式等因素决定。横向稳定往往取决于架桥机的工作高度。安全是架桥机选型中的首选条件。
  方便是架桥机的使用方面,主要包括携梁方式、走行方式及自动控制方面。比如说架桥机能携梁横移将给架梁带来非常高的效率。又如有的架桥机采用步履式,有的采用轨行式。
  通用是指使用者本着长期使用的原则以降低施工投入的一项指标,由于桥梁的形式各异,因此往往对架桥机的选型有通用性的要求。主要包括适用跨度、斜交角度、纵坡及曲线半径等方面内容。
  架桥机的选型是一个非常严肃的工作,参与选型的有关人员必须本着认真负责的精神,科学严谨的态度认真挑选,否则将酿成大祸。
  (二)吊装顺序及工序设计
  吊装顺序主要受线路条件,左右桥幅的关系所制约,因此应 找到满足总工期的吊装施工顺序。
  吊装工序设计比较简单,对某一个特定的架桥机,它的工序设计一般都是固定的,设计者会给出详细的工序图示。
  (三)架桥机的拼装及试吊
  架桥机进场后,按照设计图纸对其进行拼装,拼装后应检查其各部分的动作及性能。检查要分项进行并做好检查记录。
  拼装完毕检查合格后要进行满载试吊。试吊前应召集有关人员开会,明确试吊方法、目的及各人的分工。试吊场地一般安排在平地上进行,严禁上桥试吊。试吊时应进行了升降中途刹车,平车行走中急停等试验,并对试吊中机架各部分的变形情况进行观测并做好纪录,发现并解决试吊中出现的各种问题。
  四、架桥机的过墩技术及其创新
  (一)穿巷式架桥机的过墩技术
  穿巷式架桥机自跑过墩时最大的问题是,克服当前支腿悬空时机架前半段的挠度下垂问题。解决这一问题最简单有效的方法是,过墩时在机架的中间位置(中支腿偏后位置)的上方树立一个临时支架(高度约2~3米),用后支腿卷扬机上的钢丝绳跨过临时支架,拉到机架前端固定。这样钢丝绳与整个机架组成一个大钝角等腰三角形。(见图1)过墩时只要收紧钢丝绳,即可解决上述问题。根据本人在若干工程使用过程来看,至少可以减少下垂30~50cm。
  
  
  图1
  (二) 其它创新
  随着交通事业的篷勃发展,架桥机愈来愈频繁的出现在施工现场上。为解决在施工中碰到的一些实际问题,同仁们对穿巷式架桥机的功能进行了种种改革创新,使架桥机的设计更趋合理、性能更趋完善、使用更趋方便、效率更趋快捷。现介绍其中较为实用、较为通用的二种:
  第一种是原架桥机过墩时的动力靠卷扬机拉动推进,现改革为电动自跑小车推进,使架桥机在过墩时更趋安全、方便、高效。
  第二种是解决窄巷式架桥机的携梁横移问题。它通过在架桥机前支脚设置横移电动跑车,以及将中支脚,后支脚原设计为前进的电动跑车,其固定车轮改革成为可以旋转角度的活动车轮。当架桥机过墩就位后,用千斤顶分别将中、后支腳的电动跑车顶升脱离原前进轨道,后旋转车轮90度角再降落放在铺装完好的横移轨道上。当架桥机携梁前进至吊装作业墩的上空时,通过控制架桥机整体横移,来满足T梁吊装的横移问题。这个创新大大加快了窄巷式架桥机的吊装速度与效率,是比较有效的一种创新改革,其中要注意的问题是,调较好六辆电动跑车之间的同步与同速。
  五、综合安全管理
  进行预应力张拉时,重点要防止断丝伤人。进行压浆时,重点要注意管道暴裂,防止水泥浆外喷伤人。
  预制场的安全管理相比之下比较难,其中多工种的工人如:钢筋工、电焊工、模板工、混凝土工、张拉工等交叉作业。存在的安全隐患较大。较有效的方法是在现场设一专职安全员,在现场进行协调管理。
  架桥机作为一个特种设备,也要进行特殊管理。比较成功的作法是,编制详细的〈架桥机安全操作规程〉、定期对架桥机进行安全检查,并且一定要落到实处,主要领导要负责把关,切忌麻痹大意。
  六、结语
  后张法预应力T型梁的预制和安装是一门综合技术,是由若干个分项常规技术综合而成的。桥梁形式的不同,其综合技术的设计与构思也不尽相同。综合本人在若干工程的施工实际,把在施工过程中的一点领悟与体会写出来,希望得到公路桥梁工程界前辈的帮助和指正,以达到共同提高的目的。
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