先张法空心板梁施工技术在长珲高速公路的应用

先张法空心板梁施工技术在长珲高速公路的应用来源：中华铁道网作者：发表时间:2010-06-1815:24先张法空心板梁施工技术在长珲高速公路的应用黄旭升(中铁十八局集团公司天津300222)摘要：本文主要介绍空心板梁的预制场地布置、设计与施工，先张法张拉施工的新工艺和新技术，不同之处在于分三次张拉，10%，90%，100%；这样操作安全，施工紧凑，循环周期短，节约工期。关键词：张拉设计施工安全新工艺循环周期短First-tensionedhollowplategirderHuangXusheng(ChinaRailway18thBureauGroupCo.Ltd,Tianjin300222，china)Abstract:Thispaperfocusesonpre-casthollowplatebeamvenuelayout,designandconstruction,first-tensionedtensionedconstructionofnewprocessesandnewtechnologies,thedifferenceisthatthreetimesatensioned,10%,90%,100%;thisoperationsafety,constructioncompactcycleisshort,savetime.Keywords:tensioneddesignandconstructionofnewsecuritytechnologycycleshort1工程概况长珲高速公路江密蜂至黄松甸地处吉林省中部平原向东部山区的过度地带，四季变化明显，春季干燥多风，夏季炎热多雨，秋季凉爽昼夜温差大，冬季漫长而寒冷，年平均气温5℃，极端最高气温36℃，极端最低气温-43℃，平均年降雨量600-800mm，初冻一般在10月上旬，完全解冻在次年5月中旬，最大冻深：1.84m。这给施工带来很大的麻烦，K62+146中桥，长80米，斜交角度45度，每幅桥桥面净宽18.5米，两外侧设人行道，靠道路中心线设0.75米宽的防撞栏杆，空心板在每座桥的横断面上布置18块，全桥144块。所以如何在砼施工工期短，预制空心板梁多的情况下不挡道，顺利通车，预制就显得相当重要。2台座设置预应力混凝土空心板施工从台座、模板、机具及设备到混凝土施工都要求的相当严格，环环相扣；下面我详细介绍一下我们的施工技术和方法：2.1预制场地布置遵循“安全、紧凑、通畅”的原则，根据现场实际情况，在桥头中间绿化带位置布置预制场（见图1），预制场共设四个台座，台座采用框架式台座，由张拉台座、传力柱、横梁、定位板、固定装置等组成，两个台座之间的距离为87米，在两横梁之间共设置10道3.2*1*1m的横系梁连接两个传力柱（中间间距为10米，两端头为8.5米），减少传力柱的自由长度。图1预制厂平面布置图2.2配筋计算台座传力柱的截面尺寸为400㎜×600㎜，采用整体现浇C40钢筋混凝土。a、传力柱砼本身自重对两端产生的弯距：M1=qI2/8=0.8×0.6×1×25×872/2=9083KN.m偏心距所产生的弯距:M2=N×e=1500×0.15=225KN.m（e取15cm）M1远大于M2,所以取水平方向,两横系梁之间传力柱按铰接进行计算;同时由于施工存在误差,实际受力为偏心受压构件,所以按偏心受压构件计算:b、取每根传力柱承受压力N=1500KN,偏心矩e0=3cm,自由长度L0=10m,b=0.6,入=L0/b=16.78;考虑到纵向弯曲影响:fc=20N/㎜2,级钢筋fy=310N/㎜2。c、偏心矩增大系数:η=1+[L0/h2ζ1ζ2/（1400e0/h0）]ζ1=0.5fcA/rdN=0.5×20×600×400/1.2×1500×1000=1.351取ζ1=1;ζ2=1.15-0.01L0/h=1.15-0.01×10/0.6=0.98η=1+1×0.98×102/0.62/（1400×30/550）=4.5ηe0=4.5×30=135㎜0.3h0=0.3×550=165㎜d、所以按小偏心受压进行计算:e=ηe0+h/2-a，=135+300-50=385㎜ξ=（rdN-ξbfcbh0）/｛（rdNe-0.45fcbh20）/[（0.8-ξb）×（h-a，）+fcbh20]｝+ξb=（1.2×1500×1000-0.544×20×800×550）/｛（1.2×1500×1000×385-0.45×20×800×5502）/｛[（0.8-0.544）×（550-60）]+20×800×550｝｝+0.544=0.31As=A，s=[rdNe-ξ×（1-0.5ξ）fcbh20]/f，（h0-a，）=1.2×1500×1000×385-0.31×[（1-0.5×0.31）×20×800×5502]0所以按构造进行配筋,选用8根φ20钢筋,箍筋采用φ8＠200。2.3钢横梁计算:（1）钢横梁按两端支承在端柱上的简支梁计算:其最大弯矩M=1/4NL=3000×2/4=1500KN/m（2）钢横梁需要截面抵抗矩:W=M/f=1500×106/315=4712㎝3选用2根工56b,Wx=2446.5×2=4899㎝3W满足要求；（3）钢梁剪应力:τ=V/A=1500/29316=51Mpafv=185Mpaτfv满足要求;（4）横梁变形挠度:f=PL3/48EI=3000×20003/48×2.1×105×68503×104×2=1.7㎜满足要求。3施工操作要点3.1模板的制作、安拆与验算底模在压实平整的地基上浇注一层10㎝厚的混凝土,两侧用角钢加强,再在混凝土顶面铺一块4㎜厚的钢板作底模,侧模采用5㎜厚的钢板作面板,背带采用扁铁、角钢和槽钢。横肋间距为30㎝，竖肋间距为40㎝，竖向大带间距为70㎝（见图2）。图2预制场台座布置图(1)侧压力计算:取温度T=300C，V=3m/h，则V4.5m/h，H=0.85m2R=2m，按公式Pm=rh=25×0.85=21.25Kpa考虑振捣荷载4Kpa，则P=21.25+4=25.25Kpa(2)强度验算：按三跨连续梁进行计算,侧压力简化为线性荷载q=25.25×0.3=7.58KN/mMmax=Ql2/10=7.85×0.42/10=0.126KN.mW=bh2/6=400×52/6=1667㎜3=Mmax/W=0.126×102/1667=75.6Mpa[σ]=145Mpa(3)刚度验算：I=bh3/12=400×53/12=4167㎜3f=Ql4/150EI=7.58×4004/150×2.1×105×4167=1.48㎜1.5㎜满足要求(4)模板的安装和拆除均采用人工与吊车相结合,具体操作施工和注意事项如下:a、在整个施工过程中要始终保持模板的完好状态,认真进行维修保养工作;b、模板首次使用时,对面板认真进行除锈工作,除锈采用钢丝刷清除锈垢,然后涂刷脱模剂,脱模剂涂刷要注意均匀,不遗漏。c、端模预应力筋孔的位置要准确,安装后与定位板上对应的力筋孔要求均在一条中线上,由于实际施工中存在偏差,力筋孔水平方向做成椭圆形。模板在吊运过程中,应注意避免碰撞,严禁从吊车上将模板悬空抛落。d、在安装过程中,要及时对各部分模板进行精度控制,安装完毕后进行全面检查（表1）,检查若超出容许偏差值,则应及时纠正。表1模板安装的允许偏差及其检验方法项目允许偏差（㎜）检验方法长度0,-5用尺量两角边,取其中较大值宽度0,-10用尺量两端及中部,取其中较大值高度0,-5表面平整度1用2m靠尺和塞尺量相临两板表面高差2用2m靠尺和塞尺量钢绞线保护层厚度5用尺量3.2钢筋及预应力筋的制作与安装：钢筋的制作在加工棚进行，主筋对焊接头应按规范要求错开布置，所有钢筋在加工之前必须先做清污、除锈和调直处理。穿钢绞线时，钢绞线穿过端模及塑料套管后,用一个钢管,前头做成圆锥形状作前端引导工具,以利于钢绞线直线前进,穿束前各孔眼应统一编号,对号入座,防止穿错孔眼（见图3）。图3张拉布置图3.3预应力筋伸长值计算：（1）理论伸长值：ΔL=P×L/Ay×EgP—预应力筋张拉力，根据设计值取195.3KNL—两张拉端预应力筋的计算长度，取86.77mAy—预应力筋截面面积，取140㎜2Eg—预应力筋的弹性模量，查试验数据，Eg=1.95×105Mpa。ΔL=P×L/Ay×Eg=195.3×103×86770/（140×1.95×105）=620.7㎜（2）实际伸长值:ΔL=ΔL1+ΔL2ΔL1—从初应力至最大张拉力之间的实际伸长值;ΔL2—初应力σ0时推算伸长值;σ0—取10%σk=0.1×1395=139.5MpaΔL2=σ0×L/Eg=139.5×86770/1.95×105=62.1㎜（3）连接杆精扎螺纹钢（Φ25）的伸长值:ΔL=P×L/Ay×Eg=195.3×2800/（490.9×2.0×105）=5.6㎜ΔL2=σ0×L/Eg=139.5×2800/2.0×105=2.0㎜（4）总伸长值:总共伸长值ΔL=620.7+5.6=626.3㎜ΔL1=ΔL-ΔL2=626.3-62.1-2.0=562㎜根据规范实际伸长值与理论伸长值相差必须控制在±6%范围内,所以实测伸长值ΔL1的范围为:562×（1-0.06）~562×（1+0.06）即:529㎜~596㎜之间。3.4预应力筋张拉（1）张拉前的准备工作;张拉前,先安装定位板,检查定位板的力筋孔位置和孔径大小是否符合设计要求,然后将定位板固定在横梁上,检查预应力筋数量,位置,张拉设备和锚具后方可进行张拉。（2）张拉顺序;预应力筋张拉采用双向张拉,即先用小型穿心式千斤顶单根张拉至初应力（10%σ0）,同时使每根预应力筋均匀受力,然后在另一端用两台大千斤顶整体张拉至90%σ0,绑扎钢筋、安装气囊,再在另一端用两台大千斤顶整体张拉至100%σ0,立模浇注砼。单根张拉加载及卸载均应对称进行,其初始张拉顺序见图4。图4初始张拉顺序（3）据检验:张拉力及压力表读数如表2表2张拉力及压力表读数千斤顶编号压力表编号10%σ0（Mpa）90%σ0（Mpa）100%σ0（Mpa）张拉力（KN）02016190622.5325.031367.118321.3223.680201720221.0623.40182522.0124.4592068764.019.533205.12920718635.36F1135.71（4）张拉步骤:先采用小千斤顶单根张拉至初应力,然后在另一端多根钢绞线同时张拉,两台千斤顶在两个张拉台座上对称布置,两个千斤顶油路串通,同时顶进,具体步骤为：a、调整预应力筋的长度;采用螺杆锚具,拧动端头螺帽,调整预应力筋的长度,使每根预应力筋受力均匀。b、初始张拉先用穿心式小千斤顶在锚固端逐根施加10%σk的张拉初应力,将预应力筋拉直,锚固端和连接器拉紧。c、正式张拉在张拉端用两台千斤顶同时顶进,保持横梁平行移动,预应力筋均匀受力,张拉至90%σk,持荷两分钟,再锚固,绑扎预制板底钢筋,再张拉至100%σk。d、持荷张拉至100%σk后,持荷两分钟,使预应力筋完成部分徐舒,以减少钢丝锚固后的预应力损失。e、锚固测量记录预应力筋的伸长量,并核对实测值与理论计算值,其误差应在±6%范围内,如超出这个范围,及时找出原因并及时处理。张拉要求满足后,锚固预应力筋,千斤顶回油至零。f、预应力筋放张当混凝土强度达到设计强度标准值的80%后进行放张,设计未规定时,不得低于设计的混凝土强度等级值的75%。在张拉端利用连接器、拉杆、双螺帽放松预应力筋，施加预应力至张拉控制应力后，将固定在横梁定位板前的双螺帽慢慢旋转，同一组放松的预应力筋螺帽旋转的距离相等，然后将千斤顶回油，张拉、放松螺帽、回油、反复进行，慢慢放松预应力筋，分数次完成。长线台座上预应力筋的切断顺序，应由张拉端开始，逐次切向另一端，且预应力筋的切断必须在预加应力放张完成后进行。3.5混凝土施工混凝土用的骨料应符合规范要求，选用级配良好、质地坚硬、颗粒洁净