先张法U型梁施工与管理

U型梁施工及重点控制1.概述2.结构形式3.预制梁场规划建设4.U型梁工艺流程5.模板工程6.钢筋工程7.先张法预应力张拉8.混凝土浇筑9.梁体养生10.搬梁转运存梁区11.重点检查项目及经验浅谈1.概述先张法预应力混凝土U型梁(以下简称U型梁)是开口薄壁构件，作为一种下承式预应力混凝土结构，主要有建筑高度低、降噪效果好、断面空间利用率高、行车安全有保证、外形美观视觉效果好、综合造价低、整体结构易于维修养护等技术优点，对于建筑高度受到限制、环境噪声控制严格的地区是一种理想的结构形式，特别是城市桥梁或穿越城市地区的公路、铁路桥梁具有明显的优越性。但整体而言，U型梁在我国应用尚少，特别是在城市轨道交通领域应用较少，主要有1999年广州地铁2号线一孔单线U型梁足尺试验，2001年上海市轨道交通6号线一孔双线U型梁足尺试验，以及上海市城市轨道交通11号线推广应用，青岛蓝色硅谷城际轨道交通工程部分采用先张法U型梁等。现具备成熟的先张法U型梁生产经验的单位还不多。2.结构形式U型梁为单线简直，现有招标图纸所给U型梁设计图为后张法U型梁图纸，而实际施工预采用后张法，所以下面所说的结构尺寸仅作参考。30米标准梁结构为钢筋预应力混凝土结构，其外形设计尺寸为：梁高1.83m，梁下口宽度为3.03m，上口宽度5.4m，底板厚度0.28m，U梁腹板两侧均为圆弧不对称结构。梁体跨径分为3种类型：25m、27.5m、30m；2.结构形式30m标准梁断面图3.预制梁场规划建设Z4线一期工程采用集中预制，是整个高架施工非常重要的部分，因此对预制梁场的规划布局和土建结构设计要给以足够重视。（一）预制梁场的规划布局1、预制台座数量；2、存梁台位数量；3、平面布置合理3.预制梁场规划建设3.（二）土建结构设计预制场土建结构物较多，除预制台座与后张法预应力梁预制台座差别较大外，其它如存梁台座、门吊轨道基础、混凝土拌和站等设计方法均类似，这里不再赘述，这里主要对先张法预制台座的介绍。预制台座是制梁场土建结构物设计的重点，制梁台座的设计应满足强度、刚度、稳定性和施作可操作性要求，同时应注意地基沉降的控制设计。预制梁场规划建设4.U型梁施工主要包括模板作业、钢筋作业、预应力作业、混凝土作业、搬梁作业等，其预制阶段工艺流程如下图：U型梁工艺流程预制台座准备、外模、底模整备钢筋在绑扎台整体绑扎钢筋整体吊装至预制台座U型梁梁端预应力钢筋与张拉横梁联接安装端模、侧模单顶张拉预应力钢筋至设计初应力（一般不超过0.2σ）整体千斤顶张拉值设计中段应力（一般不超过0.8σ）单顶张拉预应力钢筋至设计终应力（σ）检测、调整检查确认浇筑混凝土养护混凝土至设计强度（弹模和龄期）预应力钢筋放张切割预应力钢筋搬梁机搬梁至存梁区，并继续养生至14天控制重点及风险点5.针对U型梁结构特点，应选用全自动液压滑模系统。该模板系统具有移动方便、安拆快捷、混凝土结构成型效果好等诸多优点。模板工程5.U型梁底模采用钢结构形式，骨架采用型号工字钢，面板采用10mm钢板，底模两侧连接法兰采用钢带。模板工程——底模安装5.模板工程——底模安装5.外侧模与底板间采用螺栓连接，中间均设置密封橡胶条，侧模依靠螺旋千斤顶及调节螺杆支撑于地面，并设置螺旋斜撑杆。内模通过液压油缸支撑收缩，通过内模板水平撑杆调至规定的尺寸。模板工程——侧模安装5.模板工程——侧模安装安装行走支架及主横梁5.内侧模板采用液压控制铰接连接在支架横梁上，支架横梁与移模支架横梁间通过螺杆连接，使内外侧模、支架横梁及移模支架连成整体。模板工程——侧模安装5.模板工程——侧模安装移出内模、对钢模面板进行打磨，清理至表面无锈漆，然后涂刷模板油，如长时间不用，还需在模板表面涂刷模板油后腹膜，防止钢板表面重新锈蚀。5.端模采用嵌入式结构，即相嵌于内外模之间，梁长由端模位置控制。两侧的端模，形状与大小与U梁腹板相同，即大半径弧形，必须与内外模配合良好，才能有效防止浇捣时的漏浆现象。在端模下部，有大量钢绞线通过，即在端模下部需精确开设所有预应力孔洞位置。模板工程——端模安装这是后张法的端模，先张法底部不同5.U型梁拆模时的混凝土强度应符合设计要求。当设计无具体要求时，应达到设计强度的50%以上。采用蒸养工艺拆模时，梁体混凝土芯部与表层、表层与环境温差均不得大于15℃，且能保证棱角完整。当环境温度低于0℃时，应待表层混凝土冷却至15℃以下方可拆除模板；在炎热或大风干燥季节，应采取逐段拆模、边拆边盖、边拆边浇水或边拆边喷涂养护剂的拆模工艺。大风或气温急剧变化时不宜拆模。模板工程——模板拆除5.1、制梁台座施工阶段，要严格控制两侧条梁基础的高度偏差，尽量减少底模铺设时的钢垫板高度；2、模板试拼装阶段，严格控制相邻模板拼缝高度偏差，保证梁体成型效果；3、模板的液压系统需提前调试，加强软、硬管的连接固定；4、脱模剂配制需选择新购材料配制，不得使用废旧材料；模板工程——较易出现的问题6.由于U型梁属于薄壁式预制构件，要求钢筋尺寸和位置必须精确，因此钢筋加工尽可能采用数控加工设备。每种型号的第一根钢筋成型后，应与放样表上的形状尺寸及钢筋大样进行复核，符合后再批量生产。钢筋工程——钢筋加工6.U型梁钢筋绑扎一般采用钢筋胎膜，在钢筋绑扎台上完成钢筋骨架的绑扎，然后整体由专用扁担吊装架调入预制台座上。首先确定支座、防落梁、吊装孔预埋件位置。先绑扎U型梁端部钢筋，后绑扎腹板钢筋及架立筋，随后绑扎底板下、上层钢筋，最后绑扎翼缘板帽钢筋。钢筋工程——钢筋绑扎6.钢筋保护层垫块选用与梁体同标号水泥砂浆垫块。当钢绞线、预埋件等与钢筋冲突时，根据实际情况避开预埋件等进行钢筋弯折搭接。U型梁钢筋骨架绑扎完成后，采用紧线器及钢丝绳将两侧腹板钢筋对拉，防止钢筋胎模拆除后导致腹板钢筋向外侧倾倒出现变形。钢筋工程——钢筋绑扎6.U型梁预埋件主要有支座预埋件、防落梁预埋件、吊装孔预埋件、电缆套筒预埋件、声屏障埋件、接触网立柱预埋件、伸缩缝预埋件，排流端子预埋件等，其中支座预埋件、防落梁预埋件、吊装孔预埋件位于梁底两端位置，声屏障埋件、接触网立柱预埋件集中在U型梁腹板顶面，电缆套筒预埋件集中在梁两侧腹板的内弧面。钢筋工程——预埋件安装6.1、钢筋加工偏差大，导致同样型号的钢筋在安装过程中平面位置偏移过大；2、支座板预埋件安装位置偏差，导致架梁阶段支座下锚栓无法正常穿入盖梁预留孔（U型梁运至提梁墩位后，需将支座与梁底支座预埋板固定，方可提梁安装）；3、声屏障预埋地脚螺栓垂直度偏差，导致后期安装困难；4、腹板钢筋在安装过程中为针对电缆支架预埋件进行局部调整，导致预埋套筒与钢筋冲突，无法正常合模；5、钢绞线安装位置偏差，导致张拉应力损失偏大，对梁体产生不良影响（裂缝）；钢筋工程——较易出现的问题7.上海市轨道交通11号线南段工程和青岛蓝色硅谷城际轨道交通工程，U型梁预制采用先张法施工，目前还是属于比较先进的施工工艺。下面以上海市轨道交通11号线南段工程为例，介绍U型梁先张法预应力张拉。先张法预应力张拉后张法预应力张拉先张法预应力张拉先张法轴侧图7.先张法钢绞线布置形式先张法预应力张拉7.先张法预应力张拉7.先张法预应力张拉台座等轴视图台座上视图7.先张法预应力张拉——台座各部件调整、测试先张预应力施工前，其台座两端8只千斤顶必须安装定位钢架和警报装置，无关人员撤离台座区域。张拉横梁与张拉千斤顶之间须做到密贴，保证传力均匀，张拉横梁、张拉千斤顶与钢绞线合力线要保证同一合力线，避免偏心受力产生倾覆事故。7.先张法预应力张拉——设备标定张拉设备及仪表应在使用的温度条件下进行配套检验并编号，并出具计量检验报告。其压力表的精度采用0.4级。检验张拉设备用的试验机或测力计精度不得低于±2%。检验时千斤顶活塞的运行方向，应与实际张拉工作状态一致。如在使用过程中，张拉设备出现反常现象或在千斤顶检修、油压表失灵、调换以后，应重新检验。铁路规定：1、千斤顶使用一个月；2、千斤顶张拉作业达300次；3、首次使用前；4、千斤顶经过大修，或漏油严重，经拆修以后。压力表校准周期：1、1.0级压力表校准周期为一周，0.4级压力表校准周期为一个月；2、压力表作业张拉达300次；3、更换用油规格、使用超过允许偏差、发现异常故障时。说明：千斤顶与压力表必须配套标定，配套使用。7.先张法预应力张拉——预应力筋安装、钢模就位按图纸尺寸要求放置先张预应力钢绞线，放置时应按顺序进行，防止钢绞线交错不齐。逐根预应力钢绞线按图纸标示进行编号，贴标签；工具钢绞线对应编号，并用透明胶布包裹标签，以便重复使用。7.先张法预应力张拉——预应力筋安装、钢模就位、安装连接器按图纸尺寸要求放置先张预应力钢绞线，放置时应按顺序进行，防止钢绞线交错不齐。逐根预应力钢绞线按图纸标示进行编号，贴标签；工具钢绞线对应编号，并用透明胶布包裹标签，以便重复使用。先张法预应力钢绞线连接时，应再次逐根按粘贴的标签理顺，不得紊乱，在确定无误后，方可进行连接。为防止钢绞线与设计位置偏差过大，应在每片U型梁的两端设置专用定位孔板及辅助定位对中装置。锚夹具及连接器的选用和验收应严格执行国家标准GB/T14370—2007《预应力筋用锚具、夹具和连接器》的规定。预应力钢绞线连接后，用25t千斤顶预紧。7.先张法预应力张拉——预应力张拉1）前横梁58~70号（62号除外）、73~84号钢绞线短束先张拉至15%控制应力；2）后横梁1~57号、62号、71号、72号钢绞线长束张拉至25%控制应力；3）首先张拉台座被动端的4台500t千斤顶推横梁1’至预定位置，插入垫块（125mm），千斤顶回油；然后张拉台座主动端的4台500t千斤顶推横梁1至预定位置，插入垫块（125mm），千斤顶回油；4）上述工序完成后，再用25t千斤顶逐根张拉至设计控制应力值。7.先张法预应力张拉——预应力张拉预应力钢绞线张拉必须派持有张拉上岗证的专业人员负责，张拉人员应认真填写施工预应力记录表，并签字后交监理签证。在张拉过程中，升压应均匀，严禁快速升压。预应力张拉工序属关键工序，属重要隐蔽工程。除施工人员自检、互检外，专职检验员应对张拉顺序、张拉程序、张拉力、静停时间、张拉伸长值、钢绞线断滑丝、锚塞外露量等施工规定进行监督性的旁站检查。7.先张法预应力张拉——预应力放张当混凝土强度达到设计要求并经监理工程师批准后方可开始放张，混凝土强度通过试压确定。采用单端放张，张拉台座主动端先放张，被动端后放张。放张步骤为：10%—10%—20%—20%—20%—20%（垫块厚度逐步变薄），各步放张时间间隔1mn。放张时间控制在半小时以上完成，横梁两侧放张速度应一致。放张后，梁端露出部位的钢绞线采用手动式砂轮切割机切断，钢绞线两端刷防锈漆，以防锈蚀。7.先张法预应力张拉——较易出现的问题1、预应力钢绞线应力不均匀性。采取措施：连接器安装时夹片逐个确认→预力束预紧好后，每根索逐根位置检查，是否有其它无关物件干涉→整体张拉被动端顶推横梁，两侧位移一致，垫块厚度一致→主动端亦同，同时观察五只30t力传感器在计算机显示屏数值变化。若差值大则需调整→小顶先拉传感器索，得到锚下力值，其它参照此读数。通过上述过程控制索应力均匀，使误差在设计要求的范围内。2、预应力千斤顶相互不同步。采取措施：拟采用4只位移传感器，主动端的横梁1与两立柱间上下各设置2只位移传感器。每台ZB800油泵控制两台500t千斤顶，进油和回油均通过三通连接。张拉过程中，若上下位移传感器数值不一致，横梁有可能倾覆；横梁1两侧数值不一致，横梁则有可能扭曲。通过调节油泵出油速度达到四缸平衡，具体操作：两台泵同时启动，在张拉过程中随时观察位移器读数差值，如果差值大，则大数值处连接的油泵停止供油，待另外一台泵使位移器读数一致。压力传感器和位移传感器的精度范围、使用频次依据厂方提供的产品说明书要求执行。3、千斤顶、压力传感器和压力表标定检修不及时。建立张拉仪器的标定和检修台账，并根据生产量定期检查标定和检修情况。8.混凝土浇筑——浇筑前检查预制U型梁混凝土采用C55混凝土,30m跨标准量设计混