30米后张预应力箱梁施工技术

1技术总结、论文申报评审表题目30米后张预应力箱梁施工技术作者姓名贺文勇工作单位中铁十四局集团第五工程有限公司职称职务工程师工程名称哈磴高速公路第三合同段工程完工时间2004.11内容提要详细介绍30米后张预应力箱梁的主要的施工工艺与施工方法综合评价通过对30米后张预应力箱梁主要生产过程的介绍,为今后生产同类梁型提供了宝贵的资料,能够指导同类梁的施工生产,具有一定的借鉴意义。申报单位评审意见及推荐等级经公司技术评审委员会评审,该施工技术能够指导同类预应力箱梁的施工,具有一定的推广应用价值。经评审,同意推荐为集团公司优秀论文一等奖。（盖章）2005年1月26日集团公司评审意见（盖章）年月日备注230米后张预应力箱梁施工技术贺文勇（中铁十四局集团第五工程有限公司）摘要详细介绍30米后张预应力箱梁的主要的施工工艺与施工方法关键词后张预应力箱梁施工技术1引言在公路桥梁的设计中，跨度超过20米的一般设计为后张预应力T形梁，近几年来20米跨度以上的后张预应力砼箱梁的设计有所增加。后张预应力砼箱梁因其外型结构尺寸大、整体性及稳定性好、抗扭刚度大、形式简洁、外形美观等特点，有进一步推广和应用的趋势。2工程概述哈磴高速公路第三合同段的河满圪旦大桥为4-30米的大桥，其上部结构设计为30米后张预应力砼箱梁，先简支后连续，即先按简支预应力砼梁预制，简支安装，在墩顶现浇连续接头，最后张拉负弯距预应力钢绞线，形成4孔一联的连续梁。本桥共有后张预应力砼箱梁32片，虽然箱梁数量不多，但结构类型复杂，有中跨和边跨之分，中跨梁又有中梁和边梁，边跨梁既有中梁和边梁之分，还有连续端和非连续端之分，梁体顶面还有1.5%的横坡，加之该箱梁梁高（160cm）、壁薄（18cm）、钢筋网片密，钢筋网片中间又有波纹管，因此施工难度很大。箱梁类型及数量如下：（1）中跨中梁8片；（2）中跨内边梁4片；（3）中跨外边梁4片；（4）边跨中梁8片；（5）边跨内边梁4片；（6）边跨外边梁4片；30米箱梁的一般构造图如下：33预制场布置桥梁预制场布置在哈台后的路基上，此处场地较大，填方低，把此段路基突击完成后作为箱梁预制场，既便于箱梁的架设，又节省了另外选取预制场的征地费用。由于箱梁数量不多，仅有32片，因此我们决定制作32个底模，每片梁占用一个底模。预制场共布置8排台位，每排4个台座。台位中间设纵向运梁轨道，以便架设时将梁横移至运梁平车上，通过纵向运梁轨道运梁。台座采用一次性砼底座，厚15cm，上面铺设5mm的钢板，为了保证底模钢板平整，采用在底座砼中预埋钢筋，然后把钢板与预埋钢筋焊在一起，再用磨光机把焊接点打磨平整、光滑，钢板的接缝采用点焊几点，然后用泥子把剩余缝填充、抹平、抹光。考虑箱梁张拉后，梁体重量将全部集中在梁的梁端，因此在底座两端加宽加厚，防止张拉后底座沉陷。为了便于箱梁侧模底部的加固，底座砼内每隔1米预留一个拉杆螺栓孔，同时在梁体吊点位置处，预留50cm的空挡，便于架设时起梁方便。浇注砼台座时，按照设计要求预留反拱度。本30米箱梁的设计预留反拱度为：预留反拱度(mm)边跨30.5中跨20.34模板的加工制作4．1外侧模模板必须有必要的强度、刚度和稳定性，同时要保证预制梁体的外表光滑、美观，外侧模采用工厂加工的定型钢模板。钢模由5mm的钢板、槽钢、角铁焊接加工而成，每5米一节，边跨非连续端的模板单独加工一节，把中跨箱梁的一个连续端的端头一节模板换成非连续端的模板就可以预制边跨箱梁。箱梁两侧模板采用上下对拉杆固定。由于该箱梁梁高、壁薄、钢筋网密，振动棒难以下到腹板底部，因此在侧模的中下部每隔一米安装一个附着式震动器。4．2内模内模采用木板加工而成，由木工加工、拼装，每10米一节，然后用吊车吊装就位。为便于拆模，内模外包一层塑料布。5主要施工工艺和施工方法5．1工艺流程：见下页4整修台座绑扎底腹板钢筋安装侧模灌注砼穿波纹管、钢绞线及定位固定安装内模、绑扎顶层钢筋压浆预应力张拉养护预应力筋整修模板砼拌合、运输压试块钢绞线加工砼试块制作封端张拉设备标定拌制水泥浆30米后张法预应力箱梁施工工艺流程图55．2主要施工方法5．2．1整修底模在绑扎箱梁钢筋前，先把底模钢板除锈、抹光，刷上新机油作为脱模剂。同时检查钢板接缝是否用泥子填塞。5．2．2绑扎钢筋在台座上标出主筋、箍筋及端头模板的位置，然后放上几根小方木，直接在底模上绑扎底板、腹板钢筋，要求间距均匀、纵向顺直。在支立模板时把钢筋下面的方木抽掉，换成塑料垫块。顶板钢筋待立好侧模、放进内模后再绑扎。5．2．3安放波纹管腹板钢筋棒扎成型后，按设计位置绑扎正弯距波纹管的“井”字形定位钢筋，并用电焊点住，防止“井”字形定位钢筋位移，然后穿入波纹管，接头用塑料胶带包扎严密。钢绞线采用后穿法，即浇注箱梁砼时波纹管内先不穿钢绞线，当以后准备对梁体进行张拉时，再把钢绞线穿进去，进行预应力的张拉。为了防止在浇注箱梁砼时有水泥浆漏进波纹管内造成钢绞线穿不进去，浇注梁体砼时在波纹管穿入一根外径稍小一点的塑料管，等箱梁砼浇注结束、梁体砼初凝后，再把塑料管抽出来，这样即使波纹管内漏进一点水泥浆，来回抽动塑料管也能把漏进的水泥浆带出来，不影响钢绞线的穿入。塑料管拔出的时间要掌握好，防止塑料管拔不出来。箱梁后穿入钢绞线比先穿入钢绞线有几个优点，一是防止波纹管内进入水泥浆把钢绞线凝固住而造成钢绞线张拉不动，二是避免钢绞线因先穿入时间长而造成锈蚀。顶板位置处的负弯距波纹管和钢绞线在绑扎顶板钢筋时同时安放，顶板砼浇注结束后，来回活动钢绞线。在砼初凝后、终凝前再把钢绞线抽出来。5．2．4立模底板、腹板钢筋绑扎成型后开始立外侧模，用12吨的吊车配合支立，每两节侧模用螺栓连接，接缝夹1cm的海绵条；台座两侧的侧模板采用上下拉杆对拉加固。木内模也用吊车安装，吊入前，包上一层塑料布，便于脱模。内模放的位置一定要居中，两节内模的接缝要严密。钢筋保护层采用塑料垫块。5．2．5浇注砼（1）砼的配合比6本箱梁砼设计标号为C50级，考虑到箱梁钢筋密集，碎石最大粒径控制在25mm以内，采用5—15mm和15mm—25mm两种碎石和中粗砂配制砼，水泥采用52.5#普规水泥，掺加1%的FDN-Ⅲ高效减水剂，砼的坍落度控制在7—9cm。C50的理论配合比为52.5#水泥：中粗砂：碎石：水：减水剂488kg：628kg：1218kg：161kg：4.88kg碎石比例：5—15mm的占40%，15mm—25mm占40%；砼的坍落度为9cm。（2）砼拌合及运输砼采用JS500型强制式搅拌机拌合，5台1吨的轻型翻斗车运输，用12吨的吊车吊料斗送砼入模。（3）砼浇注和振捣箱梁砼在浇注时，先浇注底板混凝土，底板混凝土从内模顶上预留的天窗放下，浇完一段底板后，再返头浇注该段的腹板，最后浇注顶板砼，底板、腹板、顶板砼成一个斜面向前推进浇注。浇注顶板砼时，要先把预留的天窗封闭。浇注箱梁腹板时，要对左右两侧的腹板对称浇注，同时下料、振捣，防止由于不对称浇注而把内模挤偏。砼浇注次序示意图顶板腹板底板箱梁砼的质量（包括内在质量和外观质量）跟振捣有着极大的关系，本箱梁梁高、壁薄、钢筋密，若振捣不好，很可能出现漏振或蜂窝麻面现象，影响梁体质量。底板砼采用插入式振动棒振捣，腹板砼采用插入式振动棒和附着式震动器振捣，顶板砼采用插入式振动棒和振捣。砼的振捣时间要严格控制，振捣时间短，砼会不密实，表面的气泡和水泡就会多；振捣时间过长，砼会发生离析，一般当砼不再下沉，不再冒气泡，表面泛浆，即砼已振实。振捣时一定要仔细认真，防止振动棒碰撞波纹管。5．2．6养生7由于气候干燥、气温高，在浇注2小时后就要覆盖洒水养生。拆模后继续保持养生7天以上，并使砼表面经常处于潮湿状态。5．2．7拆模内模在砼浇注12小时后就可拆除，外模应在砼浇注24小时后拆除。拆模时要小心，防止碰掉梁体棱角。5．2．8预应力张拉（1）张拉机具按照设计要求，预应力钢绞线采用￠j15.24mm的钢绞线,其标准强度为Ｒyb=1860Mpa，断面积A=140mm2,松弛率2.5%，弹性模量EY=1.95*105Mpa，控制张拉应力为1395Mpa。预应力钢绞线的布置形式及根数见下图表。N1N1N2N2N3N3N4N4每束管道含钢绞线根数编号位置N1N2N3N4中跨3443边跨4554正弯距锚具：采用QVM15-3、QVM15-4、QVM15-5锚具及配套锚垫板、夹片；千斤顶：采用YCW-2000型千斤顶；油泵、压力表：采用与千斤顶配套的ZB4/500型高压油泵，压力表选用精度为1.6级的，最大读数60Mpa。千斤顶、油泵、压力表应配套使用，在使用前要进行标定，以确定千斤顶的压力与油表读数之间的回归方程，用以计算达到一定张拉力时油表的读数。（2）张拉在张拉前，应先对随梁养生的试块进行压力试验，以确定梁体砼的强度，只有当砼强度不低于设计强度的80%时，方可进行预应力的张拉。A．张拉顺序8钢绞线张拉采用双控法，按设计顺序（N1N2N3N4）左右对称进行，张拉采用两端同时张拉的方法，张拉时两端应均速同步进行。B．张拉程序0初应力δcon（持荷2分钟锚固）C．张拉应力控制张拉采取应力（油表读数）和伸长值双重控制，实际伸长值与理论伸长值之差应控制在±6%以内，否则停止张拉，待查明原因并采取措施加以调整后，方可继续张拉。钢绞线理论伸长量：△L=PP*L/(ApEp)PP—预应力钢绞线的平均张拉力(N)L—预应力钢绞线长度(mm)Ap—预应力钢绞线的截面面积(mm2)，取140mm2Ep—预应力钢绞线的弹性模量（N/mm2），取1.95*105（N/mm2）PP=P(1-e-(KX+µθ))/(KX+µθ)P—预应力钢绞线张拉端的张拉力(N)X—从张拉端至计算截面的孔道长度(m)θ—从张拉端至计算截面曲线孔道部分切线的夹角之和(rad)k—孔道每米局部偏差对摩擦的影响系数.μ—预应力钢绞线与孔道壁的摩擦系数.实际伸长值的量测：量测预应力钢绞线是校核预应力张拉是否正确的唯一办法。采用010%σk（量测）20%σk（量测）100%σk（量测），计算公式为：△L=△L1+△L2=（L20%σk-L10%σk）+（Lσk-L10%σk）。D．张拉步骤a凿除锚垫板表面的砼及多余的波纹管；b安装锚具、夹片；c千斤顶就位；d张拉：两端同时逐级加载，并记录各阶段钢绞线的伸长量。两端千斤顶升压的速度应基本相同，张拉到控制应力后持荷2分钟，然后补足压力。e退顶、回油：轻轻地松开油泵截止阀，使油泵缓慢下降至零，完成锚囤。然后打开回油阀，使千斤顶完全复位。d卸下工具锚、千斤顶、限位板，完成一束钢绞线的张拉，然后再进行下一束钢绞线的9张拉。5．2．9压浆张拉完后应尽快组织压浆工作，压浆安排在5-35℃进行，采用先下后上的顺序，逐孔进行。先用砂轮机切掉多余的钢绞线，再用高标号水泥将锚具和夹片封住，待一定强度后进行压浆。压浆前先用空压机把管道内的杂质吹净，然后采用活塞式压浆泵压浆。水泥浆的水灰比控制在0.4-0.45之间，先自一端向另一端压浆，当另一端先后出现空气、水、稀浆、浓浆时，关闭出浆阀，以0.5-0.7Mpa的压力持荷2-3分钟关机。30分钟后再从出浆口压浆一次。每次压浆应一次完成，如中间停顿时间过长，应立即将已灌的灰浆用压力水冲洗，重新再灌。为了保证管道内水泥浆的饱满，在水泥浆内搀加减水剂和膨胀剂。5．2．10封锚压浆完成后，将预制板端部混凝土结构面浮浆人工凿除，并用清水冲冼干净，用砼对非连续端进行封锚；箱梁连续端不用封锚，先用砼堵头板把箱梁内箱口封住，待架设完后再同横隔梁一起浇注。6主要机具设备机具名称规格型号数量备注钢筋工程钢筋切割机GQ40-C2电焊机BX6-3003钢筋弯曲机GJ7-401加工钢筋卷扬机1钢筋拉直气割设备2砼工程强制式砼拌合机JS500230米梁模板中梁2套，低边梁1/2，高边梁1/2。3翻斗车5运送砼插入式振动棒6平板震动器16张拉压浆千斤顶YCW-20002高压油泵ZB4/5002空压机1活塞式压浆机1灰浆搅拌机HX-301导链1T3吊车12T1安装拆卸模板、浇注砼发电