大跨度预应力混凝土现浇连续箱梁施工技术

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大跨度预应力混凝土现浇连续箱梁施工技术第32卷第7期V01-32No.7建筑施工BUILDINGC0NSTRUCTION大跨度预应力混凝土现浇连续箱梁施工技术ConstructionTechnologyforLong-SpanCast——-in-PlacePrestressedConcreteContinuousBoxGirder口汤海燕(上海城市建设工程学校200125)【摘要】结合工程实际,详细地介绍了上海市浦东新区某高架道路工程大跨度预应力混凝土现浇连续箱梁施工技术,并就其中支架设计,混凝土施工和预应力工艺展开阐述.【关键词】大跨度预应力混凝土现浇连续箱梁支架大体积混凝土预应力【中图分类号】U44/文献标识码B【文章编号】1004—1001(2010)07—0712—031工程概况上海市浦东新区某高架道路工程为全高架道路,主线高架为3跨或4跨为一联的预应力混凝土现浇连续箱梁,单跨箱梁长度一般为35m.主线箱梁标准段采用飞燕弧形断面的预应力混凝土等高度连续箱梁结构,跨径布置为3×35m,梁高2.8m,为双向预应力体系(纵向,横向).箱梁全宽30.2m,悬臂长3.4m,单箱六室.两侧边室宽3.7m,其余室宽4m(如图1).图I箱粱剖面2支架施工2.1支架基础 本工程包括高架道路和地面道路,在施工支架基础时,地面道路路基按设计要求进行,经验收合格后,在支架基础范围内再按道路施工要求铺设15cm砾石砂+15cm水泥混凝土,以此作为箱梁施工的支架基础.箱梁施工完成后,若水泥混凝土无明显变形和破坏,可直接摊铺35cm水稳基层及沥青面层,既避免材料浪费,又节约了工期.2.2支架搭设本工程地面标高为+3.29m一4.67m,箱梁顶板底标高为+17.964m～21.508m,箱梁排架搭设高度约12m～17.5m.主要采用碗扣式支架,部分区域采用钢管扣件支架.【作者简介J汤海燕(1970-),女,本科,工程师,联系地址:上海市临沂路339弄3号601(200125).【收稿日期】2010—06—29?712?碗扣支架的立杆间距根据箱梁荷载及施工荷载确定,在墩柱端梁处支架布设:纵向300mmx横向600mm箱梁渐变段腹板处支架布设:纵向600mmx横向600mm;箱梁标准段腹板处支架布设:纵向600mmx横向900mm;箱梁空箱处支架布设:纵向900mm×横向900mm.本工程支架最高高度达14m左右,在构造上设置水平剪刀撑.具体设置为:在支架底部,中间和项部各设置一道.钢管扣件支架比较灵活,立杆横杆间距调整比较自由,不过受制于扣件,总体而言,承载能力较小,而且施工时间较长:碗扣支架立横杆间距为固定数,不及钢管扣件灵活,不过由于没有扣件问题的制约,承载力较钢管扣件支架来说要高出不少,而且搭设方便,施工周期较短,在市政工程的这种大跨度连续箱梁施工中,是一种较为方便可靠而且经济的选择.. 相较而言,碗扣支架具有以下优点:接头构造合理,结构强度高,力学性能好,轴心受力,立杆荷载是扣件支架的2.6倍:便于拆装,自锁能力强,抗剪,抗弯,抗扭强度大,劳动强度低,一般不需要专业人员安装,避免螺栓作业,用一把铁锤即可完成全部作业,尤其在桥梁现浇支架中使用,可做到省时,省力,安全,可靠.2.3支架预压及预拱度设置预压为等载预压,即预压重量等于梁体重量与施工荷载之和,堆载方式采用砂袋或预制混凝土块.连续梁的线形以梁底标高为控制标准.预压不少于24h,预庄时横向在腹梁及箱梁翼板下设置7个观测点,并在支架基础对应部位同样设置观测点,纵向等间距设置7处.预拱度计算公式为f=fl+fpf~,其中f1:地基弹性变形,汤海燕:大跨度预应力混凝土竺塑垫_一—:—;;—;:—;;7,201Of2:支架弹性变形,f3:梁体挠度.,预拱度最大值设置在梁的跨中位置,并按抛物线形式进行分配,算得各点处的预拱度值后,通过支架顶部调节杆对底模进行调整.3大体积混凝土施工标准段箱梁为6箱结构,底边箱梁弧线采用飞燕弧形,其中中间4m为平直段,两侧各有13.1m为弧形线.箱梁施工混凝土施工工程量较大,35m×3=105m标准段第一次底板施工方量为1500m.左右,第二次顶板施工工程量550m.左右.大方量混凝土连续浇筑时间较长(18-24h),且腹板与弧形底板混凝土的浇筑工艺较为严格.3.1混凝土原材料要求混凝土胶凝材料用量400~500kg/m.,水胶比0.35～0.40,水泥材料用量≥2..kg/m.,最大水泥及矿物掺和 料总量480kg/m3,粉煤灰掺量10%～18%,矿渣粉掺量24%～12%,坍落度不宜小-T80mm,水灰比宜为0.38～0.50,砂率宜为37%~41;l;.3.2混凝土浇捣顺厚浇筑混凝土分二个班组同时进行,确保支架受力均衡.浇混凝土以从边跨向中跨浇捣,先浇底板,再浇直腹板,横梁,横向底板一次到位,横桥向左右对称的原则.底板混凝土一次摊铺到位,腹板,横梁混凝土分层浇捣,并控制好混凝土前后浇的搭接时间在5h以内.底板混凝土从跨边往中浇捣中,确保连续施工,不允许形成冷缝.振捣时,严禁振捣器碰到波纹管及底板模板,振捣时,斜腹板,直腹板严禁漏振,过振.3.3施工缝的处理箱梁分二次浇筑,第一次浇注底板,腹板及悬臂部分,第二次浇注顶板.施工缝设置在顶板倒角部位(图2).第一次浇筑底板,腹板及翼板,腹板位置到八字倒角下方,翼板位置如上图.浇筑时需注意在每跨的1/4处留出1.2m(横向)×0.5m(纵向)的人孔,待内模拆出补上钢筋后,用铁丝吊住底板,补上人孔混凝土的浇筑.为了不影响工程质量,箱梁混凝土每节段的施工缝应做如下处理:清除接缝表面的水泥浮浆,薄膜,松散砂石,软弱混凝土层,油污等;将钢筋上的锈斑及浮浆刷净将旧混凝土适当凿毛;用清水冲洗旧混凝土表面,使旧混凝土在浇筑新混凝土前保持湿润;将施工缝附近的混凝土细致捣实.3.4混凝土养护在修整作业完成后或混凝土初凝后立即进行养护.优先 采用蓄水养护方法,若蓄水养护条件不具备则采用表面覆盖土工布,连续养护.在混凝土浇筑后的1～2d,应保证混凝土处于充分湿润状态,潮湿养护时间不小于14d.冬季施工时,混凝土用热水搅拌,在顶托上铺彩条布,混凝土施工完成将箱梁全部覆盖通蒸气养护.用于控制拆模,落架的混凝土强度试压块放置在箱梁室内,与之进行同条件养生.在养护期内,严禁利用桥面作为施工场地或堆放原材料.4现浇箱梁预应力施工主线标准段采用飞燕弧形断面的预应力混凝土等高度连续箱梁结构,跨径布置为3x35m,梁高2.8m,为双向预应力体系(纵向,横向),采用{I}s15.2O高强度低松弛预应力钢绞线.纵向预应力束分为腹板钢束,顶板钢束,底板钢束.横向预应力分为墩横梁预应力及桥面板横向预应力.4.1波纹管及预应力筋安装(1)钢绞线下料长度时应考虑张拉端的工作长度,下料时,切割口的两侧各5cm先用铅丝绑扎,然后用切割机切割.将钢束端头做成圆锥状,用电焊焊牢,表面要用砂轮修平渭,以防钢束在波纹管接头处引起波纹管翻卷,堵塞孔道.(2)穿波纹管时波纹管连接处的缝隙应用胶带纸包缠牢,防止水泥浆渗入.管道所有接头长度以5d为准,采用大一号的波纹管套接,要对称旋紧,并用胶带纸缠好接头处以防止混凝土浆掺入,当管道位置与非预应力钢筋发生矛盾时采取以管道为主的原则,适当移动钢筋保证管道位置的正确.(3)波纹管安好后,安装螺旋筋和锚垫板,调整好位置,用电焊点焊固定结实,不得有移位现象.张拉端锚垫板等的预埋,先制作满足设计图纸要求的角度和端头模板,将锚垫 板用螺栓固定于端头模板上o(4)在波纹管,锚垫板安装完成和钢绞线编束后,即可世,仃z-线穿束工作,穿束时应注意不要捅破波纹管.在安装预应力管道的时候,同时进行预应力钢柬的穿束工作,穿束完后,用的4)12ram@50cm"井"字定位钢筋将波纹管牢固固定于钢筋骨架上,确保其平面位置和高度准确.钢绞线外露部分用塑料膜包缠,防止污染o4.2预应力张拉张拉控制采用"双控法",即通过油压表控制预应力筋的张拉力,通过测量预应力筋伸长值进行校核.整个箱梁浇筑完毕,待混凝土强度达到设计强度的1O0%(龄期不小于1O天),两端分批张拉预应力钢绞线.每束钢束张拉程序为:0—10%盯k一103%盯k一锚固(持荷5min)一回油锚固.?713?第7期汤海燕:大跨度预应力混凝土现浇连续箱梁施工技术7/2O1O初张拉时预应力钢绞束张拉端先对千斤顶主缸充油,使钢绞束略为拉紧,同时调整锚圈及千斤顶位置,使孔道,锚具和千斤顶三者之轴线互相吻合,注意使每股钢绞线受力均匀,当钢绞束达初应力时两端作伸长量标记,并借以观察有无滑丝情况发生.张拉采用逐级加压的方法进行,当张拉达到设计控制应力时,继续供油维持张拉力不变,持荷5min,同时在两端分别测量实际伸长量,比较是否与计算值相符.计算伸长量和实测伸长量误差应在±6%以内,当实测值与计算值不符合要求时,应调整计算伸长量再进行张拉.张拉时,如果锚头处出现滑丝,断丝或锚具损坏,应立即停止操作进行检查,并做出详细记录.当滑丝,断丝数量超过设计规定的容许值时,应抽换钢束.张拉完毕后24h,经检查无滑丝现 象即可切割钢绞线(可在封锚后切割).张拉后外露预应力筋多余长度用砂轮切割机进行切割,切口位于夹片外侧约3cm～5cm.切割时应注意保护两端锚具和周围钢丝,严禁用电弧切割钢绞线.4.3孔道压浆预应力张拉完毕后,宜尽快进行管道压浆(一般在48h内压浆完成).压浆前一天,用1:1的水泥砂浆将两端锚圈,钢绞线与锚塞之间的缝隙堵死.检查球阀是否损坏,并用水在最大工作压力下检查管道是否畅通.水泥浆拌和采用先加水,然后加外加剂,最后均匀下水泥,充分拌和均匀,拌和时间一般不少于1min,压浆灌进I=I处设过滤网,滤去杂物以防止堵塞管道,过滤网孔径采用1.0mmx1.0mmo孔道压浆按自下而上的顺序进行,水泥浆压注工作应在一次作业中连续进行,并让出口处冒出废浆,当冒出的浆液其稠度与压注的浆液稠度相同时既停止压浆(滚出浆液的喷射时间不少于¨s.然后将所有出浆口和孔眼封闭,压浆端的水泥浆压力最少应达到O.7MPa,且维持l0S以上.水泥浆从拌和到开始压浆的间隔时间不得大于40min.压入管道的水泥浆应饱满密实,对水泥浆是否压满有怀疑时,应逐孔检查水泥浆密实情况,采取相应措施确保压浆质量.封锚混凝土灌注应在管道压浆以后进行,施工前将锚槽冲洗干净,用与梁体相同等级的混凝土进行灌注封闭.5结语虽然大跨度预应力混凝土现浇连续箱梁施工难度较大,复杂性较高,但是伴随着城市建设的高速发展,大跨度预应力混凝土现浇连续箱梁更加广泛的应用,针对其施工技术的 研究探讨也会不断地开展.(上接第71I页)膜结构在组合2荷载作用下,情况1竖向最大位移为939lllm,情况2竖向最大位移为l029mill,比情况l大了9.6名:从位移图和等高线图可以看到,在膜面中前部形成比较大的积雪区域(见图9和图1O).造成这种现象的原因是在膜结构建筑设计时考虑不周,在雪荷载比较大的地区,应采用较大的膜面坡度和必要的防积雪措施(《膜结构技术规程》(CECS158:2004)第3.2.7条).在找形时避免出现大面积的扁平区域,曲面上出现大面积的扁平区域,意味着曲面的自然刚度低,承受竖向荷载的能力弱,容易积水或积雪;为了增加扁平区域曲面的刚度,需要给曲面施加非常大的预应力,这就会导致作用于边界构件上的力很大,甚至无法实施.?714?图9组合2膜面位移图图1O组合2膜面等高线图3.3节点构造上的不合理原因实际结构中,施工方在两根桅杆之间的膜面下设置了脊索,但未设置索套(或采取其他形式)将脊索与膜面联系起来,在受荷载变形时,膜面可以沿着脊索滑动,两者变形不协调,极大地削弱了脊索对膜面的补强作用(见图11).(a)未设膜套,膜面沿脊索滑动(b)设膜套,膜面与脊索共同变形图11膜面与脊索节点构造4结语通过以上计算分析可知,其设计方面的不合理可归结为以下几点:(1)膜结构建筑设计不合理,在雪荷载比较大的地区没有考虑合理的坡度和必要的防积雪措施,膜面有比较大的平坦区域,容易积雪,造成结构安全事故; (2)在恒荷载和雪荷载承载力组合下膜面在桅杆连接节点处是应力集中的区域,两个主应力方向拉应力均超过膜材的设计强度(根据相关试验研究的结果,膜材在双向拉应力下的抗拉强度比单向拉伸强度要小50%左右),且在节点处没有采取有效的补强措施;(3)脊索对膜面有补强作用,但由于没有设置索套,膜面会顺着脊索滑移,削弱了脊索对膜面的补强作用.