先简支后连续箱梁体系转换施工技术初探

《先简支后连续箱梁体系转换施工技术初探》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

先简支后连续箱梁体系转换施工工艺初探中铁二十五局集团第五工程有限公司工程部孙福生摘要：随着技术的发展，桥梁越来越多地采用了先简支后连续结构体系。简支梁具有构造简单，施工方便可广泛采用工业化施工，制安装方便的优点，而连续梁桥无断点，行车舒适，且由于支点负弯矩的存在，使跨中正弯矩值明显减少，从而减少材料用量及结构自重，这些特点是简支梁桥所无法比拟的。先简支后连续梁桥刚好发挥了上述两种梁桥的优点，克服它们的缺点。其施工特点是先按简支梁规模化施工，后用湿接缝把相临跨的梁块连接成连续梁，从而得到连续梁优越的使用效果。简支变连续转换过程便成了施工关键，本文通过实例对体系转换施工技术进行探讨研究。关键词：连续箱梁先简支后连续体系转换施工工艺一、工程概况K28+767.2忻河铁路分离立交是忻州环城高速公路为跨越忻河铁路、旧台忻线、（庄力互通连接线）、忻定干渠而设。桥梁采用4-30+4-30+5-30+4-35+4-30+4-30m装配式预应力砼连续箱梁梁，共6联，箱梁采用单独预制、简支安装、现浇连续接头的先简支后连续结构体系；下部结构桥台采用肋板台，桥墩采用柱式墩，基础采用钻孔灌注桩。桥梁全长777m。由简支转换为连续体系，是通过在箱梁端部顶部负弯矩区内增设负弯矩预应力束来实现的，而为配合梁体结构体系转换，在转换过程中需在箱梁端部布设相应临时支座并适时拆除来实现其体系的转换。负弯矩区预应力束的张拉及临时支座的安装拆除，是能否实现体系顺利转换的重要环节，也是先简支后连续箱梁桥施工的难点工序之一。二、体系转换施工工艺下面以4×30米一联为例，介绍体系转换施工工艺简支后连续梁体系转换大致可以划分为4个阶段，施工阶段示意图如下图所示。第1阶段：架设预制主梁，形成由临时支座支承的简支状态，梁跨中存在正弯距。此时,主梁主要承受一期恒载的自重作用及相应的施工荷载。两箱梁处于简支状态。第2阶段:浇筑第①、②跨及第③、④跨间的接头混凝土,待其达到设计强度,张拉负弯矩区钢束, 压注水泥浆。二次钢绞线的张拉逐渐从静定结构向超静定结构转换。此时,主梁主要承受结构一期自重作用及相应的施工荷载;在已经形成的连续梁段,结构的徐变变形开始受到约束,产生徐变次内力。第3阶段:连接第②、③跨,过程同第二阶段;此时,主梁主要承受一期自重、施工荷载及徐变次内力。第4阶段:拆除临时支座,完临时支座拆除完成后，静定体系转变为超静定体系，完成简支变连续的转换。完成横向接缝制作由于墩顶处二次应力的出现，使墩顶处产生二次负弯矩，极大程度上降低了跨中的正弯矩，且墩顶处存在着较大剪力。自此形成连续梁桥;此时,结构承受自重作用(包括横向接缝部分的二期自重)、施工荷载、徐变次内力。2.1、预制梁架设1、先预制主梁，混凝土达到设计强度的90%后，张拉正弯矩区预应力钢束，压注水泥浆并及时清理箱梁底板通气孔。2、制作临时支座；临时支座由无缝钢管制成，分别由上部，底座和漏砂口构成。在上部和底座无缝钢管内腔填充了干砂，支撑箱梁时箱梁压于临时支座上部顶板，当进行体系转换降低梁体时，同时将所有临时支座漏砂口螺栓打开，临时支座腔内的干砂就均匀缓慢流出，支座上部下降，实现箱梁整体降低，下落于永久支座上。3、逐孔安装主梁，置于临时支座上成为简支状态。2．2体系转换绞缝施工示意图（横向湿接缝与绞缝施工示意图相同） 2.2.1、安装底模及永久性支座1、永久支座安装（1）、先将墩台垫石顶面去除浮沙，表面应清洁、平整无油污。若墩台垫石的标高差距过大，可用水泥砂浆调整。（2）、在支承垫石上按设计图标出支座位置中心线，同时在橡胶支座上也标上十字交叉中心线。将橡胶支座安放在支座垫石上，使支座的中心线同墩台上设计位置中心相重合，支座就位准确。（3）、同一片梁的两个支座应处于同一平面上，为方便找平，可于浇注前在橡胶支座与垫石间铺涂一层水泥砂浆，让支座在重力下自动找平。（4）、在浇注砼梁体前，在橡胶支座上需加设一块比支座平面稍大的支承钢板，钢板上焊锚固钢筋与梁体相连接。将此支承钢板视作现浇梁模板的一部分进行浇注。为防止漏浆，可在支承钢板之间四周空隙处，用纱回丝，油灰或软木板填设。以后在拆除模板时，再将填充物除去，按以上施工可使支座上下面同梁底钢板、垫石顶面全部密贴。2、底模安装永久支座放好后在永久性支座外周围安装底模，。根据实际情况，我合同段采用竹胶板作为底模，为严防漏浆，永久性支座与底模间的缝隙采用密封胶密封。2.2.2、钢筋安装按湿接缝钢筋构造图绑扎钢筋，纵向钢筋按设计要求进行连接。预制梁伸出的顶板上层和底板下层钢筋采用单面焊连接；预制梁伸出的其他构造钢筋可用铁丝绑扎。2.2.3、安装预应力束道为防止预应力筋与管道之间摩擦引起的应力损失增加及改变预应力筋的受力，应严格控制预应力束道的位置。束道在两预制梁端与现浇段相接处的位置偏差应控制在2mm以内。在现浇段中预埋与预制梁中同种材料的预应力束道（本次施工采用波纹管），须与预制梁段对应束道顺接，确保连接可靠，不漏浆。对进场的钢绞线按要求进行检验，检验合格后才能投入使用。预应力钢绞线的下料长度，为孔道的净长加上构件两端的预留张拉用的预留长度；预应力束的切断采用砂轮切割机，以保证切口平整，线头不散。禁止采用电弧切割下料。钢绞线切割时，在每端离切口30～50mm处用铁丝绑扎。钢绞线的盘重大、盘卷小、弹力大，为了防止在下料过程中钢绞线紊乱并弹出伤人，事先制作一个简易的铁笼。下料时，将钢绞线盘卷在铁笼内，从盘卷中央逐步抽出，以策安全。钢绞线的编束用20号铁丝绑扎，铁丝扣向里，间距1～1.5m。编束时应先将钢绞线理顺，并尽量使各根钢绞线松紧一致。绑好后的钢绞线束编号挂牌堆放。预应力钢束在穿束前应排列理顺，沿长度方向每隔2m～3m用铁丝捆扎一道。穿束一般采用人工直接穿束，也可借助一根φ5的长钢丝作引线，用卷物机进行穿束。2.2.4、立侧模因梁板绞缝和横向湿接缝也跟着两次施工，须在绞缝处支立侧模，桥梁边板处的湿接缝模板采用与桥梁边板侧模同形状的钢模板，其它根据实际需要设置模板。湿接缝采用悬挂钢模板施工。见上图（绞缝施工示意图）2.2.5、浇注现浇混凝土在日温最低时，浇筑连续接头、中横梁及其两侧与顶板负弯矩束同长度范围内的桥面板(梁与梁之间绞缝)混凝土；为防止混凝土收缩引起现浇段与预制梁的开裂及预应力损失，混凝土中掺加膨胀剂。因钢筋密集，规定混凝土石子的粒径不大于2cm。根据配合比，严格控制各材料用量，由于墩顶连接处存在负弯距，须防止墩顶处出现微裂纹。由于墩顶连接钢筋比较密，为了保证墩顶混凝土浇注质量，墩顶混凝土浇筑较缓慢，振动棒必须振捣密实，防止空洞产生。墩顶连接可分两次浇注，先浇注连接梁肋，浇注完成后，在混凝土 没有初凝前，绑扎面板连接钢筋，再浇注面板混凝土。在浇注时要保证混凝土浇筑速度，防止施工缝的产生。为防止振捣入仓困难和卡棒现象，使用小直径振动棒配合大直径振动棒。最后用平板式振捣器，确保现浇段混凝土密实。同时，因现浇段连同其上桥面铺装混凝土一起浇注，则须控制好表面平整度。全桥是在形成连续结构后，在墩顶浇注后的三天内应防止动荷载在桥面上作用，防止墩顶混凝土处出现微裂纹。2.2.6、养生混凝土施工完毕，为防止早期收缩出现裂缝，在捣实抹平后即用塑料薄膜覆盖，在混凝土初凝前，掀开塑料薄膜，混凝土会泛水至表面，这时进行二次收浆，以控制平整度及防止出现裂缝。收浆完再用塑料薄膜覆盖待下次洒水养生时，换土工布洒水代替塑料薄膜继续养生。2.2.7、张拉预应力束及压浆待现浇混凝土强度达到要求后，张拉预应力束。预应力束采用扁锚锚固，用YDC24Q型千斤顶对预应力束中的每根预应力筋后封锚并及时压浆。1、准备工作（1）、混凝土强度检验预应力筋张拉前，需提供构件混凝土的同条件养护试件的强度试压报告。当混凝土的试件强度达到设计强度的85%以后，且龄期不小于7天后方可张拉预应力钢束。张拉时采用张拉应力和伸长量进行“双控”控制，以张拉应力为主，伸长量进行校核。张拉过程中作好记录，对张拉过程中出现的滑丝、断丝等现象应及时处理以确保张拉质量。（2）、构件端头清理构件端部预埋钢板与锚具接触处的焊渣、毛刺、混凝土残渣等应清除干净。（3）、安装锚具与张拉设备根据预应力筋张拉锚固体系不同，分述于下。1）钢绞线束夹片锚固体系：安装锚具时应注意工作锚环或锚板对中，夹片均匀打紧并外露一致；千斤顶上的工具锚孔位与构件端部工作锚的孔位排列要一致，以防钢绞线在千斤顶穿心孔内打叉。2）安装张拉设备时，对直线预应力筋，应使张拉力的作用线与孔道中心线重合；对曲线预应力筋，应使张拉力的作用线与孔道中心线末端的切线重合。2、预应力筋张拉顺序两头同时张拉，具体张拉顺序为：T3、T2、T1过程：初应力（10%δk）--二倍初应力--100%δk（持荷2～3min）--锚固。δk=0.75Ry=1395MPa每次张拉均应量测伸长值。3、张拉伸长值校核预应力筋张拉时，通过伸长值的校核，可以综合反映张拉力是否足够，孔道摩阻损失是否偏大，以及预应力筋是否有异常现象等。因此，对张拉伸长值的校核，要引起重视。预应力箱梁张拉时的控制应力，应以张拉时的实际伸长值与理论计算伸长值进行校核。实际伸长值与理论伸长值相差应控制在6%以内，否则应暂停张拉，查清原因并采取措施加以调整后，再继续进行张拉。详见张拉计算书4、孔道压浆箱梁预应力孔道压浆采用真空压浆工艺，在正式施工前应进行相关工艺试验，以检验压浆设备的机械性能、浆体的技术指标和压浆作业的工艺参数，在确认施工工艺满足要求后，方可展开规模施工。压浆工作一般在张拉作业完成后尽早完成。压浆工艺控制要点：⑴真空压浆设备按操作规程连接，如下图所示：⑵压注前应采用高压空气或压力水冲洗管道，对怀疑油污的管道，可采用对预应力腱无腐蚀作用的中性洗涤剂掺配的压力水冲洗。冲洗完成后的孔道，应用压缩空气吹出积水；⑶压浆前启动真空泵，使孔道真空度达到-0.06～-0.1Mpa且保持稳定； ⑷压浆作业应连续进行，并且真空泵保持连续工作，当空气滤清器中有浆体出现后，关闭阀门4，真空泵退出工作，然后打开阀门3，当阀门3中流出正常浆液时，关闭阀门2，在≤0.7MPa的压力下持压1～2min，关闭阀门1和压浆泵，完成压浆；⑸压注过程应缓慢、均匀的进行，断面压注顺序为自下后上依次压注，并从最高点的排气孔排出空气和泌水；⑹水泥浆从浆料拌和到压入孔道，持续时间一般在30～45min范围，对长度较长、直径较大或在炎热天气条件下，压浆应采用较快的速度；⑺整个压浆过程应做好记录，同时每一工作班应制作不少于3组标准试件并进行标准养护；⑻压浆完成后，必须将所有沾有水泥的设备清洗干净。2.2.8、拆除临时支座在二次张拉、灌浆、封锚完成，待灌浆强度达到100％后，方可对临时支座进行拆除，将结构承重转化在永久支座上，完成简支变连续体系的转化。解除临时支座时，应特别注意严防高温影响橡胶支座质量。临时支座拆除时注意保证墩顶各永久支座同时受力，从而杜绝应力集中现象的发生，保证了体系转换的安全。由于墩顶混凝土浇注完成后，整个盖梁位置已经完全被封闭，人工无法进入对临时支座进行拆除。经考虑在距墩顶最近处，搭设5.5m的木跳板，搁设在中横隔板和端横隔板之间，并在跳板上设置扶手，保证操作人员通过跳板安全进入盖梁施工区域，逐一对临时支座拆除。在临时支座的拆除过程中必须保证安全带栓系牢靠。接头施工完成后，浇筑剩余部分桥面板湿接缝混凝土，剩余部分桥面板湿接缝混凝土应由跨中向支点浇筑。三、结束语本文通过工程实例，对先简支后连续箱梁施工体系转换的施工工艺进行了简单的探讨，希望能起到抛砖引玉的作用。由于水平有限，不足之处，尚请批评指正。