现浇箱梁施工技术-xg.doc

现浇箱梁施工技术摘 要：本文以景婺黄（常）高速公路景白分离立交桥为例对后张法预应力连续箱梁的施工进行了阐述。关键词：地基及基础 支架 预压 内模 钢绞线 张拉 压浆1 工程概况景白立交桥为分离式立交桥，位于湘糊镇，被交公路为308省道。左右线采用错空反对称布置，即左线全桥布置为20+30+35+45+30+20米等截面连续箱梁，右线全桥布置为20+30+45+35+30+20米等截面连续箱梁，桥梁全长187米上部结构为等截面预应力连续箱梁，箱梁为单箱双室结构，梁高为2.4米，顶板厚为22厘米，底板厚为20厘米，腹板厚一般为40厘米支撑处腹板局部加厚，顶板宽13米，底板宽9米，两侧翼缘板长各2米，设有纵向预应力。2 改线由于景白立交桥跨越206国道，过往车辆比较多，行车密集，考虑施工和行车安全，采用改路施工方案。改路采用开山渣回填到同景白路标高后铺碎石。3 地基及基础整座桥横跨308国道，公路两侧桥位所处均为稻田地，表层为亚砂层和亚粘土，下部岩层为全风化千枚板岩层，地下水位埋深3米左右，土的天然含水量高达28%，表层压缩性高，均匀性差，强度低，软土的容许承载力一般为80Kpa左右。如何进行软土地基处理，保证地基有足够的承载力，避免因沉降过大和沉降不均匀引起连续箱梁横隔梁墩顶负弯矩区产生裂缝，以及如何控制连续箱梁施工标高是本工程的关键所在。地基处理首先平整施工场地，清除地表杂土。根据施工需要，采用压路机碾压密实地面后对基础地面进行40cm厚3#灰土换填处理，保证支架基础具有一定的承载能力和抗沉陷能力,同时在固化层外侧挖好排水沟，做好地表排水，防止长时间浸泡地基造成翻浆冒泥，顶面浇注15cm厚C20素砼。3.1 地基承载力验算在施工时，为了确保万无一失，做到心中有数，我们决定在浇注顶面混凝土前对地基承载力进行标准贯入试验，根据标准贯入试验数据，绘制出贯击数N和深度的关系曲线；依据关系曲线和允许承载力表，分析地基承载力满足要求。再把基础认定为刚性基础，验算上述方案是否满足要求；其验算过程如下：3.2 基础顶面平均附加应力计算地基土层在上部荷载作用下发生压缩变形，上部荷载包括支撑体系重量、上部箱梁钢筋砼重量、施工时的产生动载以及等。根据本标段上部箱梁的结构特征，箱梁的结构断面相似，此处仅取上行桥箱梁为例进行分析。3.3 附加应力计算（1）主梁每延米自重+拟定的模板、支架自重+施工静荷载+混凝土浇筑的冲击力，则：静+动=47.8 KN/m214.4m=688.4KN/m（2）每延米基础顶面荷载N=k1k2(动+静)=1.11.5688.4=1135.9KN其中：K1为不均匀系数，取为1.1。K2为安全系数为1.5。3.4 基础底面附加应力计算基础认为是刚性，扩散角为=45，则基础的受力计算宽度b=13.0 +0.4tan452=13.8m基顶压力视为均匀扩散；每延米灰土G=13.80.420=110.4KN/m因此，基础底面附加应力为：0=（N+G）/A=(1135.9KN/延米1m+110.4KN/延米1m)14.4=86.5KpafkN每延米基顶面压力G每延米回填的土石方自重F每延米地基受力面积fk地基承载力标准值，砂性土取120kpa。根据以上验算，所选方案满足施工要求。地基承载力满足要求。4 支架的选取和搭设4.1 支架的选取回填处理地段的地基虽被处理好,但整体上稳定时间短，不宜承受较大跨径支架(如型钢支架)所产生的集中力，而满堂式碗扣支架则可以很好地将荷载分散开。传统的满堂式支架大多采用万能杆件、木支架或48mm的钢管（黑管）及扣件等材料搭设而成。而碗扣支架与之相比则有单个杆件轻、由人工操作、极少使用吊机、拆卸轻便、快捷、周转灵活、承载力高等优点。所以在讨论比选之后，决定采用碗扣式支架作为连续箱梁施工的支撑，纵向(顺桥向)排距选择0.6m，横向碗扣支架间距0.9m。4.2 支架选取方案的验算根据现浇梁自重、模板重、支架自重及施工荷载计算出所需基础承载力，并以此为处理地基的依据。经过计算符合要求，基础处理好后，即可按预定方案搭设支架。（1）现浇预应力连续梁体的自重：按钢筋砼的容重r=26KN/m3及其体积确定,梁体断面采用最大尺寸为控制尺寸。（2）满堂支架的自重：本合同段现浇梁的桥墩高度最高为7.0米左右，我们以7.0米高度为例考虑，其计算方法如下：搭设满堂碗扣支架现浇连续梁时，其主要荷载有以下几种：支架、支承架及模板荷载:碗扣支架顺桥向距离按60厘米，横桥向按90厘米布设，按7.0m高计算，每一层均设水平横杆和纵向连接杆(以45米跨径为例计算)。a.支架计算顺桥向排数 450.6+1=76排横桥向列数 17列，160.9=14.413 满足要求总数量为:7617=1292副根据墩高及实际地面标高，除去顶托、模板、方木等可摆放七层支架。共为：12927=9044副所有支架的质量:169044=144704产生的力:碗扣架=144704101000=1447KN每延米碗扣支架质量为16。 b.连接杆计算顺桥向：4517=765m横桥向: 15.376=1163m按7层对应8层连接碗扣支架计算所有连接钢管的质量:(765+1163) 83.97=61233.28产生的力：P连接钢管=61233.28101000=612.33KN每米连接杆质量为3.97。杆件连接见图1。图1 杆件连接示意c.顶托计算托撑采用可调范围为0500,每根重量为6.45所有托撑质量:129226.75=17442产生的力P顶托174.42KNd.方木计算第一层方木采用1015,第二层方木采用57第一层:8KN/m30.10m0.15 m45m17列=91.8KN第二层:450.3=150排8KN/m30.05m0.0714.4150 =60.48KN方木产生的力P方木=60.48+91.8=152.28KNe.模板计算覆膜竹胶合模板，模板厚18mm，模板总面积8011m2计算自重集度为0.14KN/m2拉杆、芯模支撑等按每平米10.4kg计算模板产生的力P模板=(0.14+10.4101000)801=195.4KN支架与模板产生的力：P1=1447+612.33+174.42+152.28+195.4=2581.43KN现浇砼自重产生的荷载：按有关规定采用26KN/m3砼的数量:967.5 m3，自重为:P2=967.526=25155KN施工人员及设备荷载：按照有关规定采用1.0KN/m2。振捣混凝土产生的荷载：按有关规定采用2KN/m2倾倒混凝土产生的荷载：按有关规定采用2KN/m2每平方米总荷载：P =(P1+P2)(4514.4)+P4+P5+P6=(2581.43+25155)648+1.0+2+2=47.8KN/荷载主要是通过支架、枕木传递到地基上，下面检算支架对地基的要求：每根竖杆底所承受的力：47.812922（4514.4）=12.0KN 每根竖杆与地面接触的面积为:0.2m0.9m（保守计算）故要求的地基承载力为：12.00.18=66.7KN/m2=66.7 KpaC20混凝土土的容许承载力为200Kpa，因此本方案可行。4.3支架的搭设根据设计要求，第一次搭设102m，第二次搭设78m，为了便于施工和消除两次浇注时在施工缝处出现错台，第一次搭设108m。搭设时在支架部分适当设纵向和横向剪刀撑，确保支架的稳定性。在墩柱处采用钢管搭设成井字架，并用钢管与碗口满堂支架连接形成一个整体，以保证支架的稳定性。为保证施工完毕后结构尺寸的准确,支架应预留施工预拱度。施工预拱度主要由以下几个因素确定：（1）支架受施工荷载引起的弹性变形；（2）受载后由于杆件按头的挤压和卸落设备压缩而产生的非弹性变形；（3）支架基础在受载后的沉陷。本工程连续箱梁支架安装见图2。图2 连续箱梁支架纵向安装示意由于箱梁分联较长，一次浇注成型比较困难，不易施工，故每联分两次浇注，其内模支护如下见图3。图3 桥梁模板断面示意图4.4 支架安装要点（1）支架立柱前必须保证地基有足够的承载力，立柱底端设垫木来分散和传递压力；（2）支架安装必须预留施工预拱度。4.5 支架安装必须预留施工预拱度支架预留拱度计算公式为：f=f1+f2+f3，其中f1：地基弹性变形，f2：支架弹性变形，根据堆载预压计算为f2=12mm，f3：梁体扰度预留拱度最大值设置在跨中位置，并按抛物线形式向两侧立柱位置分配，算得各点处的预留拱度值后用碗口支架顶托进行调整。5 堆载预压5.1 目的为消除支架在搭设时接缝处的非弹性变形和地基的非弹性沉陷而获得稳定的支架，应逐孔进行预压。为获得支架在荷载作用下的弹性变形数据，确定合理的施工预拱度，使箱梁在卸落支架后获得符合设计的标高和外形，应进行沉降观测。 5.2 堆载支架预压时因考虑到堆载的物品和施工过程中工人的操作误差等因素，则取1.1的不均匀系数，用编织袋装砂作预压材料，砂袋的堆积高度按梁体自重分布曲线图变化取值，从而使预压荷载的分布与梁体荷载的分布相吻合。 5.3 监测点布设在堆载区设置系统测量点，其分布跨中、1/4处、1/8处、每跨两端，每个断面的底板边线、底板中线处各布置一个监测点，同时相应地在地基础上设置监测点，在支架基础上对应地再布设观测点（见图4）。图4 观测点示意5.4 监测方法为了找出支架在上部荷载作用下的塑性、弹性变形，观测时间为满载测一次，满载后6h测一次，满载后12h测一次，满载后24h测一次，满载后36h测一次，直到沉降稳定为止，卸载后，根据所观测的标高数据计算出塑性沉降和弹性沉降。一般弹性变形会随着卸载逐步恢复到原位。根据弹性变形预留预拱度以消除弹性变形引起的结构物变形。控制预压时间最主要的因素是沉降速度。只有当沉降稳定后，才能停止预压。一般认定连续三天沉降不超过3mm，即沉降已稳定沉降观测一直持续到整个箱梁浇注完毕，特别注意砼浇注时支架的沉降，若浇注时，支架沉降超过预压沉降观测时预留沉降量时，应停止继续浇注，以防事故的发生。5.5 预压注意事项整孔范围内分层堆码直至整孔支架预压重量满足要求，且不得分块小范围集中堆码，以免产生不均匀沉降；人工堆码整齐，不乱堆放。6 模板的加工与安装6.1 模板的选取为使梁底部光滑美观，侧膜和底模均采用1.2米2.4米18mm厚的大块覆模竹胶板，端模采用制作整块定型模板。内模采用12mm厚覆膜竹胶板进行制作，模板的制作满足施工图纸要求的建筑物结构外形，其制作允许偏差不超过公路桥涵施工技术规范（JTJ0412000）的规定。模板接缝采用桐油泥子打磨光洁平整。内模采用竹胶模板,固定支撑。6.2 模板加工制作要求（1）具有足够的刚度、强度，能可靠的承受施工中的各项荷载，在施工中不变形，保证结构的设计形状、尺寸和模板各部件之间相互位置的准确性。（2）模板表面平整，接缝严密，端模张拉面垂直于钢绞线。（3）模板组装后线形优美，符合设计尺寸。6.3 模板安装前应检修校正，涂刷ZM-90脱模剂，脱模剂涂刷均匀、色泽一致,所有外露面均采用塑料垫块以保证钢筋有足够的保护层。（1）底模下铺设方木采用1015CM的方木纵向铺设作为模板主肋，间距和支架对应，采用57CM方木横向铺设作为模板次肋，其上铺设覆膜竹胶板。（2）外模施工立模时支撑牢固，并在接缝处贴双面止浆带。上紧连接螺栓，防止跑模及漏浆现象的发生。（3）内模施工因箱梁混凝土施工分为两步，第一次只浇注底板和腹板，在浇注完浇注顶板和翼缘板混泥土。所以安装内模时，竖向用间距30cm短方木或砼墩进行支护。顶模在1/4跨的位置设置宽度为80CM，长度为1米的人孔。以利于拆内模。人孔处最后加补强钢筋浇注混凝土。所有模板安装好后都要检查轴线、高程、尺寸。进行加固后，所有地楔、拉杆、支撑均要牢固，保证模板在灌注砼过程中受力后不变形、不移位。6.4 模板的拆除模板拆除应遵循下列条件（1）不承重端模的拆除，在砼强度达到2.5MPa并能保证其表面 及棱角不因拆模而损伤时，方可拆除。（2）承重模板在砼强度达到设计强度75%以上时，方可拆除。底模经计算和试验复核，砼结构物实际强度已能承受自重及其它荷载时（砼强度达到设计强度的90%），经监理工程师检查后，方可拆模。拆模时，先拆除每跨的1/8、3/8、5/8/7/8跨的支架和模板，再拆除每跨的1/4、2/4、3/4跨的支架和模板。第一联浇注时，左线的3#墩左侧，右线的3#墩右侧支架和模板不得拆除。7 钢筋加工与安装7.1 工艺流程：作业准备钢筋配料钢筋下料钢筋加工标识钢筋底板第一层、腹板钢筋和中横梁主筋绑扎定位腹板和底板预应力钢绞线绑扎底板第二层钢筋和中横梁箍筋钢安装内模侧模绑扎翼缘板底层钢筋浇筑底板和腹板混凝土安装内模顶板绑扎顶板底层钢筋定位顶板预应力钢绞线绑扎顶板和翼缘板顶层钢筋浇注顶板混凝土。7.2 所用钢筋都要有出厂合格证，并对其进行抽检，各项指标合格后使用，在加工场集中加工。7.3 钢筋接头采用双面搭接焊，焊接接头满足规范要求。焊工必须持证上岗，并按规定对焊接接头取样送检，合格后方可上岗操作。7.4每种型号的钢筋加工完毕后，堆放在一起，并对其按设计的钢筋型号进行编号，以方便绑扎钢筋时便于取用。7.5梁箍筋应与受力筋垂直设置，并呈封闭型，箍筋接头应交错布置，箍筋尺寸准确，确保主筋保护层厚度满足要求。7.6为了保证钢筋保护层厚度在钢筋与模板间设塑料垫块。梁的上层钢筋网下设置钢筋撑脚，以保证钢筋位置正确。7.7钢筋绑扎质量要求：钢筋的品种、数量、直径、间距、位置必须符合设计要求和有关规定；钢筋接头焊接质量必须符合规范要求。钢筋表面应清洁除锈，无锈蚀、污染现象。钢筋的骨架筋在加工场制作好，运至现场，用汽车吊放在底模上进行绑扎。施工中严禁乱丢杂物，保持底模干净，同时注意预应力定位筋的布设及预埋件的布设。为保证砼保护层厚度，在钢筋骨架与模板之间错开放置适当数量的塑料垫块。8 预应力钢绞线8.1 波纹管安装波纹管在安装前应进行灌水试验，检查有无渗漏现象，合格后方可使用。波纹管安装严格按照设计曲线布设，并计算出每隔50cm处的坐标，用“井”字形定位筋架立，波纹管穿设后，在定位筋处固定牢靠，避免在砼浇筑时发生移位；由于钢绞线超过较长，坐标偏差不得超过5mm，以免张拉钢绞线与波纹管产生的摩阻力远远大于规范规定。严禁在波纹管周围进行电焊作业，防止损坏波纹管，为了保证波纹管不漏浆，波纹管接头处两端插入接头管中30cm以上，接头管为比其大1号的同型波纹管，并且用胶带缠裹、密封，确保灰浆不通过接头管渗入管道中。预应力管道锚具处空隙大时用海绵泡沫填塞，防止漏浆。排气孔位置须定在波纹管最高点上，用塑料管或钢管，排气孔和波纹管连接处用胶带密封，并在浇注混凝土时注意保护，以免堵塞。8.2 预应力钢绞线的施工桥梁砼经试验强度达到设计强度的95%，且弹性模量达100%时，外观尺寸符合图纸和规范质量标准后进行预应力筋的张拉。按先腹板后顶底板的张拉顺序：对称张拉3#、4#、5#、6#、7#钢束时，交替张拉顶底板1#-2#钢束；右端张拉10#、11#、12#、13#、14#钢束时，交替右端张拉顶底板8#-9#钢束。由于所采用的钢绞线为高强低松弛预应力钢绞线，故不需超张拉。（1）钢绞线的下料加工a.经检验合格后的钢绞线方能下料加工，下料长度按照设计图弯道曲线要素计算确定，并考虑锚夹具、千斤顶及预留工作长度。在施工缝处，用联结器联结，钢绞线端头加用挤压套。b.预应力钢绞线采用钢筋切断机或砂轮切割机截断，不得使用电弧或气割，钢绞线切割时，现将钢绞线拉到需要的长度，切口两端50mm处用铅丝绑扎，以免切割后钢丝松散，然后用砂轮切割机进行切割。c.制好的钢绞线束按长度和孔位编号，避免搬运和穿束时出错。编束时先以18-22#铁丝以将钢绞线绑扎成一排，铁丝间距50cm一道，然后将钢绞线卷成一束，用8#铁丝每200cm绑扎一道。搬运时禁止与场地内的电焊机接触，防止钢绞线被打火。（2）钢绞线的穿束钢绞线穿束前，先把管道内的水分和杂物清除干净。为减少孔道阻力和防止拉裂波纹管，穿束前在钢绞线上涂抹一层润滑剂。润滑剂用易溶于水，含碱量小，易在常温下用被水冲洗掉的物质制成，一般用C5-9。穿束方法（见图5）：将钢绞线束紧卡在推销和小钢管之间，钢管外径应比波纹管内径小5-10mm，先将引线（单根钢绞线或10的钢筋）穿入孔道，在另一端拉出，既完成穿束工作。图5 钢绞线的穿束穿束时应注意以下几点：a.由于波纹管较长，为了防止混凝土浇注完毕后堵管，不易穿束，钢绞线的穿束在浇注混凝土前完成。b.穿束时，必须在钢绞线上涂抹润滑剂，c.穿束时，波纹管的定位钢筋必须固定牢固，不得偏移。d.穿束时，一端牵引的机械速度不宜过快，一般保持在5m/min左右。8.3 张拉机具腹板和中横梁采用YCW400B千斤顶，配50Mpa油泵；顶底板采用YCW150B千斤顶，配合50Mpa有泵。张拉机具应与锚具配套使用，均有专业人员校验。预应力锚夹具及配套设备按设计要求选用，并通过试验鉴定其合格性。张拉用的油泵性能必须良好，供油足，压力稳定，无渗漏现象，张拉缸、回程缸运行平稳。张拉机械经鉴定后方可使用，油顶与压力表配套校验，确定张拉力与油表读数间的关系曲线，检验用的试验机或测力计的精度等级不低于+2%。使用超过200次及使用中有不正常现象的应重新校验。张拉机具长期不使用时，应在使用前全面检验。工具夹片在安装前，在锥面上均匀涂一层石蜡，保证卸锚灵活。各孔之间的夹片，要均匀打紧，勿使松紧不一，外露端头且在同一平面内。8.4 张拉过程（1）张拉采用两端对称张拉，采用应力控制方法张拉，并以伸长值进行校核。量测伸长值时应考虑锚具及构件的压缩影响。控制张拉应力k=0.75Rby=1395Mpa。由于预应力钢绞线伸长量大于千斤顶张拉缸工作长度，现场张拉时根据实际情况分界段张拉，初步考虑在50%k为一张拉阶段。在次记录一压力表读数和伸长量2。如果张拉应力达到控制张拉应力时，伸长量仍不能满足要求，应停止张拉，查找分析原因。（2）张拉前应清理好锚具与梁体接触面，使其表面垂直于钢绞线。（3）按设计规定的编号及张拉顺序进行。张拉程序为：0初应力( 0.1k)0.2k0.4k0.8kcon(持荷2min)锚固。（4）千斤顶工作程序：安装工作锚穿钢绞线至工作锚千斤顶对中就位张拉施加预应力锚固拆除千斤顶。注意：千斤顶升降压、划线、测伸长等工作基本一致。（5）初应力值:张拉油泵启动，张拉缸供油，回程缸回油，监护千斤顶的工作人员，与油泵司机密切配合，确保锚具对中良好。初应力值为：0.1k，张拉到初应力时测量油缸的伸长量为1。（6）线伸长量的计算a.预应力筋平均张拉力的计算PP=P(1-e-(kx+u）kx+u式中：PP预应力筋平均张拉力（N）P预应力筋张拉端的张拉力（N）X从张拉端至计算截面的孔道长度（m）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，参见附表G-8u预应力筋与孔道壁的摩擦系数，参见附表G-8注：当预应力筋为直线筋时，PP=P。P=张拉控制应力*预应力筋面积（mm2）系数k=0.0015、u=0.25 b.理论伸长值Ll=PpL/ApEpPp-预应力筋的平均张拉力（N），L-预应力筋的长度（mm）,Ap-预应力筋截面面积（mm2），Ep-预应力筋弹性模量（N/mm2）c.预应力筋张拉的实际伸长值L（mm）用下式计算L=L1+L2+L3+L4+L5L1从初应力至40%张拉应力间的实测伸长值（mm）L2相邻级的伸长量即（10%-20%应力时的伸长量）即为初应力下的伸长值（mm），L3从40%张拉应力至80%张拉应力间的实测伸长值（mm）。L4从80%张拉应力至100%张拉应力间的实测伸长值（mmL5补强张拉应力时的读数（mm）。实际伸长值与理论伸长值