采用长线台座施工30米空心板梁技术探讨.doc

1 采用长线台座施工 30 m先张法预应力空心板梁技术探讨 王海战 （中铁一局集团公司桥梁处，陕西 渭南 714000） 摘 要：结合渝怀铁路 30 米先张梁施工实际，详细介绍了长线台座钢性拉杆整体张放工艺在 30m 预应力空心板梁施工中的应用和先张法施工的一些方法及关键技术。 关 键 词: 先张 台座 钢性拉杆 整体张放 1 工程概况 渝黔高速公路立交中桥为渝黔高速公路上跨重庆枢纽江北客站铁路线而设的立交桥，铁路正线与公 路路线夹角为 472559，铁路中心里程 DIK20+388.2，公路中心里程为 K1+742.8，该桥按斜交 30设计，桥梁全长 111.29。 该桥梁部采用 330预应力砼空心板梁，斜度为 30 分为中板和边板两种类型，中板宽 1.43，边板宽 1.68， 板高 1.40，空心板采用 C40 砼。底板内共布设 19 根预应 力筋，间距为 7.2cm，预应力筋采用 270 级 15.24mm 高 强度低松弛钢绞线，每根设计控制应力为 196KN ,引伸量为 21.4cm。钢绞线在板梁中位置如图 1. 2 梁场布置 经技术人员现场踏勘研究分析,决定将预制场设于贵阳台后已成形 的高速公路路基上,场地布置如图 2 所示。 梁台 存 梁 场 机 械 加 工 班 道 路 存 梁 场 活动横梁 千斤顶 砂 石 料 场 拌 合 站 钢 筋 加 工 班 贵阳 材 料 场 传力墩 渝 黔 桥 号 开 挖 区 固定横梁重庆 0t龙门吊 图2 梁场布置示意图 2.1 梁 台 制梁台纵向布置两列，横向布置三排。台面设置于已成型的高速公路路基上，采用 C30 砼，台面厚 30cm，宽 142cm。两端采用 2m2m2m 扩大基础作为抗滑移的固定端，其详细结构见图 2. 2.2 拌 合 站 拌合站设于张拉端的右后方，采用 2 台 JZS-500 型强制式搅拌机，通过 1 台 HPL-1200 砼自动配料 机喂料，功率为 0.33m3/min，完全满足施工要求。 2.3 龙 门 吊 图1 板梁横断面示意图(单位:cm) 钢绞线 2 在制梁场贵阳端及渝黔路线路右侧设存梁场。制梁场设一副 250T 的龙门吊,作为板梁砼浇筑及纵、 横向移梁的吊具。在梁场两侧设龙门轨道，顺地势设 2%的纵坡。 3 张拉台座的设计 3.1 张拉台座的结构型式 为满足施工需要，本张拉采用双线长距离墩式台座，其有效张拉总长达 103.4m。 基础采用钢筋混凝土台阶式基础，其上设 70cm 高的传力墩。台座结构见图 3： 1-1示意 2-2示意 3-3示意 4-4示意 图3 张拉台座结构尺寸图(单位:mm) 3.2 截面设计 3.2.1 配筋计算 截面的有效高度 h0=1500-40=1460mm Ag=Nh1/0.85h0fg=3751mm2 设计规范规定：纵向受拉钢筋(级)的最小配筋率不小于 0.15%，不大于 3.56%， 故 Agmin=0.0025001460=1460mm2； Agmax=0.03565001460=25988mm2； 3.2.2 弯起钢筋 Ag 验算 选用 625，Ag=2940mm2，满足规范要求：Ag0.15bh0=1095mm2。 3.2.3 箍筋布置 采用 20，间距 100mm，满足规范要求(规范规定：在牛腿上部 2/3h0的范围内水平箍筋总截面积 不少于承受竖向力的受拉钢筋截面面积的 1/2)。台座配筋如图 4 所示: 3 图4台座配筋示意图 注：张拉台座设计及计算依据周永兴、何兆益、邹毅松编著的路桥施工计算手册 预应力钢筋部分 P327 页预应力先张法台座计算及 P331 页、P332 页截面配筋计算。 4 先张法施工 预应力施工采用纵向将 3 片板梁的钢绞线联在一起同时整体张拉的方案。以 25 精轧螺纹筋和连 接器作分段钢绞线之间以及钢绞线与千斤顶之间的连接装置；先用小油顶逐根将钢绞线收紧到初应力， 再安装大油顶整体张拉至控制应力。 4.1 张拉前的准备 4.1.1 张拉设备 序 号名 称数 量用 途 1 YD3000/600 千斤顶2 台整体张拉，整体放张 2 YCW270/200 型前卡顶2 台逐根张拉至初应力 3 ZB22/49(500)型电动油泵2 台千斤顶供油 4 4 Y-150 型压力表2 台提供油压读数 5 精轧螺纹筋(3m/3.5m/5m) 152 根 分别作板梁间、固定端及张拉 端的连接拉杆 6 连接器228 套联接钢绞线与精轧螺纹筋 7 锚具95 套锚固钢绞线 8 张拉钢横梁5 台承力架 4.1.2 张拉参数的选择 名 称编 号长度 L(m)面积 A(mm2)弹性模量 E(MPa) 1 #30.3 2 #30.7 钢 绞 线 3 #30.8 1392.0105 1 #3.0 2 #3.5 精轧螺纹钢 3 #5.0 490.92.0105 说明：钢绞线下料长度根据伸长量计算，从重庆端到贵阳端梁台分别编号为 1#、2#、3#，精轧螺纹筋按 板梁之间、固定端及张拉端分别编号为 1#、2#、3#。 4.1.3 理论伸长量的计算 L = PL / EA 张拉材料初应力时 L(CM)103%控制应力时 L(CM) 钢 绞 线 12.865.95 精轧螺纹钢 0.62.84 L13.468.79 4.1.4 压力表读数的确定 张拉设备包括油压千斤顶、高压油泵和油压表，使用前必须编号配套进行校验，校验采用长柱压力 试验机进行，并结合张拉程序校验出相应的压力表读数如下： 张拉应力张拉力 千 斤 顶 编 号 油 压 表 读 数 1 油 压 表 读 数 2 油 压 表 读 数 3 油 压 表 读 数 4 备 注 39.71MPa 小 油 顶 初 应 力 38.8KN 49.02MPa 小 油 顶 130.1MPa 大 油 顶 控制应力 3684.1KN 230.0MPa 大 油 顶 131.1MPa 大 油 顶103%控制 应力 3794.6KN 231.0MPa 大 油 顶 4.2 张拉工艺 张拉程序为：0 初应力(20%K) 103%控制应力（103%K）持荷分仲 控制应力(锚固) 4.2.1 下料 预应力筋下料前，应检查其品种、规格、长度和有关的冷拉记录及机械性能试验报告看是否符合正 常工作的要求,并经试验室抽检合格后，方可下料。 下料时，须用钢尺量准尺寸，下料位置务必清洁无污染，使用砂轮切割机切割，不得使用割枪。精 轧螺纹筋下料前，必须把钢厂因剪切钢筋形成旁弯和螺纹被压扁的钢筋端头部分切去，以保证精轧螺纹 筋与连接器和螺母都能顺利进行连接。 5 4.2.2 钢绞线及张拉设备就位 (1)在梁台两端紧贴传力墩放置固定钢横梁，要求其横向中心线与梁台中心线重合，纵向中心线与 张拉后的钢绞线中心位于同一个平面内。否则，用 =1.5mm6mm 钢板支垫填塞，并与横梁焊接成整体， 并用两侧预埋件固定好横梁。 (2)安装定位板，检查定位板的力筋孔位置和孔径大小是否符合设计要求，然后将定位板固定在横 梁上。 (3)在贵阳端固定横梁后沿传力墩中心线依次放置千斤顶和活动横梁，穿上精轧螺纹筋，同时在定 位板侧上好螺母。 (4)搭设张拉装置的防雨棚。 4.2.3 联接拉杆 所用锚具及连接器应按其质量标准要求进行检验，并进行外观检查，看有无裂缝、变形或损伤等 情况。 钢绞线与精轧螺纹筋之间通过连接器连接，注意用扳手上满丝，以确保连接器的张拉强度。具体 布置如图 5： 传力墩 重 庆 固定横梁 螺母 精轧螺纹筋 1#台2#台 梁台 连接器 钢绞线 3#台 千斤顶 贵 阳 活动横梁 锚具 图5 张拉布置示意图 4.2.4 收紧钢绞线及初张 在检查预应力筋数量、位置、张拉设备和锚具均合格后，方可进行张拉。张拉开始后,用两台 YCW270/200 型前卡式千斤顶在活动横梁前由内到外逐根对称张拉至设计初应力。方法是将精轧螺纹筋穿 过小油顶，在油顶后端拧上螺母，并使油顶前端紧顶固定横梁的定位板，接通油管，开动油泵，缓慢均 匀给油，当油压表读数达到初应力时,停止供油，拧紧固定横梁处的螺母，然后回油至零，取掉油顶后 螺栓，将油顶切换至下一根精轧螺纹筋，这样对称张拉每一根钢绞线到初应力并锚固。 4.2.5 整体张拉 换装 2 台 YD3000/600 型千斤顶，并使之与活动横梁紧贴；拧紧活动横梁处各螺母，接通油管(注意 大小缸油嘴不得接错)，开动油泵给油，千斤顶必须同步顶进，保持横梁平行移动，使预应力筋均匀受 力，当油表读数达到 103%K时,封住给油阀,持荷 3 分钟,测量油缸伸长量,并加上初应力时的理论伸长 量,即为 103%K时的实际伸长量,要求此伸长量与控制应力时的理论伸长量之差控制在5%以内,否则应 暂停张拉，查明原因并采取措施加以调整后,再继续进行张拉。伸长量经复核无误后回油至控制应力,封 住给油阀,锚固,张拉完毕。 4.3 箱梁混凝土施工 431 箱梁模板的设计与施工 6 外模采用大块钢模,单侧分 5 块，每块长 6 米,纵向采用螺栓连接,面板采用 6mm 厚冷轧普通钢板制 作,横肋采用 I200，竖肋采用 2126,以保证模型有足够的刚度。下口拉条通过台座的预留孔洞固定,上 口拉条上设有用来控制内模上浮的丝杠，如图 6 所示: 立模时用龙门吊将一节模板吊装就位，并打上斜撑临时固定，再吊装对应侧模板就位，固定上下 口拉条，再进行下一段的立设工作，并连接好螺栓。脱模时卸除上下口拉条和螺栓，用龙门吊将模板分 段起吊拆除。为保证施工进度，本工程共制作内外模 4 套，经现场施工实践，模板拆装省时省工，梁体 外观质量好，无接缝、错台、漏浆等现象，满足施工进度要求。 内模采用拖拉式桁架钢模。移动式桁架截面采用三角形支架，如图 7 所示： 图7移动支架安装示意图(单位:mm) 为了拆拉方便，50 上装有 40mm 的小轮。每节桁架长度为 3.0m，内模面板采用 3mm 厚钢板。小轮放在焊接于内模面板内侧的50 内，内模转角处用销钉连接，具体形状如图 8: 可调螺栓 木楔搭接30mm u型卡连接 加劲肋 销钉 图8内模断面示意图(单位:mm) 立内模时先在梁台外的空地上将内模按每 3m 一节进行拼装，桁架与内模支撑处用三角木楔夹紧 (使小轮几乎处于不受力状态)，同时用可调螺栓调节模腔尺寸，使之符合设计要求；为便于脱模，特在 内模面板贴一层塑料薄膜。内模采用分段吊装入内组拼成一整体，为保证内模位置，须用定位钢筋和丝 杠将内模固定牢。内模的放置须在砼初凝前完成。 图6 外模分块单元图(单位:mm) 7 砼浇筑完成之后，待砼强度达到设计强度的 50%时，即可拆除内模。拆模时去除木楔，拔掉销钉， 取出 u 型卡，收紧可调螺栓，待内模整体松动后用人工将三角支架分段拖拉出。经施工检验，内模拆除 方便，一片板梁内模只需 7 个小时即可拆完，满足施工进度要求。 4.32 砼施工 砼浇筑前应对先张构件进行检查,观察台座受力、夹具、预应力筋等是否符合要求。砼浇筑采用整 体灌注法，一次成型一片板梁。 4.3.3 砼的拌制 为保证质量，经多次试验比较，确定砼配合比为 1(水泥):1.439(砂子):2.495(碎石):0.39(水)， 塌落度为 57cm,减水剂采用 FDN-5，掺量 0.6%，砂选用简阳中砂，细度模量 2.62.8。 4.3.4 砼的灌筑 砼浇筑采用自拌混凝土，汽车运输到场，龙门桁车吊运入内。 板梁浇筑时，从一端开始灌筑底板砼，浇筑过程中须对底板厚度连续测量，确保厚度均匀，符合 设计要求。 在底板浇筑完 10m，即可开始安装内模，同时底板继续向前浇筑。在内模立设至一半时开始腹板 砼浇筑，同时绑扎顶板钢筋。 腹板和顶板砼采用斜向分段水平分层的浇筑方式，分层厚度不大于 30cm，斜向坡度不大于 1:3， 新旧砼浇筑间隔时间不大于其初凝时间。由于夏季气温很高，为防止砼过早初凝，浇筑安排在晚上进行。 砼浇筑中重点在于防止内模上浮和偏位，派专人随时检查定位箍筋和丝杠固定情况，确保浇筑得 以快速有效的进行。 底板浇筑采用插入式振捣器配合平板震动器振捣密实，振捣时避免触及预应力筋；腹板及顶板采 用插入式振捣器振捣密实。插入式振捣器的移动间距不大于50cm，每次插入下层混凝土的深度宜为 510cm，振捣以混凝土不再下落，不出现气泡，表面呈现浮浆为度。 砼浇筑完成并初凝后，要覆盖草袋保湿并洒水养护，养护期为 7 天，施工班组安排专人负责养护工 作。 4.4 放张 当梁体混凝土强度达到设计强度的 85%以上时,方可进行预应力筋放松。放松采用千斤顶张拉整体 放松法，操作如下： 安装大油顶和活动横梁，并拧紧活动横梁端螺母，给千斤顶同步均匀供油，当油表读数达到控制应 力后封住给油阀，放松固定横梁处螺母，使之离开横梁至少 10cm,然后缓慢均匀回油放松预应力筋，当 回油到零后小缸进油，使大缸还原到张拉前位置，关掉电源。在此过程中须对三片梁的预拱度进行实测， 数据显示：靠近贵阳端预拱度最大，约为 5cm，中间一片次之，约为 3cm，靠近重庆端最小，约为 2cm。 由于混凝土的黏结力，使梁台底板随梁一起收缩起拱，因此每次在移梁完成后都须对底板重新进行焊接 加固。放张结束后，卸除连接器和精轧螺纹筋，用砂轮切割机从张拉端开始，逐次向另一端切除梁端多 余的钢绞线并用砂浆封闭切割后的外露端头以防生锈，用龙门吊将梁移至存梁场。再固定底板，涂刷隔 离剂，进行下一次的张拉。 4.5 张拉注意事项 4.5.1 张拉前须对油顶、油表及油泵进行配套标定，若千斤顶、油表和油管有更换或维修的情况发生需 重新标定。 4.5.2 油管在使用前应检查有无裂缝，接头是否牢靠，以防止使用中发生意外事故，卸下油管后，千斤 顶及油泵的油嘴应加防尘罩或防尘螺母，以防污染，闲置不用的油管应用防尘堵头封住接头。液压油应 在使用前进行过滤。 4.5.3 千斤顶在工作中，加：卸荷应力求平稳，避免冲击，若发现有漏油、活塞表面划伤等现象，应立 即停止使用，分析原因，必要时拆检和更换零部件，严禁拆卸液压系统中的任何零部件。 4.5.4 张拉前应全面检查横梁、油顶、钢绞线、油泵、油管等就位情况，钢绞线是否加盖了防护罩，若 8 发现问题及时纠正。 4.5.5 张拉作业要特别注意安全,作业时操作人员应站在两侧，端面方向禁