公路桥梁后张预应力T梁预制工法

公路桥梁后张预应力T形梁预制工法工法编号：GGG(中企）C3-2011 中冶交通工程技术有限公司 1、前言随着公路工程施工领域的不断发展，公路桥梁施工，特别是桥梁上部预制梁的制作与施工显得愈来愈重要。“T”型预制梁，这种在桥梁建设中十分普遍的梁型也越来越多地被我们所接触、认识。在后张法连续预应力“T”梁桥的施工过程中，从预制梁场的选址、梁场规模的定位、施工场地布置、模板结构设计，到预应力孔道的留设、混凝土浇筑、钢绞线的加工安装、张拉注浆、养生等，经过施工中不断的探索和总结，形成了一套较为成熟的预制梁施工工法，取得了较明显的经济效益和社会效益。2、工法特点2.1 合理布设预制梁厂以创造较好的经济效益。2.2 能加快制梁进度，确保施工按工艺流程进行。2.3 多工序密切配合，实现工序作业程序化、平行流水化和规范化，使施工过程易控制、易管理。2.4 合理布设底模台座和其它相关设施，利于施工和操作。2.5 针对作业工序多的特点，对各作业工序采取有效的控制和质量检查，使工序作业忙中不乱，井井有条，使“T”梁成品质量均能达到设计要求。2.6 混凝土施工一次浇筑成型，无施工缝、气泡少、整体性好，外表光洁，无漏浆。2.7 模板制作轻便，安装简单，可操作性强，循环快，成本低。3、适用范围3.1 适用于各种长度的后张法预应力“T”梁预制。3.2 其它预制梁可借鉴本工法的相关技术。4、工艺原理及关键技术4.1 工艺原理4.1.1施工工艺：以人工和相应的配套机具在底模上绑扎钢筋，安装锚垫板、安装波纹管孔道，立侧模、端模、检查、浇筑混凝土、养护，混凝土达到设计张拉强度后，施加预应力、注浆、封锚，切除多余钢绞线、移梁架设。4.1.2施工时，根据现场的工程环境、工期及工程规模，确定经济的底模台座数量。4.2 关键技术4.2.1 侧模板的安装与调校技术；4.2.2 预应力孔道的设置及张拉控制技术；4.2.3 混凝土的振捣技术；4.2.4 混凝土外表裂纹与气泡的预防； 1在现场派工程师对混凝土施工进行全过程监控值班，严格按配合比用料进行计量，检查混凝土坍落度是否符合要求，使混凝土的拌合质量处于可控状态。 2 混凝土浇筑时的温度从降低原材的温度（洒水、遮盖等）和选择合理的时间进行浇筑混凝土来控制。 3 合理掌握混凝土洒水养护的时间和次数（过早洒水会将水泥浆冲走，过晚会造成温度过高而开裂）。当混凝土浇筑完毕后直接洒水冲模板，降低混凝土早期温度。 4 严格混凝土的张拉程序，严格计算和控制混凝土的张拉应力，避免张拉应力过大而产生裂纹。4.2.5 反向预拱度和侧向挠度控制技术。 1 混凝土张拉时的张力大小控制； 2 张拉时间控制； 3 张拉时的温度控制； 4 张拉顺序控制； 5 结构尺寸的准确性和对称性控制； 6 每束钢纹线张拉力的大小控制； 7 底模台座及两端调平块的平整度控制等。5、施工工艺流程施工工艺流程见图5.1。图5.1 施工工艺流程图合格不合格底模修整与打油准备工作调平块制作波纹管制作钢筋加工绑扎钢筋安装附着振动器立侧模、端头模、隔板挡头模安装锚垫板试配混凝土配合比检查模板尺寸、钢筋及预埋件位置安装波纹管安装预埋件浇筑混凝土砼拌制、运输检查混凝土质量制作混凝土试块穿钢绞线梁体砼试块强度检测养护及拆模张 拉出 梁养 护封 锚压 浆清洗孔道 6、施工方法6.1 梁厂布置根据工期要求、地形条件、施工条件、道路运输条件、工程规模及预制梁型号等，本着经济实用、方便施工的原则，合理选择预制梁场位置，尽可能将梁厂布设在桥头或距桥位较近处，且施工用水、用电、运输道路较为方便的平整场地上。根据预制梁场平面位置尺寸，结合模板安装、加固、调校、拆除、出梁移梁等因素的易操作性，合理设计梁场规模、台座分布范围和各型台座数量。 6.2 “T”梁模板的设计与制作（40m）： 6.2.1 T梁断面与尺寸（见图6.2.1-1）图6.2.1-1 T梁断面与尺寸图 6.2.2 模板模板采用5mm厚的钢板，用100mm的槽钢及4mm钢板作肋进行加固，确保每节钢模有足够的强度和刚度。每节模板长度控制在11.5米，3节装配成一块，便于安装和吊装，在每节间用定位销和连接螺栓进行固定。为保证其混凝土外表美观，要求模板线棱一致，平整度要求在2mm以内。再在模板外表面安装足够的附着式振动器，分上下两排交错布置，间距控制在70cm以内。 6.2.3 底模台座采用与梁宽度、长度一致的混凝土台座，基础深30cm，两端头2.0米范围内加深20cm。地面以上台座混凝土高度30cm，混凝土等级用C20。混凝土表面铺一块4mm厚的钢板。在浇筑混凝土台座前预埋两排木桩，再在木桩上钉上木条，木条的表面与混凝土面平齐，并用埋头螺栓牢固固定钢板。台座底模则根据设计要求预留反向预拱度（本工程的设计值为35mm）。底模台座顺线路布设，使T梁与线路方向一致进行加工预制，便于出梁、移梁、架设。底模台座立面示意见图6.2.3-1。图6.2.3-1 预制梁底模台座立面示意图6.2.4 端模及隔板端模端模及隔板端模采用4mm的钢模板与侧模一起加工制作，并用螺栓与侧模一起连接。6.2.5 模板安装模板在安装使用前经过检查验收合格后才使用。模板拼装时在节间夹一层1cm厚的海棉，并用螺栓拧紧，防止漏浆。在安装吊运时，用5T龙门吊，每块长度4.8m(横隔板间距离)，用18mm的对拉螺杆进行模板固定，保持模板空间宽度。由于地面局部高低不平，安装模板时的高度由模板底的调节螺丝进行高度控制。模板的垂直度由地面预埋的花蓝螺丝进行调节，确保模板安装质量。模板加固示意见图6.2.5-1。图6.2.5-1模板加固横断面示意图6.3 钢筋及波纹管的制安6.3.1 钢筋制安钢筋到场后按设计规范要求进行抽检，抽检合格的才使用。钢筋加工与弯折的环境温度控制在+5以上，并按设计尺寸进行下料、弯制。钢筋在安装前先准确的在底模台座上定出底板钢筋的位置，并用红油漆标作记号。钢筋的绑扎做到牢固可靠，必要时每隔11.5m用电焊点焊牢固，敲去焊渣。钢筋接头在梁内按小于规范允许的百分数交错布置。6.3.2 波纹管制安波纹管制作尽量由厂家现场加工，每节长度应根据梁长与现场操作方便决定（一般1015m）。波纹管在安装前用6mm的钢筋制作成“井”字架按设计要求准确的定出波纹管的坐标。波纹管在安装连接时，用连接器紧密接连，其连接处用胶带密封，达到不漏浆要求。相邻制孔波纹管接头相互错开至少30cm。此外，安装前还应检查有无开缝或透光。为防止波纹管漏浆堵塞孔道，在波纹管内预先穿入PVC管（直径比波纹管小5mm），在混凝土浇筑过程中抽动几次，以确保孔道畅通。混凝土浇筑结束后24小时，拔出PVC管。张拉前才穿入钢绞线。6.4 混凝土施工6.4.1 材料及配合比“T”梁混凝土设计强度一般比较高。为保证混凝土强度和缩短张拉时间，在进行混凝土配合比选料时，严格按规范要求进行，合理选择配合比，必要时应参加适量的外加剂。6.4.2 混凝土施工过程控制1 混凝土的拌制混凝土拌合采用自动计量系统进行配料，人工添加袋装水泥，水量采用时间继电器进行计量控制，外加剂用小型台称计量。混凝土搅拌采用JS-500L搅拌机，混凝土的搅拌时间按规范要求进行，认真做到混凝土搅拌均匀、颜色一致。混凝土在拌制过程中随时检查混凝土的拌合质量和坍落度，直至达到设计要求。2 混凝土浇筑混凝土开盘后连续不断的进行浇筑，由龙门吊提升料斗进行入模，混凝土的浇筑由一端向另一端并分台阶进行浇筑，每个台阶长度宜为23m左右。混凝土的浇筑分三层进行，第一层浇筑60cm，第二层浇筑100cm，第三层浇筑完毕。合理的安排混凝土浇筑时间，当气温高于32时，不进行混凝土浇筑作业。3 混凝土的振捣混凝土在浇筑过程中，每层混凝土入模满足要求后，先开动附着式振动器进行振捣。附着式振动器的开动时间不宜过长，一般控制在1520秒钟之内，其他边角再由人工用插入式振动器振捣。振动棒的移动间距做到不超过振动器作用半径的1.5倍，与模板保持50100mm的距离，并插入下层混凝土5010mm。每一处振动完毕后边振边徐徐提出振动棒，避免振动棒碰撞模板、波纹管、钢筋及其他预埋件。对每一振动部位，以振动到该部位混凝土密实为止。密实的标志是使混凝土停止下沉，不再冒出气泡，表面呈现平坦与泛浆现象。6.4.3混凝土的养护及模板拆除 1 混凝土的养护：在顶层混凝土浇筑完毕1小时后，表面用湿麻袋覆盖，避免阳光直射。混凝土初凝后开始洒水养护，养护洒水的间隔时间以保持混凝土表面潮湿为宜。根据相对湿度，连续洒水养护714天。当气温低于5时，禁用洒水养护，改用冬季施工法进行施工和养护。 2 模板的拆除：当混凝土浇筑完6小时后，根据现场气温来决定拆除模板最佳时间。模板的拆除由梁的一端向另一端进行，先拆除模板上的附着式振动器及对拉螺杆，然后逐块拆除模板上的螺栓，用龙门吊将模板吊住，以防倾倒。然后再收紧花蓝螺栓，使模板绕底脚线旋转，将模板与混凝土分开，再将每块模板吊至安装地点。严禁用大锤敲打模板（防止模板变形），也不得用撬棍将板体与混凝土撬坏。 3 模板在吊运过程中，防止碰撞混凝土和其它构件而变形。模板拆除后及时检校，清除不合格的模板，将灰浆和铁锈清理干净，待用的模板均匀的涂上脱模剂。6.5 预应力系统预应力所用的材料：钢绞线、锚具、夹片、锚垫板等先通过有关试验室试验，合格后才使用。6.5.1 钢绞线的制作与切除 1 钢绞线使用时采用内抽头法，将钢绞线由中间拉出。钢绞线在下料前先准确计算并实测每个孔道的长度，以确定钢绞线的准确有效长度，然后两端各加上千斤顶的工作长度，作为钢绞线的下料长度，以免造成浪费。 2 钢绞线的切断采用300的砂轮切割机，在离切断处35cm用细铁丝绑扎牢固。 3 钢绞线的编束标示在两端部各1m处，用红油漆点上记号（一点表示1#、两点表示2#）。 4 钢绞线锚固后，用直径230mm的手持砂轮切割机将多余部分切除，不能使用电弧焊和氧焊切割，防止因温度过高使钢绞线脱锚。切除时，用湿毛巾盖住锚具和钢绞线，使切割时产生的热量不传到钢绞线的受力部分。一般切口至锚具端部控制在50mm，砂轮片厚度选用3mm，且是加筋的。6.5.2 施加预应力前的准备工作 1 压梁体混凝土试块，检查梁体混凝土是否达到设计张拉强度。 2 千斤顶校正系数应不大于1.05级，其校正有效期不超过一个月。油压表精度不低于1.0级，其校正有效期不超过一周。 3 先用高压水冲洗预应力孔道，再用高压风清除孔道内的积水和污物，然后穿钢绞线。 4 对所用的钢绞线、锚具、夹片在使用前先进行外观检查，确保无损伤、无扭结或未粘有污物。 5 布设梁体上拱度、侧向挠度和梁体端部弹性压缩的量测点。6.5.3 梁体张拉顺序梁体的张拉顺序见图6.5.3-1。6.5.4张拉程序0初始应力（10%k）k（持荷2min锚固）注：k =0.75Rby（Rby为标准强度）6.5.5T梁张拉张拉前，首先检查预应力筋的外露长度，并对其进行调整；对锚垫板进行清理，重点是波纹管及注浆孔的清理，并应做好以下准备工作： 1孔道摩阻测定图6.5.3-1 张拉顺序图 2 理论伸长值计算，后张法预应力束张拉时理论伸长值L（cm）计算公式如下： L=PL/AyEg式中 L：钢绞线长度（cm）； Eg：钢绞线弹性模量（N/mm2） Ay：钢绞线截面面积（mm2）； P：钢绞线平均张拉力（N），其计算公式如下： P=PL1-e（kx+）/（kx+）式中 P：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）； ：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，波纹管孔道一般为0.00060.001； ：钢绞线与孔道壁的摩擦系数，一般为0.160.19。 3除去锚垫板、喇叭口内、波绞管内的残余混凝土，装上YM工作锚圈、夹片，锚圈锥孔、夹片必须清洁，钢绞线、锚圈及夹片上不允许有浮锈、油污及混凝土等杂物。 4 安装限位垫板，吊装YCL千斤顶，安装工具锚（工具夹片锥面涂上退锚油：石墨或石蜡50%+机油50%）。 5 开动高压油泵，使千斤顶张拉油缸进油张拉。分级张拉时记录每级张拉油压和钢绞线伸长值。 6 达到设计应力后持荷2分钟，缓慢释放油缸压力至零，钢绞线则自行整齐地锚固在YM锚具内。 7 移走张拉设备，切除多余钢绞线，24小时内完成管道压浆工作。6.5.6张拉过程中应注意的问题 1 张拉过程中出现下列情况之一者，需更换锚具或钢绞线束重新张拉：锚具内夹片错牙在10mm以上者；锚具内夹片断裂在两片以上者（含有错牙的两片断裂）；一束中的滑丝量（含断丝及引起的滑丝）达到2根钢丝者；一片中滑丝量超过1%的；锚环断裂损坏者；切割钢绞线或压浆时以发生滑丝者。 2 锚具和工具夹片都应有标识，以免安装时同工作锚夹片混淆而误用。安装时必须将锚垫板及钢绞线上的混凝土清理干净。 3 每束钢绞线应在两端作上标记，以便穿束后观测是否扭结，无扭结时再使千斤顶与孔道对中。 4 张拉加力时不得敲击或碰撞张拉设备，要妥善保护好油压表，避免受震。未压浆或水泥浆未凝固硬结前不得敲击锚具。 5 张拉控制：采用应力应变双控制，以应力为主控，应变超出计算伸长值的6%时立即停止张拉，查明原因后重新张拉。张拉结束后，抽查钢绞线的回缩量，若超出5%的伸长量，则应查明原因后重新张拉。 6 滑丝处理：采用YCL30千斤顶和卸荷座，将卸荷座支承在锚具上，用30T千斤顶张拉滑丝钢绞线，直至将滑丝夹片取出。换上新夹片，张拉至设计应力即可。6.6 压浆6.6.1张拉完毕后要尽快压浆。压浆前应清除孔道内的积水。6.6.2水泥浆水灰比不能大于0.45，浆体最大自由膨胀量不能大于10%。6.6.3灰浆中宜掺用起缓凝、减水作用的外加剂，但不得掺加氯盐或其它对钢筋有腐蚀作用的外加剂，外加剂的掺量由试验确定。6.6.4温度低于0时，孔道内不得有积水；温度低于+5时或高于+32时，不得进行孔道压浆。气温较高时，可给拌合料的水降温或梁体降温。6.6.5水泥浆应搅拌均匀，先加水后加水泥，机械拌合时间不能少于2分钟。水泥浆放入压浆罐时应进行过滤，过滤网孔格不得大于2.52.5mm。6.6.6压浆顺序先下后上，如有串孔现象时，所有串浆孔应同时压浆。6.6.7由一端进行压浆，压力控制在0.50.7Mpa之间，当水泥浆从另一端流出，且与规定的稠度相同时，立即封堵排气孔并关闭远端的阀门，继续持压10秒，再继续持压不少于2分钟，关闭注浆端阀门，停止注浆。6.6.8压浆中途若发生故障不能连续压满时，应立即用高压水将孔道冲洗干净，查明原因处理后再重新进行压浆。6.7 封锚压浆完毕后，将锚具周围冲洗干净，并对梁端混凝土作凿毛处理，然后按设计要求设置钢筋网浇筑封锚混凝土。随后对封锚混凝土进行良好的养护，以减少收缩，防止与梁体间出现裂缝。6.8 移梁6.8.1梁片在压浆和封锚24小时后便可进行梁的移运。在移运前应对梁的长度、梁高、梁宽、外观等进行最终检验，并作好原始记录。6.8.2在距梁端1.5m处，紧贴腹板两侧的翼板上，预留吊装预留孔，每片梁4个。采用90T分离式起重机，将梁起吊横移至运梁小车上运至架梁地点。6.8.3移梁工作应由专人指挥，明确信号或手势，并先预演熟练，以防出错。6.9 模具数量与梁体的生产能力6.9.1底模台座循环时间制用调平块0.5h-绑扎钢筋6 h -安装波纹管2 h -立模5 h -混凝土浇筑6 h -养护5天-穿束、张拉4 h -注浆3 h -封锚0.5 h -停留移梁38天6.9.2模板循环时间立模10 h -混凝土浇筑8 h -养护8 h -拆模6 h -拼装、清理打油3 h -吊运2 h -结束。7、机具配备（见表7.1）主 要 施 工 机 具 配 备 表 表7.1序号机械名称规格、型号数量序号机械名称规格、型号数量1强制式砼搅拌机JS-500L1台10张拉千斤顶2套2配料机（自动计量）PD8001套11电动油泵23变压器S9-315/101台12装载机ZL5014发电机50kw1台13龙门吊5T25钢筋切断机1台14自制吊斗0.5m316钢筋弯曲机1台15附着式振动器507钢筋调直机1台16插入式振动器D50108钢筋对焊机1台17混凝土运输车49注浆机1台18波纹管加工机1合 计82（台套）8、劳动力组织合理配备梁厂施工劳动力是加快梁场施工进度的关键，本工程项目的梁场劳动力配备见表8.1。劳 动 人 员 配 备 表 表8.1施 工 管 理生 产 工 人1场 长1人1模板工42人2技术负责1人2钢筋班45人3模板工程师1人3混凝土班36人4钢筋工程师1人4机械班6人5混凝土圬工1人5波纹管制作班2人6张拉注浆1人6张拉注浆班10人7机电物质1人10工程试验1人合 计8人141人总 计149人注：梁场底模台座21个，劳动力149人，月生产T梁45片。9、质量要求本工法质量要求除执行公路桥涵施工规范、公路桥涵工程质量评定验收标准、公路桥梁工程师手册和后张预应力混凝土施工手册外，还必须满足以下要求：9.0.1电子称、配料机、千斤顶及压力表等计量设备必须经过定期标定。9.0.2钢绞线必须检测其抗拉强度、弹性模量、伸长率等；夹片应检测其硬度及锚固力等；锚垫板应检测其硬度。9.0.3混凝土材料计量必须准确，误差在允许范围内，混凝土拌合质量良好。9.0.4所有原材料、半成品设专人负责，严格按质量标准进行验收、堆放，并定期按批量进行抽样检验，使材料在使用之前100%合格。9.0.5模板安装完毕后通知质检员和质检工程师严格检查钢筋数量、位置、结构尺寸、倾斜度等，完全符合要求并签认后才浇筑混凝土。10、安全保证措施首先，须严格按照公路工程施工安全技术规程（JTJ076-95）中的规定执行。此外，还需采取如下措施：10.0.1 所有施工操作机械应编制安全操作规程，分发到班组并认真组织学习