桥梁上部结构施工5-预应力混凝土简支梁桥施工PPT课件.ppt

学习情境5预应力混凝土简支梁桥施工 1 工作任务 任务1 认识预应力混凝土结构任务2预加力的计算与预应力损失的估算的原理和方法 任务3预应力混凝土简支梁桥的构造要求和特点 任务4先张法预应力混凝土简支梁桥的施工 任务5后张法预应力混凝土简支梁桥的施工 2 学习目标 1 描述预应力混凝土结构的基本概念及材料 2 说明预加力的计算与预应力损失的估算的原理和方法 3 描述预应力混凝土简支梁桥的构造要求和特点 4 说明先张法预应力混凝土简支梁桥的施工工艺和要求 5 说明后张法预应力混凝土简支梁桥的施工工艺和要求 6 叙述预应力混凝土简支梁桥上部工程安全施工技术 3 学习目标 7 说明预应力混凝土简支梁桥上部工程施工质量检测评定基本要求 实测项目 外观鉴定要求 8 能看懂预应力混凝土简支梁桥施工图并能计算工程量 9 能进行预应力混凝土简支梁桥的施工放样 10 能绘制预应力混凝土简支梁桥的施工流程图 11 能检测钢筋的焊接质量 12 能编制简支梁静载试验方案 13 能运用相关的规范进行预应力混凝土简支梁桥施工质量控制 4 学习任务流程 预应力混凝土的基本概念 预应力混凝土结构对材料的要求 预加力计算及预应力损失估算 预应力混凝土简支梁桥构造特点 先张法施工工艺 后张法施工工艺 5 认识预应力混凝土结构 任务1 6 一 预应力混凝土的基本原理及特点 1 预应力混凝土的基本原理从受力性能的角度而言 所谓预应力混凝土结构 就是在结构承受外荷载作用之前 在其可能开裂的部位预先人为的施加压应力 以抵消或减少外荷载所引起的拉应力 是结构在正常使用和在作用下不开裂或者裂缝开展宽度小一些的结构 2 预应力混凝土结构的特点1 自重轻 节约工程材料 4 增强结构或构件的抗剪能力 3 提高结构的抗疲劳性能 2 改善结构的耐久性 7 3 预应力混凝土结构的分类 定义 国内通常把混凝土结构内配有纵筋的结构总称为加筋混凝土结构系列 一 预应力混凝土的基本原理及特点 8 预应力度的定义 桥规 JTGD60 2004 将预应力度 定义为由预加应力大小确定的消压弯矩M0与外荷载产生的弯矩M的比值 即式中 M0 M 预应力度 M0 消压弯矩 也就是使构件控制截面受拉区边缘混凝土的预压应力 抵消到零时的弯矩 M 使用荷载 不包括预加力 作用下控制截面的弯矩 9 加筋混凝土结构的分类 1 全预应力混凝土 1 沿预应力筋方向的正截面不出现拉应力 2 部分预应力混凝土1 0 沿预应力筋方向的正截面出现拉应力或出现不超过规定宽度的裂缝 当对拉应力加以限制时 为部分预应力混凝土A类构件 当拉应力超过规定限值或出现不超过限值的裂缝时 为部分预应力混凝土B类构件 3 钢筋混凝土 0 无预加应力 10 4 预应力的施加方法 1 先张法 1 在台座上按设计规定的拉力张拉钢筋 并用锚具临时固定于在台座上 2 支模 绑扎非预应力钢筋 浇筑混凝土构件 3 待构件混凝土达到一定的强度后 一般不低于混凝土设计强度等级的75 以保证预应力钢筋与混凝土之间具有足够的粘结力 切断或放松钢筋 预应力钢筋的弹性回缩受到混凝土阻止而使混凝土受到挤压 产生预压应力 11 12 2 后张法 1 后张有粘结预应力 2 后张无粘结预应力 13 后张有粘结预应力 14 后张无粘结预应力 15 二 预应力混凝土结构的材料 16 1 混凝土 1 预应力混凝土结构对混凝土的要求 1 强度高 2 收缩 徐变小 3 快硬 早强 2 混凝土的配制要求为了提高混凝土强度 减少其收缩 徐变变形值 除了选用高强度等级水泥 减少水泥用量 选用高品质的骨料以及加强振捣和养护外 还要尽量降低水灰比 水灰比控制在0 25 0 35范围内 为了增加和易性 可掺加适量的高效减水剂 另外 为了减少混凝土的收缩 徐变变形 还可以掺加优质活性掺和剂 17 2 预应力钢材 1 对钢筋性能的要求 1 高强度 2 塑性好 3 与混凝土间具有良好的粘结性能 4 良好的加工性能 2 常用的预应力钢筋 1 钢绞线 2 钢丝 3 精轧螺纹钢筋 18 三 预应力锚具与孔道成型材料 19 锚具是锚固钢筋时所用的工具 是保证预应力混凝土结构安全可靠的关键部位之一 通常把在构件制作完毕后 能够取下重复使用的称为夹具 锚固在构件端部 与构件联成一体共同受力 不能取下重复使用的称为锚具 锚具的制作和选用应满足下列要求 1 锚具零部件选用的钢材性能要满足规定指标 加工精度高 受力安全可靠 预应力损失小 2 构造简单 加工方便 节约钢材 成本低 3 施工简便 使用安全 4 锚具性能满足结构要求的静载和动载锚固性能 锚具 20 锚具的种类很多 主要有支承式锚具 锥形锚具 夹片式锚具 固定端锚具和连接器 目前最常用的张拉端锚具为夹片式锚具 锚具 21 22 23 孔道成型材料 后张有粘结预应力钢筋的孔道成型方法分抽拔性和预埋型两类 抽拔型是在浇筑混凝土前预埋钢管或充水 充压 的橡胶管 在浇筑混凝土后并达到一定强度时拔抽出预埋管 便形成了预留在混凝土中的孔道 适用于直线形孔道 预埋型是在浇筑混凝土前预埋金属波纹管 或塑料波纹管 在浇筑混凝土后不再拔出而永久留在混凝土中 便形成了预留孔道 适用于各种线形孔道 24 四 预应力设备 1 千斤顶2 高压油泵3 预加应力的其它设备 25 26 27 预加力的计算与预应力损失的估算的原理和方法 任务2 28 张拉控制应力 预应力筋中预拉应力的大小并不是一个恒定值 由于施工因素 材料性能及环境条件等的影响 钢筋中的预拉应力将会逐渐减小 预应力筋中这种预拉应力减小的现象称为预应力损失 29 预应力损失产生原因及减少措施 1 预应力钢筋与管道壁之间的摩擦引起的应力损失2 锚具变形 钢筋回缩和拼装构件的接缝压缩引起的应力损失3 混凝土加热养护时 预应力钢筋与台座之间的温度引起的应力损失4 混凝土的弹性压缩引起的应力损失5 钢筋松弛引起的应力损失6 混凝土收缩和徐变引起的预应力钢筋应力损失 30 有效预应力计算 1 预应力损失值的组合上述预应力损失有的只发生在先张法中 有的则发生于后张法中 有的在先张法和后张法中均有 而且是分批出现的 为了便于分析和计算 设计时可将预应力损失分为两批 1 传力锚固时的损失 称第一批损失 l 2 传力锚固后出现的损失 称第二批损失 lII 先 后张法预应力构件在各阶段的预应力损失组合见表5 2 1 31 2 预应力钢筋的有效预应力 预加力阶段 使用阶段 32 预应力混凝土简支梁构件的构造要求和特点 任务3 33 截面形式和尺寸 预应力混凝土构件的截面形式应根据构件的受力特点进行合理选择 对于轴心受拉构件 通常采用正方形或矩形截面 对于受弯构件 宜选用T形 工字形或其他空心截面形式 此外 沿受弯构件纵轴 其截面形式可以根据受力要求改变 形成变截面构件 34 预应力钢筋的布置 1 先张法构件预应力钢绞线之间的净距不应小于其直径的1 5倍 且对1 2 二股 1 3 三股 钢绞线不应小于20mm 对1 7 七股 钢绞线不应小于25mm 预应力钢丝间净距不应小于15mm 在先张法预应力混凝土构件中 对于单根预应力钢筋 其端部应设置长度不小于150mm的螺旋筋 对于多根预应力钢筋 在构件端部10倍预应力钢筋直径范围内 应设置3 5片钢筋网 预应力钢丝束埋入式锚具之间的净距不应小于钢丝束直径 且不应小于60mm 预应力钢丝束与埋入式锚具之间的净距不应小于20mm 预应力钢筋或埋入式锚具的混凝土保护层厚度不应小于30mm 当构件处于受侵蚀环境时 该值应增加10mm 35 后张法构件在靠近端支座区段横向对称弯起 尽可能沿梁端面均匀布置 同时沿纵向可将梁腹板加宽 在梁端部附近 设置间距较密的纵向钢筋和箍筋 并符合T形和箱形梁对纵向钢筋和箍筋的要求 预应力直线管道的混凝土保护层厚度 对构件顶面和侧面 当管道直径等于或小于55mm时 不应小于35mm 当管道直径大于55mm时 不应小于45mm 对构件底面不应小于50mm 当桥梁处于受侵蚀的环境时 上述保护层厚度应增加10mm 后张法预应力混凝土构件的端部锚固区 在锚具下面应设置厚度不小于16mm的垫板或采用具有喇叭管的锚具垫板 锚垫板下应设间接钢筋 其体积配筋率不应小于0 5 36 三 预应力钢筋管道的设置 由钢管或橡胶管抽芯成型的直线管道 其净距不应小于40mm 且不宜小于管道直径的0 6倍 对于预埋金属或塑料波纹管和铁皮管 在竖直方向可将两管道叠置 37 四 非预应力筋布置 1 箍筋1 箍筋直径和间距 预应力混凝土T形 I形截面梁和箱形截面梁腹板内应分别设置直径不小于10mm和12mm的箍筋 且应采用带肋钢筋 间距不应大于250mm 自支座中心起长度不小于一倍梁高范围内 应采用闭合式箍筋 间距不应大于100mm 2 在T形 I形截面梁下部的马蹄内 应另设直径不小于8mm的闭合式箍筋 间距不应大于200mm 此外 马蹄内尚应设直径不小于12mm的定位钢筋 2 其它辅助钢筋1 在先张法预应力混凝土构件中 预应力钢筋端部周围应采用以下局部加强措施 1 对于单根预应力钢筋 其端部设置长度不小于150mm的螺旋筋 2 对于多根预应力钢筋 在构件端部10d d为预应力钢筋直径 范围内 设置3 5片钢筋网 2 在后张法预应力混凝土构件中 预应力钢筋端部周围应采用以下局部加强措施 后张法预应力混凝土构件的端部锚固区 在锚具下面应设置厚度不小于16mm的垫板或采用具有喇叭管的锚具垫板 锚垫板下应设间接钢筋 其体积配筋率不应小于0 5 38 先张法预应力混凝土简支梁构件的制作工艺 任务4 39 一 张拉台座设计 1 张拉台座的种类1 墩式台座 2 槽式台座3 构架式台座4 换埋式台座 2 台座的构造要求 1 台座的承力台墩必须具有足够的强度和刚度 并应满足抗倾覆的要求 2 台座横梁受力后的挠度应控制在2mm以内 并不得产生翘曲 3 钢丝锚固板的挠度应控制在1mm以内 40 41 先张法施工工艺及要求 1 模板 支座及台面要求模板应满足承载力 刚度和稳定性的要求 并应具有构造简单 装拆方便 不漏浆的特点 长线生产的模板应采用钢模或外包钢板的木模 混凝土胎模表面应平整光滑 目前常见的做法是做水磨石台面或钢板台面 转角处应做成圆角 短线生产的钢模承载力和刚度应满足张拉 成型 起吊时的要求 42 预应力筋铺设及锚具 夹具安装 预应力筋应在台面上的隔离剂干燥之后铺设 隔离剂应有良好的隔离效果 又不应损害混凝土与钢筋的粘结力 如果预应力筋遭受污染 应使用适当的溶剂加以清刷干净 隔离剂若被雨水冲掉应进行补涂 43 预应力钢筋张拉 1 张拉控制应力2 张拉3 预应力值的校核4 张拉操作要点 44 4 混凝土浇筑 按照混凝土施工操作要点进行操作 如用人工操作 必须反铲下料 如用翻斗车 吊斗下料 应注意铺料均匀 避免压弯网片 根据构件种类 采用适当的振捣设备 梁柱宜用插入式振动器 深梁宜用附着式振动器板类宜用平板式振动器 短线模外张拉的构件 宜用振动台 振捣工作要求边角密实饱满 特别是两端必须密实饱满 振捣时 振动棒严禁触动预应力筋 每条长线台座构件 宜在一个台班内全部成 长线生产应连续进行至整条生产线完成 预制构件表面应原浆抹平或拉纹 不得洒水或撤干水泥粉 45 5 预应力筋放张 常用的放张方法有 螺杆放张法 砂箱放松法 千斤顶放张法 楔形垫放张法 预热放张法 46 6 预制构件堆放 堆放构件的场地 应平整夯实 防止不均匀沉陷而使构件断裂 堆放时使构件与地面之间留有一定空隙 并有排水措施 构件堆放应按构件的刚度及受力情况平放或立放并应保持稳定 梁的叠放应小于4层 重叠堆放的构件 应吊环向上 标志向外 堆垛高度应按构件强度 地面承载力 垫木强度及堆垛的稳定性确定 底层垫木的位置 应在理论支撑线上 向上各层的垫木应略向里收缩 垛与垛之间应留有一定的空隙 47 质量检验及验收要点 1 预应力筋2 混凝土4 构件结构性能3 外观检查 48 后张法预应力混凝土简支梁构件的制作工艺 任务5 49 一 后张法施工工艺流程 50 预应力筋预留管道的尺寸与位置应正确 孔道应平顺 端部的预埋钢垫板应垂直于管道中心线 管道应采用定位钢筋固定安装 使其能牢固地置于模板内的设计位置 并在混凝土浇筑期间不产生位移 固定各种成孔管道用的定位钢筋的间距 对于钢管不宜大于lm 对于波纹管不宽大于0 8m 对于胶管不宜大于0 5m 对于曲线管道宜适当加密 二 预应力孔道安装 51 预应力筋安装 1预应力筋的下料长度应通过计算确定 计算时应考虑结构的孔道长度或台座长度 锚夹具厚度 千斤顶长度 焊接接头或镦头预留量 冷拉伸长值 弹性回缩值 张拉伸长值和外露长度等因素 下料宜采用切断机或砂轮锯 不得采用电弧切割 52 预应力筋可在浇筑泥凝土之前或之后穿入管道 对钢绞线 可将一根钢束中的全部钢绞线编束后整体装入管道中 也可逐根将钢绞线穿人管道 穿束前应检查铺垫板和孔道 锚垫板应位置准确 孔道内应畅通 无水和其他杂物 预应力筋安装 53 三 锚具安装 54 四 预应力筋张拉 55 1对力筋施加预应力之前 应对构件进行检验 外观和尺寸应符合质量标准要求 张拉时 构件的混凝土强度应符合设计要求 设计未规定时 不得低于设计强度等级值的75 四 预应力筋张拉 56 2预应力筋的张拉顺序应符合设计要求 当设计未规定时 可采取分批 分阶段对称张拉 四 预应力筋张拉 57 3应使用能张拉多根钢绞线或钢丝的千斤顶同时对每一钢束中的全部力筋施加应力 群拉 但对扁平管道中不多于4根的钢绞线除外 四 预应力筋张拉 58 预应力筋在张拉拉制应力达到稳定后方可锚固 预应力筋锚固后的外露长度不宜小于30mm 锚具应用封端混凝土保护 当需长期外露时 应采取防止锈蚀的措施 一般情况下 锚固完毕并经检验合格后即可切割端头多余的须应力筋 严禁用电弧焊切割 强调用砂轮机切割 五 孔道压浆 59 压浆前 应对孔道进行清洁处理 冲洗后 应使用不合油的压缩空气将孔道内的所有积水吹出 水泥浆自拌制至压入孔道的延续时间 视气温情况而定 一般在30 45min范围内 水泥浆在使用前和压注过程中应连续搅拌 对于因延迟使用所致的流动度降低的水泥浆 不得通过加水来增加其流动度 五 孔道压浆 60 六 施工质量检验及验收要点 1 材料 设备及制作2 预应力筋及孔道布置3 混凝土浇筑5 孔道灌浆4 预应力筋张拉 61