(框图)先张法预应力空心板梁施工工艺

1、一工程概况一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，铁路中心里程 DIK20+388.2，公路中心里程为K1+742.8,铁路正线与公路路线夹角为 472559,该桥按斜交 30设计 。孔跨布置为 330m 先张空心板梁,桥梁全长 111.29。本桥下部结构桥台采用 U 型台，桩基础。桥墩采用钢筋混凝土三柱式墩，挖孔桩基础，墩身直径 1.5m，墩高 17，最深挖孔桩为 25，0台后侧设置有 9 根 2.253.25的锚固桩，台前设置重力式挡土墙。该桥梁部采用 330预应力混凝土空心板梁，斜度为 30，分为中板和边板两种类型，中板宽 1.43，边板宽 1

2、.68，板高1.40，空心板采用 C40 混凝土，中板混凝土为 20.93，边板混凝土为 21.89底板内共布设 19 根预应力筋，间距为 7.2cm，预应力钢筋采用 270 级 15.24 毫米高强度低松弛钢铰线，每根张拉力为196KN ,引伸量为 17.8cm。二、梁场布置二、梁场布置 (一一)、梁场布置、梁场布置因本桥施工场地狭窄,经技术人员现场勘察研究分析,决定将 30m先张法预应力空心板梁预制场置于贵阳台后路基上,设纵向两组制梁台座，每组 3 个，共计 6 个。由于场地为已成形高速公路路基，其强度满足要求，因此直接在其上现浇 25cm 厚的砼台座，而台座两端采用2m2m2m 扩大基础

3、。张拉台座也设置为 2 组，为满足张拉要求,基础采用 4m4m2m+4m2m2m+4m2m1m 钢筋混凝土台阶式基础。其上设75cm 高的传力墩，传力墩后设置混凝土平台，以放置钢横梁。贵阳方向为张拉端,设固定钢横梁及活动钢横梁,两者之间放置 YD3000600型千斤顶,重庆方向仅设固定钢横梁,固定钢横梁紧贴于传力墩。在制梁场贵阳端及顺渝黔路右侧设存梁场。制梁场设一副净吊 50t，净跨16m，净高 8m 的龙门吊,作为板梁混凝土浇筑及纵、横向移梁的吊具。在梁场两侧设龙门轨道，顺桥设 2%的纵度。贵阳重庆1、 50t 龙门吊； 2、固定钢横梁； 3、传力墩； 4、张拉梁台； 5、 张拉油顶； 6、

4、活动钢横梁； 7、存梁场； 8、龙门轨道；梁梁 场场 平平 面面 布布 置置 图图(二二)、龙门吊的设计、龙门吊的设计本龙门吊采用万能杆件现场拼制而成，设计净吊 50t，净跨 16m，净高 8m。1、主应力计算、主应力计算 a、恒载部分：q=0.8t/mM恒中=ql2/8=0.8162/8=25.6tmb、活载部分：净吊重 30t，小车重 12t，G总=42t。因可能出现不均匀受力，故取 1.2 的不均匀系数 P集中=421.2=50.4t M活中=PL/4=50.416/4=201.6tmc、荷载组合：Mmax=M恒中+M活中=25.6 +201.6=227.2tm龙门吊检算草图总=56.8

5、tmd、跨中产生的 Mmax由上、下弦杆内力组成的力矩平衡，则： S弦=227.2tm/4=56.8tm 压 = M弦/W抵=56.8tm103/0.8482=824.6Kg/cm2=1700 Kg/cm2(满足要求)(W抵由万能杆件 4N1 拼而成) 2、挠度计算、挠度计算a、恒=5qL4/384EIx=50.816/3842.11037.456106 =0.436cm b、活 =PL3/48EIx=50.4163/482.11037.5106=0.272cm 总= 恒+ 活=0.708cm=2.29cm(满足要求)三、台座检算三、台座检算（一）（一） 、台座稳定性验算、台座稳定性验算1 1

6、、抗倾覆验算：、抗倾覆验算：取台座绕 o 点的力矩，则由重力产生的平衡力矩为：Mr =G1L1+G2L2+G3L3+G4L4 =10405+5203+2601+22.83.7=7104.4KNm由于被动极限的产生要求土体产生较大的变形，即台座产生了较大的变形，而这对于本设计是不允许的，因此被动土压力可以忽略不计。由预应力筋的张拉力产生的倾覆力矩为： MDV=Nh=196190.347 =1292.2 KNm抗倾覆安全系数K= Mr/ MDV=7104.4/1292.2 =5.51.5（安全）2 2、抗滑移验算、抗滑移验算 （1） 、混凝土台座与土的摩阻力 F:F=(G1+G2+G3+G4) 公

7、路地基为压实的碎石，取 =0.65，则F= 0.65（1040+520+260+22.4） = 1197.6KN(2)、台座受到的被动土压力 EP: EP= rHtg2(45+/2)- rHtg2(45-/2) = 204tg2(45+30/2)- tg2(45-30/2) = 213.6KN/m2P = hEP/H = 0.5213.6/4 = 26.7KN/m2EP = ( EP+ P)(H-h)B/2 = (213.6+26.7)(4-0.5)5/2 = 2102.6KN(3)、台面的抵抗力 N: N=1270KN台座的抗滑力： N1 = F+EP+ N=1197.6KN+2102.6K

8、N+1270KN = 4570.2KN则抗滑移安全系数 K = N1/N=4570.2/3724 = 1.41.3(安全)（二）（二） 、台座强度验算、台座强度验算1 1、传力墩受力分析、传力墩受力分析（1） 、受剪分析由于传力墩分两次浇注，所以造成一个剪切面。25 钢筋：Ag=4.9cm2；32 钢筋：Ag=8.03 cm2。Ag= 124.9+208.03=219.4 cm2= Tmax/Ag=1862/219.4=8.5KN/cm2= 0.718.5=13 KN/cm2 (安全)(2)、局部承压验算根据实用土木工程手册P1361: 局=8.5A/Ac；其中：A=5070=3500cm2；

9、Ac=4040=1600cm2。局=8.5A/Ac=8.53500/1600=12.6(安全)2、钢横梁强度验算钢横梁承受的均布荷载为：q= 19619/2=1862KN/mM= ql2/8=186222/8= 931KN 钢横梁需用的截面抵抗矩为：W= M/f= 931106/315= 29561033 钢横梁横截面如下：钢横梁计算简图2I56a: Wx=2342cm3 ； Ix=65586cm4； A=135.3cm2 ； b=16.6cm； E=2.1103t/cm2； I1= bh3/12= 2.051.83/12= 23165cm4 W1 = bh2/6 = 2.051.82= 89

10、4cm3 W总= 2342.2+894.4= 3236.6 cm3 W总= 3236.6cm3 W(安全)钢横梁的剪力为： V=ql/2= 18622/2= 1862KN钢梁的剪应力为： = V/A= 1862/135.3= 137.6Mpa fV= 185MPa(安全)钢横梁的变形值为： max = 5ql4/384EI = 5186210624/3842.110523165104 = 0.013mm=l/400=5mm(满足要求)四、四、先张法施工先张法施工预应力筋采用符合 ASTMA,416-90a 标准的 j15.24 钢铰线,每片梁设计为 19 根,全部位于底板处。预应力施工采用 3

11、 片板梁整体张拉、整体放张。在梁与梁之间用精轧螺纹钢连接,在两端采用精轧螺纹钢锚固,精轧螺纹钢与钢铰线之间用连接器连接。张拉程序为：0 初应力(20%K) 控制应力(K)持荷分仲 90%控制应力绑筋立模 控制应力(锚固)当钢铰线连接好后,用两台小油顶在活动横梁前对称张拉,当油压表读数达初应力时,即可锚固 ,把油顶换到下一根预应力筋,这样由内到外对称张拉每一根钢铰线到初应力并锚固好。调整活动横梁,使之与大油顶紧贴,然后用大油顶张拉,当油表读数达到控制应力时期,封住给油阀,持荷 3 分钟,此时测量油缸伸长量,给此时量测到的数字加上初应力时的理论伸长量,即为控制应力时的实际伸长量,此伸长量与控制应力

12、时的理论伸长量之差要控制在-5%10%时之间,若不满足此要求,需查明原因,重新进行张拉。伸长量无误后回油到 90%控制应力时,再封住给油阀,锚固,预拉完毕。此时即可绑钢筋,立模型,待模型立好后再张拉到控制应力,量测伸长量,应与预拉值要同,方可锚固,此次锚固后立即浇筑砼。、30m、1、2、3、 在梁体的混凝土强度达到设计强度的 85%以上时,方可进行预应力筋的放张,放张要缓慢均匀地进行,待预应力筋松弛到自然状态，方可纵横向移梁。张拉作业要特别注意安全,作业时操作人员应站在两侧，端面方向禁止站人，张拉前后两端栽防护栏杆，防止钢铰线拉断后甩出伤人。每次张拉均要在钢铰线上加盖防护网罩。张拉时压力表读数

13、及伸长量计算：张拉锚下控制应力 K=1395MPa ,钢铰线断面面积 S1=139MM2，精轧螺纹钢断面面积 S2=490.9 MM2初应力、控制应力及 90%控制应力时的张拉吨位分别为P1，P2，P3P1=20%KS1=38.8KNP2=K S2=3684.1 KNP3=90%KS3=3315.78KN初应力时理论伸长量的计算钢铰线 L1=P1L1/E1A1=12.8CM精轧螺纹钢 L2= P1L2/E2A2=0.6CM则 L初应力=13.4CM控制应力时理论伸长量的计算钢铰线 L1=P2L1/E1A1=64.03CM精轧螺纹钢 L2= P2L2/E2A2=2.76CM则 L控制应力 =66

14、.8CM 五、梁体预制五、梁体预制 （一）（一） 、模板设计、模板设计板梁侧模采用大块钢模,每节 6 米,纵向采用螺栓连接,面板采用6mm 厚钢板制作,横肋采用 200 工字钢,竖肋采用 2126 槽钢,以保证模型有足够的刚度。在台座施工前预留下口拉条孔位，采用波纹管预留孔洞,上口拉条上设有用来控制内模上浮的丝杠。内模为可移动桁架式钢模，面板为 3mm 厚钢板, 桁架上设滚轴,拆模时只需将桁架拖出,即可拆除。底模采用 10mm 厚钢板焊于台座上。立模前将面板统一打磨平顺,并涂上脱摸剂,以保证板梁内实外美。1 1、外模验算、外模验算 (1)、面板验算a、强度验算：取模板中纵横加劲肋最长的一块面板

15、作为计算单元（如下图所示） 。四边嵌固板承受均布荷载时，长边跨中支承处的弯矩为最大，则M=My10qLx2 =0.011019.930.52 =0.50KNmW=bh2/6=550.62/6=3.3cm3max=Mmax/W=0.50103/3.310-6 =151.5MPaw=181Mpa(满足要求)b、挠度验算：四边嵌固板中心点的挠度为 =Bql/E3=0.0015319.93103/2.11011(0.006)3=0.67mml/400=1.25mm(满足要求) (2)、横纵加劲肋验算a、横向加劲肋验算横肋间距 750，采用 I200，支撑在竖肋上。查表得 W=237103mm3；I=2

16、370104mm4 ；荷载：q=Ph=0.0156750=11.7N/mmM=ql2/8=11.712502/8=2.3106Nmm=M/W=2.3106/237103 =9.7 MPaw=181Mpa(满足要求)=5ql4/384EI 面板计算单元=511.712504/3842.11052370104 =0.07mml/400=3.1mm(满足要求)b、纵向加劲肋验算选用 212.6，以上下拉杆作为支撑点，W=62.1103mm3，I=391104mm4。=0.021250=25N/mmM =ql2/8=2512502/8=4.9106Nmm =M/W=4.9106/62.1103=78.

17、9MPa215Mpa(可满足要求) =5ql4/384EI =52512504/3842.1105391104 =1.0mm1250/400=3.1mm(可满足要求)2 2、内模验算、内模验算 (1)、面板验算a、强度验算：对于侧板，所取的荷载单元如下：内面板计算单元由于 ly/lx=46.5/50=0.932(按双向板计算)， 查附表二，得 KMx=0.02286, KMy=0.0206, KMx0=-0.0640, KMy0=-0.0621 取 1mm 宽的板条作为计算单元，荷载 q 为： q=0.021=0.02N/mm 求支座弯矩：Mx0 =KMx0qlx2=-0.0640.02500

18、2=-320NmmMy0 =K My0qly2=-0.06210.024652=-268.6Nmm 面板的截面系数：W=bh2/6=132/6=1.5mm2 应力为：max=Mmax/W=320/1.5=213MPa215Mpa（可满足要求） 求跨中弯矩：Mx =KMxqlx2=0.022860.025002 =114.3NmmMy =K Myqly2=0.02060.024652=89.1Nmm钢板的泊松比 =0.3,故需换算为：Mx() =Mx+My=114.3+0.389.1=141.03NmmMy() =My+Mx=89.1+0.3114.3 =123.4Nmm应力为：max=Mmax

19、/W=141.03/1.5=94MPa215Mpa（满足要求）b、挠度验算B0 =Eh3/12(1-2)=2.110533/12(1-0.32)=5.2105Nmmmax =Kfql4/B0=0.001920.025004/5.2105=0.6mm/l=0.6/5001/500 （满足要求）（2） 、横肋计算横肋间距 465，采用50，支撑在三角架上。荷载：q=Ph=0.02465=9.3N/mm；50 的截面系数W=10.4103mm3，惯性矩 I=26104mm4M =ql2/8=9.35002/8=2.9105Nmm=M/W=2.9105/10.4103 =29.9MPa215Mpa(可满足要求)=5ql4/384EI=59.35004/3842.110526104 =0.13mm500/400=1.25mm(可满足要求)(3)、竖向加劲肋验算竖肋为25254，分别以上下合页及三角架作为支承点，W=0.59103mm3,I=1.03104mm4。q=Pl=0.02500=10N/mm M =ql2/8=105002/8=3.1105 Nmm