U型梁施工及重点控制讲义

U型梁施工及重点控制概述结构形式预制梁场规划建设U型梁工艺流程模板工程钢筋工程先张法预应力张拉混凝土浇筑梁体养生搬梁转运存梁区重点检查项目及经验浅谈1.概述

先张法预应力混凝土U型梁(以下简称U型梁)是开口薄壁构件，作为一种下承式预应力混凝土结构，主要有建筑高度低、降噪效果好、断面空间利用率高、行车安全有保证、外形美观视觉效果好、综合造价低、整体结构易于维修养护等技术优点，对于建筑高度受到限制、环境噪声控制严格的地区是一种理想的结构形式，特别是城市桥梁或穿越城市地区的公路、铁路桥梁具有明显的优越性。但整体而言，U型梁在我国应用尚少，特别是在城市轨道交通领域应用较少，主要有1999年广州地铁2号线一孔单线U型梁足尺试验，2001年上海市轨道交通6号线一孔双线U型梁足尺试验，以及上海市城市轨道交通11号线推广应用，青岛蓝色硅谷城际轨道交通工程部分采用先张法U型梁等。现具备成熟的先张法U型梁生产经验的单位还不多。2.结构形式U型梁为单线简直，现有招标图纸所给U型梁设计图为后张法U型梁图纸，而实际施工预采用后张法，所以下面所说的结构尺寸仅作参考。30米标准梁结构为钢筋预应力混凝土结构，其外形设计尺寸为：梁高1.83m，梁下口宽度为3.03m，上口宽度5.4m，底板厚度0.28m，U梁腹板两侧均为圆弧不对称结构。

梁体跨径分为3种类型：25m、27.5m、30m；2.结构形式30m标准梁断面图3.预制梁场规划建设Z4线一期工程采用集中预制，是整个高架施工非常重要的部分，因此对预制梁场的规划布局和土建结构设计要给以足够重视。（一）预制梁场的规划布局1、预制台座数量；2、存梁台位数量；3、平面布置合理3.预制梁场规划建设3.（二）土建结构设计预制场土建结构物较多，除预制台座与后张法预应力梁预制台座差别较大外，其它如存梁台座、门吊轨道基础、混凝土拌和站等设计方法均类似，这里不再赘述，这里主要对先张法预制台座的介绍。预制台座是制梁场土建结构物设计的重点，制梁台座的设计应满足强度、刚度、稳定性和施作可操作性要求，同时应注意地基沉降的控制设计。预制梁场规划建设4.U型梁施工主要包括模板作业、钢筋作业、预应力作业、混凝土作业、搬梁作业等，其预制阶段工艺流程如下图：U型梁工艺流程预制台座准备、外模、底模整备钢筋在绑扎台整体绑扎钢筋整体吊装至预制台座U型梁梁端预应力钢筋与张拉横梁联接安装端模、侧模单顶张拉预应力钢筋至设计初应力（一般不超过0.2σ）整体千斤顶张拉值设计中段应力（一般不超过0.8σ）单顶张拉预应力钢筋至设计终应力（σ）检测、调整检查确认浇筑混凝土养护混凝土至设计强度（弹模和龄期）预应力钢筋放张切割预应力钢筋搬梁机搬梁至存梁区，并继续养生至14天控制重点及风险点5.针对U型梁结构特点，应选用全自动液压滑模系统。该模板系统具有移动方便、安拆快捷、混凝土结构成型效果好等诸多优点。

模板工程5.U型梁底底模采采用钢钢结构构形式式，骨骨架采采用型型号工工字钢钢，面面板采采用10mm钢板，，底模模两侧侧连接接法兰兰采用用钢带带。模板工工程——底模安安装5.模板工工程——底模安安装5.外侧模模与底底板间间采用用螺栓栓连接接，中中间均均设置置密封封橡胶胶条，，侧模模依靠靠螺旋旋千斤斤顶及及调节节螺杆杆支撑撑于地地面，，并设设置螺螺旋斜斜撑杆杆。内内模通通过液液压油油缸支支撑收收缩，，通过过内模模板水水平撑撑杆调调至规规定的的尺寸寸。模板工工程——侧模安安装5.模板工工程——侧模安安装安装行行走支支架及及主横横梁5.内侧模模板采采用液液压控控制铰铰接连连接在在支架架横梁梁上，，支架架横梁梁与移移模支支架横横梁间间通过过螺杆杆连接接，使使内外外侧模模、支支架横横梁及及移模模支架架连成成整体体。模板工工程——侧模安安装5.模板工工程——侧模安安装移出内内模、、对钢钢模面面板进进行打打磨，，清理理至表表面无无锈漆漆，然然后涂涂刷模模板油油，如如长时时间不不用，，还需需在模模板表表面涂涂刷模模板油油后腹腹膜，，防止止钢板板表面面重新新锈蚀蚀。5.端模采采用嵌嵌入式式结构构，即即相嵌嵌于内内外模模之间间，梁梁长由由端模模位置置控制制。两两侧的的端模模，形形状与与大小小与U梁腹板板相同同，即即大半半径弧弧形，，必须须与内内外模模配合合良好好，才才能有有效防防止浇浇捣时时的漏漏浆现现象。。在端端模下下部，，有大大量钢钢绞线线通过过，即即在端端模下下部需需精确确开设设所有有预应应力孔孔洞位位置。。模板工工程——端模安安装这是后后张法法的端端模，，先张张法底底部不不同5.U型梁拆拆模时时的混混凝土土强度度应符符合设设计要要求。。当设设计无无具体体要求求时，，应达达到设设计强强度的的50%以上。。采用用蒸养养工艺艺拆模模时，，梁体体混凝凝土芯芯部与与表层层、表表层与与环境境温差差均不不得大大于15℃℃，且能能保证证棱角角完整整。当当环境境温度度低于于0℃时，应应待表表层混混凝土土冷却却至15℃℃以下方方可拆拆除模模板；；在炎炎热或或大风风干燥燥季节节，应应采取取逐段段拆模模、边边拆边边盖、、边拆拆边浇浇水或或边拆拆边喷喷涂养养护剂剂的拆拆模工工艺。。大大风或或气温温急剧剧变化化时不不宜拆拆模。。模板工工程——模板拆拆除5.1、制梁梁台座座施工工阶段段，要要严格格控制制两侧侧条梁梁基础础的高高度偏偏差，，尽量量减少少底模模铺设设时的的钢垫垫板高高度；；2、模板板试拼拼装阶阶段，，严格格控制制相邻邻模板板拼缝缝高度度偏差差，保保证梁梁体成成型效效果；；3、模板的液压压系统需提前前调试，加强强软、硬管的的连接固定；；4、脱模剂配制制需选择新购购材料配制，，不得使用废废旧材料；模板工程——较易出现的问问题6.由于U型梁属于薄壁壁式预制构件件，要求钢筋筋尺寸和位置置必须精确，，因此钢筋加加工尽可能采采用数控加工工设备。每种型号的第一根钢筋成型后，应与与放样表上的的形状尺寸及及钢筋大样进进行复核，符合后再批批量生产。钢筋工程——钢筋加工6.U型梁钢筋绑扎扎一般采用钢钢筋胎膜，在在钢筋绑扎台台上完成钢筋筋骨架的绑扎扎，然后整体体由专用扁担担吊装架调入入预制台座上上。首先确定支座座、防落梁、、吊装孔预埋埋件位置。先先绑扎U型梁端部钢筋筋，后绑扎腹腹板钢筋及架架立筋，随后后绑扎底板下下、上层钢筋筋，最后绑扎扎翼缘板帽钢钢筋。钢筋工程——钢筋绑扎6.钢筋保护层垫垫块选用与梁梁体同标号水泥砂砂浆垫块。当钢绞线、预预埋件等与钢钢筋冲突时，，根据实际情情况避开预埋埋件等进行钢钢筋弯折搭接接。U型梁钢筋骨架架绑扎完成后后，采用紧线器及钢丝丝绳将两侧腹板钢钢筋对拉，防止钢筋胎胎模拆除后导导致腹板钢筋筋向外侧倾倒倒出现变形。。钢筋工程——钢筋绑扎6.U型梁预埋件主主要有支座预预埋件、防落落梁预埋件、、吊装孔预埋埋件、电缆套套筒预埋件、、声屏障埋件件、接触网立立柱预埋件、、伸缩缝预埋埋件，排流端端子预埋件等等，其中支座预埋件、防落梁预埋件、吊装孔预埋件位于梁底两端位置，声屏障埋件、接触网立柱预埋件集集中在U型梁腹板顶面，电缆套筒预埋件集中在在梁两侧腹板的内弧面面。钢筋工程——预埋件安装6.1、钢筋加工偏偏差大，导致致同样型号的的钢筋在安装装过程中平面面位置偏移过过大；2、支座板预埋埋件安装位置置偏差，导致致架梁阶段支支座下锚栓无无法正常穿入入盖梁预留孔孔（U型梁运至提梁梁墩位后，需需将支座与梁梁底支座预埋埋板固定，方方可提梁安装）；3、声屏障预埋埋地脚螺栓垂垂直度偏差，，导致后期安安装困难；4、腹板钢筋在在安装过程中中为针对电缆缆支架预埋件件进行局部调调整，导致预预埋套筒与钢钢筋冲突，无无法正常合模模；5、钢绞线安装装位置偏差，，导致张拉应应力损失偏大大，对梁体产产生不良影响响（裂缝）；；钢筋工程——较易出现的问问题7.上海市轨道交交通11号线南段工程程和青岛蓝色色硅谷城际轨轨道交通工程程，U型梁预制采用用先张法施工工，目前还是是属于比较先先进的施工工工艺。下面以以上海市轨道道交通11号线南段工程程为例，介绍绍U型梁先张法预预应力张拉。。先张法预应力力张拉后张法预应力力张拉先张法预应力力张拉先张法轴侧图图7.先张法钢绞线线布置形式先张法预应力力张拉7.先张法预应力力张拉7.先张法预应力力张拉台座等轴视图图台座上视图7.先张法预应力力张拉——台座各部件调调整、测试先张预应力施施工前，其台台座两端8只千斤顶必须须安装定位钢钢架和警报装装置，无关人人员撤离台座座区域。张拉拉横梁与张拉拉千斤顶之间间须做到密贴贴，保证传力力均匀，张拉拉横梁、张拉拉千斤顶与钢钢绞线合力线线要保证同一一合力线，避避免偏心受力力产生倾覆事事故。7.先张法预应力力张拉——设备标定张拉设备及仪仪表应在使用用的温度条件件下进行配套套检验并编号号，并出具计计量检验报告告。其压力表表的精度采用用0.4级。检验张拉拉设备用的试试验机或测力力计精度不得得低于±2%。检验时千斤斤顶活塞的运运行方向，应应与实际张拉拉工作状态一一致。如在使使用过程中，，张拉设备出出现反常现象象或在千斤顶顶检修、油压压表失灵、调调换以后，应应重新检验。。铁路规定：1、千斤顶使用用一个月；2、千斤顶张拉拉作业达300次；3、首次使用前前；4、千斤顶经过过大修，或漏漏油严重，经经拆修以后。。压力表校准周周期：1、1.0级压力表校准准周期为一周周，0.4级压力表校准准周期为一个个月；2、压力表作业业张拉达300次；3、更换用油规规格、使用超超过允许偏差差、发现异常常故障时。说明：千斤顶顶与压力表必必须配套标定定，配套使用用。7.先张法预应力力张拉——预应力筋安装装、钢模就位位按图纸尺寸要要求放置先张张预应力钢绞绞线，放置时时应按顺序进进行，防止钢钢绞线交错不不齐。逐根预预应力钢绞线线按图纸标示示进行编号，，贴标签；工工具钢绞线对对应编号，并并用透明胶布布包裹标签，，以便重复使使用。7.先张法预应力力张拉——预应力筋安装装、钢模就位位、安安装连接器按图纸尺寸要要求放置先张张预应力钢绞绞线，放置时时应按顺序进进行，防止钢钢绞线交错不不齐。逐根预预应力钢绞线线按图纸标示示进行编号，，贴标签；工工具钢绞线对对应编号，并并用透明胶布布包裹标签，，以便重复使使用。先张法预应力力钢绞线连接接时，应再次次逐根按粘贴贴的标签理顺顺，不得紊乱乱，在确定无无误后，方可可进行连接。。为防止钢绞绞线与设计位位置偏差过大大，应在每片片U型梁的两端设设置专用定位位孔板及辅助助定位对中装装置。锚夹具具及连接器的的选用和验收收应严格执行行国家标准GB/T14370——2007《《预应力筋用锚锚具、夹具和和连接器》的规定。预应应力钢绞线连连接后，用25t千斤顶预紧。。7.先张法预应力力张拉——预应力张拉1）前横梁58~70号（62号除外）、73~84号钢绞线短束束先张拉至15%控制应力；2）后横梁1~57号、62号、71号、72号钢绞线长束束张拉至25%控制应力；3）首先张拉台台座被动端的的4台500t千斤顶推横梁梁1’至预定位置，，插入垫块（（125mm），千斤顶回回油；然后张张拉台座主动动端的4台500t千斤顶推横梁梁1至预定位置，，插入垫块（（125mm），千斤顶回回油；4）上述工序完完成后，再用用25t千斤顶逐根张拉至设计控控制应力值。。7.先张法预应力力张拉——预应力张拉预应力钢绞线线张拉必须派派持有张拉上岗证的专业人员负负责，张拉人人员应认真填填写施工预应力记记录表，并签字后交交监理签证。在张拉过程程中，升压应均匀，严禁快速升压压。预应力张拉拉工序属关键键工序，属重要隐蔽工程程。除施工人员员自检、互检外外，专职检验员员应对张拉顺序、张张拉程序、张张拉力、静停停时间、张拉拉伸长值、钢钢绞线断滑丝丝、锚塞外露露量等施工规定进进行监督性的的旁站检查。。7.先张法预应力力张拉——预应力放张当混凝土强度度达到设计要要求并经监理理工程师批准准后方可开始始放张，混凝凝土强度通过过试压确定。。采用单端放放张，张拉台台座主动端先先放张，被动动端后放张。。放张步骤为为：10%—10%—20%—20%——20%—20%（垫块厚度逐逐步变薄），，各步放张时时间间隔1mn。放张时间控控制在半小时时以上完成，，横梁两侧放放张速度应一一致。放张后后，梁端露出出部位的钢绞绞线采用手动动式砂轮切割割机切断，钢钢绞线两端刷刷防锈漆，以以防锈蚀。7.先张法预应力力张拉——较易出现的问问题1、预应力钢绞绞线应力不均均匀性。采取取措施：连接接器安装时夹夹片逐个确认认→预力束预预紧好后，每每根索逐根位位置检查，是是否有其它无无关物件干涉涉→整体张拉拉被动端顶推推横梁，两侧侧位移一致，，垫块厚度一一致→主动端端亦同，同时时观察五只30t力传感器在计计算机显示屏屏数值变化。。若差值大则则需调整→小小顶先拉传感感器索，得到到锚下力值，，其它参照此此读数。通过过上述过程控控制索应力均均匀，使误差差在设计要求求的范围内。。2、预应力千斤斤顶相互不同同步。采取措措施：拟采用用4只位移传感器器，主动端的的横梁1与两立柱间上上下各设置2只位移传感器器。每台ZB800油泵控制两台台500t千斤顶，进油油和回油均通通过三通连接接。张拉过程程中，若上下下位移传感器器数值不一致致，横梁有可可能倾覆；横横梁1两侧数值不一一致，横梁则则有可能扭曲曲。通过调节节油泵出油速速度达到四缸缸平衡，具体体操作：两台台泵同时启动动，在张拉过过程中随时观观察位移器读读数差值，如如果差值大，，则大数值处处连接的油泵泵停止供油，，待另外一台台泵使位移器器读数一致。。压力传感器器和位移传感感器的精度范范围、使用频频次依据厂方方提供的产品品说明书要求求执行。3、千斤顶、压压力传感器和和压力表标定定检修不及时时。建立张拉拉仪器的标定定和检修台账账，并根据生生产量定期检检查标定和检检修情况。8.混凝土浇筑——浇筑前检查预制U型梁混凝土采采用C55混凝土,30m跨标准量设计计混凝土量为为70.8m3。混凝土配合比比由混凝土拌拌合站及第三三方试验室联联合设计，经经建设单位及及设计单位相相关部门确认认后方可使用用。混凝土浇注前前，应对模板板和模板支撑撑系统进行预预检，重点加加强模板拼缝缝的检查，使使拼缝严密、、平整、不漏漏浆；模板的的连接螺栓是是否拧紧。对梁体内埋设设的规格繁多多的预埋件，，应组织专项项验收，使其其符合设计要要求，避免错错漏。清理模板内的的垃圾，保持持模板内清洁洁、无积水。。验收合格后后，方可浇注注混凝土。8.混凝土浇筑——浇筑控制U型梁混凝土浇浇筑从一侧梁梁端向另一侧侧进行，先底底板、后腹板板，腹板混凝凝土采用水平分层斜向向对称浇筑。混凝土塌落度度控制：底板砼在160mm-180mm范围之内，腹板砼在200mm-220mm范围之内。每罐新到场混混凝土卸料前前，必须将搅搅拌罐翻转2min，将罐内混凝凝土搅拌均匀匀。8.混凝土浇筑——浇筑控制8.混凝土浇筑——浇筑控制①先浇注U型梁底板砼，，采用50型插入式振捣捣器，待底板板砼接近初凝凝但尚未初凝凝再进行腹板板砼浇筑。②腹板采用附附着式振动器器配合插入式式振捣器同步步振捣。附着着式振动器位位于腹板下部部布置间距3.5m。布料完成后后使用插入式式振动器震动动20s-30s，后启动附着着式振动器4s-5s。③在浇筑上层层混凝土时应应插入下层混混凝土10cm，保证上下层层混凝土的衔衔接。对每一一振动部位，，必须振动到到该部位混凝凝土密实为止止，至混凝土停止下下沉，不在冒冒出气泡，表表面呈现平坦坦、泛浆。8.混凝土浇筑——浇筑控制④锚后钢筋密密集间距狭小小，为保证此此处混凝土密密实尤其应加加强梁端锚垫垫板位置的混混凝土振捣，，用30型插入式振捣捣器小心振捣捣。振捣过程程中应避免翘翘振摸板、钢钢筋。⑤混凝土浇筑筑应连续进行行，如因故必必须间断时，，其间断时间间应小于前层层混凝土的初凝时间，第二次浇注注前，要将混混凝土顶部的的150mm厚的混凝土重重新振捣以便便使两次浇注注的混凝土结结合成密实的的整体。⑥混凝土浇筑筑过程中，必必须由专人检检查摸板、波波纹管和预埋埋件的情况，，发现问题及及时采取调整整措施。一次次性连续浇注注的水平层的的混凝土高度度不超过30cm。⑦梁体混凝土土浇筑完成后后，对底板和和腹板顶面应应及时修整、、抹平，待定定浆后再抹第第二遍并压光光。如此遇不不良气候时，，应用塑料薄薄膜或无纺布布及时将外露露面加盖防护护。8.混凝土浇筑——较易出现的问问题1、到场混凝凝土质量不符符合要求，严严禁使用；2、底板、腹板板顶面浮浆过过多，应继续续向该部位布布料、振捣，，并将多余浮浮浆剔除；3、锚后振捣不不密实；4、混凝土布料料厚度超标；；5、腹板内侧下下部腋角振捣捣不密实，产产生气泡；6、附着式振捣器操操作不当，造成过过振、漏振、不对对称开振等9.梁体养护——夏季养护夏季高温时采用自自然养护。梁体混混凝土必须紧密覆覆盖一层不透水的的塑料薄膜，待混混凝土终凝之后再再铺土工布，并在在土工布上面浇水水，浇水养护的次次数随天气变化而而定,使混凝土表面保持持充分潮湿为度,不能在毡布上出现现漫水现象，一般般每隔2～4时洒水一次。U型梁属于薄壁结构构，因此避免干缩缩和温缩裂缝，应应适当延长洒水养养护时间，混凝土土养护时间一般不得少于14d。现在预制梁在搬梁梁前，养护也多采采用喷淋养护，喷喷淋养护又分自动动控制和人工控制制两种。9.梁体养护——冬季养护当环境温度低于5℃时，U型梁表面宜喷涂养养护剂，采取保温温措施，严禁对混混凝土洒水。待梁梁体混凝土浇筑完完成后，在新浇筑筑U型梁模板周边搭设设养护棚。根据混凝土养生的的相关要求，对U型梁的特点将养护护棚的建造工作参参照混凝土大型标标养室的模式进行行。保温棚应满足足保温、保湿剂密密封要求。在养护棚内U型梁模板两侧（即即U型梁长度方向左右右两侧）分别设置置温湿度控制仪，，配置加热棒及雾雾化器。养护期间间派专人监测养护护棚内温湿度变化化。温度控制范围：20℃左右湿湿度控制范围：≥≥95%现场值班人员需每每隔2h进行一次测温，并并记录填入测温表表内。9.梁体养护——蒸汽养护蒸汽养生可快速提提高混凝土早期的的强度，从而达到到放张的条件，提提高预制台座的周周转率，从而提高高预制梁产量混凝土蒸汽养护分分为静停、升温、恒温、降温四个阶段。静停阶段应保证养养护棚内温度不低低于5℃，浇筑完4h后方可进行升温，，升温速度不得大大于10℃/h，恒温养护阶段蒸蒸汽温度不宜超过过45℃；降温速度不得得大于10℃/h。恒温养护时间应应根据梁体拆模强强度要求、混凝土土配合比及环境等等通过试验确定。。蒸汽养护结束后立立即进入自然养护护。10.搬梁转运至存量区区U型梁放张完成后，，即可从预制底座座搬运至存量区。。由于U型梁只能单层存放放，所以需要较大大的存量区，一次次梁体搬运一般采采用可转向轮胎式式自行式龙门吊。。首先拆除吊装孔处处底模钢板，导通通吊装孔，安装吊吊装杆并锁定，检检查有无梁体混凝凝土与台座链接并并凿除后，张紧吊吊索后准备提梁。。提梁过程中保证证两台天车均匀同同步进行。提升至至一人高度后停车车并锁定，确保安安全后检查梁体预预留孔是否通开，，检查支座钢板下下是否有混凝土，，并进行清理。检检查完成后，将梁梁搬运至存量区，，继续养生至14天。每片预