城市桥梁后张法预应力现浇箱梁管道真空压浆技术研究 - 副本

国内某桥梁为一座多层互通式立交高架桥，立交桥为一联多孔预应力混凝土连续箱梁，标准桥跨有28 m、30 m，标准桥宽8.5 m、10 m的箱梁采用的是单箱双室结构，现浇连续箱梁均采用斜腹板结构，箱梁高度为1.6 m，其翼缘板长度为2.0 m。在该桥梁工程中，预应力混凝土箱梁构造采用的是现场整体现浇筑的连续箱梁，高架桥预应力混凝土连续箱梁采用后张法预应力结构，预应力体系采用高强度低松弛预应力钢绞线1×7-15.2-1860-GB/T5224-2014（Φs15.2）。钢束标准强度fpk=1860Mpa，Ep=1.95×105 Mpa，控制张拉σcon=0.75fpk。本工程混凝土现浇箱梁预应力锚具采用OVM圆形夹片式裙锚锚具，与挤压式锚具（P锚），预应力管道为内径90 mm塑料波纹管，孔道摩擦阻力系数为0.25，孔道偏差系数为0.001 5。1、钢筋施工相较于一般混凝土中的钢筋，预应力钢筋混凝土箱梁中的钢筋具有数量较多、结构较为复杂的特点。具体表现为：首先需要在专用模具上制作钢筋骨架，即使用普通钢筋制作成符合要求的平面型或者立体型钢筋骨架，骨架和斜向钢筋之前使用双面焊接的方式进行固定，以保证其牢固程度，对于焊缝的大小也应依照具体的设计要求计算。通常情况下，为保证预应力钢筋骨架在进行吊装过程中保持形状不变，焊缝长度应不低于钢筋直径的5倍。2、混凝土施工在开始进行混凝土浇筑之前，首先应对制作完成的钢筋骨架质量进行检验，尤其是要注意对波纹管表面存在的空洞、波纹管具体位置以及预埋件位置进行仔细检查，以保证其质量和精准度。如果在检查过程中发现波纹管表面存在着孔洞，为了避免在对混凝土进行浇筑过程中，致使混凝土砂浆漏入波纹管之中，应使用纹带对波纹管上的孔洞进行密封。在进行混凝土浇筑的过程中应采取分层连续浇筑的方式，且应注意每层浇筑的混凝土不大于40 cm，在对浇筑的混凝土进行振捣时，一般情况下，插入式振捣器插入深入不超过其作业长度的2/3，且应保证插入式振捣器插入至下层混凝土10 cm，防止箱梁混凝土浇筑因浇筑发生分层。混凝土的振捣时间应控制在在30s左右，当混凝土已不再有明显的下沉迹象，且无大量气泡冒出，则证明对混凝土的振捣工作已经达到要求。在完成混凝土浇筑后的前3天时间内，尤其要注意对梁体混凝土进行养护。具体的养护策略为：带梁体混凝土浇筑完毕，混凝土表面砂浆已经基本凝固后，再使用土工织物将梁体混凝土顶部全覆盖，并将梁体混凝土侧面进行贴膜处理，之后定期对其进行洒水。一般来讲，对梁体混凝土的养护时间应不低于1周，而存梁期一般不能超过90 d，避免因出现预制梁拱度过大的情况，而导致其和桥面现浇层之间出现大的收缩缝隙。待浇筑好的混凝土强度高于15 MPa时，可以对其进行拆除内膜的操作，待混凝土强度达到设计标准强度的3/4之后，对混凝土进行拆除顶部、底拉杆、隔板以及垫木的操作，在此过程中需要注意的是，需使用方木对横隔板进行支撑，再由两端向中间进行拆模。3、箱梁施工箱梁底模、腹板外侧采用15 mm竹木覆面胶合模板，方木分配梁顺桥向采用10cm×10cmTC-15松方木，间距10 cm，横桥向分配梁采用I10号工字钢，间距为25 cm；主纵梁采用12组国产“321”型贝雷梁片，其中腹板下为45 cm每组，其余为90 cm每组，采用装配式贝雷花架进行连接；主横梁采用双拼I45a工字钢。箱梁底模支架采用钢管贝雷+工具式满堂盘扣支架，支架底部按要求进行硬化保证地基承载力符合要求，支架高度及支架顶可调承托进行调整。箱梁挠度控制应考虑：支架弹性变形，方木压缩变形，地基塑性变形等，故在支架搭设完成应进行预压，在混凝土浇筑时应时刻监测变形值。箱梁混凝土浇筑顺序为：分二次浇筑，第一次浇筑至箱梁腹板倒角处，第二次浇筑箱梁顶板混凝土。梁体混凝土进行灌注时应采用一次性整体浇注，由于桥梁的梁体较高，因而在施工过程中采用水平分层的灌注的方式，保证灌注的混凝土每层厚度在30 cm左右，且灌注过程中所产生的角度不应超过45°，并注意在灌注时避免出现混凝土坍落度较大的问题。4、波纹管预埋、钢绞穿束首先将波纹管使用定位钢筋排列成井字形，本次桥梁工程要求波纹管纵向间距不超过1 m，并在弯曲处进行加密处理，间隔为0.5 m，以保证其在浇筑过程中不会出现位移。还需要在曲线孔道最高点处开设排气管，并使用纸带密封，波纹管接头选用原则一般是使用大一号同型波纹管，本次桥梁工程波纹管径为90 mm，那么接头应取300 mm，此处需要注意的是要保证波纹管界面的平整，以避免在进行穿束时出现波纹管翻边的现象。在进行穿束前，首先检查孔道位置以及锚垫板位置是否出现位移，并保证孔道内部畅通无阻，无任何杂质。在进行穿束时，首先将钢绞线理顺，然后将钢束端头做成圆锥状，并将其焊接牢固。待焊接完成之后，再使用砂轮将其表面打磨平整，在本次桥梁工程中，由于使用人工穿束效率较低，且具有一定困难，因而采用卷扬机将钢丝固定在引绳上，再由卷扬机将钢束拉至孔道之内。5、施加预应力本次桥梁工程使用千斤顶和油泵以对称同步张拉的方式对预应力进行张拉，所使用的张拉设备压力表精度应在文件标准的1.5级以上，在设备使用前，还应送至专业检测机构对其性能进行检测，待合格之后才能够进场施工。预应力张拉的具体流程为：0→初应力（0.1σcon）→1.0σcon，在此过程中是张拉设备在负荷状态下锚固5 min，根据桥梁设计图纸和现场施工方案的具体要求，待主联进行养护7 d之后，且其强度达到标准要求85%以后，才可以进行张拉。对现浇箱梁内部钢束进行张拉应采用两端同时进行的方式，首先从主联两端开始对称进行张拉，并依次向着桥台端行进，待张拉达到控制应力值和伸长值之后，就应立即进行压浆作业，以避免出现张拉时间过长发生侧弯。6、预应力张拉待浇筑的混凝土强度达到桥梁设计所要求的范围之后，就可以进行张拉操作。本工程纵向预应力钢束张拉采用伸长值和张拉力值双控，张拉程序：0→初始应力10%σcon→1.0σcon（持荷5 min）→锚固。张拉预应力钢束时从中间向两边对称张拉，即先两侧腹板后顶、底板。7、管道真空压浆（1）压浆料制备。压浆水泥的质量对于真空压浆结果具有直接影响，因此只有确保水泥砂浆在硬化后具有较小的收缩性，才能够做到对孔道的全部填充。真空压浆水泥浆料的制备流程为：首先将定量的水注入搅拌机内，然后再将水泥以及占水泥重量1/4的添加剂一同倒入搅拌机内搅拌3 min，之后再加入其他添加剂继续搅拌3 min。在此过程中需要注意的是，对添加剂的称量应尽量做到重量精确，搅拌用水应使用干净的水源。制备好的浆料其水灰比应控制在0.28~0.35，浆料在制备完成之后的5 h之内，其泌水率不应超过2%，并且在24 h之内，砂浆泌出的水分应可以被其自身所吸收。制备完成的浆液在0.5 h后其流动速度应控制在25 s左右，待向水泥砂浆之中加入缓凝剂之后，砂浆初凝时间应在3 h之内，砂浆终凝时间应控制在17 h之内。此外，在水泥砂浆制备完成之后还应利用实验漏斗对其稠度进行测量，一般将其稠度控制在14~22 s之内。（2）管道真空压浆流程。首先将拌制好的水泥砂浆转运至灌浆设备储浆罐中，设定灌浆压力值，准备就绪启动压浆泵，当出浆口流出均匀水泥砂浆，应将橡胶管的出口端和孔道灌浆管相连接，并使用钢筋将其紧固。其次，关闭灌浆阀门，同时开启真空泵，待真空泵的真空度达到－0.08 MPa时，再开启灌浆阀门开始进行灌浆操作，在该过程中始终保持真空泵处于工作状态下，并仔细观察灌浆作业的过程，待用于抽真空的塑料管内出现水泥砂浆时，将真空端口的阀门关闭，此时灌浆作业工作继续进行，直到孔道内的压力达到0.7 MPa时，再进行保压操作，时间约为2 min，从而使得砂浆内的气泡和水自动排出，使孔道内的砂浆更加密实。待完成灌浆作业后，应及时关闭灌浆泵以及灌浆阀门。（3）管道真空压浆质量控制措施。在进行真空压浆作业的过程中需要注意的是，灌浆管应选用高质量的橡胶软管，通常情况下应保证橡胶管的抗压值在1.5 MPa以上，以确保在进行带压灌浆作业时不会出现橡胶管破裂现象，并应将其两端口进行牢固绑扎；对于水泥砂浆的配比应严格按照技术文件要求执行，砂浆体的误差范围不能超过规定数值；且真空压浆作业宜在水泥砂浆具有较高流动性的半小时之内完成，孔道灌浆应保证连续性；水泥砂浆性能的高低和搅拌速度有很大关系，因此为了保证其性能的优越，在压浆过程中应保持高速搅拌。此外，在夏季外界温度高于35℃时，应在施工过程中采取降温措施，并尽量选择在早晚温度较低的时间段内进行施工，而在冬季外界温度低于5℃时，在施工过程中还应采取相应的保温措施，以避免水泥砂浆析出，并且还应确保在完成压浆之后的3 d内，其温度不应低于5℃，如果达不到上述要求，则应立即停止进行施工。（4）封锚。对于横向的预应力束，在张拉端可以直接选择在防撞墙混凝土中进行封锚