大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土現(xiàn)澆連續(xù)箱梁施工技術(shù)

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大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土現(xiàn)澆連續(xù)箱梁施工技術(shù)第32卷第7期V01-32No.7建筑施工BUILDINGC0NSTRUCTION大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土現(xiàn)澆連續(xù)箱梁施工技術(shù)ConstructionTechnologyforLong-SpanCast——-in-PlacePrestressedConcreteContinuousBoxGirder口湯海燕(上海城市建設(shè)工程學(xué)校200125)【摘要】結(jié)合工程實(shí)際,詳細(xì)地介紹了上海市浦東新區(qū)某高架道路工程大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土現(xiàn)澆連續(xù)箱梁施工技術(shù),并就其中支架設(shè)計(jì),混凝土施工和預(yù)應(yīng)力工藝展開闡述.【關(guān)鍵詞】大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土現(xiàn)澆連續(xù)箱梁支架大體積混凝土預(yù)應(yīng)力【中圖分類號(hào)】U44/文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼B【文章編號(hào)】1004—1001(2010)07—0712—031工程概況上海市浦東新區(qū)某高架道路工程為全高架道路,主線高架為3跨或4跨為一聯(lián)的預(yù)應(yīng)力混凝土現(xiàn)澆連續(xù)箱梁,單跨箱梁長(zhǎng)度一般為35m.主線箱梁標(biāo)準(zhǔn)段采用飛燕弧形斷面的預(yù)應(yīng)力混凝土等高度連續(xù)箱梁結(jié)構(gòu),跨徑布置為3×35m,梁高2.8m,為雙向預(yù)應(yīng)力體系(縱向,橫向).箱梁全寬30.2m,懸臂長(zhǎng)3.4m,單箱六室.兩側(cè)邊室寬3.7m,其余室寬4m(如圖1).圖I箱粱剖面2支架施工2.1支架基礎(chǔ) 本工程包括高架道路和地面道路,在施工支架基礎(chǔ)時(shí),地面道路路基按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行,經(jīng)驗(yàn)收合格后,在支架基礎(chǔ)范圍內(nèi)再按道路施工要求鋪設(shè)15cm礫石砂+15cm水泥混凝土,以此作為箱梁施工的支架基礎(chǔ).箱梁施工完成后,若水泥混凝土無明顯變形和破壞,可直接攤鋪35cm水穩(wěn)基層及瀝青面層,既避免材料浪費(fèi),又節(jié)約了工期.2.2支架搭設(shè)本工程地面標(biāo)高為+3.29m一4.67m,箱梁頂板底標(biāo)高為+17.964m～21.508m,箱梁排架搭設(shè)高度約12m～17.5m.主要采用碗扣式支架,部分區(qū)域采用鋼管扣件支架.【作者簡(jiǎn)介J湯海燕(1970-),女,本科,工程師,聯(lián)系地址:上海市臨沂路339弄3號(hào)601(200125).【收稿日期】2010—06—29?712?碗扣支架的立桿間距根據(jù)箱梁荷載及施工荷載確定,在墩柱端梁處支架布設(shè):縱向300mmx橫向600mm箱梁漸變段腹板處支架布設(shè):縱向600mmx橫向600mm;箱梁標(biāo)準(zhǔn)段腹板處支架布設(shè):縱向600mmx橫向900mm;箱梁空箱處支架布設(shè):縱向900mm×橫向900mm.本工程支架最高高度達(dá)14m左右,在構(gòu)造上設(shè)置水平剪刀撐.具體設(shè)置為:在支架底部,中間和項(xiàng)部各設(shè)置一道.鋼管扣件支架比較靈活,立桿橫桿間距調(diào)整比較自由,不過受制于扣件,總體而言,承載能力較小,而且施工時(shí)間較長(zhǎng):碗扣支架立橫桿間距為固定數(shù),不及鋼管扣件靈活,不過由于沒有扣件問題的制約,承載力較鋼管扣件支架來說要高出不少,而且搭設(shè)方便,施工周期較短,在市政工程的這種大跨度連續(xù)箱梁施工中,是一種較為方便可靠而且經(jīng)濟(jì)的選擇.. 相較而言,碗扣支架具有以下優(yōu)點(diǎn):接頭構(gòu)造合理,結(jié)構(gòu)強(qiáng)度高,力學(xué)性能好,軸心受力,立桿荷載是扣件支架的2.6倍:便于拆裝,自鎖能力強(qiáng),抗剪,抗彎,抗扭強(qiáng)度大,勞動(dòng)強(qiáng)度低,一般不需要專業(yè)人員安裝,避免螺栓作業(yè),用一把鐵錘即可完成全部作業(yè),尤其在橋梁現(xiàn)澆支架中使用,可做到省時(shí),省力,安全,可靠.2.3支架預(yù)壓及預(yù)拱度設(shè)置預(yù)壓為等載預(yù)壓,即預(yù)壓重量等于梁體重量與施工荷載之和,堆載方式采用砂袋或預(yù)制混凝土塊.連續(xù)梁的線形以梁底標(biāo)高為控制標(biāo)準(zhǔn).預(yù)壓不少于24h,預(yù)莊時(shí)橫向在腹梁及箱梁翼板下設(shè)置7個(gè)觀測(cè)點(diǎn),并在支架基礎(chǔ)對(duì)應(yīng)部位同樣設(shè)置觀測(cè)點(diǎn),縱向等間距設(shè)置7處.預(yù)拱度計(jì)算公式為f=fl+fpf~,其中f1:地基彈性變形,湯海燕:大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土竺塑墊_一—:—;;—;:—;;7,201Of2:支架彈性變形,f3:梁體撓度.,預(yù)拱度最大值設(shè)置在梁的跨中位置,并按拋物線形式進(jìn)行分配,算得各點(diǎn)處的預(yù)拱度值后,通過支架頂部調(diào)節(jié)桿對(duì)底模進(jìn)行調(diào)整.3大體積混凝土施工標(biāo)準(zhǔn)段箱梁為6箱結(jié)構(gòu),底邊箱梁弧線采用飛燕弧形,其中中間4m為平直段,兩側(cè)各有13.1m為弧形線.箱梁施工混凝土施工工程量較大,35m×3=105m標(biāo)準(zhǔn)段第一次底板施工方量為1500m.左右,第二次頂板施工工程量550m.左右.大方量混凝土連續(xù)澆筑時(shí)間較長(zhǎng)(18-24h),且腹板與弧形底板混凝土的澆筑工藝較為嚴(yán)格.3.1混凝土原材料要求混凝土膠凝材料用量400~500kg/m.,水膠比0.35～0.40,水泥材料用量≥2..kg/m.,最大水泥及礦物摻和 料總量480kg/m3,粉煤灰摻量10%～18%,礦渣粉摻量24%～12%,坍落度不宜小-T80mm,水灰比宜為0.38～0.50,砂率宜為37%~41;l;.3.2混凝土澆搗順厚澆筑混凝土分二個(gè)班組同時(shí)進(jìn)行,確保支架受力均衡.澆混凝土以從邊跨向中跨澆搗,先澆底板,再澆直腹板,橫梁,橫向底板一次到位,橫橋向左右對(duì)稱的原則.底板混凝土一次攤鋪到位,腹板,橫梁混凝土分層澆搗,并控制好混凝土前后澆的搭接時(shí)間在5h以內(nèi).底板混凝土從跨邊往中澆搗中,確保連續(xù)施工,不允許形成冷縫.振搗時(shí),嚴(yán)禁振搗器碰到波紋管及底板模板,振搗時(shí),斜腹板,直腹板嚴(yán)禁漏振,過振.3.3施工縫的處理箱梁分二次澆筑,第一次澆注底板,腹板及懸臂部分,第二次澆注頂板.施工縫設(shè)置在頂板倒角部位(圖2).第一次澆筑底板,腹板及翼板,腹板位置到八字倒角下方,翼板位置如上圖.澆筑時(shí)需注意在每跨的1/4處留出1.2m(橫向)×0.5m(縱向)的人孔,待內(nèi)模拆出補(bǔ)上鋼筋后,用鐵絲吊住底板,補(bǔ)上人孔混凝土的澆筑.為了不影響工程質(zhì)量,箱梁混凝土每節(jié)段的施工縫應(yīng)做如下處理:清除接縫表面的水泥浮漿,薄膜,松散砂石,軟弱混凝土層,油污等;將鋼筋上的銹斑及浮漿刷凈將舊混凝土適當(dāng)鑿毛;用清水沖洗舊混凝土表面,使舊混凝土在澆筑新混凝土前保持濕潤(rùn);將施工縫附近的混凝土細(xì)致?lián)v實(shí).3.4混凝土養(yǎng)護(hù)在修整作業(yè)完成后或混凝土初凝后立即進(jìn)行養(yǎng)護(hù).優(yōu)先 采用蓄水養(yǎng)護(hù)方法,若蓄水養(yǎng)護(hù)條件不具備則采用表面覆蓋土工布,連續(xù)養(yǎng)護(hù).在混凝土澆筑后的1～2d,應(yīng)保證混凝土處于充分濕潤(rùn)狀態(tài),潮濕養(yǎng)護(hù)時(shí)間不小于14d.冬季施工時(shí),混凝土用熱水?dāng)嚢?在頂托上鋪彩條布,混凝土施工完成將箱梁全部覆蓋通蒸氣養(yǎng)護(hù).用于控制拆模,落架的混凝土強(qiáng)度試壓塊放置在箱梁室內(nèi),與之進(jìn)行同條件養(yǎng)生.在養(yǎng)護(hù)期內(nèi),嚴(yán)禁利用橋面作為施工場(chǎng)地或堆放原材料.4現(xiàn)澆箱梁預(yù)應(yīng)力施工主線標(biāo)準(zhǔn)段采用飛燕弧形斷面的預(yù)應(yīng)力混凝土等高度連續(xù)箱梁結(jié)構(gòu),跨徑布置為3x35m,梁高2.8m,為雙向預(yù)應(yīng)力體系(縱向,橫向),采用{I}s15.2O高強(qiáng)度低松弛預(yù)應(yīng)力鋼絞線.縱向預(yù)應(yīng)力束分為腹板鋼束,頂板鋼束,底板鋼束.橫向預(yù)應(yīng)力分為墩橫梁預(yù)應(yīng)力及橋面板橫向預(yù)應(yīng)力.4.1波紋管及預(yù)應(yīng)力筋安裝(1)鋼絞線下料長(zhǎng)度時(shí)應(yīng)考慮張拉端的工作長(zhǎng)度,下料時(shí),切割口的兩側(cè)各5cm先用鉛絲綁扎,然后用切割機(jī)切割.將鋼束端頭做成圓錐狀,用電焊焊牢,表面要用砂輪修平渭,以防鋼束在波紋管接頭處引起波紋管翻卷,堵塞孔道.(2)穿波紋管時(shí)波紋管連接處的縫隙應(yīng)用膠帶紙包纏牢,防止水泥漿滲入.管道所有接頭長(zhǎng)度以5d為準(zhǔn),采用大一號(hào)的波紋管套接,要對(duì)稱旋緊,并用膠帶紙纏好接頭處以防止混凝土漿摻入,當(dāng)管道位置與非預(yù)應(yīng)力鋼筋發(fā)生矛盾時(shí)采取以管道為主的原則,適當(dāng)移動(dòng)鋼筋保證管道位置的正確.(3)波紋管安好后,安裝螺旋筋和錨墊板,調(diào)整好位置,用電焊點(diǎn)焊固定結(jié)實(shí),不得有移位現(xiàn)象.張拉端錨墊板等的預(yù)埋,先制作滿足設(shè)計(jì)圖紙要求的角度和端頭模板,將錨墊 板用螺栓固定于端頭模板上o(4)在波紋管,錨墊板安裝完成和鋼絞線編束后,即可世,仃z-線穿束工作,穿束時(shí)應(yīng)注意不要捅破波紋管.在安裝預(yù)應(yīng)力管道的時(shí)候,同時(shí)進(jìn)行預(yù)應(yīng)力鋼柬的穿束工作,穿束完后,用的4)12ram@50cm"井"字定位鋼筋將波紋管牢固固定于鋼筋骨架上,確保其平面位置和高度準(zhǔn)確.鋼絞線外露部分用塑料膜包纏,防止污染o4.2預(yù)應(yīng)力張拉張拉控制采用"雙控法",即通過油壓表控制預(yù)應(yīng)力筋的張拉力,通過測(cè)量預(yù)應(yīng)力筋伸長(zhǎng)值進(jìn)行校核.整個(gè)箱梁澆筑完畢,待混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的1O0%(齡期不小于1O天),兩端分批張拉預(yù)應(yīng)力鋼絞線.每束鋼束張拉程序?yàn)?0—10%盯k一103%盯k一錨固(持荷5min)一回油錨固.?713?第7期湯海燕:大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土現(xiàn)澆連續(xù)箱梁施工技術(shù)7/2O1O初張拉時(shí)預(yù)應(yīng)力鋼絞束張拉端先對(duì)千斤頂主缸充油,使鋼絞束略為拉緊,同時(shí)調(diào)整錨圈及千斤頂位置,使孔道,錨具和千斤頂三者之軸線互相吻合,注意使每股鋼絞線受力均勻,當(dāng)鋼絞束達(dá)初應(yīng)力時(shí)兩端作伸長(zhǎng)量標(biāo)記,并借以觀察有無滑絲情況發(fā)生.張拉采用逐級(jí)加壓的方法進(jìn)行,當(dāng)張拉達(dá)到設(shè)計(jì)控制應(yīng)力時(shí),繼續(xù)供油維持張拉力不變,持荷5min,同時(shí)在兩端分別測(cè)量實(shí)際伸長(zhǎng)量,比較是否與計(jì)算值相符.計(jì)算伸長(zhǎng)量和實(shí)測(cè)伸長(zhǎng)量誤差應(yīng)在±6%以內(nèi),當(dāng)實(shí)測(cè)值與計(jì)算值不符合要求時(shí),應(yīng)調(diào)整計(jì)算伸長(zhǎng)量再進(jìn)行張拉.張拉時(shí),如果錨頭處出現(xiàn)滑絲,斷絲或錨具損壞,應(yīng)立即停止操作進(jìn)行檢查,并做出詳細(xì)記錄.當(dāng)滑絲,斷絲數(shù)量超過設(shè)計(jì)規(guī)定的容許值時(shí),應(yīng)抽換鋼束.張拉完畢后24h,經(jīng)檢查無滑絲現(xiàn) 象即可切割鋼絞線(可在封錨后切割).張拉后外露預(yù)應(yīng)力筋多余長(zhǎng)度用砂輪切割機(jī)進(jìn)行切割,切口位于夾片外側(cè)約3cm～5cm.切割時(shí)應(yīng)注意保護(hù)兩端錨具和周圍鋼絲,嚴(yán)禁用電弧切割鋼絞線.4.3孔道壓漿預(yù)應(yīng)力張拉完畢后,宜盡快進(jìn)行管道壓漿(一般在48h內(nèi)壓漿完成).壓漿前一天,用1:1的水泥砂漿將兩端錨圈,鋼絞線與錨塞之間的縫隙堵死.檢查球閥是否損壞,并用水在最大工作壓力下檢查管道是否暢通.水泥漿拌和采用先加水,然后加外加劑,最后均勻下水泥,充分拌和均勻,拌和時(shí)間一般不少于1min,壓漿灌進(jìn)I=I處設(shè)過濾網(wǎng),濾去雜物以防止堵塞管道,過濾網(wǎng)孔徑采用1.0mmx1.0mmo孔道壓漿按自下而上的順序進(jìn)行,水泥漿壓注工作應(yīng)在一次作業(yè)中連續(xù)進(jìn)行,并讓出口處冒出廢漿,當(dāng)冒出的漿液其稠度與壓注的漿液稠度相同時(shí)既停止壓漿(滾出漿液的噴射時(shí)間不少于¨s.然后將所有出漿口和孔眼封閉,壓漿端的水泥漿壓力最少應(yīng)達(dá)到O.7MPa,且維持l0S以上.水泥漿從拌和到開始?jí)簼{的間隔時(shí)間不得大于40min.壓入管道的水泥漿應(yīng)飽滿密實(shí),對(duì)水泥漿是否壓滿有懷疑時(shí),應(yīng)逐孔檢查水泥漿密實(shí)情況,采取相應(yīng)措施確保壓漿質(zhì)量.封錨混凝土灌注應(yīng)在管道壓漿以后進(jìn)行,施工前將錨槽沖洗干凈,用與梁體相同等級(jí)的混凝土進(jìn)行灌注封閉.5結(jié)語雖然大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土現(xiàn)澆連續(xù)箱梁施工難度較大,復(fù)雜性較高,但是伴隨著城市建設(shè)的高速發(fā)展,大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土現(xiàn)澆連續(xù)箱梁更加廣泛的應(yīng)用,針對(duì)其施工技術(shù)的 研究探討也會(huì)不斷地開展.(上接第71I頁)膜結(jié)構(gòu)在組合2荷載作用下,情況1豎向最大位移為939lllm,情況2豎向最大位移為l029mill,比情況l大了9.6名:從位移圖和等高線圖可以看到,在膜面中前部形成比較大的積雪區(qū)域(見圖9和圖1O).造成這種現(xiàn)象的原因是在膜結(jié)構(gòu)建筑設(shè)計(jì)時(shí)考慮不周,在雪荷載比較大的地區(qū),應(yīng)采用較大的膜面坡度和必要的防積雪措施(《膜結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》(CECS158:2004)第3.2.7條).在找形時(shí)避免出現(xiàn)大面積的扁平區(qū)域,曲面上出現(xiàn)大面積的扁平區(qū)域,意味著曲面的自然剛度低,承受豎向荷載的能力弱,容易積水或積雪;為了增加扁平區(qū)域曲面的剛度,需要給曲面施加非常大的預(yù)應(yīng)力,這就會(huì)導(dǎo)致作用于邊界構(gòu)件上的力很大,甚至無法實(shí)施.?714?圖9組合2膜面位移圖圖1O組合2膜面等高線圖3.3節(jié)點(diǎn)構(gòu)造上的不合理原因?qū)嶋H結(jié)構(gòu)中,施工方在兩根桅桿之間的膜面下設(shè)置了脊索,但未設(shè)置索套(或采取其他形式)將脊索與膜面聯(lián)系起來,在受荷載變形時(shí),膜面可以沿著脊索滑動(dòng),兩者變形不協(xié)調(diào),極大地削弱了脊索對(duì)膜面的補(bǔ)強(qiáng)作用(見圖11).(a)未設(shè)膜套,膜面沿脊索滑動(dòng)(b)設(shè)膜套,膜面與脊索共同變形圖11膜面與脊索節(jié)點(diǎn)構(gòu)造4結(jié)語通過以上計(jì)算分析可知,其設(shè)計(jì)方面的不合理可歸結(jié)為以下幾點(diǎn):(1)膜結(jié)構(gòu)建筑設(shè)計(jì)不合理,在雪荷載比較大的地區(qū)沒有考慮合理的坡度和必要的防積雪措施,膜面有比較大的平坦區(qū)域,容易積雪,造成結(jié)構(gòu)安全事故; (2)在恒荷載和雪荷載承載力組合下膜面在桅桿連接節(jié)點(diǎn)處是應(yīng)力集中的區(qū)域,兩個(gè)主應(yīng)力方向拉應(yīng)力均超過膜材的設(shè)計(jì)強(qiáng)度(根據(jù)相關(guān)試驗(yàn)研究的結(jié)果,膜材在雙向拉應(yīng)力下的抗拉強(qiáng)度比單向拉伸強(qiáng)度要小50%左右),且在節(jié)點(diǎn)處沒有采取有效的補(bǔ)強(qiáng)措施;(3)脊索對(duì)膜面有補(bǔ)強(qiáng)作用,但由于沒有設(shè)置索套,膜面會(huì)順著脊索滑移,削弱了脊索對(duì)膜面的補(bǔ)強(qiáng)作用.