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竖向预应力钢筋采用波纹管径ф50mm。
二、施工方法及措施
箱梁悬浇段施工
梁段悬浇施工的一般顺序为:
挂篮就位→调整挂篮底模、外模标高并固定→吊装或绑扎底板、腹板钢筋,安装底板、腹板波纹管和竖向预应力粗钢筋,固定腹板锚具→模就位→绑扎顶板钢筋,安装顶板波纹管→固定顶板锚具→安装端头模板→一次对称灌注梁段混凝土→覆盖养护→穿束→拉→压浆→挂篮前移→进入下一梁段的施工循环。
施工顺序
a.挂篮移动就位;
k.安装顶板上层钢筋网;
b.校正底模;
l.预埋测量标志上桥面系预埋件;
c.侧模就位;
m.浇筑砼;
d.安装腹板、底板钢筋;
n.管道清孔,养生;
e.安装预应力筋及波纹管,灌浆孔;
o.穿预应力钢筋、钢束拉、管道压浆;
f.安装腹板侧模和顶板底模;
p.拆除模板;
g.安装腹板堵头号、端模;
q.移动挂篮,就位于下一段梁位置。
h.安装顶板下层钢筋网;
i.安装需进行拉的顶板锚固束垫板、喇叭口,螺旋筋;
j.安装横向预应力管道,垫板和螺旋筋。
0#块是在托架上进行浇筑,其他节段则采用挂篮对称悬浇施工,梁段长从3.5m—4.0m。
根据琼江河大桥具体特点考虑和工期的安排,拟配备2套4个挂篮同步进行悬臂浇筑施工。
模板标高为H1=H0+fi+flm+fm+Fx,
H1—待浇段底板前端点挂篮底板高;
H0---该点设计标高;
fi---本施工节段以后各段对该点挠度的影响值;
flm---本施工节段纵向预应力束拉后对该点的影响值;
Fx---混凝土收缩、徐变、温度、结构体系转换、二期恒载和活载等影响产生的挠度计算值,各种
fm---挂篮弹性变形对该点的影响值;
箱梁悬浇施工需注意的问题:
1、箱梁悬浇施工进行中,应保证两悬臂端的挂篮施工速度的平衡,施工进度偏差应小于30%,施工重量偏差应小于节段重量的1/4。
2、施工中应随时观测挠度及应力情况,发现异常应及时调整、分析后再继续施工。
3、混凝土浇筑施工时,从悬臂端向箱梁根部施工进行。
以防止由于挂篮前端下挠而引起已浇筑混凝土的开裂,混凝土施工时划分施工责任区,防止出现振捣不合格。
悬臂灌注梁段的混凝土施工
为保证悬臂灌注梁段的施工质量,减少施工接缝,所有悬臂灌注梁段均一次灌筑成型。
为达到设计要求,拟采取如下措施:
①、混凝土采用商品砼、混凝土输送泵运送到位。
每次灌注的混凝土必须在最早灌注的混凝土初凝前全部灌注完。
根据悬灌梁段混凝土的数量,结合塔吊的运行速度,将悬灌梁段混凝土的初凝时间定为4小时左右,将坍落度控制在18cm左右(可据混凝土振捣情况,适当调整不同部位的坍落度,如底腹板取较小值,腹板取较大值)。
为此,将在混凝土中掺加高效减水剂,粗骨料采用5-20mm连续级配的碎石,细骨料为长江特细砂掺优质机制砂的混合砂,其比例由实验试配确定,水泥采用P.042.5R以上级别的普通硅酸盐水泥。
梁体C50级混凝土的其它技术控制指标为:
3天强度C45号左右,3天弹性模量3.2×
104Mpa以上,7天强度C50号左右,7天弹性模量3.3x10MPa以上;
28天强度达到C55号左右,28天弹性模量3.8×
104Mpa以上。
②、混凝土灌注顺序为:
底板,腹板。
顶板。
灌注时同一挂篮的左右两侧基本对称地进行。
混凝土由挂篮底板的前端开始浇注,同一T构上两套挂篮的悬浇混在任何时候须基本相等。
混凝土在腹板的灌注分层厚度为40cm左右。
对厚度大于40cm的顶混凝土分两层灌注;
对小于40cm的,一次灌注到位。
混凝土捣固采用Φ70或Φ50和Φ30插入式振捣器。
钢筋密集处用小振捣器,钢筋稀疏处用大振捣棒。
振捣棒距离模板5—10cm。
动棒移动距离不得超过振动棒作用半径的1.5倍。
振动棒的作用半径经试验确定。
至梁段的混凝土不得直接倾倒入模,而应先倒在预设的钢板土,由二次拌合后经导管(即串筒,根据梁段的钢筋和波纹管的间距专门加工)入模。
每次拌合的混凝土必须全部入模,不得与下一盘混合。
混凝土入模导管安装间距为1.5m左右,导管底面与混凝土灌注面保持50cm。
在钢筋密集处断开个别钢筋留作导管入口,待混凝土灌注到断时,将钢筋焊接恢复。
对捣固人员要认真划分施工区域,明确责任,以防漏捣。
振捣腹板时,当梁段高度大于4m时,要从腹板预留“天窗”放入振动棒后振混凝土。
“天’窗”设在模板和侧钢筋网片上,每2m左右设一个,灌注至“天窗”前将“天窗”封闭;
当梁段高度小于4m时,可不预,“天窗”,而直接将振动棒放入腹板振捣混凝土即可。
振捣时要先选好点,尽量布点均匀,并保证波纹管和压浆管不受损伤,锯齿板等钢筋密集处要加强振捣。
为便于观察振捣效果,必要时使用电或安全电灯等照明工具。
浇筑混凝土前,仔细检查模板的尺寸和牢固程度。
在灌注过程中设专人加固模板,以防漏浆和跑模。
混凝土灌注前先将挂篮木屑、松散混凝土等杂物用水或高压风冲洗。
木模板要用水泡胀,防止其干燥吸水。
灌注底腹板混凝土前,对钢筋顶面要用布或麻袋覆盖,以防松散混凝土粘附其土。
混凝土倒入后,试验人员要检查混凝土的坍落度、和易性,如有不当之处要通知拌合站及时调整。
在顶板混凝土浇注完成后,用插入式振捣器对顶腹板接缝处进行充分的二次振捣,确保连接处密实、可靠。
等混凝土灌注结束后,要加强对梁段包括箱梁侧和外侧的撒水养护。
不同的季节采取不同的养护措施:
夏季覆盖麻袋或海绵后撒水养护;
冬季除给搅拌用水加热以保证混凝土的入模温度外,还需采取给梁段覆盖保温材料、封闭梁段阻止通风对流、适当延长拆模时间等措施,以做好混凝土的保温养护工作。
现场制作的混凝土试块除一部分在标准养护室养护外,其余的应与混凝土同条件养护。
为随时检查混凝土质量和控制端部凿毛、拆模、拉时间,每个梁段需作4—5组试件。
顶面混凝土在混凝土初凝前用手工抹平,顶板混凝土在初凝前进性横向拉毛,端头板可在混凝土强度达到10Mpa以后予以拆除,并凿毛处理。
③、将相邻梁段混凝土的浇注龄期差控制在20天以。
新旧混凝土的结合部位应彻底清除浮浆和松散混凝土。
④、混凝土灌注时应设专职指挥员,负责混凝土分配、坍落度调整、混振捣和模板检查等事宜,以确保混凝土灌注按计划有序进行。
挂篮结构形成
挂篮具体结构及方案详见挂篮专项施工方案。
施工控制
由于箱梁在悬臂浇筑施工时受砼自重、日照、温度变化、墩柱压缩等因素影响而产生竖向挠度,砼自身还存在收缩、徐变等因素,也会使悬臂段发生变化,为使合拢后的桥梁成型及应力状态符合设计要求,达到合拢高程误差控制在20mm以的要求,最大限度地使实际的状态(应力与线型)与设计的相接近,必须对各悬臂施工节段的以挠度与应力为控制的进行观测控制以便在施工及时调整有关的标高参数,为下节的模板安装提供数据预报,确定下节段合适的模板标高。
挠度控制采用以往同类桥梁施工所验证准确可靠并经监理工程师批准的计算机软件进行。
施工时建立施工控制网络,以自适应法及灰色预测辨别法等理论为模型进行施工控制,确保合拢精度,观测容:
a.挂篮模板安装就位后的挠度观测;
b.
浇筑前预拱度调整测量;
c.砼浇筑后的挠度观测;
d.拉前的挠度观测;
e.拉后的挠度观测;
f.已完成各阶段之荷载及温度、徐变收缩引起的挠度计算、观测;
g.合拢段合拢前的温度修正;
h.温度观测;
i.应力观测(通过在控制截面预埋测试仪器搜集数据)。
j.挠度观测的关键是每日定时观测,时间宜选在每日温升前上午8:
00-9:
00以前。
合拢段应在施工前进行连续24h(每次间隔2h)观测,提供合拢前的数据。
为控制挠度,应该在混凝土施工完成并达到设计要求的拉强度后进行预应力束的拉,应按岭期及强度进行双孔,一般在混凝土施工后3--4天方进行拉以减少拉时的混凝土收缩徐变值,使永存应力满足设计要求,相应减少拉后产生的挠度。
施工控制的方案:
大跨径悬臂梁施工时必须进行有效的施工控制以保证成桥后的梁体线型及受力状态与设计尽量吻合,施工控制的以主梁挠度与力为控制对象,控制原则为
1、施工过程中主梁截面应力在允许围,
2、悬臂合拢段相对高差在20mm,轴线误差在10mm。
3、桥面线型调整引起的桥面铺装层厚度增减平均值符合设计要求,
4、桥梁预拱度满足二期恒载、1/2活载作用和设计混凝土徐变年限的徐变变形要求,该值通过计算确定。
琼江河大桥施工控制的具体方法是采取参数识别法与灰色预测相结合的方案,形成施工、量测、识别、修正、误差预测、调整、施工的循环过程。
其中自适应法(参数识别)是如何使控制的期望值能够反映实际结构状况,确定影响施工精度的参数如混凝土弹性模量、混凝土容重等实际与设计计算数值上的差别。
具体做法是根据施工施工中结构线形或力的实测值对主要设计参数进行识别,寻找产生偏差的原因,然后将修正过的设计参数反馈到控制计算中去重新给出施工中力和挠度的理论期望值,以消除理论值与实测值不一致的主要部分,最后达到挠幅与力双控的目标;
灰色预测法是以灰色系统理论为基础,针对信息部分明确部分不明确的系统,具体做法是将各控制点的标高理论值减去实测值得到误差序列,建立误差序列的GM(1,1)模型,求出误差函数,得到误差估计值,将误差估计值与理论值相加得到预测值。
悬臂梁桥施工中温度变化是影响主梁挠度的主要因素之一,日照会引起主梁顶、底板温差,引起主梁翘曲、挠度和墩柱的偏移,通常选择在日照前进行梁体挠度观测(并需要在拉完成6h-8h后方能进行观测,由于预应力拉效应具有滞后现象),为下节段立模高程提供数据,但此方法有不方便的缺陷,我部拟采取移动相对坐标法进行施工:
具体为:
1、选择施工的i段前端点作为相对坐标系的原点,此坐标是相对会移动的,此坐标系中的第i+1段坐标是固定不变的,可据此进行第i+1段立模或确定第i+1段节段标高。
在悬臂端第i段施工完成后,选择一天中的合适时间(一般在日出前)准确测量出第i段的标高控制点高程hi0,在进行第i+1段节段立模、确定i+1段标高或进行随机检测时,先测量出第i节段标高控制点标高hi1。
①、当第i段标高控制点标高hi0是在挂篮仍未推出时所测量,则第i+1段节段立模标高为hi+1
为:
hi+1=hyc
i+1+(hi1-hi0)+Δgl
i+1+Δ,其中hyc
i+1=Hsji+1+Δhgl
i+1+Ygd
i+1,
②、当第i段标高控制点标高hi0是在挂篮已经推出就位后所测量,则第i+1段节段立模标高为hi+1
i+1+(hi1-hi0)+Δ,其中hyc
i+1,可解决了由于不同时间测量所引发的问题。
可以在一天的任意时间进行节段立模、节段标高确定或各项随机检查所需的标高测量值。
式中Δ---第i段挂篮推出后新增加的荷载(如钢筋)所产生的挠度(通过结构计算获得)。
Δgl
i+1---挂篮推出引起的第i段前端标高控制点的挠度值(通过结构计算获得)
施工控制中进行各项试验检测,如混凝土容重、混凝土各龄期弹性模量、预应力管道摩阻损失、梁体控制截面的应力情况,进行立模、砼浇筑前、砼浇筑后、拉前、拉后阶段的挠度检测。
根据设计参数及控制参数,建立结构分析模型进行前进分析,得到各阶段的力、挠度及成桥状态的力、挠度,在此基础上进行后退分析得到以成桥状态下的各阶段预抛高值。
在施工中按照参数识别、灰色预测相结合的方法建立施工控制网络。
1、施工控制测点布置:
在梁段端部左右腹板中间、箱梁横向中部几翼缘板边缘位置分别埋设短钢筋(Φ16,顶部打磨光滑,标高比本梁段测点处的施工立模标高高出5mm~8mm)作为固定观测点。
2、观测时间:
根据以前施工中积累的数据分析,温度影响主要是日照影响立模放样和日常测量,因此放样与日常测量宜安排在早晨8点以前,否则必须进行修正,并且每天将已浇完的梁段控制点进行复测后进行数据汇总,观察变化,分析原因,并及时调整立模标高。
本桥墩高、跨大、地形复杂,将给悬浇施工过程中的线形控制造成困难。
为保证成型后大桥的中线、标高准确无误,减小附加应力对连续结构的不利影响,确保中跨顺利合拢,必须制定周到、合理的施工控制方案,以测量作为搜集数据的外业手段并严格执行控制方案。
具体如下:
1)、测量方案的选择
线形控制是悬臂灌筑过程中对各梁段线形的动态控制过程,准确地定位施工中梁体顶面、底面标高和纵横向位置,并将其与理进行比较,找出其偏差值后对偏差进行分析研究,然后找出修正值,指导下一梁段施工。
从而使连续梁顶底面线形平顺,各部的高程误差满足设计和规要求。
悬灌施工时梁体线形变化是一个不可逆的过程,若测控不及时、不准数据丢失或失效,将无法通过二次施工或测量予以补救。
因此,在梁工前就要对测量的方法、时间、布点、位置、次数和精度等容的实案进行认真研究通常有两种方法可以选择:
第一种方法是将仪器置于梁上,以0号段上所设的水准点为准进行测制。
从理论土讲,此法会受到两个T构墩身压缩下沉不等的影响,此下沉值一般较小,不会超过合拢允许值,并可在合龙前提前4个节段联测时进行调整消除。
此法的优点是简单易行、速度快、不受地形,在任何条件下都可采用。
第二种方法是:
将水准点置于地面上,以地面土的水准点为准进行测此法可保证高程准确,但由于受到地形限制,距离一般较远,极可能超出规规定的最大视线距离(150m),且前后视离无法保持基本相等,瞄准误差和测量误差都较大。
另外,地面上的水准点高程不变,而墩柱高程是变化的(尽管很小),当仪器在梁上时,以不变的点为准来测量变化的建筑,是无法测得其相对变化值的。
结合经验,我部拟选第一种方法用于梁体测量。
线形控制的具体实施方法
1、在第N#梁段混凝土灌注前,精确测量该梁段端头测点的标高(即为段测点处的顶板施工立模标高)Ml。
2、在第N#梁段混凝土灌注硬化后,精确测量该梁段端头测点的标高
3、在第N#梁段纵向预应力束拉前,精确测量该梁段端头测点的标高
4、在第N#梁段纵向预应力束拉压浆完成后、移挂篮前,精确测量该端头测点的标高hN4。
5、计算第N#梁段混凝土灌注前后测点的标高差d=州2—hNl,以及该段纵向预应力束拉压浆完成前后的标高差厶划4—hN3。
将这两个标高差与线形控制软件计算得出的结果A洲l、A分别进行比较,如果ΔhNl与Δ洲1、ΔΔ2与A洲2相比的误差都小于设计值,则按上述步骤进行下一梁段的施工;
若两个误差值中有一个或两个都大于规定值,则需要从施工现场和数据文件两个方面查找产生差别的并修改相应的数据文件、输入微机、重新计算后,对下一梁段的立模实际标高进行修正。
按上述步骤不断循环,直至悬灌梁段施工完毕。
⑦线形控制中的注意事项
1、对每套挂篮都要进行等预加载来消除其非弹性变形,测出其弹性变形,为确定立模高程提供基本依据。
2、严格控制混凝土容重,尽量使梁段混凝土各龄期的强度和弹性模量术指标与计算采用值接近,减少实际值与计算采用值之间的误差。
3、严格控制预应力筋拉力的准确度和拉时混凝土的龄期要求(龄期达到3天以上且强度达到设计强度的90%以上)。
4、在每个承台和0号段土布设基础沉降观测点和墩身压缩观测点,定测基础沉降和墩身压缩情况,并将结果反应在合拢前4个梁段和边跨段的高程中。
5、定期观测温度对T构悬臂端挠度的影响,通常在早晨进行初测,在下午5点后后进行复测,以消除温度影响。
观测后将成果图表进行分析,从而为全桥的立模标高和线形调整提供依据。
6、从合拢段前4个梁段起,对全桥各梁段的标高和线形进行联测,并在这4个梁段逐步调整,以控制合拢精度。
7、保证挂篮预留孔位置准确。
当预留孔位置偏差较大时,挂篮不好调甚至调整不到中线位置,因此必须提高各预留孔的准确度。
同时为了防止震捣混凝土时移位,预留孔要用钢筋网固定。
8、一般情况下,施工时对挂篮本身的弹性变形和非弹性变形都能比较重视地考虑。
但大都对挂篮与滑道之间、滑道与钢(木)枕之间、钢(木与梁顶混凝土之间的非弹性变形重视不够甚至忽视了。
根据经验,这方原因造成的挂篮前端沉降高达5—8mm。
所以,施工时必须对此予以重并加强观测,积累经验,准确控制,消除影响。
9、根据实践经验及资料研究,薄壁空心墩及箱梁变形对环境温度和日照非常敏感。
受日照时,受日照一侧的顶腹板温度与另一侧的顶腹板温度是不同的,且一天也是反复变化的,且变形变化滞后于温度变化。
因此,应对日照及环境温度影响进行自始至终的观测。
10、在T构悬臂灌注施工期间,梁顶面所放材料、机具设备的数量和位置应符合线形控制软件计算模式的要求。
在悬灌即将结束时,梁体悬臂最大,施工时必须严格控制施工荷载的对称,并对墩的变形加强观测。
11、线形控制观测点要有明显标记,并在施工中妥善保护,避免碰撞后弯折变形。
用Φ20直径的钢筋棒作观测点,钢筋露出混凝土面以5mm为宜,并将钢筋顶磨圆。
12、通过线形控制将竖向挠度误差控制在15mm,轴线误差控制在10mm。
预应力拉、压浆:
纵向预应力拉:
本桥所有纵向预应力筋拉按照左右对称,先下后上,先纵后横的原则进行,为减少混凝土的收缩徐变对预应力的不利影响,避免由于混凝土收缩徐变过大造成永存预应力不满足设计要求,需要采取混凝土强度、龄期双控指标,在混凝土施工后强度达到90%以上时方能拉。
拉步骤为:
初始拉力拉检查油路的可靠性,安装正确后,开动油泵向拉油缸缓慢进油,使钢绞线略为拉紧后调整千斤顶位置,使其中心与预应力管道轴线一致,以保证钢绞线的自由伸长,减少摩阻,同时调整夹片使其夹紧钢绞线,以保证各根钢绞线受力均匀。
然后两端千斤顶以正常速度对称加载到初始拉力后停止加油,测量并记录钢绞线初始伸长量,完成上述操作后继续加载至控制拉力,量测实际伸长量并与计算伸长量相比较。
由于拉力设计值较大,因此初始拉力取值为10%σK。
预应力拉前对预应力千斤顶及配套设备进行标定采,用ZB4-500型油泵配合液压千斤顶进行,采取双控法控制,即在拉力满足设计要求的情况下,预应力筋伸长量与设计计算伸长量之差在±
6%,(应计算预应力筋在千斤顶的长度)拉前需要对千斤顶及配套油泵进行检校标定,可以采取压力机反压千斤顶的方法但压力机的精度应为一级精度,确定千斤顶压力与液压油泵油压间的关系,同时预应力筋的伸长量计算应准确无误,预应力筋弹性模量、截面积等技术指标取值准确,取用检验单位提供的数据。
拉按照设计图纸的顺序进行,或按照规规定的先下后上,先中间后两边的顺序,先拉纵向预应力束,再拉横向预应力束及竖向预应力筋。
拉应准确,准确预估预应力管道的摩阻力,使预应力筋的永存应力达到设计要求。
拉作业。
按照两端拉并锚固结的方法进行。
所有纵向预应力束拉均按“左右对称、两端同时”的原则进行,下列说明就是建立在此基础上的。
由于拉是一项非常重要的工作,因此在施工时要做好安排,拉施工时需注意:
1、为保证预应力的准确,对拉设备进行定期和不定期的配套检查和必须的。
校正后需将千斤顶的实际拉吨位和相应的压力表读数关系制成图表,以便于查找使用。
在下列情况下应对千斤顶和油泵进行配套检验:
设备标定期已到;
千斤顶或油泵发生故障修理后;
仪表受碰撞;
拉200次后;
钢绞线伸长量出现系统偏差等。
千斤顶加载和卸载时要做到平稳、均匀、缓慢、无冲击。
千斤顶在加载过程中如混入气体,在空载下将千斤顶油缸往返二至三次即可排出空气,保证千斤顶运行平稳。
2、拉作业中,梁的两端要随时保持联系。
发生异常现象时应及时停止,找出原因,及时处理。
拉顺序为:
先腹板后顶板,先下后上,左右对称。
3、拉作业中,要对钢绞线束的两端同步施加预应力,因此两端伸长量应基本相等。
若两端的伸长量相差较大时,应查找原因,纠正后再进行作业。
4、拉作业中,两端危险区不许有人,并立牌警示。
5、拉过程中,要有专人填写拉记录,同时拉作业需安排专人负责指挥。
6、当气温下降到+5℃以下时,禁止进行拉作业,以免因低温而使钢在夹片处发生脆断。
7、拉时的混凝土强度不得低于图纸规定的90%R设计和7天龄期。
8、拉中,要控制千斤顶工作行程在最大允许行程以。
9、拉完毕卸下工具锚及千斤顶后,要检查是否有断丝,以及工具每根钢铰线上的楔片压痕是否平齐,若不平齐则说明有滑丝。
若有断丝、滑丝出现,须视具体问题采取相应的解决措施后,才能进行下一道工序。
10、预应力钢束拉完毕后,严禁撞击锚头。
多余的钢绞线应用切割砂轮机割,切割后剩下的长度L>
3cm。
11、定期或不定期地更换油泵、千斤顶上的易损件和液压油,保证机械在需要的时候能够正常运转。
12、拉现场须有明显标志,与该工作无关的人员严禁入;
拉或退楔时,千斤顶及锚具后面不得站人,以防预应力筋拉断或夹片飞出伤人;
油泵运转有异常情况时,要立即停机检查。
在测量伸长量时,要停止开动油泵。
13、具体拉操作顺序为:
A、初试拉力,拉检查油管路连接可靠、安装正确后,开动油泵向油缸缓慢进油,使钢铰线略为拉紧后随时调整千斤顶位置,使其中心遁轴线方向基本一致,以保证钢铰线自由伸长,减少摩阻。
同时调整夹片使之卡紧钢铰线,以保证各根钢铰线受力均匀。
然后两端千斤顶常速度对称加载到初始拉力后停止进油加载,测量并记录钢铰线初长量。
完成如上操作后,继续向千斤顶进油加载,直至
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