钢绞线代替对拉杆在大体积结构施工中的应用.docx
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钢绞线代替对拉杆在大体积结构施工中的应用
钢绞线代替对拉杆在大体积结构
施工中的应用
第二工程有限公司李四德张茂松
摘要:
钢绞线对拉施工工艺具有受拉强度高;通过钢绞线的预张拉力可以抵消新浇注混凝土的侧压力
及施工荷载,确保模板浇注过程中不变形,钢绞线所具有的柔韧性使其重复利用率非常高,极少出现拆模后拔不出的情况,杜绝了常规对拉杆经常遗留在混凝土结构中的弊病,从而使施工质量要求得以保证,成本也会相应降低。
关键词:
钢绞线对拉杆结构施工应用
1工程概况
京沪高速铁路土建工程六标段五工区三作业区,施工范围为丹阳至昆山特大桥阳澄
湖桥段
(2)DK1245+829〜DK1252+017.79段,主要为桩基、承台、墩柱、上部连续梁施工。
总长6.189km。
DK1245+829〜DK1246+867.83段处于阳澄湖湖区,为水上作业。
京沪高铁设计时速为350km/h,初期运营速度300km/h。
正线数目为双线,线间距
为5米,采用高架桥形式。
设计使用年限100年。
三作业区位于苏州市阳澄湖区,该段在正仪镇所辖范围内。
经过地区均为平原地区,多为农田、村庄、河流,道路众多,沟渠纵横,湖泊密布。
地质情况复杂,桩基础施工采用反循环旋转钻孔施工工艺。
本作业区混凝土结构物设计体积较大,承台、墩柱各有193个,最小尺寸承台为10.5m
x5.6mx2m,最大尺寸承台为:
18.2mx10.4mx3.5m,墩柱高度从7.5m—21.5m,截面3
x2.2m,下部混凝土构造属于大体积混凝土施工,大体积混凝土施工对模板和模板施工
工艺要求较高,因此作业区下部构造模板全部使用大块组合钢模板,对拉方式也全部采用新式的钢绞线对拉工艺。
2传统对拉工艺
传统的对拉工艺采用高强钢或者合金钢拉杆,强度和刚度都能满足施工要求,但其
缺点是,高强钢或合金钢对拉杆不能弯曲,在大体积混凝土构造物或者作业面限制的情况下,经常出现对拉杆穿不进或拔不出来的现象,穿不进则影响施工,拔不出则使大体积混凝土施工质量无法保证,遗留对拉杆会在构造物内部形成一条很长的锈蚀通道,极大的损害了混凝土结构物质量和耐久性;同时,经常性的对拉杆取不出现象也会增加工程施工的成本,带来资源的浪费。
3钢绞线对拉工艺
为保证大体积混凝土结构物的良好外观和施工的方便性,作业区下部构造模板均采
用大面积组合钢模板,单块面积不小于3m2。
采用汽车吊配合安装。
承台模板安装时采用对拉钢绞线进行固定,对拉钢绞线采用015.24钢绞线,两端用
锚具夹片固定,用通心螺杆、螺母调整钢绞线伸长量和预张力。
3.1钢绞线对拉工艺的优点:
(1)对拉钢绞线具有极强的对拉力;
(2)对拉钢绞线可以任意弯曲,特别适用于大体积混凝土结构物和作业面限制的情况,杜绝了拉杆遗留在结构物中的弊病,保证了混凝土构造物的施工质量和耐久性。
(3)通过对拉钢绞线的预张,钢绞线的张拉力可以抵消混凝土荷载和施工荷载(浇筑前钢绞线的张拉力可由内撑钢管等平衡),从而可以保证浇筑时钢绞线零伸长,模板不变形,保证大体积混凝土的尺寸和外观,在此用尺寸为10.5mx7.5mx2m的承台拉杆设置情况
为例示意如下:
云
10500
10.5X7.5X2m承台拉杆设置平面图
10500
10.5X7.5X2m承台拉杆设置立面图
10.5X7.5X2m承台拉杆设置侧面图
4钢绞线对拉工艺受力及伸长量验算
4.1承台钢绞线对拉受力验算
依据《路桥施工计算手册》:
拉杆采用015.24钢绞线,拉杆横向间距为3.25m,纵向间距为0.75m,施工温度取25C,混凝土浇筑速度保守取0.4m/h(根据实际经验,该种承台浇注时间为5小时左右)。
对承台的竖直模板来说,新浇筑的混凝土的侧压力是它的主要荷载,当混凝土浇筑速度在6m/h以下时,作用于侧面模板的最大压力按以下公式计算:
VT74/25=0.016乞0.035
故有效压头高度为:
h=0.2224.9V/T=0.2224.90.4/25=0.6184m
作用于侧面模板的最大压力:
pm二krh=1.2250.6184=18.552kPa
则拉杆承受的拉力为:
F=pmab=18.55210000.753.25-45220.5N
钢绞线的容许拉力为:
F容二RbA=186010000001400.000001=260400N
F-40218.75N 4.2承台对拉钢绞线预张拉伸长量计算 依据《路桥施工计算手册》: 模板调整完毕后,首先用钢管撑将模板上口支撑,将锚具及夹片固定打紧后,通过套在通心螺丝螺杆上的螺母的旋转张拉钢绞线,使钢绞线产生50kN的张拉力(根据4.1中计算),张拉力采用变形量控制。 50kN的张拉力对应变形量计算如下: 和_PL_45220.510.5_cc「ccd 长边10.5m方向 短边7.5m方向 -L50.017393^即17.39mm EgA1.9510140 A1PL45220.57.5小 L50.012423n即12.42mm EgA1.9510140 采用两端同时张拉的方法,长边方向每端张拉长度为8.7mm,短边方向每端张拉长度 为6.2mm; 为避免应力损失,在钢绞线拉紧(无悬垂)状态下每端的螺母在通心螺丝螺杆上旋 进9mm长边方向)/7mm(短边方向),使钢绞线产生不小于浇注时混凝土荷载和施工荷载的张拉力。 此时,模板顶、中、底部每根钢绞线的张拉力50KN分别由模板顶内撑钢管、固定在 钢筋骨架上的混凝土保护块、模板底限位钢筋来平衡。 浇注前力平衡体系如下图所示: 模板 模板 F F F 钢绞线 钢绞线 钢绞线 Fi F2 F3 F――钢绞线预张力; Fi――内撑钢管支撑力; 艮一一钢架骨架保护块支撑力; F3――限位钢筋支撑力; 4.3内撑钢管平衡张拉力计算 内撑钢管长度为承台设计边长,内撑钢管放在骨架顶面,其自重由钢筋骨架承载,故受压和稳定性计算时不考虑自重。 4.3.1钢管壁受压强度计算 由[N]i=f*A 得A一[N]i50000N 215MPa =232.558mm 取0127x4.5mm型号的钢管支撑,截面积为1732mr2。 满足要求。 4.3.2钢管受压稳定性计算 取承台长边方向计算, [N]=: A2f L10500 i一42.3 =248.23 查《钢结构设计规范》(GB500172003)附录C-1得: =0.144 则[N]=0.144X1732x215=53622.7N 取0127X4.5mm型号的钢管1根,支撑在每根对拉钢绞线对应的模板上口,容许应力为53.6kN,大于50kN,满足要求。 4.4钢筋骨架垫块受力计算 垫块均采用C50高强混凝土垫块,形状如上图所示,尺寸为2.5cmx4.5cmx7cm,钢筋直径为2cm,接触形状为半圆形,接触长度L为四分之一周长,L=2nr/4=1.57cm,计算取1cm,则最小承压面积为2.5cm2o 则一个垫块可以承受的力为N=50MPX2.5cm2=12.5kN 钢绞线分上、中、下3层布置,横向间距为3.25m,竖向间距0.75m。 每束钢绞线的力50kN分布在3.25mX0.75m=2.4m2的范围内,垫块个数为9.6个,则每一个垫块分担的压力为5.2kN,小于垫块的可承受压力12.5kN,故垫块的抗压力足够。 4.5结果分析 (1)钢绞线的对拉力远远大于新施工混凝土的侧压力及施工荷载; (2)对拉钢绞线的适量预张拉可以逐步并完全抵消浇注时产生的混凝土及施工荷载,保证浇注过程中模板位置的零变形; 仙 (3)浇筑前对拉钢绞线的张拉力利用内撑钢管、模板底限位钢筋来平衡,浇注过程中,混凝土侧应力及施工荷载逐渐增大,钢管内撑和模板底限位钢筋力逐渐减小,而模板始终处于受力平衡状态。 浇注过程中受力变化详见上图。 底部限位钢筋采用G16圆钢,打进垫层10cm,露出5cm,间距1.5m。 限位钢筋与模板间用高强度混凝土垫块支垫,避免漏筋。 限位钢筋受力在此不再计算,一般均能满足固定模板的作用,可根据经验设置。 5钢筋骨架验收后模板吊装 钢筋骨架绑扎完毕,骨架周围按设计要求均匀设置高强预制垫块,密度保证大于每平 方米4个。 然后用吊车吊装模板。 模板整体初步稳固时采用绷线法将模板边口调直,消 除错台,并采用吊垂球法控制其垂直度。 5.1模板加固 5.1.1模板底部采用限位钢筋支撑和钢绞线对拉的平衡体系来固定; 5.1.2模板顶部采用钢管支撑和钢绞线对拉的平衡体系来固定; 5.1.3为防止夹片、锚具系统损坏,外部采用方木支顶,以防模板向外变形。 5.1.4模板中部,钢筋骨架上均布的高强混凝土垫块可以抵抗模板中间对拉钢绞线的张拉力。 5.2钢绞线穿束、固定 钢绞线分上、中、下3层布置,横向间距为3.25m,竖向间距0.75m。 穿拉钢绞线前首先将PVCf准确接通对应的对拉孔并固定,PVCW保持水平顺直,接 口处包缠多层塑料胶带以保证接口牢固和密封,如果PVC管太长,可加设多道铁丝将其 悬挂固定于承台骨架顶面上。 PVC管道固定完毕后,将钢绞线缓速的穿入PVC管,钢绞线穿束过程中需要工人在行进端部进行方向引导并分担PVC管的压力,钢绞线穿入完毕后,两端等长外露,然后依 次将垫块、通心螺丝螺杆和螺母、锚具和夹片安装到钢绞线两端,并将夹片打紧固定,锚具采用内侧锚固。 5.3钢绞线预张拉首先将内撑钢管合理就位,然后调节通心螺杆和螺母,采用伸长量控制对钢绞线提 供不小于混凝土侧应力和施工应力的张拉力,顶层钢绞线张拉力由内撑钢管的支撑力来平衡,中层钢绞线张拉力由钢筋骨架上的高强混凝土的支撑力来平衡,底层钢绞线张拉力由限位钢筋的支撑力来平衡。 5.4模板上外部支护模板按承台尺寸固定好后,承台模板外侧加设方木支顶模板,给模板的稳固再上一 道保险,确保拆模后承台尺寸。 5.5墩身预埋钢筋、预埋件的施工墩身预埋钢筋的绑扎在模板立设并固定完毕后进行,根据测量放样精确控制平面位 置,并反过来校验模板位置,墩身钢筋底部设置一层钢筋网,采用与承台钢筋焊接,与桩头钢筋固定,形成一个整体骨架以防施工时移位。 承台中其他预埋件,测温线、沉降观测标准确放入并固定后,报验监理工程师检查。 6结语 本作业区的193个承台和所有现浇跨线桥主墩全部采用这种工艺施工。 所施工的承台由于外形漂亮,尺寸标准,受到了业主和集团公司领导的一致好评。 钢绞线对拉施工 工艺的使用既满足了京沪高铁要求的施工质量和耐久性,又减少了材料浪费,降低了造 价。 实践证明: 钢绞线对拉施工工艺不仅具有抗拉强度高的优点;而且通过对钢绞线预 张拉可以抵消浇注过程中产生的混凝土荷载和施工荷载,避免模板在浇筑过程中产生变形,确保承台尺寸。 特别是在大体积混凝土构造物施工中和施工作业空间狭窄的情况下,钢绞线具有的柔韧优势凸现,杜绝了高强对拉杆经常遗留在构造物中的弊病,保证混凝土构造物质量和耐久性。 钢绞线对拉施工工艺的应用是大体积混凝土构造物对拉施工工艺的一个创新点,有较大的推广价值。 参考文献 1《路桥施工计算手册》(人民交通出版社) 2《京沪高速铁路设计暂行规定》(铁建设[2003]13号)
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- 钢绞线 代替 拉杆 体积 结构 施工 中的 应用