新疆某国道高速公路中桥35米箱梁预制施工方案.docx
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新疆某国道高速公路中桥35米箱梁预制施工方案
35米箱梁施工
一、工程概况
新疆国道某高速公路建设工程第XXX合同段K420+240.13中桥,桥梁全长为93.6m。
上部构造采用25+35+25米一联装配连续箱梁。
下部结构采用三柱式墩,柱式桥台,桩基础。
桥梁上部采用25+35+25米一联的装配式部分预应力砼箱梁,采用多箱梁单独预制。
简支后连续的结构体系,梁高1.6米,预制中梁宽2.4米,边宽2.83米,全桥箱梁24片,其中35米箱梁共8片,跨中腹板底厚18厘米,支点附近腹板底厚30厚。
预制主梁及现浇接缝采用C50砼,预应力钢束由5根,4根,3根φJ15.24,低松弛高强度预应力钢绞线Ryb=1860MPa,弹性模量Ey=1.95*105MPa。
控制张拉应力σR=0.75Ryb,梁体砼强度达到设计的90%以上时张拉正弯矩区钢束,梁顶板负弯矩区钢束待架梁后张拉。
二、梁场地的选择及布置
焉耆境内属盐碱地带,地质情况主要为粘性土和淤泥质土泛浆现象极为严重。
预制梁台座沉降难以控制,为解决这一问题,首先考虑如何提高地基承载力,唯一的办法就是对基础进行加固处理,这样既费时,投资也大,根据现场实际情况,在已处理过的桥头设置预制场。
面积约3800平方米,布置5个制梁底,附梁厂布置图。
三、施工方案及施工工艺
3.1总体施工方案及工艺流程
钢筋加工采用加工厂集中生产,运至现场在制梁台座上进行钢筋绑扎;砼采用搅拌站集中拌和,砼运输车运送,砼浇注采用龙门吊吊装入模,预应力钢束张采用两台YCW250型千斤顶对称同步张拉,移梁采用两台起重量60T的龙门吊装移梁。
3.2施工工艺
(1)台座施工
a)台座底层用C15砼找平,厚为10cm,台座用7.5号砂浆砌砖,砌筑高度26cm,台座端头留凹槽方便移梁及预埋梁底钢板。
顶层用C25砼浇注,浇筑厚度10cm砼顶面铺5mm钢板做底模,为尽量减小预应力箱梁后期反拱度的出现,按设计要求35m箱梁跨中向下设2.5cm反拱度,并按二次抛物线进行预拱度的设置。
箱梁张拉后全部荷载回压在台座两端,因此在每个台座两端2m范围内采用钢筋砼进行加固处理,用φ18mm钢筋网片即可。
台座底部沿台座纵向(梁长方向)按0.5m设下拉杆预留孔。
孔中心距台座顶面为5cm,孔径为3cm,用直径为18mm的圆钢做拉杆,为避免施工中预留孔与梁体外垫板钻眼拉设。
预拱度曲线方程如下,设计为2.5反拱(一般规范要求L/1000-L/500L=35为梁长设置无设计时)
Y=4f拱X(L-X)/L2
b)施工工艺
清台座
绑扎底,腹板钢筋
定位波纹管,穿钢铰线
安装芯模,侧模,端模
绑扎板,缘板钢筋
浇筑梁体砼制作砼试块
砼养护
拆除模板
记录张拉钢铰线
记录压浆制作砼试块
封端
质量检查
成品存放
(2)模板配置设立及加固
预制梁模板均为异型模板,采用现场整体钢模拼装,应具有的必须的强度,刚度和稳定性能承受施工过程中可能产生的各项荷载,保证结构设计形状,尺寸和模板各部件之间相互位置的准确性,模板面要光滑平整,接缝严密,确保砼在强烈振动下不漏浆,现场施工中的模板应便利制作,装拆容易,施工操作方便,保证安全。
根据施工实际出发,本桥配1套中梁模板。
0.5套内边梁模板,0.5套外边梁模板。
模板采用在块定型钢模板,面板采用5mm钢板。
横肋8mm钢板,竖肋用8mm板,宽度80cm筋肋间距35mm分布面板加强,法兰连接孔直径17.5mm,用M16螺栓连接,在背肋上加焊10#桥钢进行补强。
箱梁内模面板用4mm厚钢板,横肋竖肋用4mm厚钢板,肋宽55mm,肋间距为40cm。
外侧模板上安装两排附着式振动器(按1-1.5m2布设一个)外模每侧2.5m为一块,每块重约500kg,采用人工配合龙门吊进行安装模板校正和固定采用上下拉杆及地锚上的紧线器及楔要进行控制。
(箱梁模板示意图)
C15砼
(3)钢筋制作和安装
在处理好的台座上,进行底、腹板钢筋绑扎。
首先在台座上标出主筋、箍筋、梁端及变形截面位置。
严格按照尺寸摆放主筋,依次绑扎底板钢筋,再次绑扎腹板箍筋的连接筋,使连接筋与箍筋垂直和与梁底面平行。
而且绑扎顺序从两头向跨中方向进行,并且设“人”字形钢筋以利钢筋骨架横向稳定,安装梁底支座钢板或连接和梁固结端梁底板,绑扎梁端钢筋。
待模板立设好以后进行顶板钢筋的绑扎。
钢筋保护层用塑料块或砂浆垫块固定在钢筋上来控制。
钢筋绑扎中应注意预应力孔道定位钢筋的绑扎,定位钢筋的数量,精度及间距能否保证,直接关系到预应力管道成孔的精度,管道对钢铰线的摩阻力和张拉影响较大。
(4)波纹管及钢铰线定位,波纹管用厚0.4mm的镀锌钢管,由制管机卷制而成,运致现场,管分为“通用段”和“连接段”。
波纹管加工长度8~10米一根,接头长度20cm,用直径大一号的波纹管连接,然后用胶带密封,接头波纹管的厚度与胶封带厚度之和不大于3mm,确保接头连接密封准确,防止浇筑砼时阻塞管道,将制好的符合要求的波纹管安装进钢筋骨架,并用定位钢筋固定,确保位置准确,严防错位和下垂,如管道与钢筋发生碰撞,应保证管道位置不变,适当挪动钢筋位置,波纹管采用φ8的井字架钢筋固定,以跨中两端开始固定,间距为1m,并且在平弯和竖弯处加密。
5束钢铰线波纹管内径55mm,外径62mm,4束钢铰线波纹管内径55mm,外径60mm,3束钢铰线波纹管内径50mm,外径57mm,连续段钢铰线的波纹管是扁管,内径90*25mm。
为保证波纹管孔道不堵塞,可在波纹管中穿入小一号的PVC管,在砼浇筑终凝以前这段时间内随时抽动,防止张拉时堵塞,孔道。
安装钢铰线时注意事项
1、钢铰线的下料长度,等于道净长加构件两端的预留长度。
固定端的预留长度为锚板或锚环厚度加30mm。
张拉端的预留长度如下表:
千斤顶型号
Ycw-100
Ycw-150
Ycw-250
Ycw-350
最小空间
B(mm)
1300
1350
1400
1500
C(mm)
200
200
280
300
千顶外径D(mm)
250
310
380
450
钢铰线预留长度A(mm)
650
680
680
700
2、为防止钢铰线扭结,需进行编束,编束时将钢铰线挤后,端头用胶布包裹,涂上易标识的油漆,然后每隔1~1.5米用18#~20#铁丝捆绑。
3、钢铰线切断时,宜采用砂轮切割机。
以保证切口平整,线头
散。
4、钢铰线穿束:
可以在浇筑砼之前或之后,以后穿为好,穿束前应全面检查锚垫板和孔道,锚垫板应位置正确,,若锚垫板移位,造成垫板平面和孔道中轴线不垂直时,应用垫板加以纠正,孔道内应畅通,、无积水和染物,孔道应完整无缺。
制好钢铰线应检查绑扎是否牢固,弯头有无折现象,钢铰线按长度和孔位编号,穿束时应核对长度,对号穿入孔道。
工作一般由人工完成,用一根直径为5mm的钢丝从一端穿入,另一端引出。
5、锚垫板的安装
锚垫板一定要与钢铰线垂直,在有端横梁的地方锚垫板前要做钢板盒,预留张拉槽,锚垫板后面螺旋筋及加强钢筋网片一定要准确定位,锚垫板与模板要密贴,避免砼漏入锚垫板中,堵塞浆孔。
6、预埋件的安装
梁底预埋钢板,通信管道预埋件,底板通气孔,边梁顶板泄水孔,防撞护栏及伸缩缝的锚固钢筋应预先埋入且埋设位置一定要准确。
7、砼浇筑及养生:
砼的浇筑层厚度在30cm,配筋较密处浇筑层厚度控制在15cm,砼振捣要求用插入式振捣器配合附着式振捣器进行,先用附着式振捣器固定在侧模板上,高度控制在距底模板30cm左右,按间距1.2m布置,强度为1.8A,电压为220U~380V,插入式振捣器的移动距离不超振捣器作用半径的1.5倍,与侧模应保持5cm左右的距离,插入下层砼5cm左右,使上下层砼结合牢固,振捣时间控制在25~40秒。
现场根据气温,砼塌落度大小砼振捣时间做适当调整。
密实的标准是:
砼不再下沉,无气泡上升,表面反浆。
浇筑上冀板砼时,以插入式拓动器为主。
8、预应力混凝土浇注前注意事项
(1)预应力台座应坚固,无沉陷,台座各支点间距应适宜,以保证底模挠度不大于2mm。
并按设计要求设置反拱。
(2)应保证预留孔道的准确,端模板应与侧模和底模紧密贴合,并与孔道轴线垂直。
(3)梁内预埋件位置应准确,特别是锚垫板应与端头模板紧密贴合,不得平移或转动。
(4)施加预应力后砼会压缩,梁的底模板铺设时可加长1/1000L(L为梁长)。
(5)垫板处的加固钢筋网尺寸和位置,后张制孔器的外径和位置应符合设计要求,并牢固固定。
9、砼浇筑工艺
砼的浇筑质量主要从两方面控制,一、是浇筑方法;二、是良好的振捣,两个方面又互为影响。
砼的浇筑方法应采用一气呵成的连续浇筑法,一般采用水平层浇筑,当梁高跨长,或运输较远砼拌制跟不上浇筑进度时,可采用斜层浇筑。
①浇筑方向是从梁的一端循序进展至另一端,在将至另一端时,为避免梁端砼产生蜂窝导不密实现象,应改从另一端向相反方向投料,而在中该端4m~5m处合龙。
②分层下料,振捣,每层厚度不宜超过30cm,上下层浇筑时间相隔不宜超过1h(当气温在30℃以上时)或1.5h(当气温在30℃以下时)。
上层砼必须在下层砼振捣密实后方能浇筑,以保证砼有良好的密实度。
③分段长度宜取4m~6m,分段浇筑时必须在前一段砼初凝前开始浇筑下段砼,以保证浇筑的连续性。
砼浇筑进行中不得任意中断,因故必须间歇时,间歇最长时间应按所用水泥凝结时间,砼的水灰比及砼硬化条件确定,无试验资料时,间歇时间一般控制在1.5h~3.0h这间,段段之间的接缝为斜向,上、下层砼接缝互相错开,以保证砼浇筑的整体性。
④预应力砼和梁的端部钢筋较密,为保证质量,可先浇完端部,后浇腹板。
⑤为避免腹、翼板交界处因腹板砼沉落而造成的纵向裂纹,可在腹板砼浇完后略停一段时间,使腹板砼能充分沉落,然后再浇筑翼缘板砼。
但必须保证在腹板砼初凝前将翼板砼浇筑完毕,并及时整平,收浆。
砼终凝后要及时养生,内部灌水养生,项部在麻片、毛毡浇水覆盖,侧部采用滴灌养生。
10、预应力张拉及压浆
张拉前先要计算预应力钢铰线的理论伸长量,(以35米箱梁为例)计算方法如下:
Ⅰ、计算依据
1施工设计图纸UII册6(12/62)
2《公路桥梁涵施工技术规范》TIJ041-2000
3《预应力砼技术与设备》
4《路桥施工计算手册》
5《公路施工手册桥涵》
Ⅱ、参考有关数据
预应力钢铰线采用(4ASTMA416-97)中的低松弛钢铰线
单根钢铰线直径:
Jφ15.24mm
单根钢铰线面积:
Ay=140mm2
钢铰线标准强度:
Rby=1860MPa
钢铰线弹性模量:
Ey=1.95*105MPa
预应力锚具采用:
GUM15-3GUM15-4GUM15-5型锚具
箱梁顶板负弯矩钢束采用GBM15-5型扁锚具。
管道孔采用圆、扁(负弯矩处),波纹管。
控制张拉力σ=0.75Rby=0.75*1860=1395MPa。
Ⅲ、钢铰线长度的复核
对N1、N2N3三束钢铰线的长度进行核算,根据设计图纸五合同段DⅡ册(12/62)页进行核算。
现将各段长度列表如下:
N1AB=241.2cmBC=916.3cmCD=623.8cm
N2AB=199.6cmBC=785.4cmCD=798.9cm
N3AB=190.7cmBC=589cmCD=1006.9cm
N4AB=181.8cmBC=392.7cmCD=1214.8cm
N5AB=273.9cmBC=73.3cmCD=1425cm
四、后张法预应力筋理论伸长值的计算
ΔL=PxL/AyxEgP=Px[1-e-(KL+μθ)]/KL+μθ
式中:
ΔL—预应力筋理论伸长值;(cm)
P—预应力筋平均张拉力N;
L—从张拉端至计算截面孔道长度;
Ay—预应力筋截面面积;(mm2)
Eg—预应力筋的弹性模量;(Mpa)
P—预应力筋张拉端的张拉力;N
θ—从张拉端至计算截面曲线孔道部分切线的夹角之和,rad
K—孔道每米局部偏差对磨擦的影响系数;
(1)孔道为直线时,θ=0,可简化为ΔL=P/Ay*Eg(1-e-KL);
(2)当孔道为直线且无局部偏差的摩阻时,P=P,可简化为ΔL=PxL/AyxEg;
(3)预应力筋的张拉力P,按下式计算P=σk*Ag*h*1/1000*b;
式中:
P—预应力筋的张拉力;
σk—预应力的张拉控制应力,Mpa
Ag—一根预应力筋的截面面积;mm
h—同时张拉预应力筋根数;
b—超张拉系数,不超拉时为1.0
系数K及μ值表,根据《公路桥涵施工技术规范》附录G-8中,K
取0.0015,μ取0.23。
五、35米预应力箱梁中跨钢铰线理论伸长值计算(另一半与此对称)
N1P控=1395*140*3=585.9KN9(三根)根据现场端加10cm。
线段
L(m)
P
θ(rad)
A=KL+μθ
E-(KL+μθ)
P
ΔL(m)
AB
2.512
585.9
0
0.0038
0.9962
585.9
0.018
BC
9.163
585.9
0.131
0.0438
0.9571
573.86
0.064
CD
6.238
573.86
0
0.0094
0.9906
573.86
0.043
钢束总体伸长2*ΔL=2*(1.8+6.4+4.3)=25cm
砼强度达到设计强度90%后,张拉下弯矩区预应力钢束,张拉完成和千斤顶、锚具、夹片要有出厂合格证和质量证明及有关的检测。
试验资料
A、张拉
张拉采用YCW250型张拉千斤顶GVM15-3、GVM15-4、GVM15-5型预应力体系,
张拉要点:
1、避免张拉时构件截面至过大的偏心受力状态,应使已拉的合力线处在受压区内,边缘不产生拉应力。
2、应计算分批张拉的预应力损失值分别加到先张拉的力筋控制应力值内,但控制应力不能超过有关规定,否则在全部张拉后进行第二次张拉,补充预应力损失。
应尽量减小力筋与孔道磨擦,以免造成过大的应力损失或使构件出现裂缝、翘曲变形。
张拉时,两端千斤顶升降速度应大到相等,测量伸长的原始空隙,伸长值,插垫等工作应在两端同时进行,千斤顶就位后,应先将主油缸少许充油,使之,让预应力筋绷直,在预应力筋拉至规定的初应力时,应停车测原始空隙或画线作标记,最后要严格控制σ的张拉规定。
张拉采用两端对称同时进行,张拉顺序1#2#3#。
张拉程序00.1σk初应力(作伸长量标记)σcon(持荷2min锚固)。
张拉作业
a、千斤顶就位,安装工作锚,用铁管将夹片轻打入锚板,然后安装限位板,千斤顶,工具锚三者轴线吻合,每束根数与相应锚具配套。
b、张拉值以油压表读数为主,以预应力钢铰线伸长值作校核,实际张拉值与理论值控制在±6%范围内。
c、当油压表达到张拉吨位后关闭主油缸油路,并待力5分钟,测量钢铰线伸长值加以校核,在保持5分钟以后,若油压下降,须补油到设计油压值,千斤顶回油,片自动锁定钢铰线,该束张拉结束。
作好记录,全梁断,滑丝总数不超过钢丝总数的0.5%,且一束内断丝不超过一丝,也不得在同一侧,否则重新穿束施加应力。
张拉前有关注意事项:
a、张拉前以梁体作全面检查,如有缺陷,须征得监理工程师同意,
b、预应力施工前,配套使用的千斤顶、压力表应视为一个单元同时校核,以确定张拉力与后力表读数之间的关系曲线。
同时,施工过程中,按规范要求定期进行千斤顶的效验,
c、对锚具的选择必须选用正规厂家的锚具,进货时应有出厂合格证,质量保证书或交检报告,并按规定进行检验、试验,合格后方可进货。
使用前需对锚具逐套进行配套精度和缺陷(破裂、裂缝、夹渣等)检查,不得使用不合格的锚具,
d、预应力张拉顺序应按设计规定进行,避免张拉时构件截面呈过大的偏心受力状态,
e、 张拉时,张拉人员及量侧伸长值的人员一律站在千斤顶侧面,发现声音异常,立即停止检查维修。
严格执行张拉操作规程
1、垫板承压面与孔道中线不垂直时,应当在锚圈下垫薄钢板调整垂直度,将锚孔对正垫板并点焊,防止张拉时移动。
2、锚具在使用前须先清除杂物,刷去油污。
3、楔紧束的楔块其楔紧程度要求一致。
4、千斤顶给油,回油工序一般均应缓电平衡进行。
特别是要避免大缸回油过猛产生较大的冲击振动以免发生滑丝。
5、张拉操作要按规定进行,防止钢丝受力超限发生拉断事故。
6、必免负温条件下进行张拉
压浆
压浆前先用高压水冲洗管道,然后用空压机吹孔,将孔内水排出,同一孔道的压浆作业必须一次完成,不能中断,如遇机械故障不能迅速修复,且在30分钟以上,则立即压水冲掉已压入的泥浆,压浆时将孔道的全部阀门及排气孔打开,由孔道的一端或标高最低的压浆嘴压入直至另一端及排气孔流出的浓浆与压入中灰浆浓度相同时关闭出浆口阀门,然后塞死排气孔。
水泥浆拌和机制备具有粘稠状态的水泥浆,指标如下:
水灰比泌水率稠度
0.4~0.45≤3%14s~18s
(1)按规范要求对伸长值进行量测,当实际伸长值没有超过理论伸长值的±6%,没有出现滑丝,断丝现象,即可进行压浆,否则应查明原因,处理后再张拉。
(2)压浆采用活塞式压浆泵,从一端压浆,当在一端出浓浆量,关闭阀门继续·压浆,保压3分钟,压浆的最大压力宜为0.5~0.7,压浆完后应稳压2分钟,然后再关阀门,堵塞压浆孔。
(压浆方法)
1、压浆前应对孔道进行清洁处理
2、压浆就使用活塞式灰浆泵。
压浆前应先浆泵试开一次,运转正常并能达到所需压力时,才能正式开始压浆。
压浆时灰浆泵的最大压力宜为0.5~0.7N/mm2,孔道或输浆管道较长或采用一次压浆时应力应稍加大,最大压力宜1.0N/mm2
3、一般每一孔道宜于两端先后各压浆一次,两次的间隔时间以达到先压注的水泥浆既充分泌水又未初凝力度,一般宜为30-45min,对泌水率较小的水泥浆,当通过试验证明可能达到饱满时,也可采取一次压浆的方法。
4、压浆应缓慢、均匀进行。
比较集中和邻近的孔道,宜尽量先连续压浆完成,以免串到邻孔后水泥浆凝固,堵塞孔道。
不能连续压浆时,后压浆的孔道应在压浆前用压力水冲洗通畅。
5、在压浆时应将所有最高点的排气孔依次一一打开和关闭,使孔道内的排气通畅,使出浆端或排气孔排出的空气水稀浆,直到排出的水泥浆与规定稠度相同,用木塞塞住,应保持不小于0.5N/mm2的压力稳压不小于2min的时间,再从压浆孔拔出喷嘴,立即用木塞塞住。
6、水泥浆在使用前和压注过程中应进行连续搅拌,对于因延迟时间所致的流动性降低的水泥浆,不得通过用加水稀释的方法来增加其流动性后再行使用。
7、压浆后应立即检查压浆的密实情况,如有不实,应及时处理。
8、压浆过程中及压浆后4小时内,结构砼温度不得低于5℃,否则采取保证措施,当气温大于35℃时,压浆应在夜间进行。
9、水泥浆庆按规定制作试块,以检查其强度。
10、浆中途发生故障,不能连续一次压满时,应立即用压力水冲洗干净,使孔道通畅,待故障处理后再重新进行压浆。
封锚
预制箱梁张拉完毕后,封锚砼一次性浇注完成,其模板针对箱梁的不同截面提前加工制作。
在浇筑封锚砼以前,要将锚头及端部砼的污垢处理干净,清除灰土杂物,并认真凿毛,同时检查有无漏压管道,然后设置端部钢筋网,绑扎钢筋,支立模板及浇筑封锚砼,浇封砼时,要仔细操作并认真插捣,务使锚具处砼密实,浇筑完毕后,静止1~2小时,带模浇水湿润养生,脱模后保证养生7天以上。
根数
AY
(mm2)
L
(m)
P
(KN)
θ
(rad)
Kl+μθ
E-(kl+μθ)
P
(KN)
Pl/EYAY
(m)
ΔL(10%)
(mm
ΔL(100%)
(mm)
ΔL(105%)
(mm)
N1
3
420
2.519
585.9
0
0.0038
0.9962
584.794
0.018
25.1
251
263
9.163
584.794
0.131
0.0432
0.9577
572.337
0.064
6.238
572.337
0
0.0064
0.9907
569.668
0.0434
N2
5
700
2.102
976.5
0
0.0032
0.9969
974.962
0.015
25.1
251
264
7.854
974.962
0.131
0.0413
0.9596
955.124
0.055
7.989
955.124
0
0.012
0.9881
949.424
0.0556
N3
5
700
2.016
976.5
0
0.003
0.997
975.025
0.0144
25.1
252
264
5.89
975.025
0.131
0.0383
0.9624
956.585
0.0413
10.069
956.585
0
0.0151
0.985
949.397
0.07
N4
4
560
1.925
781.2
0
0.0029
0.9971
780.073
0.0138
25.2
252
264
3.927
780.073
0.131
0.0354
0.9653
766.441
0.0276
12.148
766.441
0
0.0182
0.9819
759.500
0.0845
N5
5
700
2.838
976.5
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