24m双线铁路后张法预应力混凝土单箱梁现场预制工法secret.docx
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24m双线铁路后张法预应力混凝土单箱梁现场预制工法secret
24m双线铁路后张法预应力混凝土单箱梁现场预制工法
一、前言
某客运专线桥梁上部结构,因横向刚度要求,大量采用了箱形结构,24m后张法预应力混凝土双线简支单箱梁就是其中之一。
该箱梁具有断面尺寸大、一次混凝土灌注量大(一孔箱梁混凝土量204m3、重510t)、钢筋布置密集、制造精度要求高等特点。
24m双线简支箱梁在我国铁路桥梁中是首次设计使用。
《某客运专线桥梁制造与架设施工技术细则(试行)》及《某客运专线桥梁工程质量检验评定标准》中的质量要求均比普通铁路桥梁的质量标准要求高。
某在承担了某线某特大桥319孔箱梁的制架任务后,对箱梁的预制进行了一系列的试验研究工作,成功的解决了制梁台座设计及地基的加固处理、模板的设计制造、混凝土的品质试验、箱梁的灌注、养护及张拉工艺,以及制梁及运梁设备等重大技术问题,2000年4月生产出第一孔试验梁,经优化箱梁设计和改进工艺后,于2000年6月正式投入批量生产,至2000年11月共制梁145孔,经试验质量全部合格。
根据制梁工艺及生产经验的总结编制本工法。
二、工法特点
1、现场预制双线简支箱梁,避免了大体积、大重量铁路PC箱梁的长途运输问题,为铁路桥梁向整体型化发展取得了经验。
2、PC箱梁采用现场预制、架桥机架设的方法,可缩短全桥总工期,尤其对长大桥效益显著。
3、PC箱梁的预制、存放形成工厂化生产线,既能保证工程质量,又便于施工管理,从而降低了工程造价。
4、施工工艺编制详细,适应了新结构新标准的要求,确保了制梁质量,为双线箱梁的制造积累了经验。
三、适用范围
适用于跨度24m以下的后张法预应力混凝土单双线简支箱梁的现场预制,建场规模可视工程量和工期要求综合确定,可以为单座大桥制梁,也可以为邻近的多座大桥制梁。
四、施工工艺
(一)制梁台座
台座要求置于良好的地基基础上,其下沉量不超过2mm,尤其要控制其不均匀沉降。
对软土地基应进行加固处理,经试验研究采用粉喷桩加固处理,粉喷桩比较经济且施工速度较快。
加固后的复合地基承载力可达到150KN/m2以上。
(二)模板
内、外模、台座总体布置见图1。
24m双线整孔预制箱梁模板由底模、内模、外侧模和端模组成。
1、底模由12mm厚面板、底横梁及分配梁共同组成。
底横梁与台座基础预埋件、底横梁与分配梁、分配梁与底模面板均采用焊接。
其底模要预先设置预拱度。
2、内模由骨架、面板及嵌缝条组成。
骨架分段制作螺栓连接,几何尺寸用支撑钢管上的正反丝扣螺栓调节;面板用3mm和6mm钢板
制作,其重量轻,便于拆卸和安装,内模最大块件重量为35Kg。
3、外侧模每侧由3大块模板组成。
中间模板16m长,两端部模板每块4.5m长,侧模板由面板、撑杆、顶拉杆、支承面板的横肋、竖肋和安装在侧模上的震动器支架组成。
4、端模由面板、横竖加劲肋和制孔胶管托架(兼作施工人员上下梁体的梯子)组成。
(三)振动器的选型与布置
为了保证梁体混凝土的密实,采用附着式侧振和插入式振捣的联合振捣工艺。
1、附着式侧振选用高频振动器,振动频率为150Hz,功率1.5Kw,振幅1.0mm。
2、附着式振动器的布置,在外侧模上设二排,下排离底模450mm,上排距下排600mm,每块外侧模上下二排各布置1台,在端外侧模上,由于梁体钢筋密集,每块端外侧模上下二排各布置2台。
振动器布置示意见图2。
3、插入式振动棒选用直径φ30、φ50两种规格。
(四)材料
1、水泥选用525R硅酸盐水泥。
2、砂选用天然硬质洁净的河砂,细度模数为2.8~3.1。
3、碎石选用质地坚硬的石灰岩和花冈岩,其硬度及物理性能符合TB10210中5~25mm的规定,抗压强度大于100MP,并经过碱活性试验合格。
5、钢绞线选用高强度低松驰预应力钢绞线,极限强度为1860MPa。
钢绞线应无损伤、无锈蚀、无死弯、无污染,有出厂合格证和抽检试验报告,性能符合规定者方可使用。
6、锚具为优质碳素钢制造,材质符合GB699-65标准,制造误差符合设计要求。
锚具的静载锚固性能应满足GB/T14370-93中Ⅰ类锚具的要求,即锚具的效率系数ηa≥0.95,极限总应变εapu≥2.0%。
(五)场地布置
制梁场要根据现场的地质环境、地形地貌,同时应根据施工工艺及施工方法,各个工序的相互关系来合理布置施工场地,既要满足生活需要,又要方便施工,形成流水作业。
并应考虑少占土地。
场地布置包括混凝土拌合楼、制梁台座、存梁台座、运梁轨道、龙门吊机轨道、钢筋车间、钢绞线下料场、内模预拼台位、钢筋绑扎台位、蒸汽养护锅炉房等,可选择的施工场地布置见图3。
(六)工艺流程。
24m双线箱梁预制生产工艺流程见图4。
(七)施工方法
1、立模及成型
立模及成型顺序为:
检查、维修底模→安装侧模→安装支座板→涂脱模剂→吊装梁体钢筋骨架→安装端模→穿制孔胶管→吊装内模→吊装桥面板钢筋→吊装桥面联结系。
立模时应注意:
(1)模板应清理干净,脱模剂应涂刷均匀,不能漏刷或多涂。
(2)模板的接缝应平顺,其错台不大于1mm,要严密不漏浆。
(3)安装底模时应在底模上准确标出梁体的中轴线,并调整底模的反拱度。
(4)安装外模时,要保证箱梁底板、腹板及倾斜度、隔墙的尺寸
误差。
(5)内模安装前,其内模骨架要在固定的胎模台上校正。
2、钢筋加工
(1)钢筋要调直、除锈,下料、弯制要准确,加工好的半成品钢筋要分类挂牌存放。
(2)梁体和桥面钢筋骨架分别在相应的胎模具上绑扎成型,用20t门吊整体吊装。
胎模具用∠752×6角钢焊接制成,在角钢上与钢筋位置和直径相对应的地方预留槽口。
(3)为保证混凝土保护层厚度,在钢筋骨架内外侧分别绑扎特制的工程塑料垫块。
(4)绑扎好的梁体和桥面钢筋骨架经质检人员检查合格后,用吊架整体吊装。
(5)安装端模及穿制孔胶管。
(6)吊装内模后,整体吊装桥面板钢筋骨架。
桥面板底层钢筋要落到位,如与梁体钢筋相碰可适当调整梁体钢筋。
3、混凝土施工
(1)配合比
梁体混凝土设计强度为C48,依据设计要求梁体终张拉必须满足三个条件,即①强度R≥50MPa②龄期不少于10天③弹模E≥3.5×104Mpa。
混凝土输送采用泵送,其限度要求控制在14~16cm。
(2)拌合与运输
采用自动计量装置的强制式拌合设备,其拌合能力至少要满足60m3/h,以保证混凝土灌注时间控制在规定范围以内,混凝土运输采用输送泵,输送泵的大小与拌合能力相匹配。
(3)灌注
箱梁的灌注顺序为:
腹板→底板→顶板,各部位混凝土陷度基本相同。
灌注时要注意灌注的节奏,不能过快或过慢,保证混凝土必要的振捣时间。
(4)捣固
腹板采用振动棒和附着式振动器联合振捣,底板和顶板采用振动棒振捣。
附着式振动器振捣时间要严格控制,只能在灌注腹板时振捣,高度约1.2m,不得空振模板。
梁体顶板混凝土在灌注后至少要二次收浆抹面,保证顶板面平整和不开裂,并保证顶板厚度和2%的流水坡度。
(5)养护
混凝土灌注完成后2~3小时,用蓬布覆盖整个梁体,开始蒸汽养护,其养护工艺为:
升、降温速度≯10℃/h,恒温温度47~50℃,其升、降时间由当时自然气温决定,恒温时间由试验室根据混凝土强度及弹性模量增长情况试验决定。
低温季节混凝土灌注完成后,要立即用蓬布覆盖,并通蒸汽进行预养,其预养温度为5~10℃。
4、拆模:
先拆内模:
拆模时用内模骨架上的正反丝扣使内模骨架缩小,内模面板分成小块从箱梁两端运出,内模骨架整体从箱梁拖出后用20t小门吊吊运至内模预拼台位。
再拆端模:
拆端模时,注意端模平行拆出,防止损伤梁端锚坑。
最后拆两边外侧模。
5、预应力施工
(1)预应力孔道成型
采用抽拔橡胶管成孔工艺。
橡胶管外径φ80±1mm,要求顺直、粗细均匀和足够的抗拉强度。
每个孔道由二根橡胶管制成,在跨中将橡胶管插入预制好的铁皮套筒中,再用橡胶带缠绕,密封完好,防止水泥浆进入套筒内。
套筒长300mm,内径φ83±1mm。
为加强橡胶管的刚度,橡胶管中穿入φ16mm钢筋或7φ5钢绞线作芯棒,每个孔道穿二根,分别从梁两端穿入。
在绑扎梁体钢筋骨架时,沿梁长方向每600mm放一道定位网网片,并与腹板和底板钢筋焊接,定位网孔为84×84mm。
在梁体混凝土灌注完成2~3小时后,先将芯棒拔出,再用卷扬机将胶管拔出,每次不得多于二根,全部拔完后用通孔器检查孔道。
(2)钢绞线的下料、编束和穿束
整卷钢绞线放在放线架中,抓住钢绞线一端,将它缓缓拉出,注意不使钢绞线产生弯折变形,其变形部分必须去掉。
钢绞线下料用砂轮切割机。
由于箱梁张拉采用二端张拉,故下料长度由下式确定:
L=L0+2(L1+L2+L3+L4)
式中:
L——钢绞线下料长度
L0——孔道净长;
L1——工作锚高度;
L2——千斤顶高度
L3——工具锚高度;
L4——预留量,一般取100mm。
将下好的钢绞线放在工作台上,每隔1.0~1.5m用22号铁丝将7~9根钢绞线扎成一束,形成预应力束。
注意编束要绑紧,根与根间不能绕扭。
(3)预应力束的张拉与锚固
①安装张拉操作架和设置防护板
制作张拉架,张拉前把张拉架紧靠在梁两端,千斤顶用倒链悬挂在张拉架上,并在距离千斤顶后面1.5~2.0m处安设防护板,以防夹片和钢绞线弹出伤人。
②张拉机具的检验
张拉前应对千斤顶、油压表及油泵配套标定,并计算回归曲线。
张拉时要配套使用,并按回归方程计算的油压表读数进行加载。
③检查预应力钢束和锚具
应检查下列内容:
预应力钢束与锚具是否与设计相符,压浆咀是否畅通,锚具板喇叭口处的混凝土是否清理干净,锚具安装是否正确。
限位板与锚具是否配套。
④张拉作业
为防止梁体早期裂纹和加快制梁台座周转,梁体张拉分二次进行。
当梁体混凝土强度和弹模达到设计值的80%时,进行初张,然后将梁体吊离制梁台座;当梁体混凝土强度和弹模达到设计值的100%时、且混凝土龄期满10天,可进行终张。
张拉时,两端分级加载,两侧对称进行,其最大不平行束为一束。
步骤如下:
A、千斤顶就位:
将工作锚环孔按顺序穿入钢绞线,用铁管将夹片均匀打入锚环,然后安装限位板、千斤顶和工具锚,用铁管将夹片均匀打入工具锚内,调整锚圈、垫板及千斤顶位置,使孔道、锚具和千斤顶三者轴线重合。
B、张拉:
油顶充油,两端同时张拉至初应力(0.1бk)时,用钢尺测量油缸伸出长度,再张拉至бk稳压5min,测量油缸伸出长度,计算实测伸出长度与理论伸长量之间的误差是否在±6%之内,若不符合要求,应查明原因予以处理。
C、锚固:
稳压结束,两端同时将千斤顶补油至бk,回油锚固,当油压回到零时,测量油缸伸出长度。
D、张拉注意事项:
工作锚、夹片安装要均匀,松紧一致;加载、卸载要平稳缓慢;两端、两侧同步张拉;张拉时,顶后不得站人。
6、孔道压浆
预应力终张拉完24小时后,检查锚具和钢绞线有无滑丝情况,若有则要进行处理,若无则用砂轮切割机切割钢绞线头,并用水泥浆封锚,24小时后方可压浆。
压浆采用活塞式压浆泵,一端压浆法,当出浆端冒出浓浆时关闭出口阀门,待压力达到0.6~0.7MPa时,关闭进口端阀门。
1小时后卸掉进出口阀门,压浆工作完成。
压浆顺序由下至上进行,当有串孔时要二孔同时压浆。
压浆前应使孔道内的积水和空气全部排出,保证压浆密实,且不能漏压。
温度低于5℃时不宜压浆,否则应采取加温保温措施。
7、封端
封端混凝土采用微膨胀混凝土,其强度等级为C35,掺入8%的膨胀剂。
封端前,要用聚氨脂防水涂料将锚具和钢绞线头涂刷一层,防止锚具生锈。
8、移梁
为加快制梁台座周转和防止梁体出现早期裂纹,当梁体混凝土强
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