系杆施工方案.docx
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系杆施工方案
3施工工艺
3.1工艺流程
图3.1-1系杆施工工艺流程图
3.2准备工作
3.2.1技术准备
(1)方案准备
系杆拱专项施工方案已编制完成,并通过专家评审,以及监理、代建单位批复,可用于指导施工。
(2)技术交底
由项目部工程技术部负责,对参与施工的管理人员、作业工人进行安全技术交底,交底至作业层的范围覆盖班组长、钢筋工、模板工、混凝土工、电焊工等。
3.2.2试验准备
系杆拱系杆采用的C50混凝土、压浆料、灌浆料其配合比已设计、试配,并经总监办验证、审批。
3.2.3原材料准备
(1)模板、支架
现场已备足系杆施工所需的15mm厚竹胶板、Φ16mm精轧螺纹钢、Φ20mm精轧螺纹钢、5×10cm方米、10×10方木、Φ48×3.0mm钢管、14a槽钢等。
(2)钢筋、预应力钢筋等
钢筋、预应力钢筋等材料已进场,并完成取样、检验。
(3)砂石料
碎石、砂、水泥等混凝土原材料已进场,并完成取样、检验。
(4)钢材
现场劲性骨架所需角钢等钢材已进场,并完成检验。
3.3测量放线
(1)劲性骨架安装前,现场技术员利用全站仪准确放出劲性骨架安装线位,并在每个混凝土基础上做出标记,并根据点位挂设钢丝绳;
(2)对图纸所示的高程进行复核,并利用水准仪准确放出每个标记点位处的高程,调整每个点位处的钢丝绳的高度至设计高度,拉紧钢丝绳,调整预拱度。
3.4系杆劲性骨架安装
3.4.1系杆劲性骨架厂内制造工艺方案
主桥系杆劲性骨架由四根L180×18角钢之间用横向缀条和竖向缀条连接而成,角钢之间还须在指定位置设置系杆剪撑,剪撑由两根L75×50×8mm角钢交叉形成。
系杆劲性骨架和主拱肋钢管采用吊杆和拱脚处的外包钢板连接,加强整体刚度。
图3.4-1劲性骨架节点大样图1
图3.4-2劲性骨架节点大样图2
焊接材料采用与原材相匹配的焊丝、焊剂和E502手工焊条,并根据焊接工艺评定试验结果确定。
所有的钢材、焊材均应符合本桥的设计技术规范。
2)系杆钢骨架制造
首先按设计先行预先设置钢骨架制作胎架,在胎架上将系杆钢骨架底部两角钢固定,然后把按图纸设计长度下料的水平方向、竖向缀条与底部角钢焊接,最后将系杆钢骨架顶板两角钢固定,并把相应的水平方向缀条及斜撑加固件安装到位。
期间必须保证系杆钢骨架的整体线型及相应钢骨架的长、宽、高。
劲性骨架放样劲性骨架下角钢焊接
劲性骨架预拱度设置劲性骨架斜撑焊接
3.4.2劲性骨架预拱度设置及控制措施
劲性骨架安装的重点是标高的调整,根据设计图的预拱度要求,全跨按二次抛物线布置,系杆骨架与拱肋设置相同的预拱值。
预拱度采用工字钢进行堆码焊接垫起,并通过钢板进行微调节。
在安装过程中,要严格按照预拱度进行下料制作,安装后要统一进行水准复测,确保其精确度。
劲性骨架安装的重点是标高的调整,需根据劲性骨架的预拱度设计标高来设置拼装平台上短钢管支墩的标高,预拱度采用工字钢进行堆码焊接垫起,并通过钢板进行微调节。
在安装过程中,要严格按照预拱度进行下料制作,安装后要统一进行水准复测,确保其精确度。
3.4.3劲性骨架安装
由于劲性骨架各构件的重量较轻,可直接采用25T汽车吊进行现场吊装作业。
在吊装前需将劲性骨架位置放样处,尤其劲性骨架两端落点位置要精确控制,确保精确控制劲性骨架轴线。
钢结构的临时固定,第一块起吊安装的钢结构分段固定,可以将主系杆拱脚端钢结构分段和混凝土基础处事先预埋钢板进行焊接,作为临时的定位固定。
以后安装的钢结构分段可以一次循环固定,必要时也可和支架横梁固定。
所有固定均为型钢或钢板焊接施工,各分段的固定,用钢板焊接连接。
在主骨架的安装过程中,一边起吊安装,一边进行高程线性的调整和码板的固定焊接。
拱脚采用20#的工字钢进行加固,作为主跨安装时拱脚劲型骨架与支座临时连接,20#竖直并排,并用斜撑加固。
3.5钢筋加工与安装
钢筋在加工场内集中加工制成半成品。
钢筋加工前必须与设计图钢筋表进行卡控,放大样确定钢筋形状和尺寸。
主筋接头焊接采用搭接焊或机械连接,下料焊接好之后弯制成型。
加工成型的钢筋要分类摆放并加以标识。
波纹管定位网片按设计要求进行加工,确保位置准确。
绑扎钢筋过程中凡与波纹管冲突的钢筋,或将其扳弯,或将其适当改移位置,确保波纹管坐标准确。
绑扎钢筋时重点检查受力筋的位置,一定要保证其间距和布置与设计相符;预埋件的位置要仔细检查和调整。
当钢筋与预应力筋位置冲突时,可适当移动钢筋或进行适当弯折。
系杆保护层厚度33mm,绑扎铁丝的尾段不得伸入保护层内。
钢筋安装时要确保保护层的厚度,在钢筋与模板之间采用与结构同标号的混凝土垫块,垫块应错开布置,垫块数量每平方米不少于4块。
表3.5-1钢筋安装允许偏差和检验方法
序号
检查项目
允许偏差mm
检验方法
1
受力筋间距
±5
尺量每个构件检查2个断面
2
箍筋、横向水平筋
±10
3
钢筋骨架尺寸
长
±10
尺量按骨架总数30%抽查
4
宽、高
±5
4
弯起钢筋位置
±20
尺量每骨架抽查30%
5
保护层
±5
尺量每构件沿模板周边检查8处
系杆纵向钢筋采用双面搭接焊,焊缝长度不小于5d,或采用单面焊,焊缝长度不小于10d,设计要求应尽量采用双面焊。
具体钢筋及预留孔道布置图如下首先安装下部④号箍筋,下部水平筋,随后安装6、7预应力孔道金属波纹管,待孔道安装完毕后,再进行依次从系杆④号箍筋上部水平筋安装。
随后依次向上安装箍筋和预应力金属波纹管。
为了保证施工安全,系杆钢筋及模板均在陆地上进行安装。
为了保证施工安全,系杆钢筋及模板均在陆地上进行安装。
钢筋布置图预应力钢束布置图
3.6普通预应力施工
3.6.1波纹管安装
根据图纸设计坐标固定,其具体操作为:
波纹管安装时通过φ8的“井”字型定位筋与结构物钢筋点焊固定,对于直线段定位钢筋每100cm一道,曲线段每50cm一道。
波纹管接头处采用再大一型号的波纹管作为套管,每端拧进10cm,两端用封箱带包裹严密,保证预应力束的接头处不漏浆。
混凝土浇筑前,在波纹管穿塑胶内衬管,并在浇筑过程中来回拉动,防止应波纹管漏浆而堵塞管道。
3.6.2预应力张拉
3.6.2.1钢绞线下料和制束
①下料:
钢绞线经检查(包括直径、延伸率和弹性模量抽检)确认合格后,按表中数据下料,下料时用砂轮切割机分批下料,编号成捆运送到施工现场堆放,堆放时底部垫高,并严防被电火花烧灼及过电。
②制束:
钢绞线编束前应梳理顺直,不得有缠绞,编束时两端用封箱带缠紧,中间用扎丝捆扎,防止缠绕现象的发生;中横梁钢绞线采用人工穿束,系杆钢绞线采用卷扬机穿束,穿束前应检查锚垫板的位置并对管道进行处理,确保孔道内畅通、无杂物,采取的措施是:
先用高压水冲洗,再压入压缩空气吹干管道。
3.6.2.2张拉力计算
张拉应力控制过程:
0→0.15σk→0.3σk→σk(持荷2min)
张拉应力计算见张拉应力及伸长值计算表油表与千斤顶必须配套标定,配套使用,按照设计张拉应力和千斤顶-油表的标定曲线方程,确定油表读数,保证张拉应力的准确。
实际伸长值与理论伸长值差值应符合设计要求,或按规范要求控制在±6%以内,否则应暂停张拉,待查明原因并采取措施予以调整后,才可以继续进行张拉,其理论伸长值根据油顶、油表检验报告及测定钢绞线的弹性模量按下式进行计算:
△L=P•L×[1-e-(kx+μθ)]/[Ap•Ep(kx+μθ)]
式中:
P—预应力钢筋张拉端的张拉力(N);
X—从张拉端至计算界面的孔道长度(m);
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—孔道每延米局部偏差时摩擦的影响系数;
μ—预应力筋与孔道的摩擦系数;
L—预应力钢筋长度(mm);
Ep—预应力钢筋弹性模量(N/mm2)
Ap—预应力筋截面面积(mm2);
△L(mm)—预应力筋张拉实际伸长值:
△L=△L1+△L2;
△L1—从初应力至最大张拉应力间的实测伸长值(mm);
△L2—初应力以下的推算伸长值,采用相邻级的伸长值。
3.6.2.3钢绞线张拉
①机具的选择:
根据张拉机具的吨数选用2台YCJ250型千斤顶,其正常工作压力为250t,同时配备2台25t的小型千斤顶备用(作为出现滑丝现象时单根钢绞线的张拉工具)。
②校核:
张拉前压力表应送当地计量所进行校核,然后再对千斤顶和压力表进行配套标定,得出张拉力与压力表读书对应关系曲线,计算张拉各阶段所对应的压力表读数;按规范要求,千斤顶及油压表在施工过程中每隔6个月或使用200次及千斤顶使用过程中出现不正常现象时均必须重新校核。
检查:
千斤顶、压力表(压力表精度不得低于1.5级)、油泵是否完好(特别注意千斤顶、油泵是否漏油),型号是否配套,预应力锚具是否配套;张拉工作区是否设置了醒目的警示牌和可靠的安全防范措施(比如张拉工作区后设置隔护栏)。
锚具安装前,锚空内的砼及波纹管内的杂物和积水要清理干净,先用高压水冲洗,再用压缩空气吹干。
检查工作锚圈及工具锚圈、千斤顶、限位板、垫环安装到位,且要同轴线,其轴线垂直于张拉端面,以防止偏心,发生事故,工作夹片安装用钢管压平。
注意油泵一定要千斤顶配套,不得混用。
钢绞线上如有污迹或铁锈永远钢丝刷及时清除,以防止张拉时发生断丝和滑丝现象。
设备液压系统如发生如下情况应重新校验:
张拉时预应力筋突然断裂;千斤顶发生故障或漏油严重;油泵夺压力表指针不能指回零点;油压表受到重物撞击。
张拉
a、张拉时机:
混凝土试块强度需要达到设计值的90%以上,且龄期大于7天(要求试块与构件同条件养护)。
b、张拉顺序:
表3.6-2系杆预应力钢束张拉顺序表
顺序
张拉时间
张拉钢束
一批
第一次
灌注拱肋砼前
N2、N5
第二次
系杆砼浇筑完,并达到强度后
N2、N5
第二批
中横梁安装完毕并张拉中横梁钢束后
N1、N4
第三批
浇筑完全部桥面整体化砼后
N3、N6
c、张拉程序:
每束钢绞线张拉按0→0.15σk→0.30σk→σk(持荷2min)程序进行。
d、张拉:
安设千斤顶提升架,借助提升架横梁的3t手葫芦吊起千斤顶将工作锚圈装在外漏的钢绞线束上,钢绞线外露不小于65cm的张拉共走长度;依次上好锚环、夹片、限位板和工作锚,注意夹片外露面用套管打平齐;穿上千斤顶,启动油泵进行初张拉(反映在压力表上是0.15σk),作好钢绞线伸长量初始值△l;至张拉控制应力σk,关闭油阀保压5min,量取伸长量△2,再打开油阀回油放松千斤顶,卸下工具锚和限位板,用切割机切除过长的钢绞线。
(具体伸长量建附表)
e、张拉数据的处理:
张拉时采用张拉应力和伸长量进行“双控”控制,以张拉应力为主,伸长量进行校核。
伸长量△=2(△1-△0)+2(△1’-△0’)+△2+△2’
注:
△-钢绞线实测伸长量(mm);△0,△0’-加荷0至0.15σk级的伸长量读数(mm);△1-加荷0σk至0.3σk级的伸长量读数(mm);△2-加荷0.3σk至σk级的伸长量读数(mm);△1’、△2‘-另一端对应伸长量。
实测伸长量与理论的差值应控制在±6%以内,否则应暂停张拉,并查明原因。
f、注意事项:
”双控“,严禁只已拉力机的张拉吨位控制,而不重视伸长值,有可能导致是假的预应力不足,因为预应力筋在张拉钱前是松弛状态,拉力机施加的初始预应力大部分用来调直,用以克服这种自然松弛状态,当拉直一定吨位时伸长量才与拉力呈现线性关系,表中的理论伸长量应根据每批钢绞线实测的弹性模量和截面积进行调整。
g、张拉中易出现的问题处理:
张拉的过程中可能出现滑丝和断丝现象应及时处理以保证张拉质量。
出现滑丝现象时,用25t的小型千斤顶配合撑脚、限位版卸下工作锚圈上的滑丝夹片,换上新夹片,再用标定过的25t的小型千斤顶配合限位板单根补强张拉;断丝数量未超过规定值时可不作处理,超过规定值时用25t小型千斤顶卸下夹片,更新钢绞线,再用25t小型千斤顶单根张拉到设计预应力。
在张拉过程中未出现断丝和滑丝,但工具锚圈不能退出,则使夹片与锚圈孔的润滑效果不良,处理办法:
用切割机割断钢绞线,卸落千斤顶,可用凡士林掺加石墨作退锚剂。
3.6.3孔道压浆
(1)压浆前对所采用的压浆设备进行性能检查,符合技术规范要求后方可进行压浆工作。
(2)压浆前,将锚具周围的钢绞线的间隙和空洞用水机浆封填,以防冒浆,并用空压机压缩空气清理管道。
(3)拌制合格的水泥浆:
水泥采用p.o42.5级普通硅酸盐水泥,水灰比按0.40~0.45进行控制,膨胀剂掺量为水泥用量的12%左右。
先加水,再放入水泥,经充分拌合以后,再加入掺加剂,拌合时间达到2min以上,直至达到均匀的稠度为止。
稠度宜控制在14~18s之间。
(4)孔道压浆顺序由下而上进行,压浆工作经监理工程师同意后立即进行。
同时在监理工程师在场时进行压浆。
流出的水泥浆的稠度须达到14-16S,压力表的压力控制0.7MPa上下,为保证压浆饱满,关闭出浆口后,应保持不小于0.5MPa的一个稳压期,且不少于2min。
出气孔应在水泥浆流动方向一个接一个的封闭,注入管在压力下封闭直至水泥浆凝固。
水泥浆自调制至压入孔道的延续时间一般不宜超过30~45min,并在使用前和压注过程中不断搅动。
(5)压浆时,每一工作班按要求制取不少于3组试件(每组3个,70mm×70mm×70mm立方体试件),标准养生28天,检查其抗压强度作为质量评定依据。
抗压强度不低于40MPa。
3.6.4封锚施工
压浆结束后,绑扎或焊接锚槽口的钢筋,锚槽的端面,在浇筑砼前应进行凿毛、冲洗、清理,以便新老砼结合。
并支立模板,用与梁体同强度等级的砼浇筑锚固槽口并按规范养护。
3.7吊挂及模板体系设计
如下图所示,系杆吊挂结构主要由上下各2[14槽钢扁担梁、φ20精轧螺纹钢拉杆组成,新浇混凝土荷载及其上的各施工荷载通过底模板传给系杆下方的扁担梁,再通过拉杆将上下扁担梁联系,而上扁担梁则由其下的φ168×10mm短钢管支墩支撑在系杆的劲性骨架上,这是吊挂模板的关键。
所谓“吊挂”就是把扁担梁挂在劲性骨架上,而劲性骨架则又通过与吊杆外套钢管的焊接,最终把所有荷载传给吊杆外套钢管及拱肋。
挂体系每1m布置一道,吊杆位置处间距0.65m。
3.7.1底模
系杆底模采用1.5cm竹胶板做面板,宽度为140cm。
竹胶板下面沿横桥方向铺设10*10方木,净距35cm。
3.7.2侧模
侧模面板采用1.5cm竹胶板。
竹胶板后设置5*10cm方木作为横肋面板采用15mm厚竹胶板,面板外竖肋外侧则为间距60cm的双钢管水平肋,系杆两侧同一高度处的双钢管水平肋再由φ16mm精轧螺纹钢对拉。
3.7.3芯模
由于系杆内有空箱,空箱芯模采用胶合板做面板,芯模内用方木进行支撑,一次性使用。
芯模用钢筋与型钢焊接定位、固定。
在横梁位置的模板要留有预埋钢筋和波纹管的孔洞。
并准确定出预埋位置。
由于内芯模在混凝土浇筑完成后不能拆除,所以我们采用木工板、5*2.5cm木楞组合加工成箱形。
系杆每个箱室顶板和底板每隔1m开一个20*20cm孔洞作为振捣混凝土用,将孔洞上下板用木楞连接为一个整体,放置在箱室内同时在箱式模板设置企口,待底板振捣完成后,将箱室上下孔洞封住。
图3.7-1系杆模板吊挂体系横断面图
(实际施工中,考虑到作业空间的需求,把下扁担梁两端各加长1m,并满铺脚踏板,用作人形通道及作业平台)
图3.7-2系杆模板吊挂体系纵断面图
3.7.4系杆吊挂体系拆除
1)系杆砼强度达到2.5MPa以上时,拆除系杆侧模。
2)系杆砼达到设计强度的90%以上,并完成第一批(第二次N2/N5)系杆预应力的张拉后,即可拆除底模及吊挂系统。
拆除步骤如下:
(1)松动φ20mm精轧螺纹钢拉杆的螺栓,使底模与系杆砼脱离,拆除底模及纵向方木。
(2)从中间向两端后退式逐个拆除吊挂杆件。
每个吊挂杆件拆除时,先用手拉葫芦固定住下扁担梁,然后拆除上扁担梁、精轧螺纹钢拉杆,最后拆除下扁担梁。
3.8系杆砼浇筑及养护
3.8.1系杆混凝土浇筑
浇筑系杆混凝土,施工加载应遵守对称加载原则,要求施工与之配合,即顺桥向以拱顶为对称线,按跨中及拱脚到1/4、3/4跨的顺序对称加载,横桥向以桥中心线为对称线,桥两侧对称加载。
混凝土浇筑前,必须对模板、钢筋间距、钢筋保护层、预埋件、构件轮廓几何尺寸等作认真检查,报监理工程师检验合格后方可浇筑。
浇筑前,必须对材料(水泥、石子、砂)及各岗位的人员、机械的备用一一落实。
浇筑时应控制混凝土的入仓温度。
混凝土在拌和过程中,必须严格控制混凝土的配合比和坍落度。
混凝土采用泵车运输,泵送人模、人工振捣。
当入仓卸料高度大于2m时,必须采取防止砼离析的措施(设溜槽)。
混凝土自标高较低处向高处进行浇筑,水平分层、对称浇筑。
混凝土的振捣用插入式振捣棒,振捣时间要适当掌握不要漏振也不要过振,振捣器移动间距不超过其作用半径的1.5倍,振捣棒不得撞击波纹管、各种预埋件,避免其跑位。
一般部位根据具体情况采用50mm振捣棒,钢筋较密处采用30mm振捣棒振捣,小直径振捣棒功率低、作用半径小,注意适当延长振捣时间、加强振捣,振捣器在每一个位置中振捣延续时间一般掌握在混凝土不再下沉、无显著气泡上升、顶面平坦一致并开始浮现水泥浆为止,一般不宜超过30s,避免过振;振捣器拔出时不可太快太猛,以免留下孔迹和空洞。
上层混凝土振捣时,振捣器应深入下层已振捣的混凝土中5~l0cm,以加强上下层间的连接,控制好振捣深度,为避免振捣棒触及侧模板,振捣棒应与侧膜保持10~20cm的距离。
混凝土在振捣平整后即进行第一次抹面,顶板混凝土应进行二次抹面。
第二次抹面应在混凝土近初凝前进行,以防早期无水引起表面干裂。
灌筑前检查钢筋保护层垫块的位置、数量及其紧固程度;检查所有模型紧固件是否拧紧、完好;模型接口是否有缝隙;所有振动器是否完好。
3.8.2系杆混凝土养护
混凝土浇筑后应立即覆盖塑料薄膜、覆盖土工布反复洒水保湿,避免曝晒,建立专人养护。
做到前7天坚持洒水保持湿润,拆模后湿养应不间断,不得形成干湿循环。
停止养护时要逐渐干燥,这样可以利用混凝土的徐变性能,对温度及干缩应力起到"卸荷"作用,避免裂缝的发生。
3.8.3混凝土拆模
待混凝土强度达到10MPa后,且表面及棱角不因拆模而受损时方可拆除,方可拆除侧模,待混凝土强度达到90%设计强度,并且张拉后,模板才可以拆除。
拆模时混凝土的温度不能过高,以免混凝土接触空气时降温过快而开裂。
混凝土内部开始降温以前不得拆模。
结构芯部混凝土与表面混凝土之间的温差、表面混凝土与环境之间的温差大于15℃时不得拆模。
大风或气温急剧变化时不应拆模,在炎热和大风干燥季节应采取逐段拆模、边拆边盖的拆模工艺。
3.9质量通病防治措施
拱脚位于拱肋、系杆、端横梁三者节点处,是系杆拱中受力与设计最复杂、施工最困难、质量要求最高的部位。
拱脚内钢筋布排密集,系杆及端横梁预应力孔道穿越其中,拱脚内还有钢管拱肋及劲性骨架的预埋段,因此混凝土浇筑比较困难,经常出现蜂窝、孔洞、麻面等质量缺陷。
为最大限度防控以上质量缺陷,采取措施如下:
(1)混凝土浇筑前中间检查如下几项:
模板堵漏质量、模板支撑、钢筋保护层、管道坐标及数目、预埋件、预埋孔的准确性、杂物、振捣人员分工等经自检合格后报监理工程师检查。
(2)混凝土浇筑质量主要从两方面控制,一是浇筑方法,一是良好的振捣,两方面又是相互影响的。
振捣是混凝土施工中比较主要的环节,振捣质量直接影响到混凝土的密实度。
振捣应遵循正确的操作方法,做到快插慢拔,插点按梅花型交错布置,间距不超过振捣棒有效振动半径的1.5倍,深度要确保插入先浇筑一层混凝土内5-10cm。
振捣达要求的标为:
混凝土停止下沉,不再冒气泡,表面平坦、泛浆。
振捣操作。
(3)混凝土振捣时亦应特别注意振捣棒不得触及预应力管道,以免造成被振捣变形而无法穿束。
同时,注意锚具部位混凝土的振捣应密实。
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