钢-UHPC轻型组合梁施工技术研究.pdf

何湘峰,等:钢 UHP C轻型组合梁施工技术研究施工技术SHIGONGJISHU 工程与建设 年第 卷第期 收稿日期:;修改日期:基金项目:广东省交通运输厅 年度重大科技专项(项目编号:科技 )作者简介:何湘峰(),男,湖南邵阳人,硕士,高级工程师钢 UH P C轻型组合梁施工技术研究何湘峰,潘少兵,屈志浩,赵旭东,周志敏(广东省路桥建设发展有限公司,广东 广州 ;湖南大学 土木工程学院,湖南 长沙 ;广东冠生土木工程技术股份有限公司,广东 广州 )摘要:钢 UH P C轻型组合梁是一种新型结构形式,将工字钢梁与UH P C桥面板相结合形成“”形组合梁,具有结构轻盈、施工便捷、安全耐久等优点.本文以首座钢 UH P C轻型组合连续梁桥 麻埔停车区跨线桥为依托工程,介绍了钢 UH P C轻型组合结构体系在先简支后连续桥梁中的特点、施工方法以及UH P C质量控制要点,以期为同类型工程施工提供参考.依托工程的实施表明:UH P C桥面板与钢梁整体预制,一次成型;组合梁无繁杂的预应力张拉,构造简单;吊装后无须进行钢板焊接,施工方便快捷.关键词:钢 UH P C组合梁;先简支后连续桥梁;施工方法;质量控制中图分类号:U 文献标志码:A文章编号:()引言装配化是桥梁工业化的重要特征,是我国建设领域转型升级与战略产业发展的方向,近年来得到了国家的大力推广和支持.推动装配式中小跨径桥梁的发展,对推动桥梁施工方式变革,提高工程质量,缩短工期等具有重要意义.现有工程实践和研究表明,发展具有高施工、高使用、高耐久的高性能预制桥梁结构是主要发展趋势之一.目前,常规装配式桥梁已基本定型,主要包括混凝土梁、钢混凝土组合梁、钢梁等三大类.材料的突破是结构创新的基础.超 高 性 能 混 凝 土(u l t r ah i g hp e r f o r m a n c ec o n c r e t e,UH P C)是一种新型纤维增强水泥基复合材料,力学性能及耐久性能十 分 优 异:抗 压 强 度 超 过 MP a,抗 拉 强 度 超 过MP a,寿命有望超过 年.目前,UH P C在桥梁工程领域已逐步应用到主梁、拱圈、华夫板、桥梁接缝、旧桥加固等多个方面,.湖南大学高性能桥梁结构研发团队基于性能优异的UH P C材料提出了一种强度高、耐久性好、自重轻、施工与运输方便的钢 UHP C轻型组合梁结构,并在广东惠清高速麻埔停车区跨线桥进行了应用示范.本文以麻埔停车区跨线桥为工程背景,介绍钢 UHP C轻型组合梁方案的施工要点以及质量控制措施.工程概况麻埔停车区跨线桥的上部结构为先简支后结构连续的钢UH P C轻型组合梁,设计桥孔和跨径为 m,下部结构采用柱式墩、柱式台、桩基础.每跨横向由三片预制钢 UH P C组合梁通过纵向后浇接缝连接而成,各跨之间通过横向现浇接缝使之形成“简支变连续结构”.全桥长 m,宽 m.组合梁高 c m,其 中UH P C桥 面 板 厚 c m,工 字 钢 梁 高 c m,设计中桥面板中的c m厚UH P C作为磨耗层,取消桥面铺装.横断面形式如图所示.图横断面标准图(单位:c m)工程特点在常规钢混凝土组合梁中,引入高性能材料UHP C,以UHP C桥面板替代常规钢混凝土组合梁中的混凝土桥面板,形成钢 UHP C轻型组合梁.UH P C高强度的特性可以减小主梁截面尺寸,减轻梁体重量,降低梁高.本桥采用的钢UHP C轻型组合梁,结构形式为先简支后连续结构,先预制梁段,后在墩顶浇筑接缝使各梁段形成整体,在结构连续的前提下降低了墩顶负弯矩,利用UH P C优异的力学性能,无须对负弯矩区混凝土进行特殊施工或构造处理,简化了施工工艺,可实现快速化施工;负弯矩区的开裂问题、渗漏水问题能够得到很好的改善.施工时,先预制UH P C双工字形主梁,然后现场吊装并浇筑纵横向湿接缝.该结构施工方法简便、快捷,施工期间对城市交通影响小,施工效率高,有着广泛的应用前景.施工技术SHIGONGJISHU何湘峰,等:钢 UHP C轻型组合梁施工技术研究 工程与建设 年第 卷第期施工方法 施工流程本桥施工分为工厂预制以及现场施工两个阶段.工厂预制流程预制梁在工厂的预制流程如图所示.首先在钢结构加工厂制作工字钢梁与接缝隔板,工字钢梁与接缝隔板制作完成后焊接工字钢梁上翼缘接缝隔板栓钉,之后进行钢结构底漆和中间漆的防腐涂装,涂装完成后将钢梁运输至现场进行UH P C桥面板的施工.现场共设有个预制台,其中个预制台制作边梁,个制作中梁.钢梁、预制台、模板准备完成后进行钢筋网绑扎,绑扎完成后制作侧模支护并制作振捣装置.以上工序完成后开始浇筑UH P C桥面板,UH P C初凝后拆除模板开始凿毛,凿毛完成后吊入蒸养场地进行蒸养,最后在指定地点存梁.图工厂预制流程 现场施工流程现场施工流程包括:首先将预制梁通过运梁车等运输设备运至桥位,并用汽车吊等吊装设备吊装就位;然后铺设湿接缝模板,绑扎钢筋并浇筑UH P C湿接缝.湿接缝浇筑完毕后覆盖节水保湿养护膜养护.最后,对桥面板抛丸糙化,安装附属工程.预制梁施工要点 钢梁施工钢梁制作时,按照设计要求位置分段,在工厂制造,预拼检验合格后,将两片通过端横梁及中横梁联系在一起的工字钢梁运抵工地钢梁存放场.钢梁施工应符合现行行业标准 公路桥涵施工技术规范(J T G/F ).UH P C桥面板施工钢梁吊入预制台后进行模板的安装,UHP C桥面板模板采用钢模,用拉杆和大号螺丝固定.由于UH P C骨粒直径很小,掺有钢纤维且密度较普通混凝土大,为防止跑漏,模板周围采用高强止浆橡胶条止浆.检查钢筋是否按照设计图纸进行绑扎、安装,检查附属设施预埋件是否齐全,无误后开始UHP C桥面板的浇筑.UH P C干混料采用吊车吊至搅拌台,加水搅拌规定时间,利用混凝土罐装车装运UH P C.浇筑时,按照浇筑振捣覆盖养生膜的施工顺序依次进行,逐渐向前施工.浇筑过程中,对部分表面覆盖有模板的地方以及钢筋较密UH P C难以自流平的地方,进行振捣,浇筑过程如图所示.图U H P C浇筑过程何湘峰,等:钢 UHP C轻型组合梁施工技术研究施工技术SHIGONGJISHU 工程与建设 年第 卷第期 由于UHP C强度和硬度较高,完全硬化后凿毛困难,因此在UH P C初凝 后,就 可 拆 除 接 缝 处 部 分 桥 面 板 模 板,对 与UH P C湿接缝接触的表面进行凿毛处理.凿毛后,清除凿毛断面松散残渣和屑末,UH P C湿接缝浇筑前,对凿毛面进行洒水湿润.预制梁养护凿毛完成终凝(一般为 h)后,拆除养生薄膜,拆除模板,将预制梁吊入蒸养场地进行蒸养.预制梁工字钢梁三点支承在方木上,UHP C桥面板上放置方木,然后放置钢网架,防止蒸养被与UHP C桥面板接触,保证蒸汽与UH P C桥面板充分接触,从而达到蒸汽养护的要求.养护时采用温度自动控制系统进行温度调控,并时刻监控养护温度.蒸汽养护过程中,温度要保持在 以上,相对湿度不低于.现场施工要点 预制梁吊装采用运梁车等运输设备将预制梁送至施工现场,利用汽车吊将预制梁吊装就位,现场施工如图所示.吊装前做好专项方案,并进行吊装工况下结构应力验算,吊点应设置在支承线或横隔板的位置,严格控制其平面精度和高程.图预制梁吊装 湿接缝施工确保湿接缝处的模板具有足够的强度和刚度,各接缝处模板要严密不漏浆.浇筑UH P C前,对结合面进行洒水润湿,但不能有积水,保证新老混凝土接缝严密.由于UH P C接缝厚度较小,湿接缝用平板振动器振捣.湿接缝养护根据设计要求,湿接缝浇筑完成后保湿养护d以上.拆模时应保证UH P C抗压强度超过 MP a,体系转换时应保证抗压强度超过设计强度的.UH P C施工质量控制钢 UHP C轻型组合结构与传统钢混凝土组合结构最大的区别在于使用的混凝土在材料特性上有很大的差异,因此,钢 UH P C组合梁施工质量控制关键在于UHP C的制备、浇筑与养护.U H P C材料质量检测UH P C材料的质量检测分为出场检验与交货检验,本桥施工UHP C材料采用干混料供应.UH P C采用干混料供应时,应检查干混料的产品使用说明和质量证明文件,同生产厂家、同批号、同品种、同强度等级、同出厂日期且连续进场的干混料,检验批量不应大于 t;不同批次或非连续供应的不足一个检验批量的UH P C干混料应作为一个检验批进行检验.UH P C的抗压强度、抗折强度、轴心抗拉强度,每 m检验一次,弹性模量、坍落扩展度每批次检验一次.U H P C搅拌、浇筑控制由于本桥UH P C采用干混料供应,无须控制粉料、纤维以及添加剂的用量,但在UHP C搅拌过程中,应严格按施工配合比进行拌和,应采用具有计量系统的强制式搅拌设备拌和,搅拌时间不少于m i n.UH P C浇筑前,应进行试拌,确定水灰比和搅拌时间,并对强度、弹性模量、工作性能等进行检验,应满足现行国家标准和设计要求;正式浇筑前须测试UHP C的扩展度,扩展度合格后方可进行浇筑.浇筑时,UHP C色泽应正常,无发干或发亮现象.UHP C流动性要好,倾倒至模板内时,应能自然流动至钢筋网间.部分表面覆盖有模板的地方以及钢筋较密UH P C难以自流平的地方,可适当进行振捣.振捣充分和保湿养护后,UH P C应均匀完好,且不应有龟裂现象.U H P C养护控制UH P C浇筑完成后,应及时覆盖塑料养生薄膜,并洒水保湿养护.高温蒸养前,应对养护设备、供热管道进行安装和调试.蒸养时,预制梁表面覆盖蒸养被,应保证蒸养被与UHP C桥面板间有足够的空间使得蒸汽与UHP C充分接触,从而达到养护效果.养护时采用温度自动控制系统对蒸养温度进行调控,并时刻监控养护温度,升温速度应小于 /h,降温速度应小于/h.湿接缝浇筑后应及时保湿养护,当环境温度较低时,应采取适当的保温覆盖措施.U H P C接缝界面质量控制接缝区域预制段UH P C终凝后,对接缝界面进行凿毛,凿毛后界面表面应粗糙,使钢纤维裸露在外.浇筑UHP C前,应保持凿毛界面洁净,并对凿毛面进行洒水湿润,保证新老混凝土接缝严密.结束语钢 UHP C组合结构是一种新型组合结构,利用UHP C的超高力学性能以及超强的耐久性,与简支变连续结构结合,可以实现预制装配化、轻型快速化,有效减小建筑高度,提高跨越能力,简化施工工艺,缩短施工周期,提高结构质量.根据钢UHP C组合结构的特点,本文总结了钢 UHP C组合结构的施工流程,对施工方法以及UH P C施工质量控制做出了简要说明,可供钢 UHP C组合结构施工借鉴与参考.参考文献邵旭东,邱明红基于UH P C材料的高性能装配式桥梁结构研发J西安建筑科技大学学报(自然科学版),():(下转第 页)田秀强:深水地下连续墙板桩码头施工技术研究施工技术SHIGONGJISHU 工程与建设 年第 卷第期 混凝土浇筑导管,导管的结构形式为快速接头.在地下连续墙混凝土浇筑前,须采用测量设备对槽底部的沉渣厚度进行检测,满足要求后方可向导管内灌注混凝土.开始浇筑时,为了保证混凝土浇筑的均匀性,同时也为了符合导管的埋深要求,可以采用根导管并行浇筑的方式进行混凝土的浇筑,初灌混凝土量大于 m.在浇筑过程中应及时测量,对浇筑过程中的各种异常现象做到及时记录和调整,并合理控制灌注混凝土导管的埋置深度,一般控制在m,任意工况下导管的埋置深度不能小于 m,也不能超过 m,以避免混凝土的塌落离析和混凝土导管的提拔扰动.由于深水地下连续墙的混凝土浇筑施工为水下作业,应保持混凝土浇筑过程的连续性,避免出现浇筑过程的中断,防止由于导管水密性不良导致的漏水、进水.在浇筑过程中,混凝土置换出的循环泥浆应回收至固定的储蓄池中,检测其配合比参数,满足表中的要求后可以重复再利用.深水地下连续墙的变形施工监测在施工完成后的深水地下连续墙顶部和中部分别设置垂直位移计和水平位移计,以观测深水地下连续墙的变形情况,监测时长为 d,监测结果如图所示.图深水地下连续墙板桩码头水平位移和垂直位移监测结果图中水平位移正数值表示地下连续墙向迎水侧移动,负数值表示地下连续墙向背水侧移动;垂直位移正数值表示地下连续墙墙向下沉降,负数值表示地下连续墙向上隆起.从图中可以看出,无论地下连续墙的垂直位移还是水平位移,其日位移变化率剧烈变化波动的时间段为 d内,位移变化率幅度范围在 mm/d,而在大于 d后,垂直位移和水平位 移均趋于稳定,位移变化率幅度范围在 mm/d.由此表明,深水地下连续墙板桩码头的施工与变形并非同步发生的,施工完成后,地下连续墙仍存在较长时间的工后变形.在实际工程中,应加强地下连续墙工后变形的监测,避免因变形过大引起结构应力集中或者局部破坏.结论以山东省某港区 号至 号多用途泊位工程码头施工为研究对象,对深水地下连续墙的各个工序进行研究,并采用现场实测的手段对板桩墙体的位移进行监测,得到以下结论:()深水地下连续墙板桩码头属于隐蔽性工程,施工难度大,从施工准备工作、泥浆自备、钢筋加工、成槽工艺、钢筋笼起吊以及混凝土浇筑等全流程分析了深水地下连续墙板桩码头的施工关键技术,成果可直接应用于工程实际.()深水地下连续墙板桩码头的施工与变形并非同步发生的,研究案例的地下连续墙垂直位移和水平位移大于 d后才趋于稳定,地下连续墙仍存在较长时间的工后变形,在实际工程中,应加强地下连续墙工后变形的监测,以避免因变形过大引起结构应力集中或者局部破坏.参考文献王翠燕,吴相豪遮帘桩对板桩码头地震响应的影响J水运工程,():彭钰皓,张竣豪,张秀芳,等采用X形桩的遮帘式板桩码头结构静力分析J水运工程,():,胡新贵富水粉细砂地层中护壁泥浆材料配比的优化J科学技术与工程,():陈福茂,谭慧明,王琰分离卸荷式板桩码头承载特性与结构优化设计分析J湖南大学学报(自然科学版),(S):唐寅伟,刘维,史培新,等地连墙成槽施工对周边环境的影响及控制J江苏大学学报(自然科学版),():卢伟“上软下硬”复合地层地连墙快速成槽施工关键技术研究J铁道科学与工程学报,():盛佳珺,崔磊间隔嵌岩板桩结构在越南永安港码头中的应用J水运工程,():,徐光明,任国峰,顾行文,等盐城港卸荷式地连墙结构码头离心模型试验J水利水运工程学报,():周末,欧阳峰,安杰晶,等堆载过程中分离卸荷式板桩码头结构变形特性J水运工程,():,徐光明,刘阳,任国峰,等 万吨级卸荷式板桩码头离心模型试验研究J岩土工程学报,():(上接第 页)邵旭东,曹君辉面向未来的高性能桥梁结构研发与应用J建筑科学与工程学报,():邵旭东,邱明红,晏班夫,等超高性能混凝土在国内外桥梁工程中的研究与应用进展J材料导报,():邓舒文,邵旭东,晏班夫,等全预制快速架设钢 UH P C轻型组合城市桥梁J中国公路学报,():赵明,何湘峰,邱明红,等全预制钢 UH P C轻型组合梁在中小跨径桥梁中的设计与应用研究J公路工程,():R I C HA R DP,C HE Y R E Z Y M C o m p o s i t i o no fr e a c t i v ep o w d e rc o n c r e t e sJC e m e n ta n dC o n c r e t eR e s e a r c h,():邵旭东,胡建华钢超高性能混凝土轻型组合桥梁结构M北京:人民交通出版社,中华 人 民 共 和 国 交 通 运 输 部公 路 桥 涵 施 工 技 术 规 范:J T G/T S北京:人民交通出版社,广东省交 通运输厅超高性能轻型 组合桥面结构 技术规程:G D J T G/TA S北京:人民交通出版社,