浅谈先张法预应力空心板梁预制厂通用设计施工.doc

浅谈先张法预应力空心板梁预制厂通用设计施工 发布时间:2007-08-07 王江龙（山西省交通科学研究院，山西 太原 030006）摘要:对先张法预应力空心板梁的截面类型、底模设计施工、张拉及放松设施的选用、拌合站及龙门吊、养生设备、预制厂选址及布局等进行了详细介绍，并结合具体施工实际，提出了一些建议。关键词：先张法；预应力空心板梁；预制厂；设计施工 近年来，我国高速公路建设发展迅猛，先张法预应力砼板在公路桥梁中被广泛应用。许多设计单位也优先采用。原因在于它自重小，承载能力强，施工方便快捷，便于集中预制。本文结合河北张石高速5合同的施工实践讨论先张法预应力空心板的施工工艺。一、 空心板梁的截面型式 空心板梁的设计目的就是以最少的砼截面求得最大的承载能力，因此其中心通常为各种形状的空洞，有八边形的、圆形的、椭圆的等等（见图1、图2） 图1 图2图1 所示的空心板，外侧模多选用定型钢模，芯模一般采用两次支拆的木制模板，两次浇筑砼的方式进行生产，但由于芯模的支撑、拆除以及砼浇注中的诸多不便，故现多采用充气橡胶气囊作为芯模，砼浇筑可一次成型，施工方便。5合同段桥梁上部构造多采用图2所示空心板。二、 底模设计施工先张预应力砼空心板多用长线台座法预制，一般长度控制在65110m之间。5合同段预制厂台座为70m，共5槽。1、 底模形式底模的形式基本上分两面种，一种是砼基础加薄钢板（3mm为宜）；另一种就是水磨石砼。钢板底座最大的优点是施工方便，砼基础的平整度要求不高，但最大的缺点是费用高，受温度影响变形较大（容易发生翘曲），而且接缝较多。水磨石砼底座费用较低，整体性好（无接缝）；缺点是施工周期较长，因为要采用金刚石水磨石机磨光、磨平。5合同预制厂均采用砼底座。底模板宽度根据梁板底宽确定。建议采用水磨石砼底座。2、 底模镶边材料底模两边经常受模板挤压，时间长了，底模边缘砼容易破损，因此底模两边应镶以强度较高、耐磨损的材料，通常选用5050mm的角钢。有一点须引起注意：必须选用那些线条直顺的角钢，角钢两端（5cm左右）最好用型材切割机切除，便于相邻两角钢对接，对接后需焊接，然后用角磨平焊口。底模两侧的角钢通过12的钢筋焊接成整体，其外边缘距离较梁宽度小10mm左右，具体施工时其外边缘胶条，防止砼振捣时漏浆。建议采用角钢镶边。3、 水磨石砼的施工水磨石砼实际上是无砂砼。(因砂粒强度较高，水磨石机施工比较困难)若采用普通砼，磨光后的底板容易出现砂眼（砂粒被走后在底板上留下的空洞）。骨料骨料宜选用510mm的碎石屑，石子粒径过大，水泥用量也较大；再说水磨层本来就薄。配合比施工前必须做好相应的配合比，坍落度宜控制在5070mm之间。施工A、底模“配筋”两侧的角钢焊接成整体后，最好沿梁体纵向铺上钢丝网，以增强水磨石砼内部的“凝聚力”，同时避免底模砼收缩而产生裂缝。 B、找平角钢在焊接过程中必须找平，保证整个角钢顶面在同一平面上，误差应控制在1mm以内。C、浇筑及振捣由于水磨石砼厚度小，须连续施工，可采用平板振动器振捣密实，但振动器不宜直接碰触角钢，避免因强烈振动而导致角钢错位和变形。D、抹面底模是预制空心板的场所，其中平整度要求较高。同时为减少磨光机的工作时间，抹面的高度只需略微高出角钢顶面（此项工作须由有经验的砼工完成）。抹面结束，作好养生工作。E、磨光根据试块的抗压强度试验结果，确定开始磨光的时间，一般强度达到设计强度的70%即可开始，磨光的同时应注意作好测量工作，保证其平整度良好。F、底模基础所谓底模基础即是指水磨层的下承层，由于台座长度较长，为防止地段因沉降不均而导致底模断裂，最好的办法是原地表必须经重型压路机碾压，其上铺筑510cm厚的级配碎石作为基础，再其上才做磨石砼.三、承力支架（传力梁）承力支架设计时应综合考虑模板支撑、养生设施等因素。一般情况下，承力支架设计成通常的柱形，其设计施工必须经过验算：抗倾覆验算、偏心受压验算等。这样有两个优点：一是解决了模板的支撑点，二是可作为蒸养时的围挡。四、张拉及放松设施的选用1、张拉方式张拉方式有单根张拉和整体张拉之分。单根张拉速度慢，时间长，但设备比较简单，只需一台穿心式（例如QYC-230）千斤顶。一般每根需拉34次才能到位，而且单根张拉最大的弊病在于张拉结束后，每一根钢绞线的内应力及伸长量都不相同；整体张拉则需配备大吨位的千斤顶，只需一次即可到位（不包括初调），不仅省时省力，而且钢绞线的内应力及伸长量都相差无几。2、放松的方式放松方式有千斤顶放松、砂筒（砂箱）放松等，其中，千斤顶放松实际上是一种超张拉式的放松。即先张拉后放松，这种方式的缺点是钢绞线经常出现断丝现象，潜在的危险较大，砂筒放松与之相比、则毫无危险，而且操作简便，只需同时拧松两个砂筒漏砂口处的螺母。不过，张拉前的灌砂是一件烦琐的工作。 3、连接器及拉杆为节省材料，根据需要可自行设计连接器及拉杆。（见图3） 图 34、钢横梁钢横梁直接承受所有钢绞线的预拉力，自行加工时须注意焊接质量，并经验算保证其受力后挠度在不大于2mm。5、锚夹具锚夹具应优先选用大厂家生产的，比较大的厂家有柳州欧维姆有限公司和开封中原预应力厂两家。锚具出厂必须有质量保证书，锚具最好经过有资质的试验室检验，其硬度及抗劈裂试验必须满足规范要求。结论：建议采用整体张拉配合砂筒放松，连接器及拉杆根据需要自行设计，下面为张拉及放松模型图：图4 张拉及放张模型五、拌合站龙门吊1、 拌合站先张预应力砼空心板，预制厂通常须安装拌合站，最好选用两侧同时上料拌合的设备，比如HZS25（山东方圆集团）。拌合站配料多为电子称，采用累积计量方式，通过传感器以数字显示于电脑屏幕上。正式生产施工前必须对电子称进行校核，保证砼各骨料的质量满足配比要求。2、龙门吊多采用贝雷片拼装而成，根据施工习惯及承载能力验算结果拼装成单座或双座，保证大梁出坑堆放及大梁吊装用。同时，龙门吊可进行砼浇筑及模板倒运操作。当然用龙门吊这样的“庞然大物”倒运模板实在有些浪费。六、小型设施配备上面已经提到，大龙门吊倒运模板有些大材小用。据此可用工字钢及其他材料拼装成小型门架（跨径根据台座宽度进行设计）。七、养生设备一般预应力砼的设计标号多为C50，砼自然养护（20以上气温）3天才能达到设计强度的80%，也就是说每槽空心板的最短施工时间应为5天；若冬季施工，则施工周期更长。因此，大型预制厂必须配备养生设施。砼养护的方式主要有蒸气养护及电热养护。电热法养护耗电量较大，不经济；宜采用低压蒸气锅炉（比如蒸发量为0.5t的LSF型锅炉）。八、预制厂选址及总体布局预制厂应尽可能利用永久征地，一般情况下，预制厂多设在桥下或其附近；条件不允许时，可选在多座桥的中间地段，以减小运距。预制厂总体布局主要是考虑砼拌合及浇筑、大梁出槽堆放、大梁装车运输是否方便；另外需考虑钢筋加工区、水泥库、料厂、拌合站之间的相对位置；再就是结合厂区用电特点合理布设电缆电线，做到文明施工、安全生产。九、结论本文针对先张法预应力空心板的施工工艺作简单概述，希望能对实际工程施工有所启发，有关施工的条件及人为因素对工程的影响，有待进一步研究。