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预应力空心板先张法施工技术

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预应力空心板先张法施工技术

【关键词】: 预应力空心板; 先张法; 预应力钢筋; 胶囊芯模; 墩式台座
1 工程概况
太佳高速公路东段11标段位于山西省忻州市境内, 本合同段起讫k44+300～k52+820m, 全长8.52km, 本工程由中铁十二局集团第一工程有限公司承建。为全立交全封闭双向4车道高速公路, 沥青混凝土路面, 设计行车速度100km/h, 主线路基宽度为26m, 行车道宽2*3.75m, 左路缘带宽0.75m, 右侧硬路肩宽3.0m, 土路肩宽0.75m, 中央分隔带宽2.0m.互通立交1处( 其中主线桥2座、 通道1道) 、 分离式立交1座、 686.24m大桥3座、 252.18m中桥3座、 109.5m小桥5座、 涵洞25道、 通道23道; 路基挖土方102744m3, 路基填方1930860m3, 沥青混凝土路面400867m2; 主线跨线桥上部结构为先张法预应力空心板, 空心板长20m, 高1.0m, 板宽1.55m,混凝土设计标号为c40, 预应力钢筋采用φj15.24钢绞线, 标准强度为1860mpa, 中板钢绞线为18根, 边板钢绞线为22根, 空心板共计330片, 均为现在预制场预制, 施工现场见图1。

2施工台座准备
先张法预应力空心板生产, 须有固定台座, 且板的数量多及总工期安排紧, 故安排在大型预制场内施工见图2。预制场占地面积20亩, 台座生产线长90m, 共有6条跑道, 每条跑道净宽2m, 自行式桁车起重力为30t。台座所处位置地质条件良好, 台座基础深2.0米, 能提供较好的支持力和摩擦力, 采用墩式台座加横纵梁和长线张拉。张拉横梁由30mma3钢板加工而成( 见图3) , 在控制张拉力下, 其刚度和挠度均满足施工要求( 挠度小于2mm) [1]。台座在混凝土台面上, 再铺δ=4mm钢板作为底模。

传力墩之间的距离b＝10.7m, 台面抵抗力距为600kn/m, 纵梁抵抗力距为2400kn/m, 根据桥梁施工计算手册μ＝0.35, γ＝18kn/m, ψ＝30o。混凝土采用c25, 钢筋ii级, 经过对台座的抗倾覆验算、 抗滑移验算和抗滑移安全系数的计算均满足规范要求。
张拉传力柱为钢筋混凝土结构, 稳定性好, 一次可浇20m长梁板4块。两端横梁采用钢结构, 受力后变形不大于2mm。定位板为δ=40mm钢板, 在钢板上按设计要求布置孔位, 其孔径按钢绞线直径+2mm。
3、 预应力空心板施工工艺
先张法空心板在现场预制场集中预制, 外模采用大块钢模, 内模采用抽拉式钢模及胶囊芯模, 人工配合龙门吊拼装。预应力筋采用整体张拉、 放张工艺, 混凝土集中拌制, 龙门吊配吊斗入模, 分层浇注, 插入式振捣器振捣, 龙门吊进行场内吊移梁, 安装空心板采用人字桅杆架设配合卷扬机的安装方法, 空心板预应力施工工艺见图4.
4预应力钢筋制作与张拉
4.1预应力钢筋制作与安装
先张法预应力钢筋为φj15.24mm( 7φs5) 钢绞线, 质量应符合gb/t5224-95标准。钢绞线采购后, 取样进行复试。预应力钢绞线成批验收, 每批由同一牌号、 同一规格、 同一生产工艺制造的钢绞线组成, 每批重量不大于60吨, 从每批钢绞线中任取3盘, 进行表面质量、 直径偏差和力学性能试验[2]。钢筋若有生锈, 用钢丝刷除锈, 保证洁净、 无油渍、 无漆污、 无锈皮、 无鳞锈等。钢筋切断: 切断机或氧炔切割, 不得使用电弧切割, 以防损伤钢筋。成型好的钢筋分类堆放, 作好标记, 放在露天的钢筋还应作好防雨措施。钢筋在施工前明确施工图上各个单根钢筋的形状细部尺寸, 确定各类绑扎程序。钢筋结头采用对焊搭接, 同一截面结头不得大于50%, 结头间距不得小于30d。钢绞线在板中不得有接头, 但两板之间可用连接器连接。钢筋安装见图5、 图6, 钢筋安装完毕后应进行隐蔽工程验收, 并填写检验评定表。

4.2预应力钢筋张拉与放张
张拉前清理台面, 刷隔离剂, 放置隔离垫木, 间距2m左右, 防止放索时钢绞线与台面接触, 粘,上隔离油剂。钢筋张拉采用单张整放方式, 一端张拉一端自锚, 张拉端用千斤顶单索张拉, 另一端自锚。张拉工作控制要求: ①锚具: 张拉端优先采用xm型工具单孔锚, 其工具夹片要求使用30次以上, 且退夹片方便。安装夹片前必须检查夹片外观是否光滑, 内齿是否有损伤, 锚具是否变形, 如发现上述问题应停止使用。自锚端可采用xm型工作夹片; ②自锚端横梁与传力杆梁端应有一定长度的缓冲区( 设置砂箱) 以利放张; ③张拉程序为: 0→初始应力( 0.1σk) 1.03σk—→( 锚固) ; ④张拉至10%σk时作好伸长值测量标记; ⑤张拉时, 应使千斤顶的张拉力作用线与钢绞线的轴线重合一致; ⑥钢绞线的锚固, 应在张拉应力稳定状态下进行, 锚固阶段张拉端钢绞线的内缩量不应大于5mm; ⑦张拉完毕后必须测量伸长值与理论计算值比较, 其误差不得大于6%, 断丝不得超过1%。张拉完毕后, 对设计位置的偏差不得大于5mm。混凝土强度必须符合设计要求, 即混凝土强度达到设计规定值方可放张。砂箱放张施加的内力不得超过张拉时的控制应力, 放张时应缓慢进行, 放张采用先两侧后中间, 分阶段对称进行, 采用分四次放张工艺, 第一、 二、 三、 四次放张吨位分别为张拉吨位的40％、 30％、 20％、 10％, 且最后一级放张在5分钟内进行。放松后用乙炔——氧气切割, 板端钢绞线用1:2水泥砂浆封闭。
5预应力空心板模板安装
模板与钢筋安装工作应配合进行, 妨碍绑扎钢筋的模板应待钢筋安装完毕后安设。外模采用大块钢模, 内模采用抽拉式钢模及胶囊芯模, 人工配合龙门吊拼装, 空心板侧模采用整体钢模和活动支撑, 均属定型构件, 安装完毕后, 对其平面位置, 节点联系及纵横向稳定性进行检查, 符合要求后方能浇筑混凝土。芯模采用胶囊, 从开始浇筑混凝土到胶囊放气时止, 其充气压力应保持稳定。胶囊放气时间, 以混凝土强度达到能保持构件不变形为宜, 胶囊充气的压力不应超过27kpa。使用前要检查, 不漏气, 使用中应有专人检查扎丝头, 扎丝头应弯向内侧, 每次使用后, 将其表面的水泥清洗干净, 妥善保管, 防止日晒, 不得接触油、 酸、 碱等有害物质。为防止胶囊上浮和偏位, 应按设计要求设置定位筋。胶囊放气抽拔时间按表1:

6预应力空心板混凝土浇灌
进现场的砂、 石料要进行试验分析, 杂质含量、 含泥量不超过标准。水泥采用同厂家、 同品种、 同标号的水泥, 对水泥强度及安定性复试分析。为了提高早期强度, 掺加定量的早强减水剂, 设计混凝土标号为50#, 水泥用量不宜大于480kg/m3, 坍落度控制在12cm。所有原材料经检验合格并经监理工程师同意后才能使用。
现场采用强制式混凝土搅拌机制混凝土, 轨道运料车运输混凝土, 经过台座线上送料平车灌注入模。空心板浇筑顺序: 底板→安装芯模→两侧→顶面。浇筑芯模两侧混凝土时要对称平衡进行, 浇筑混凝土时沿梁板一端向另一端分层进行, 并在下层混凝土初凝或能重塑前浇筑完上层混凝土。
混凝土浇筑时混凝土分层浇筑厚度不宜大于30cm。混凝土采用插入式振动器振实, 移动间距不应超过振动器作用半径的1.5倍, 与侧模保持5—10cm的距离, 插入下层混凝土5—10cm。每一处振动完毕后应边振动边徐徐提出振动棒, 应避免振动棒碰撞模板、 钢筋[3]。每一振动部位必须振动到该部位混凝土密实为止, 密实的标准是混凝土停止下沉, 不再冒出气泡, 表面呈现平坦、 泛浆。混凝土浇筑应连续进行, 如因故必须间断时, 其间断时间应小于规定值。在浇筑过程中或浇筑完成时, 如混凝土表面泌水较多, 须在不扰动已浇混凝土的条件下, 采取措施将水排除, 继续浇筑混凝土时, 应查明原因, 采取措施, 减少泌水。混凝土浇筑完成后, 对裸露面及时修理、 抹平, 等定浆后再抹第二遍并拉毛。浇筑混凝土期间设专人检查模板、 钢筋等稳定情况, 当发现有松动、 变形、 移位时, 应及时处理。在收浆后尽快洒水养护。当气温低于5℃时, 应覆盖塑料薄膜养护, 不得向混凝土面上洒水。混凝土强度达到2.5mpa前, 不得使其承受荷载,空心板梁锚端开裂[4],[5]。混凝土浇筑完成后, 在梁上标明型号、 制作日期, 并应填好各项记录表式。
7预应力空心板安装
对各墩台进行测量放线, 丈量桥跨尺寸, 确定各支座位置, 并在盖梁和桥台上划出安装梁板的边线。测量各支座点标高, 检查其平整度, 四角标高控制在±2mm以内, 梁板安装时先试放, 检查支座受力是否均衡, 保持支座受压均衡。梁板上钢板预埋在梁底内, 要求位置正确, 必要时可用薄铁片垫塞支座底部调整高差, 然后用环氧树脂填平。不锈钢板粘贴良好, 下支座钢板, 应用环氧树脂与梁底和垫石贴紧, 防止移动。垫块若有高低差, 应及时修凿平整, 用水泥砂浆抹平, 同时清理干净。在桥墩支座处采用的是盆式橡胶支座, 盆式橡胶支座的工作原理是利用半封闭钢制盆腔内的弹性橡胶块, 在三向受力状态下具有流体的性质, 来实现上部结构的转动, 同时依靠中间钢板上的聚四氟乙烯板与上座板上的不锈钢板之间的低磨擦系数来实现上部结构的水平位移。从实验的数据来看, 橡胶处于三向约束状态时的抗压弹性模量为5×104kg/cm2, 比无侧向约束的抗压弹性模量增大近20倍, 因而支座承载能力大大提高, 解决了普通橡胶支座承载能力的局限。由于空心板重仅25t, 采用人字桅杆配合卷扬架设安装空心板机的安装方法, 比龙门吊机、 架桥机安梁更灵活方便。人字桅杆架设安装空心板工作原理见图7。
用卷扬机ａ吊着桥梁的前端, 卸掉梁下的运梁车, 把卷扬机ｂ也同样系在板的前端。启动卷扬机ｂ同时方可放松卷扬机ａ使板前移。当板达到卷扬机ｂ点位置时, 从板后面设拉索ｄ控制梁, 此时应注意后拉索ｄ的控制力, 用后拉索ｄ将板固定, 将卷扬机ａ的滑轮组返回, 吊在桥梁的后端。用ａｂ两台卷扬机吊着板的两端安装就位。每孔梁板架设完成后, 连续桥面的接缝钢筋即可进行梁板间绞缝的灌注混凝土工作。混凝土灌注前应对结合面上的浮渣清除, 冲洗干净, 梁板底板间缝隙用水泥砂浆勾缝, 以防漏浆, 方可接缝扎筋及混凝土浇筑工作, 混凝土振捣采用小型插入式振捣器振实。
8结论
20m跨大型预应力空心板先张法施工是本合同施工过程中的难点。本工程是在工期比较紧的情况下, 合理制订施工方案, 采用可靠的施工技术和方法, 施工完毕后, 对预应力空心板经过检查全部合格确保了工程质量, 缩短了工期13天, 节约了工程成本4.8%, 取得理想经济效果。在类似工程中有较高的适用价值和推广前途。
【参考文献】
[1].陈顿.先张法预应力空心板施工技术探讨[j].科技信息( 科学教研) . ,(15):359～362.
[2].廖代广.土木工程施工技术(第三版)[m].武汉:武汉理工大学出版社, .
[3].蒲广宁, 饶中, 孟屯良等.30m预应力混凝土空心板病害成因分析及对策[j].公路. ,(7):175～179.
[4].刘跃德,马永刚,孙庆云.后张法预应力混凝土空心板板端产生裂缝的预防[j].公路交通技术. ,4(2):76～77.
[5].柳爱群,杨中,尹益辉.预应力混凝土空心板梁锚端裂缝成因分析与防治措施[j].施工技术. ,37(6):91～92.
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