摘要:本文作者引用工程实例,并结合多年的预应力混凝土连续箱梁施工实践经验,对预应力混凝土连续箱梁施工技术进行了一些探讨,以供业内相关技术人员参考。
关键词:预应力混凝土;连续箱梁;施工技术
1工程概述
金科路川杨河桥属于新建工程,金科路与川杨河斜交10o左右,桥梁采用斜桥正做的方法进行设计,分东西两幅桥布置,桥梁总长463.36m,桥梁跨径布置为:5×22+22.68+48+80+48+22.68+6×22=463.36m;
主桥为三跨变截面预应力混凝土连续箱梁,长176m,单幅桥宽19.75m,单幅主桥桥梁面积3476m2。引桥为预应力混凝土空心板梁结构,按标准图(DBJT08-101-2005)取用,引桥总长287.36m,单幅桥宽16.75m,单幅引桥桥梁面积4813.28m2。主桥两侧设有人行梯道,全桥共设4个梯道,南侧梯道全宽3.5m,北侧梯道全宽3.0m。
河道及航道标准
川杨河为规划河道,河道现状面宽51米,规划河道蓝线宽60米,规划河底高程为-1.6米,河底宽25米。河道中心线与道路法线斜交约10度。川杨河要求桥梁一跨过河,水中不设墩,梁底控制标高不小于8米。
2桥梁结构设计
主桥采用三跨预应力混凝土连续箱梁结构,水中不设墩,采用一跨过河,跨径为48+80+48=176米,结构采用斜桥正做方式。主桥横断面结构形式根据路桥同宽原则进行布置。主桥单幅桥宽19.75米,连续梁采用单箱双室箱形梁,中墩处梁高4.8米,跨中梁高2.4米。箱梁两侧挑臂各3.5米。连续箱梁布置有纵横向预应力,预应力管道均采用真空压浆工艺。主桥中墩和边墩均采用双柱式。每个中墩下设18根直径为1000mm的钻孔灌注桩,桩基持力层为⑨层灰色含砾粉细砂;每个边墩下设8根直径为1000mm的钻孔灌注桩,川杨河南侧桩基持力层为⑦层灰色粉砂,川杨河北侧桩基持力层为⑤3-2层灰色粉质粘土夹薄层粉质粘土。中墩承台采用矩形的结构形式,边墩承台采用锯齿形的结构形式。
主桥箱梁为双向预应力混凝土结构。
纵向预应力钢束共设置顶板束、底板束、腹板束和预备束4种类型,纵向预应力钢束采用符合国家标准的《预应力混凝土用钢铰线》(GB/T5224-2003)的Ⅱ级松弛(低松弛)钢铰线,标准强度1860Mpa,张拉控制应力1395Mpa和1339Mpa,钢束规格ΦS15.20-12、ΦS15.20-9,,两端张拉,采用TVM15-12和TVM15-9型号的锚具。顶板束和腹板束根据悬臂挂篮现浇施工特点,主要锚固于节段顶板及顶板梗腋和腹板内;底板束锚固于节段底板的锚块中。
横向预应力钢束设置于箱梁顶板内,钢束采用符合国家标准的《预应力混凝土用钢铰线》(GB/T5224-2003)的Ⅱ级松弛(低松弛)钢铰线,标准强度1860Mpa,张拉控制应力1395Mpa和1339Mpa,钢束规格ΦS15.20-3、间隔式单端张拉,采用BM15-3型号的扁锚锚具,横向预应力钢束的布置间隔50cm。
3施工准备
3.1材料准备
水泥强度等级P.O42.5,钢绞线采用φs15.2低松弛钢绞线;锚、夹具采用GVM型或OVM锚具、GBM15型或BM15型锚具及其配套设备。
3.2试验准备
施工前先进行C50混凝土配合比设计,并将支座、锚具、夹具、钢绞线、千斤顶和油表送至质量技术监督部门检验并取得合格证书。
4施工工艺流程
4.1地基处理
先将原地表的杂草、杂物清除后翻松25cm~30cm,掺8%石灰后进行拌和并用推土机按段落堆起,用于做第二层灰土备用。然后再往下翻松20cm左右,掺入5%石灰充分拌和在含水量适合时进行平整碾压。作为第一层灰土,压实度不低于85%,做完第一层灰土后再将备用的掺灰土摊铺,施工第二层灰土。第二层灰土的压实度不低于90%。灰土施工工艺及检测要求执行路基施工规范。
4.2浇筑支架基础
采用厚为8cm,宽为20cm的条形梁作为支架基础,其下设5cm的石屑。
4.3支架搭设
支架采用重型门式支架和碗扣式支架,该支架选择高强度优质材料,设计科学合理,结构稳定可靠,承载性能优越,支撑高度复合调节,应用十分方便,整体构造搭设工效高,速度快,具有良好的方便适用性。通过支架设计计算,该支架沿箱梁横向排列门架,连续设置交叉支撑。在一般结构区间距选择1.24m,在梁端及支点区选择0.62m。沿箱梁纵向设置复排门架,门架本身宽度1m,在一般结构区排距1.1m(相邻边),在梁端及支点区包括过渡区,排距选择0.5m(相邻边)。
在支架搭设过程中,首先在条形基础上准确放样,放出纵横向轴线,然后确定间距,计算门架拼装高度。根据放样确定的位置,用吊车整体安装支架,可调底座位置要准确调整底座螺栓在同一水平面。整体排架就位后进行加固,在整体上部设置水平杆加固,中间每三层门架加固一层水平杆,同时用Ф48mm建筑钢管作为剪力撑,对支架横向纵向进行加固,确保支架整体的稳固。支架加固后确定可调托座高度,再托座上设置横向分配梁(采用10×15cm木方),然后在木方上排放纵梁采用Ф48mm建筑钢管。钢管与木方用铁丝扎紧,并用小木楔刹紧钢管与木方的间隙,钢管间距离通过计算在一般结构区为30cm,在支点及梁端加密区和过渡区采用20cm。
4.4预压
预压方案采用支架上预压,预压荷载采用袋装中砂,配置三孔的预压砂量,沿纵向特征点(跨中、1/8跨、1/4跨、支点)设置9个观测点,在横向特征点处布设5点,用红油漆标识。第一次观测为在支架架设好之后,堆载前进行,以后每天定时观测2次。沉降观测稳定标准为连续24小时沉降量小于2mm,且预压时间不少于7天。沉降量小于稳定标准后卸载,将预压砂运至下一孔。沉降稳定后卸载再进行底模的施工及钢筋骨架的绑扎和加工。
4.5钢筋制作绑扎、预应力管道安装
(1)原材料进场检验。用于箱梁的钢筋,镀锌钢波纹管进场前应进行检验。钢筋检验应符合GB1499-98规定技术指标。镀锌钢波纹管厚度应不小于0.35mm,进场材料应采取架空、苫盖等措施,以防锈蚀。
(2)钢筋加工制作绑扎严格执行《公路桥涵施工技术规范》JTJ-041-2000,其形状尺寸严格按设计图纸执行,形成的网片应进行点焊加固。
(3)在清理干净的底模上放出底板钢筋大样、进行钢筋绑扎。钢筋绑扎成形后进行总体尺寸调整,点焊固定,确保其牢固可靠。
(4)底、腹板钢筋骨架和预应力管道安装:钢筋绑扎成形(腹板、底板)后,按设计图纸所给坐标放出管道中心位置,绑扎波纹管定位钢筋,直线段每隔100cm绑1道,曲线段每隔50cm设置一道。将锚垫板喇叭口处进行密封,确保水泥浆不能进入波纹管中。总体检查孔道顺直程度,进行调整,确保孔道圆顺,在浇混凝土前波纹管内穿略小于波纹管内径的塑料管。
4.6浇筑混凝土
(1)在底板混凝土浇注前用消防用吹风机及高压水枪对底板、腹板进行清洗。
(2)混凝土浇注分竖向二次浇筑,先浇筑底板及腹板,然后浇筑翼板及顶板。混凝土浇注次序由跨中向墩顶方向浇筑,最后浇筑墩顶两侧各3米左右,应确保混凝土浇筑至每孔的1/4跨处时,相邻墩隔梁的混凝土未初凝。施工时掺缓凝剂,并确保浇筑能力满足要求。为避免和减少负弯矩区的裂缝,混凝土浇筑至每跨的1/4处时,再回头复振支点隔梁处的砼。腹板及隔梁混凝土用振捣棒分层振捣,分层厚度30cm,保证混凝土密实。浇注时注意留出人孔的位置,人孔布置在1/8或1/4范围内,其尺寸顺桥向不大于1m,横桥向不应大于0.7m,四角设0.2×0.2m倒角,并布置12mm倒角钢筋。混凝土硬化后用有纺土工布覆盖,洒水养生。混凝土强度满足要求后,对天窗钢筋进行加强补焊,采用吊模法浇注拆模天窗混凝土。顶板混凝土强度达到设计强度的95%后拆除底板模板及支架,拆除顺序为先跨中,再向两边对称卸落。为确保分段施工的箱梁预留施工缝的外观质量,等强度达到要求后,拆除梁底施工缝附近的几块底模板,弹上墨线,用切割机切成直线后,再支立底模板、支架,并在接缝支撑处进行加强,确保接缝质量和外观。
(3)顶板、翼板每浇完一段,用塑料薄膜覆盖养护;在支架、底模拆除后用水泵洒水养护,洒水养护时间为14d;如进入冬期,在负温条件下混凝土的养护不允许用加水养生,采用塑料布上覆盖麻袋片的方法及根据温度,酌情调整外加剂的掺量,酌情延长或缩短每天洒水次数,保持混凝土表面经常处于湿润状态,防止混凝土由于收缩和徐变产生裂纹。
4.7施预应力
(1)计算各钢束张拉控制力、伸长值。
(2)张拉采取张拉力和伸长值双控,以伸长值校核。理论伸长值与实际伸长值之差控制在6%以内。
(3)千斤顶及各种工具锚、工作锚等安装就位后,用工具锚上挡板,将夹片用手工推紧,起动油浆泵向张拉泵供油,即可开始张拉。张拉工艺流程为:
0→初应力(15%Fk)→30%Fk→103%Fk(持荷2min锚固)。
4.8压浆
预应力张拉结束后,应在24h内压浆,水泥浆应严格控制水灰比、稠度、泌水率,在水泥浆中掺入一定膨胀剂(0.01%铝粉)。保证孔道内密实,压浆标号不得低于结构物自身混凝土标号。孔道压浆前用压缩空气或高压水表除管道杂质,然后进行压浆,压浆结束后,制作7.07*7.07*7.07cm试件以确定孔内水泥浆强度。压浆时要求技术人员跟班作业,认真检查出浆情况,压浆泵送压力。为保证孔内水泥浆密实,泵送压力宜保持在0.5~0.7Mpa,压浆过程中应认真做好记录。
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