庐山鞋山湖特大桥后张法预应力砼T梁施工技术研究

李军

(衡水市交通运输局运输管理处,河北衡水 053000)



庐山鞋山湖特大桥后张法预应力砼T梁施工技术研究

李军

(衡水市交通运输局运输管理处,河北衡水 053000)

摘要:预应力砼T梁施工质量关系着整个桥梁结构的使用安全。文中结合庐山鞋山湖特大桥30 m预应力砼T梁施工实践经验,针对预制场布置和预制砼T梁施工工艺等,阐述了台座施工、反拱设置、模板施工、钢筋、预应力管道施工、砼施工、预应力张拉等施工技术控制要点,为30 m后张法预应力砼T梁的预制施工提供借鉴。

关键词:桥梁;预应力砼T梁;后张法;施工技术

由于预应力砼T梁具有强度高、跨径大和抗裂能力强等优点,被广泛应用于公路桥梁等工程建设。后张法作为预应力张拉最常见的施工工艺,已较为成熟地运用于大构件及结构的现场施工,但其工序繁多和操作的复杂性决定了该项技术仍有许多值得深入研究的地方。该文基于对以往相关文献的研究,将后张法引入预应力砼T梁施工中,根据对实际工程案例的分析,阐述后张法预应力砼T梁施工技术,并对该项技术的改进提出建议,为后张法预应力砼T梁施工提供参考。

1 工程概况

庐山鞋山湖特大桥桩号为K2+875.97—K4+ 084.03,全长1 208.06 m,其分为40跨。大桥平面处于圆曲线(起始桩号为K2+875.97,终止桩号为K3+142.895,半径为1 950 m,右偏)、缓和曲线(起始桩号为K3+142.895,终止桩号为K3+442.895,回旋线参数A为764.853 m,右偏)、直线(起始桩号为K3+442.895,终止桩号为K4+073.379)和缓和曲线(起始桩号为K4+073.379,终止桩号为K4 +084.032,A为806.846 m,左偏)上,纵断面纵坡0.4%;墩台径向布置。

桥台及5#、10#、15#、20#、25#、30#、35#桥墩采用GJZF4350×400×56型四氟滑板式橡胶支座,其他桥墩采用GJZ450×550×84型板式橡胶支座。0#、40#桥台采用80伸缩缝,5#、10#、15#、20#、25#、30#、35#桥墩采用160伸缩缝。桥面净宽为2 ×10.9 m。其结构形式如表1所示。

表1 桥梁的结构形式

根据T梁预制场和鞋山湖特大桥的位置关系,梁板架设从40#台往0#台方向进行。

2 预制场布置

2.1 场地硬化

使用宕渣等路基填料将预制场填充到指定高度,用推土机将其推平,然后用20 t振动压路机将路基压实到指定标准,最后按照南北向设1%纵坡、东西向设于同一平面的标准,用15 cm厚C20砼对场地进行硬化。于预制场内部安装纵向与横向排水系统,并在其周围挖掘排水沟,废水通过场地内的排水系统汇合后统一排放至场地周围的排水沟。

2.2 T梁台座及存梁枕梁

按照上层为T梁钢底模板、中层为钢板与槽钢预埋件、下层为C25砼垫层的方式设计T梁台座。首先,在场地上压平T梁台座和存梁枕梁的垫层,同时挖掘T梁台座的基槽。然后对台座和存梁枕梁的垫层测量放样,若结果符合要求,则于台座和存梁枕梁的垫层处灌注砼。在操作过程中,需注意观察预埋台座钢底模预埋件的相关指标,如大小、高度和方位等。

在设计T梁底模时,不仅要注意其硬度和平滑度等基本参数,而且在张拉预制梁后其端点须承担所有预制梁的重量,应使用钢筋网片对T梁台座进行加固。在处理梁板底座时,于纵梁方向注入一层网格形状的钢筋砼基础,钢筋厚度为20 cm,直径为ϕ12 mm。同时,为保证梁板平均受压,防止其因不平均沉降而断裂,在钢筋砼基础上安装梁板砼基座。在设置梁端支座时,于端头2 m范围内挖1 m深基坑,坑底布设直径ϕ12 mm、间距15 cm×15 cm钢筋网,浇筑1 m厚砼。在设计、制作梁底座时,使用钢筋砼打造固定底座,并注意顶面与两边的平滑性,使顶面和梁底的大小保持一致。为避免底座掉角,使用角钢将其暴露的棱角边包裹起来。由于底座基底需承受一定压力,应硬化底座间的地面砼,以防底座由于漏水而沉降、开裂(见图1)。

图1 生产台座示意图(单位:cm)

2.3 T梁台座反拱值预设

设计T梁底模时,需确定反预拱度标准。根据T梁修建有关材料,在预应力情况下,30 m边跨T梁的起拱值为2.8 cm,中跨T梁的起拱值为2.4 cm。由此可知,在实际修建过程中,应以2.5 cm反预拱度设置30 m T梁底座,同时以二次抛物线的形状从中间往两边设计。

3 预制砼T梁施工工艺

预制砼T梁的施工流程为施工准备→底模板涂脱模剂→梁肋及横隔板钢筋安装、制作→波纹管定位、埋设、制作→侧、端模板安装、制作→行车道板钢筋安装、制作→模板加固及验收→浇捣砼→通波纹管→拆除模块→清理孔道、锚垫板→穿入预应力束→张拉→孔道灌浆及养护→移梁至存梁场。

3.1 预制T梁模板施工

由于T梁模板的硬度需达到一定标准,在预制过程中需使用≥6 mm的大块厚冷轧普通钢板。将30 m T梁分为8个部分,各部分间使用螺栓进行组装,同时在上下两排安装附着式振动器,底排的附着式振动器离台面的高度为60 cm,上排的附着式振动器离底排的高度为90 cm,振动器间的横向距离为1 m,呈梅花形状。为擦净油渍和砼斑点,需定期涂抹油和脱模剂,并进行检验校准。在组装模板时,根据标准顺序使用龙门吊将其拖到制梁台。首先使用对拉螺杆固定模板,组装其侧模部分,然后组装其两端部分,最后对边模的水平、接缝及横隔板进行校准,校准无误后固定对拉螺杆。在拆卸外模时,先放松对拉螺杆与两端的支撑,拆卸两端的侧模部分,再拆卸端头模板及隔板堵头模。模板侧向硬度不大,属于大面、小厚度钢构造,故需避免模板在施工过程中发生塑性变形。

3.2 钢筋、预应力管道施工

于T梁台座两端设置T梁钢筋加工棚和绑扎台座。先在钢筋加工棚内将全部钢筋加工至半成品,再根据每片梁的用量,在钢筋绑扎台座上按型号绑扎成型并做好标记,分为梁肋钢筋与行车道板钢筋台座。根据设计资料规定的大小,使用钢管或槽钢将固定的钢筋绑扎台座加工至一定形状,同时划线进行标记。钢筋的加工与绑扎需达到以下标准:

(1)对于进场钢筋,为保证其达到质量标准,需检查其质量保证书或检验合格证,同时根据正规操作流程对其进行原材料力学性能试验。对于直径大于12 mm的钢筋,还应进行可焊性性能试验。以上标准都满足后,钢筋方可投放使用。

(2)根据招标资料规定,将进场钢筋安放至距水平线高50 cm的地方,以类别和大小为标准分开保存。为避免雨水腐蚀钢筋,对其进行覆盖保护。

(3)应保持钢筋表面干净平滑,没有折痕。加工钢筋前,为降低焊接量及减少配料浪费,精确计量钢筋的长度。钢筋的弯制和末端弯钩需满足设计标准,若设计资料未作具体说明,需根据行业惯用标准进行处理。

(4)按照钢筋的材料属性谨慎选择标准的焊条,使用对焊方式连接受力主筋。接口处不可存在横向裂缝,钢筋轴线的偏离量≤0.1d且不可超过2 mm,弯折不可超过4°。亦可使用绑扎的方式连接钢筋,绑扎长度≥35d且不得低于500 mm。

(5)在内力较小的地方对焊受力主筋或捆绑钢筋,捆绑接头间应按50%的距离交错布置,间距≥对接长度的1.3倍。

(6)在固定底座上将钢筋骨架捆扎龙门吊,仔细检验钢筋的品质和相关参数是否满足要求,如数量、大小、高度、间距及捆扎方式等,并对钢筋进行排放标识,确保钢筋的捆扎整齐有序。

(7)部分预埋件在安放时易与钢筋产生冲突,可将钢筋之间的距离稍加调整,但禁止剪断钢筋。为保证保护层的坚固性与梁体的外观,应在验收之后于底模及外侧模捆扎塑料垫块,不得使用砂浆垫块。

(8)完成侧模安装后,将行车道板钢筋吊装和主梁钢筋、横隔梁钢筋及护栏与伸缩缝处的预埋钢筋捆扎至一起。

(9)施加预应力时,将外翼板沿梁跨中、1/4和3/4处各切出一条断缝,并切断钢筋,以防外梁侧向弯曲。断缝宽度一般为1 cm,长度则需保证外翼板留存区间的宽度与内翼板的预制宽度一致,一般为从边缘往里10～30 cm。同时仔细安装支座预埋钢板、防撞护栏锚固钢筋和其他预埋件。

3.3 砼施工

钢筋与模板检验无误后,方可进行砼浇筑。使用砼运输罐车将搅拌好的砼拖运至指定浇筑地点,砼的温度保持在5～32℃,坍落度保持在7～9 cm。在确认砼未离析后,使用场内龙门吊灰斗浇筑的方式入模,将砼于水平方向分段5～10 m,于斜向分层7～10层,自T梁一边开始逐渐往另一边浇筑,到达距另一边5～7 m处时自端头往中心汇合。每层砼的厚度不得≥30 cm,尤其对于第一层砼,为确保马蹄部位砼的严密性,其厚度不应超过马蹄部位的上部。若下层砼没有振捣紧密,严禁继续往下浇筑。在使用附着式振动器振捣梁体砼时,搭配使用插入式振捣器。附着式振动器利用的是侧振技术,要紧贴侧模振动架错开放置,防止振动力对冲而使砼不能最高程度地吸收振动力,同时密切关注振动部位,防止空振模板而损害机器。当砼不再沉降,同时表面不再出现气泡和泛浆时,停止振动。之后,将毯布覆于砼上,并定期淋水,保证砼表层的湿度,即使是夜晚也不例外。只有当温度不超过5℃时,方可不再淋水。淋水时间通常应超过一周。砼硬度达到规定标准后,即可使用龙门吊进行拆模,先拆卸上下拉杆与接缝螺栓,然后使用千斤顶抵住模板,解除可调丝杆,千斤顶也随之降低高度且倒链,一步一步进行拆卸。外模被拆卸后,为避免梁体和模板被损害,将其周围凿毛,并将T梁编码。

3.4 预应力张拉施工

使用高压水枪冲净孔洞直到其畅通,再使用空压机将孔洞内多余的水吹净,之后开始穿钢绞线束。为避免钢绞线的顶部冲破孔洞,降低阻力,使用锥形钢管覆盖正弯矩预应力钢束顶部,从一边进行人工穿束。若穿束过程中碰到阻碍,应使用卷扬机于前方拉引,同时于后方予以人工辅助,切忌强行冲撞,以防冲破孔洞。在确定负弯矩预应力钢束的位置时,先使用钢筋定位架给孔道定位,距离为50 cm,然后按照孔道的位置给负弯矩预应力钢束定位,以免在注入砼时出现上浮现象。待所有钢绞线通过管道后,将其两头工作长度调节至相等水平,并装设锚具。当预制板砼硬度超过90%、龄期超过15 d时,开始预应力筋张拉,分为一期的主梁张拉和二期的后连续负弯矩张拉。

预应力参数如下:预应力钢绞线标准强度fpk=1 860 MPa;弹性模量Ep=1.95×105MPa;管道摩擦系数μ=0.25;管道偏差系数k=0.001 5;钢筋回缩和锚具变形6 mm。

在张拉过程中,锚下控制应力σcon=1 395 MPa,两端张拉,锚下张拉控制力=193.9×股数k N。设计张拉力见表2～5。

表2 30 m中跨边梁一期预应力设计张拉力

表3 30 m中跨中梁一期预应力设计张拉力

表4 30 m边跨边梁一期预应力设计张拉力

表5 30 m边跨中梁一期预应力设计张拉力

为避免预应力钢绞线腐蚀而产生粘结,同时降低锚具的负担,确保预应力筋和砼一起发挥功效,使用活塞式水泥浆泵和可制作胶稠状水泥浆的拌和设备对预应力孔道进行压浆。压浆需连续进行,但通常不大于1 d,压浆需饱和且紧实。压浆完成后,立即冲净梁端、垫板和锚具处的泥浆与砼,并将梁端凿毛,使用薄平砂轮机割断多出的钢绞线。在结构连续的地方可不封锚而使用净浆覆盖,但在带伸缩缝的一边需安放钢筋和立模,浇筑封锚砼。当管道水泥浆硬度符合标准(通常不得小于梁身砼设计标号的55%,且不得小于20 MPa)时,方可吊装移运预制砼T梁。

4 结语

30 m预制砼T梁是一项比较成熟的工艺,被广泛应用于桥梁建设中,但其实际操作要求较高,各项标准要求较严,只有每个细节准确无误,才能保证桥梁主体结构的安全。该文以庐山鞋山湖特大桥30 m预制砼T梁施工为研究对象,着重介绍了台座施工、反拱设置、模板施工、钢筋和预应力管道施工、砼施工和预应力张拉施工等的控制要点,为30 m T梁预制施工提供借鉴。

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收稿日期:2015-11-10

中图分类号:U445.4

文献标志码:B

文章编号:1671-2668(2016)02-0187-04