先张法预应力混凝土空心板梁施工控制（共7篇）
先张法预应力混凝土空心板梁施工控制 篇1
先张法预应力混凝土管桩施工方案
1.1 施工布置和程序
⑴ 桩基施工应连续进行，不宜中途停止，以防止桩与桩固结，造成沉桩困难。
⑵ 临设计划及施工场地布置，施工临时工棚及生活设施见施工平面图。⑶ 预应力混凝土管桩的施工工艺为: 放样轴线定位→复核→桩机就位→调整机架垂直度→桩吊起进入桩架龙门→对准桩位中心，桩顶扣上→相连贯的桩帽→与桩身纵轴线吻合→保持垂直→静压桩到设计高程。
1.2 运输、堆放
1、将管桩堆放在露天环境3～7天后，经检验合格后即可出厂。
2、管桩吊装宜采用两支点法或两头钗吊法，两吊点(两支点法)距离桩端宜为0.2L(L为桩段长度)，绳索与桩身水平夹角不得小于45°。装卸时应轻起轻放，严禁抛掷，碰撞、滚落。
3、管桩运输过程中支点应满足两支点法的位置(支点距离桩端0.2L处)，并垫以锲形掩木防止滚动，严禁层与层之间垫木与桩端的距离不等而造成错位。水运时的堆放层数应符合下表的规定；铁路运输时应符合《铁路装载加固规则要求》，汽车运输时，堆放层数不宜超过二层，如确有保证，可适当增加。
4、管桩堆放场地应压实平整，并有排水措施。管桩堆放应按两支点法进行，最下层支点宜放在垫木上，且各支点应在同一水平面。堆放层数应根据管桩强度、地面承载力、垫木及堆垛稳定性等等综合分析确定，并应符合下表的规定。管桩堆放层数不超过8层。
1.3 管桩施工工艺
压桩施工工艺流程，见下图。
可采用静压等沉桩方式，采用静压法时，可根据具体工程地质情况先进选择配重，压桩设备应有加载反力读数系统。
（1）测量定位：施工前放好轴线和每一个桩位，在桩位中心打1根短钢筋，并涂上油漆使标志明显。如在较软的场地施工，由于桩机的行走会挤走预定短钢筋，故当桩机大体就位之后要重新测定桩位。
（2）桩身就位、对中、调查：对于压桩机，通过启动纵向和横向行走油缸，将桩尖对准桩位2开动压桩油缸将桩压人土中lin左右后停止压桩，调正桩在两个方向的垂直度。第一节桩是否垂直，是保证桩身质量的关键。
（3）压桩：通过夹持油缸将桩夹紧，然后使压桩油缸伸程，将压力施加到桩上。压力由压力表反映。在压桩过程中要认真记录桩人士深度和压力表读数的关系，以判断桩的质量及承载力。当压力表读数突然上升或下降时，要停机对照地质资料进行分析，看是否遇到障碍物或产生断桩情况等。
（4）接桩：桩的单节长度应根据设备条件和施工工艺确定。当桩贯穿的土层中夹有薄层砂土时，确定单节桩的长度时应避免桩端停在砂土层中进行接桩。
当下一节桩压到露出地面0.8～1.0m时，便可接上一节桩。
（5）送桩或截桩：如果桩顶接近地面，而压桩力尚未达到规定值，可以送桩。静力压桩情况下，只要用另一节长度超过要求送桩深度的桩放在被送的桩顶上便可以送桩，不必联用的送桩筒。如果桩顶高出地面一段距离，而压桩力已达到规定值时则要截桩，以便压桩机移位。
（6）压桩结束：当压力表读数达到预先规定值时，便可停止压桩。
1.4 桩身接头
（1）接头数量。软土地区静压桩的长度已达30m以上，桩身接头不宜超过2个的规定很难执行，目前已有大量桩身接头为3～4个的成功经验。
（2）接头形式。静压法沉桩时，接头形式主要采用硫磺胶泥锚固接头；当桩很长时，也有在地面以下第一个接头采用焊接形式。
1.5 终止压桩的控制原则
静压法沉桩时，终止压桩的控制原则与压桩机大小、桩型、桩长、桩周土灵敏性、桩端土特性、布桩密度、复压次数以及单桩竖向设计极限承载力（为单桩竖向承载力设计值的1.6—1.65倍）等因素有关。各地的控制原则各异。
（1）对于摩擦桩，按照设计桩长进行控制。但在正式施工前，应先按设计桩长试压几根桩，待停置24h后，用与桩的设计极限承载力相等的终压力进行复压，如果桩在复压时几乎不动，即可进行全面施工。
（2）对于端承摩擦桩或摩擦端承桩，按终压力值进行控制
1）对于桩长大于21m的端承摩擦桩，终压力值一般取桩的设计极限承载力。当桩周土为粘性土且灵敏度较高时，终压力可按设计极限承载力的0.8～0.9倍取值；
2）当桩长小于21m而大于14m时，终压力按设计极限承载力的1.l一1.4倍取值；或桩的设计极限承载力取终压力的0.7～0.9倍。
3）当桩长小于14m时，终压力按设计极限承载力的1.4一1.6倍取值；或设计极限承载力取终压力值的0.6～0.7倍，其中对于小于sin的超短桩，按0.6倍取值。
以超载施工时，一般不提倡满载连续复压法，但在必要时可以进行复压，复压的次数不宜超过2次，且每次稳压时间不宜超过10s。
1.6 压桩施工注意事项
（1）压桩施工前应对现场的土层地质情况了解清楚，做到心中有数；同时应做好设备的检查工作，保证使用可靠，以免中途间断压桩。
（2）压桩过程中，应随时注意使桩保持轴心受压，若有偏移，要及时调整。
（3）接桩时应保证上、下节桩的轴线一致，并尽可能地缩短接桩时间。
（4）量测压力等仪表应注意保养、及时检修和定期标定，以减少量测误差。
（5）压桩机行驶道路的地基应有足够的承载力，必要时需作处理。
1.7 检验及验收
(一)管桩检验: 管桩外观质量及尺寸检查、抗弯试验和检验规则均按GBJ13476—92的规定执行。外观质量应符合第12页(表7)的规定，尺寸允许偏差应符合第13页(表8)的规定。(二)管桩验收
1、管桩验收时应具有下列资料: 空心方桩结构图及设计变更通知单；原材料质量合格证；钢筋试验报告，预应力的张拉记录；混凝土试块强度报告；桩体外观检查记录；桩体和桩接头力学性能检查报告，蒸汽养护记录；产品质量问题处理文件。
2、管桩出厂应有合格证，将制造厂的厂名、制造日期、产品外径和长度打印在桩端1.5m范围内，同时标出吊运支点位置。
1.8 施工要点
（1）应在桩身混凝土达到100%设计强度，且蒸汽养护后在常温下静停3天后方可沉桩。
（2）压桩机安装就位，按额定的总重量配置压重，调整机架垂直度后，将桩吊起进入桩架龙门，对准桩位中心徐徐放下，桩顶扣上与有动滑轮组的压梁箱相连贯的桩帽，并使桩帽中心与桩身纵轴线吻合，并保持垂直。沉桩时桩身应垂直，垂直度偏差不得超过0.5%，应在距桩机不受影响范围内，成90°方向设置经纬仪各一台校准。
（3）检查有关动力设备及电源等，防止压桩中途间断施工，确定无误后，即可正式压桩。
（4）压桩过程中，应经常观察压力表，控制压桩阻力，调节桩机静力同步平衡，不使偏心，检查压梁导轮和导笼的接触是否正常，防止卡住，并详细做好静力压桩工艺施工记录。
（5）接桩均采用钢端板焊接法，桩段顶端距地面1m左右就可接桩，接桩前先将下段桩清洗干净，加上定位板，然后把上段桩吊放在下段桩端板上，依靠定位板将上下桩段接直，接头处如有空隙，应采用锲形铁片全部填实焊牢，拼装处坡口槽电焊应分层对称进行，焊接时应采取措施减小焊接变形，焊缝应连续饱满(满足三级焊缝)，焊后应清除焊渣，检查焊缝饱程度。接桩宜在桩尖穿过较硬的土层后进行。接桩时上下段桩的中心线偏差不宜大于5mm，节点弯曲矢高不得大于桩段的0.1%。
（6）管桩一般不宜截桩，如遇特殊情况确要截桩时，可采用如下几种方法: 1）人工凿； 2）混凝土切割器； 3）液压紧箍式切断机； 4）液压千斤顶式截桩器； 5）钢锯、风稿。
人工凿截桩难度大，费时费力，不易保证质量，一般不宜采用，如采用人工截桩，则严禁使用大锤硬砸，而应将不需截除的桩身端部用钢抱箍抱紧，然后沿钢箍上缘凿槽，再行扩大、截断，钢筋可用气割法切断。1.9 施工质量保证措施
（1）施工场地应排除地下管道、废基础、废井等地下设施，整平压实，施工场地的地面标高一般应高出承台底面粉0.8m以上。
（2）由于本工程桩较长，打桩流水顺序采用跳动打方式，以防对基土产生挤土效应，和水平挤动，对桩身挤断和被设备压断，独立承台下的桩应连续施工，一次完成。
（3）桩长及贯入度：预应力混凝土管桩的设计桩长与沉管最后贯入度双重控制沉管的深度，根据具体的桩端持力层的性质及设计要求，或通过试桩来决定，以最后二阵的平均贯入度作为控制标准。
（4）在工程桩施工前必须进行试成桩，其数量不少于2根。试桩位置宜紧靠地质钻孔和有代表性的地层部位，进入桩端持力层的浓度及最后二阵100mm锤击数等数据，经设计单位核定后作为施工控制的依据。
（5）施工过程中应经常复核桩位和轴线，以保证桩位的准确度，并观测记录施工场地桩顶和地面有无隆起或下陷及水平位移。开挖基槽后应检查、测量桩径大小，有无缩颈和断裂等缺陷，并做好详细记录。
（6）正式施工前，会同设计、监理、建设单位等有关人员一起进行桩的工艺试验，确定各项施工参数，为正式施工提供依据，工艺试验桩必须有设计、监理、建设单位签证后，才能进行施工。
先张法预应力混凝土空心板梁施工控制 篇2
1 台座的布置
台座是先张法施加预应力的主要设备之一,它承受构件制作时的全部张拉力,因必须保证在受力后不倾覆、不移动、不变形。
预制厂台座常采用框架式台座和重力墩式台座两种。框架式台座由纵梁、横梁及横系梁组成框架承力体系,采用钢筋混凝土在现场整体浇注,底板应选择在硬实的地基上,底板标高要严格控制,以便进行梁底铺筑。重力式台座构造简单,造价偏低,但稳定性较差,变形也较大,重力式台座需要具有足够的强度和刚度,抗倾覆系数及抗滑系数也要满足一定的设计要求。
2 千斤顶与压力表的配套标定与使用
千斤顶应选择具有国家质量体系认证的公司生产的千斤顶和高压油泵;压力表要选择符合国家标准的,其精度不宜低于1.5级,最大读数值以40～60MPa为宜,每一台液压千斤顶配备2块压力表。
标定试验应选择具有国家计量资质的计量单位。标定过程宜采用传感器与电阻应变仪配合使用,以降低人工读数的误差,提高校正的精度。
同一台千斤顶宜与同一块压力表配套使用,因为在两种不同的工作状态下即使实际作用力相同,相应的压力表的读数却不相同。了解这一点对正确校验和使用液压千斤顶是十分必要的。
3 连接器的选择和检测
采用连接器的预应力钢绞线因采用分段的张拉方式,所以可以减少磨阻损失,提高有效预应力,而且接长方式不受结构跨径数量限制,方便施工,降低材料损耗。
在连接器的使用上,要按照《预应力筋用锚、夹具和连接器应用技术规程》(JGL85-2002)标准进行验收,进行外观检查、硬度检查和静截锚固性能试验。
4 预应力筋伸长值的控制
板梁的质量如何其关键控制点之一是预应力筋的张拉,钢绞线作为板梁中的生命筋,其张拉质量尤为重要。
首先预应力筋采用应力控制方法张拉时,按照施工规范,伸长值与理论伸长值的差值应符合设计要求,在±6%范围内,否则应暂停张拉,待查明原因并采取措施予以调整后,方可继续张拉,张拉应力已超过75%的预应力筋应报废处理。
预应力筋的理论伸长值△L(mm),按照公式计算: L=(PpL)/(ApEp)
式中:
Pp——预应力筋的平均张拉力,直线筋取张拉端的拉力,一般按平均拉力计算(N);
L——预应力筋的长度(mm);
Ap——预应力筋的截面面积(mm2);
Ep——预应力筋的弹性模量(N/mm2)
4.1 伸长值的计算
在每一批钢绞线进场后,都要到检测机构测出实际的弹性模量值;同时从本批钢绞线中截取一段,用游标卡尺测定钢绞线的实际断面直径,换算成截面积。因为现在的钢绞线市场常常是直径偏大,结果造成相同的吨位下,长度偏短,同样也影响张拉伸长值计算的准确性。所以不能忽视这一点。如果我们只是以一次计算值为准,而不是按实测的弹性模量值,对每一批钢绞线的伸长值分别进行计算,按照双控原则,则会出现超张拉,或者应力到位,伸长值超过控制范围等情况。其后果就可能导致板梁起拱过大,使后续工程―桥面铺装的厚度难以保证,同时板梁的内在质量也相应的受到影响。
4.2 初应力的确定及推算伸长值的选取
在预应力筋张拉时,先控制到初应力,该初应力宜为张拉控制力的10%～15%,伸长值从初应力时开始量测,预应力筋的实际伸长值除包括量测中得到的伸长值外,还必须加上初应力以下的推测伸长值。
施工规范中说明初应力以下的推测伸长值,可采用相临级别的伸长值,例如:初应力σ为10%σcon时,其伸长值可采用由10%σcon到20%σcon的伸长值。但是,由于目前施工所用的压力表精确度不是很高,指针的运行有时也不是很稳定,同时达到初应力的张拉力比较小,指针的行程很短。例如张拉10m板梁,10%张拉力我们采用单顶逐根张拉,油表读数只有3MPa,油泵一开动,指针很快就达到了10%σcon的位置。然后在10%σcon～20%σcon整体张拉过程中,指针也是很快就到达了20%σcon的位置,稳压测量,得出相邻级的伸长值,之后,再继续升压,现场要测量,又要读数,准确性就不会很高。我们在现场分几级进行测量:10%～20%,20%～30%,30%～40%,几次测量出来的伸长值很难一致。鉴于每次初应力张拉之前每根钢绞线的松紧程度不一,测量出来的伸长值很难与理想化一致。所以我们现场把初应力定位在15%σcon,按照15%σcon-30%σcon-100%σcon-锚固这样的顺序进行张拉。初应力的伸长值以理论计算的伸长值为准,这样则更为准确。在施工过程中,我们照此控制,取得了良好的效果。
4.3 施工中期千斤顶及油表的标定
千斤顶和油表在使用一段时间后,需要重新标定。
规范规定,张拉机具的校验期限应视机具设备的情况确定,当千斤顶使用超过6个月,使用200次,或在使用过程中出现不正常现象,或检修以后应重新校验,以确保其张拉数据的准确性。我们的千斤顶在初次校验后接近3个月时出了问题,进行校验后,重新张拉,千斤顶基本保持同步,油表读数正常,张拉到位后,两个千斤顶的伸长值误差在3mm左右,满足要求。
4.4 预应力筋的放张
当混凝土达到设计规定的强度之后,应对预应力筋进行放张。综合目前几种先张预应力的放张方法,我们选取了砂箱放张法。这种放张法的优点在于:
(1)施工方便,有现成机械可用;
(2)放张速度易控制,保证张拉安全;
(3)对梁的损害较小,不易掉角掉边。
设计中有明确规定的情况下一定要严格按照设计规定进行放张,设计图纸中要求在梁体强度达到100%后才能放张,强度到达后也要考虑时间的因素,放张时间宜满足10d,否则会造成预制板的起拱值不一致,甚至超出设计范围,给以后的桥面系施工制造困难。
5 结束语
以上是在施工中总结的一些经验,而且在实际的施工中,这些经验对于板梁的质量控制也都取得了很好的效果。在不同的施工环境中还有很多不可预见的因素,都需要我们现场施工人员多动脑筋、多注意小的细节问题,并及时进行总结,只有这样,我们的施工技术才能不断进步,才能真正的确保板梁预制工程的施工质量。
摘要：介绍了在预应力空心板梁预制过程中应力控制方面经常遇到的一些问题及其处理方法。
关键词：桥梁工程,空心板梁,初应力,伸长值,张拉,放张
参考文献
[1]JTJ041-2000,公路桥涵施工技术规范[S]..
[2]JTG-D62-2004,公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范[S]..
先张法预应力混凝土空心板梁施工控制 篇3
关键词:先张法 空心板梁 应力控制
中图分类号:U445文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2012)04(a)-0106-01
1 预应力空心板梁的设计特点
在现代桥梁建筑工程中,大跨连续梁桥的运用规模日益庞大。桥梁在竖直荷载作用下,梁的截面会产生弯曲和扭矩,目前桥梁的结构形式大都采用钢筋混凝土实心板梁和预应力空心板梁。其中预应力混凝土连续梁桥一般采用箱形截面,其总体布置即主跨大小、分跨以及跨径组合、主梁高度、横截面布置型式是决定桥梁是否安全、合理、经济和美观的主要因素。另外,预应力空心板梁的横截面布置的型式在一定程度上取决于桥面的宽度,同时这也是整个工程设计的关键所在。在具体设计当中,要先初步将力筋重心线布置在束界以内,然后再求出预加力引起的结构次内力,得到预应力筋的压力线位置,检查其是否在束界内,如果没有满足,则需要做局部调整,直至使预加力压力线在束界内。对连续束还可以作线性位移,使预应力筋合理布置在结构中,满足整体结构受力的需要。
由于在连续梁桥中桥墩与梁形成刚架可以共同承受上部结构的荷载,这样可以使主梁的受力更为合理,而且还能充分发挥桥墩自身在结构上的潜能,并且预应力空心板梁采用直线布束的技术一方面简化了设计和施工,又减少了摩阻损失,方便建立纵向有效预应力,另一方面竖向预应力筋的设置可以有效改善腹板主拉应力状况,所以在大跨径桥型方案比选中,预应力空心板梁仍具有很强的竞争力,在现阶段的桥梁建造中也得到了迅猛的发展和应用。
2 空心板梁的应力控制
先张法空心板梁的制作工艺是指在混凝土浇灌前,先张预应力筋使其临时的固定在张拉台座上,等到布置好后再进行混凝土的立模浇灌,然后当混凝土达到设计强度的80%或者以上时,将预先布置的预应力筋放松,这样一来就可以利用预应力筋的弹性回缩通过与其混凝土之间的粘结作用获得相应的预应压力。以下就对先张法预应力空心板梁的应力控制进行具体分析。
2.1 台座的布置
按照桥梁的施工设计要求制作空心板梁的台座,制作过程使用扩大基础,水磨石制作基础台座。制作的尺寸、棱角、表面的平整度、地面承载力以及台座间距都必须满足设计要求,并应具有足够的强度、刚度和稳定性。此外台座的制作还应该充分考虑到所有空心板梁的预制,在利用先张法制作空心板梁之前,按照设计要求在台座上分节绑扎钢筋骨架,检查定位板的力筋孔位置和孔径大小是否符合设计要求,然后将定位板固定在横梁上。
2.2 千斤顶的选择
千斤顶是空心板梁制作的重要设备之一,根据钢绞线的理论计算伸长值初应力应该采用单顶进行逐根张拉,然后再用大顶一次性张拉到位,这样可以保证张拉工作的可靠性以及稳定性。
2.3 锚具、夹具以及连接器的选择与检测
锚具、夹具以及连接器是用于连接预应力筋的装置,在进行选择与检测时必须要严格按照《预应力筋用锚具、夹具和连接器应用技术规程》中的相关规定,锚具的选用如下表1所示:
预应力空心板梁的锚具、夹具以及连接器应该根据性能、型号、预应力筋的数量、混凝土等级等相关因素进行选择,在预应力筋强度等级已经确定的条件下,连接器组件的选择以及测试性能,应该同时满足锚具效率系数大于等于95%,并且预应力筋总应变大于等于2.0%两项要求。
2.4 预应力筋的伸长值控制
先张法预应力空心板梁的应力控制技术关键就是预应力筋的伸长值计算,钢绞线张拉采用张拉力和伸长值双重控制,根据油顶标定测试数据及钢绞线的弹性模量计算出张拉应力控制的油表读数及伸长值,采用符合设计要求的钢绞线。首先用穿心油压千斤顶将钢绞线调整到初应力后,再用大顶进行整体张拉,对张拉端的钢绞线伸长值进行测量记录,测量时要去除油顶的回缩量确保伸长值准确无误。钢绞线张拉时的应力控制,首先应该以伸长值进行校核,实际测量的伸长值与理论伸长值之间的误差应符合设计要求;设计未规定时误差应该控制在±6%之内,如果超出此范围则应该立刻停止张拉,查清楚产生异常的原因并且及时进行矫正,然后才能進行继续张拉工作。
总之,在实际工程的应用当中主桥的横截面设计通常采用宽跨度较小的单箱单室箱形截面,这样可以有效地减小横向挠曲有利于主梁的纵向刚度。但是对与预应力空心板梁的应力控制要根据桥梁构造以及施工要求进行调整。如果预应力设计恰当,不仅能够使结构的跨越能力大幅度提高,提高工程质量,而且可以大幅度减轻结构自重,使结构变得美观轻巧,从而节约大量的钢材和混凝土。
3 结语
综上所述,利用先张法预应力空心板梁进行应力控制具有整体性能好、结构刚度大、变形小、抗震性能好等优点,所以在现代桥梁建设中得到了越来越广泛的应用。在桥梁预应力的设计研究中,首先要根据预应力连续梁桥悬臂施工的各个阶段中箱梁应力的变化,以及不同阶段配置预应力筋所起的作用,提出行之有效的技术措施以及施工手段。然后针对纵向预应力筋下弯束的作用是为抵抗腹板主拉应力,随着竖向预应力的数值增大腹板的主拉应力的安全储备也随之提高,合理设置竖向预应力不仅可以取消下弯束还能简化施工。此外,还应注意先张法预应力空心板梁的应力控制时,预应力混凝土连续箱梁桥中,箱梁处于复杂的受力状态,并且竖向预应力筋一般都比较短,所以必须考虑混凝土在多轴应力状态下如何提高强度,提供竖向预应力值的合理计算方法,并进一步改善竖向预应力筋施工工艺的方法,为合理设计空心板梁提供了理论依据。使大跨连续梁桥在结构受力、使用功能和适应环境等方面可以充分发挥其自身的优越性。
参考文献
[1]孙爱芬.基于有效预应力检测的桥梁安全性评价方法[D].长安大学,2010年.
[2]刘涛.曲线预应力连续梁桥设计[J].水科学与工程技术,2007(1).
先张法预应力混凝土空心板梁施工控制 篇4
1) 将预制场地选择出来。选择开阔的场地, 为存梁提供良好的前提条件, 保证粘土具有较好的土质和较少的含水量, 灰土规格可以为20cm、4%, 碾实。将传力墙直接浇筑在灰土上。开挖两端的基础, 可以将基础尺寸做成宽和深均为1.5m, 浇筑几个槽子的端基础为一个整体, 从而促进自重的有效增加, 使抗倾覆力得到有效的满足;2) 对基础进行开挖之前运用全站仪矩形式精确放线, 以便日后对钢绞线张拉时造成的偏角隐患进行有效的预防;3) 运用C30混凝土砌传力墙, 为了使施工要求得到有效的满足, 设置断面尺寸为50×45cm;4) 将16mm环形钢筋预埋在墙顶面, 供立模时使用。由于应力集中在传力墙部位, 传力墙具有较大的受力, 因此应该将20mm厚的钢板预埋在传力墙两端头立面处, 以对端墙开裂进行有效的预防。
2 台座施工要点
1) 将15cm~20cm厚的混凝土浇筑在梁台座下面做基础, 并将12的螺纹钢筋预埋在基础上面, 作为基础和张拉台座的连接筋, 以便对起梁板时带起台座的现象进行有效的预防;2) 将放样台座中轴线精确下来, 保证其垂直于张拉横梁;3) 运用5cm×5cm的角铁为台座包边, 台座高度应当对应于模板底部预留长度, 前者比后者大2cm。运用水磨石或至少6mm后的钢板作为台面;4) 张拉横梁可以运用钢板制作, 规格可以是宽50cm×高40cm×厚2.5cm, 内侧用45c#工字钢作为支撑;长度应该控制在2.8m以内。如果超过, 则应该再次对横梁强度进行验算。
3 张拉钢绞线要点
1) 张拉之前到有资质的单位将千斤顶及油表标定下来, 配套使用千斤顶和油表, 将张拉应力及油表的对应值计算出来。通常情况下, 初应力伸长值应该为把控制应力的10%~20%应力值 (相邻级) ;2) 在张拉的过程中应该保持较慢的速度, 这是因为张拉力是通过张拉设备上的油表值反映的, 张拉力向油表传递的介质为油压, 在对张拉应力大小进行反映的过程中是需要时间的, 如果具有过快的张拉速度, 那么油表反映可能就会出现错误;3) 整体张拉之前首先应该张拉每根钢绞线到初应力;4) 张拉后首先保证没有滑丝等, 然后在对钢筋进行绑扎, 禁止将钢筋焊接在台座上, 以对损伤钢绞线的情况进行有效的避免。
4 立模板要点
1) 选择优质钢板作为模板的面板, 最好保证厚度为5mm, 新面板浇筑的梁板具有较好的外观光洁度;2) 运用橡胶芯模作为内膜, 以为安装和拆除提供便利。浇筑之前将一层脱模剂涂在橡胶芯模上, 以实现经济方便的目的;3) 在对模板进行加固的过程中, 运用16圆钢做对拉丝作为模板顶, 最好将间距控制在80mm~100mm之间, 底部可用自制做支撑顶, 顶的后部可以顶在传力墙上, 自由调节长度。该方法比用木支撑牢固不易变形, 且能够反复使用, 经济实用, 能够随时调换有损伤的螺丝;4) 运用反正拉丝调整模板侧板, 在模板上部固定一端, 在传力墙的环形钢筋上固定另一端, 这样一方面能够对模板倾斜进行有效的调节, 另一方面还能够对模板上浮进行有效的预防。
5 混凝土浇注和养护要点
1) 混凝土施工前应该有效验证混凝土的配合比, 保证其没有错误。要严格控制混凝土的塌落度, 最好为7cm~9cm, 为入模提供便利;2) 在对梁板进行浇筑的过程中应该首先对梁板底部进行浇筑厚度在设计厚度以内。将橡胶芯模穿进浇筑好的底板中, 穿芯模的过程中应该给予钢筋等对芯模造成损伤以充分的重视, 依据厂家提供的气压值决定充气气压。从一端开始浇筑混凝土, 运用斜向分段、分层的方法交错进行。使段与段、层与层混凝土的相互交错得到切实有效的保证, 从而使混凝土的整体性得到有效保证;3) 要密实地振捣混凝土, 禁止过振或漏振。将振捣棒插入时应该对触到模板和钢绞线、台座上的情况进行有效的避免, 从而对梁底板外观在台面损伤的情况下受到不良影响的现象进行有效的避免;4) 浇筑梁板到设计高度时, 应该至少2次整平、压纹梁顶面, 以对梁顶面出现风裂的现象进行有效的预防;5) 给予混凝土的养护以充分的重视。冬季施工需要运用蒸汽养生时, 施工过程中应该严格依据施工技术规范, 梁板内温度升降幅度应该控制在10℃/h~15℃/h以内。需要拆除梁板时, 应该保证混凝土的温度接近外界温度。禁止在还没有有效降低温度的情况下就将油布提前掀开将模板拆除, 这是因为如果混凝土表面温度和外界温度的温差较大时温度应力极易产生, 促进一种内涨外缩现象的形成, 最终造成梁板表面裂缝;6) 放张混凝土时应保证混凝土到设计放张强度。放张过程中应该对放张的均匀性进行缓慢保持。。运用千斤顶放张整体时, 应该对梁板滑动情况进行缓慢及时的观察, 以对梁板斜角处混凝土受拉对梁板造成损伤的情况进行有效的预防;7) 放张梁板后用手砂轮机切除端部钢绞线, 同时用防锈漆涂抹外露绞线, 以对钢绞线生锈进行有效的预防;8) 向存梁底座上移动龙门吊把梁板, 将20cm厚的方木板垫在梁板下面, 以对梁底板受到损伤的现象进行有效的预防。
运用以上施工方法进行实际施工能够切实保证梁板的内在质量和外观质量, 目前广大监理工程师及业主已经对其进行了普遍的认可, 公司的经济效益也日益攀升。随着桥梁的不断发展, 我们应该对好的施工工艺进行不断的吸收, 从而不断提升空心板梁的质量。
参考文献
[1]周臻, 孟少平, 刘钊.宽幅空心板梁锚固端纵向抗裂的实用分析方法[J].工程力学, 2008, 25 (4) .
[2]陈立国.后张法预应力空心板梁施工控制要点[J].山西建筑, 2009, 35 (14) .
[3]陈保家.空心板梁模板施工技术的研究[J].价值工程2010, 29 (3) .
[4]邱利锐.混凝土空心板梁底板纵向裂缝对结构受力的影响分析[J].铁道建筑, 2009 (3) .
先张法预应力混凝土空心板梁施工控制 篇5
结合20m先张法预应力混凝土简支板梁的新旧规范设计对比,论述新规范对先张法预应力混凝土简支板梁结构设计带来的新变化。
1 新旧规范的主要不同之处
1.1 混凝土轴心抗压强度
新规范的混凝土强度等级比原规范的混凝土标号低,即新规范对混凝土质量的要求提高了。以旧规范50号混凝土为例,其轴心抗压标准强度为35MPa,根据新规范混凝土强度等级及标号换算关系,对等的C48混凝土轴心抗压标准强度为31.3MPa。旧规范在考虑温度效应作用的情况下,最大压应力要求σha≤0.6Rab(组合Ⅱ),新规范各种效应标准组合σkc+σpt≤0.5fck,旧规范50号混凝土最大压应力可用到21MPa,新规范对等的C48混凝土最大压应力仅能用到15.65MPa。
1.2 汽车荷载取值
新规范取消了原标准汽车荷载等级,改为采用公路-Ⅰ级和公路-Ⅱ级标准汽车荷载;取消了挂车和履带车验算荷载,将验算荷载的影响间接反映在汽车荷载中;结构整体计算采用标准车道荷载模式,局部分析计算采用标准车辆荷载模式。20m先张法预应力混凝土简支板梁桥在新、旧规范汽车荷载作用下,跨中弯矩的计算结果见表1。
由表1的对比可见,新规范汽车作用产生的跨中弯矩较旧规范的大,其汽车作用效应总体上浮7%左右。
1.3 汽车冲击力取值
新规范将汽车冲击系数以跨径为主要影响因素的计算方法修订为以结构基频为主要因素的计算方法,旧规范45m以上跨径梁式桥不考虑冲击系数的影响,新规范梁式桥最小冲击系数仍有0.05。新旧规范20m跨径先张法预应力混凝土简支板梁汽车冲击系数对比见表2。
1.4 梯度温度作用取值
新规范对梯度温度进行了较大改动,旧规范只对整体浇筑的T型截面连续梁规定了日照温度梯度模式(桥面板温度上升+5℃,并在桥面板内均匀分布),对箱梁未作规定。新规范竖向梯度温度模式参照了美国AASHTO规范,新规范(JTG D62-2004)附录B规定了温差效应的计算公式,计算出的应力较旧规范标准有较大的不同,新规范即使是简支结构也存在因温差引起的次应力。
1.5 荷载组合方式
新规范引入结构设计的持久、短暂和偶然三个设计状况,分别进行相应的极限状态计算。在承载能力极限状态中规定基本组合和偶然组合两种组合形式,在正常使用极限状态中规定了短期效应组合、长期效应组合和标准组合(组合系数采用1.0)。新旧规范组合效应对比见表3。
新规范中除了因废除验算荷载带来的变化外,还包含旧规范中的其他全部组合,根据不同种类作用对桥涵结构的影响,新规范考虑持久、短暂与偶然三种结构设计状态。
对于承载能力极限状态,旧规范采用荷载安全系数与荷载标准乘积作为设计代表值,新规范引进结构重要性系数、作用效应分项系数、组合系数与各项作用标准值来计算组合效应设计值。对于正常使用的极限状态,旧规范采用标准值计算,新规范则修订为短期效应组合、长期效应组合的频遇值、准永久值计算。旧规范在组合Ⅰ状态下可不考虑温度效应的影响,新规范则要求根据可能发生的实际状态进行组合。
1.6 抗裂验算
预应力混凝土受弯构件的抗裂验算包括正截面和斜截面抗裂验算。
新规范正截面抗裂验算按作用短期效应组合和长期效应组合两种情况进行。新规范规定短期效应组合可不计入汽车冲击系数。为使新规范设计的预应力混凝土构件较之旧规范不过多地降低预应力度,新规范将预制的全预应力混凝土构件的预应压力降低15%,即由旧规范的σh≥σ(相当于σpc≥σst)改为σst-0.85σpc≤0;分段浇注或砂浆接缝的纵向分块构件降低20%,即σst-0.8σpc≤0。
新规范斜截面抗裂验算在主拉应力限值方面分两种情况对待。对工地现浇的连续梁和连续刚构将其主拉应力限制在1.0MPa左右,即σtp≤0.4ftk;对全预应力混凝土预制构件,在作用短期效应组合下σtp≤0.6ftk,其主拉应力限制比原规范有一定程度降低。
对于先张法预应力混凝土简支板梁桥由于直线配索的局限性,其支点处的正应力和主拉应力不容易满足规范要求,往往控制设计。
1.7 短暂状况构件的应力计算
旧规范规定σhl≤0.7Rlb1时预拉区不配置非预应力钢筋,σhl≤1.15Rlb1时预拉区配置非预应力钢筋。新规范规定σtcc≤0.70f1ck时也应配置不小于0.2%的纵向钢筋。这样一来大大增加了梁端顶部非预应力钢筋的配置。
2 工程实例计算
为了说明新规范对中小跨径先张法预应力混凝土板梁结构设计带来的影响,现以20m先张法预应力混凝土简支板梁为工程实例进行阐述。该20m板梁用于某双向四车道一级公路,桥梁上部结构为3-20m先张法预应力混凝土简支板梁,先简支后连续。桥梁横断面布置为2×0.5m(防撞护栏)+2×11.5m(机动车道)+2×0.75m(波型护栏)+0.5m(中央分隔带)=26m。桥面为10cm C50调平层+9cm沥青混凝土铺装层。荷载等级为公路-Ⅰ级。板梁跨中断面尺寸见图1。
2.1 内力计算
根据新旧规范,对车辆荷载的定义,进行汽车作用内力计算并进行内力组合,见表4、表5。
通过新旧规范对比,汽车作用下产生的弯矩和剪力,支座处剪力增加12%;跨中处弯矩增加7%。承载能力极限状态恒载+汽车组合,支座处剪力增加6%;跨中处弯矩增加5%。对于中小跨径先张法预应力混凝土简支板梁结构,汽车效应占总作用效应比重较大,承载能力极限状态内力的提高主要由于新规范“结构重要性系数”的引入造成的影响。
2.2 梯度温度应力计算
旧规范不计梯度温度。根据新规范梯度温度作用效应计算公式,得出跨中截面纤维处的温度应力,见表6。
按照新规范梯度温度公式计算的应力幅值较旧规范标准有大幅度的提高,可见新规范梯度温度的修订对结构设计的影响是巨大的。
2.3 抗裂验算
先张法预应力混凝土板梁短期效应组合抗裂验算,预加压力折减影响最大的梁体构件位于预应力束布置最多的跨中截面下缘处,预加压力折减0.85,对应轴向压力N下降,轴向力产生的偏心弯矩M下降,由公式σ=M/A+M/W可知,跨中截面下缘处由预应力束产生的预应力大幅降低。20m先张法预应力混凝土板梁使用阶段跨中上下缘正应力、最大主应力见表7。
可见,旧规范设计的全预应力混凝土构件按照新规范验算已变为A类构件。
2.4 短暂状况构件的应力计算
新规范对于预应力混凝土受弯构件,在预应力和构件自重等施工荷载作用下截面边缘混凝土的法向应力计算值见表8。
预制阶段,在支点处附近截面上缘有-1.27MPa拉应力,小于0.7f1tk=1.85(设计要求混凝土强度达100%时张拉),按旧规范无需配筋,新规范则需配置配筋率为0.2%的纵向钢筋。
2.5 新旧规范设计对比
设计中综合考虑了施工单位预制厂板梁钢模板的周转利用,对板梁截面高度等外观尺寸不作调整,按新规范要求重新调整混凝土标号、普通钢筋及预应力钢筋的配置。新旧规范主要材料指标对比见表9。可以看出新规范普通钢筋及预应力钢筋用量分别比旧规范提高63%、14%。
结束语
旧规范的设计原则是“适用、经济、安全、美观”,新规范修订为“安全、适用、经济、美观、有利于环保”,新规范把安全提高到了第一位,并且增加了有利环保的新原则。旧规范执行了多年,对设计者的影响较大,造成设计人员对新规范的理解周期长,在构件尺寸拟定过程中,因引用以往经验性数据,内力计算不满足新规范要求而感到不适应。对20m先张法混凝土简支板梁构件设计用新旧规范做了一些比较,希望以下经验能有助于设计人员加深对新规范的理解,为类似桥梁设计提供参考。
a.新规范增加了耐久性设计内容,突出强调了加强水平防收缩钢筋和箍筋在控制裂缝中的作用,增加了水平防收缩钢筋的配筋率和箍筋间距的限制。
b.新规范对梯度温度取值的修订,结构温差应力效应明显,对工程设计影响较大,但有助于提高结构抗裂性。
c.新规范在预应力混凝土抗裂验算、持久和短暂状况应力验算方面,较旧规范标准有很大改变,新规范要求更加严格。
摘要：结合20m先张法预应力混凝土简支板梁工程实例,按交通部颁发的新旧桥涵设计规范进行了对比计算,归纳新旧规范关于先张法预应力混凝土简支结构的不同之处以及新规范对先张法预应力混凝土简支板梁设计带来的新变化,为类似桥梁设计提供参考。
关键词：20m先张法预应力混凝土简支板梁,规范,设计,梯度温度,抗裂验算
参考文献
[1]JTG D60-2004.公路桥涵设计通用规范[S].
先张法预应力混凝土空心板梁施工控制 篇6
预应力混凝土空心板梁已经有几十年的历史了, 虽然目前由于各种原因, 空心板梁在重要的、大型的工程中不再使用, 如立交桥、连续高架桥等, 但由于其投资节省、施工方便等特点明显, 在中小桥中仍广泛使用, 并处于不可替代的位置。
随着科技的发展, 越来越多的桥梁综合计算软件如Midas等, 取代了以前费时费力手算和简单的电算程序, 反应出一些过去不被重视的、或无法体现的问题, 如在用Midas计算先张法空心板梁时, 无论如何调整配束, 总是有部分单元的正截面上缘、斜截面的抗裂验算不能满足要求。本文以13m先张法预应力混凝土板梁为例, 分析和讨论在使用Midas验算时其抗裂验算中存在的一些问题, 并提供一些处理方法。
2 研究条件及相关标准
2.1 主要基本条件
混凝土的强度等级为C50, 预应力钢绞线1×7标准型-15.20-1860-Ⅱ-GB/T5224-1995, 普通钢筋采用HRB335, 板长为12.96m, 支座距板端0.20m, A0=0.42m2, A1=0.55m2, 见图1。
钢筋混凝土的重度为25kN/m3, 沥青混凝土的重度采用24kN/m3, 设计安全等级为二级, 按A类构件计算。
2.2 验算标准
《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》第6.3.1条规定:
正截面抗裂验算:
A类预应力混凝土构件, 在短期效应组合下
σst-σpc≤0.7ftk
在长期效应组合下
σlt-σpc≤0
斜截面抗裂验算:
A类和B类预应力混凝土构件, 在短期效应组合下
σtp≤0.7 ftk
式中:σst—在荷载短期效应组合下, 构件抗裂验算边缘混凝土的法向拉应力;
σlt—在荷载长期效应组合下, 构件抗裂验算边缘混凝土的法向拉应力;
σpc—扣除预应力损失后的预加力在构件抗裂边缘产生的混凝土预压应力;
σtp—由荷载短期效应组合和预加力产生的混凝土主拉应力;
ftk—混凝土的抗拉强度标准值。
2.3 设计程序
采用Midas civil2011设计验算, 活载横向分布系数为0.317, 计算模型共31个节点, 28个单元。应力以压为正, 拉为负。
3 正截面抗裂验算与分析处理方法
3.1 计算结果
通过计算, 半跨板梁对应节点在长期荷载、短期荷载效应下的计算结果如表1、表2所示 (仅列出部分节点的结果) :
3.2 计算结果分析
通过Midas设计计算, 在长期荷载作用下, 1到4号单元空心板梁下缘受压, 上缘受拉, 因应力控制值为0, 所以计算结果显示为红色。短期荷载作用下, 下缘受压, 上缘存在拉应力, 最大值为1.3821N/mm2, 低于应力控制值, 满足规范要求。
抗裂验算通过与否的判断标准, 依照上述验算标准:长期荷载作用下, 节点各个验算位置不出现压应力, 短期荷载作用下允许出现部分拉应力, 且拉应力值不超过0.7ftk=1.855N/mm2。上列结果中的长期荷载作用下, 板梁上缘出现拉应力, 所以程序计算结果显示此节点抗裂验算不通过。
对于预应力混凝土空心板梁, 上缘在预应力束的作用下受拉, 在荷载长期效应组合下, 构件上翼缘的拉应力可以抵消掉一部分, 但是并不能完全消除, 两端位置仍然存在拉应力, 但Midas的应力控制值为0, Midas程序中对应力的要求过于严苛, 不适用于此种结构, 导致计算结果出现红色的具体原因如下:
(1) 《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》附件对条文的说明中指出:抗裂验算对应力值的要求只应用于预应力混凝土受拉边缘, 对结构的上缘的应力并没有明确的规定。虽然应力允许值的大小是正确的, 但是计算结果显示此节点的控制应力为顶板的应力值。由于Midas是机械设计软件发展而来的, 主要针对钢结构, 而钢材是各向同性的材料, 对各个节点的控制应力是相同的, 但是混凝土是非各向同性的, 这些节点各个计算位置的应力最不利值恰好存在于上翼缘, 通过对上翼缘应力的值来与应力允许值比较, 判断抗裂是否满足要求, 是不合适的。
(2) 若配有弯起钢筋, 抗裂验算将是可以通过的, 但是先张法的局限性就在于它只能配直线预应力筋。
(3) 《公路桥涵设计通用规范》第3.6条规定, 一级公路上桥梁的沥青混凝土铺装层厚度不小于70mm, 水泥混凝土的铺装厚度不小于80mm, 混凝土强度等级不应低于C40, 且应配置钢筋网, 在使用Midas建模时, 并未考虑铺装厚度, 在实际情况中, 该组合铺装对结构裂缝起有利作用, 可以封闭部分裂缝, 同时, 在预应力结构计算时, 并未考虑普通钢筋, 板顶的普通钢筋对裂缝的开展也是起保护作用的。
3.3 处理方法
预应力空心板梁两端正截面抗裂验算, 按照非预应力构件的抗裂计算方法, 配板顶非预应力钢筋来控制裂缝, 且非预应力钢筋的直径不宜太大。
4 斜截面抗裂计算与分析处理方法
4.1 抗裂验算
13m预应力混凝土空心板中板, 构件正常配束为通长束3根, 隔离长度为1m、2m的钢束各4根, 底排钢束的保护层厚度为55mm, 第二排钢束 (2根) 距底排钢束中心距40mm。半跨不能通过验算的节点的计算结果如表3。
注:4号节点为支座位置处。
调整预应力钢束, 分3种情况配束:第一种为11根均为通长束, 第二种为通长束6根, 隔离长度为1m的3根, 隔离长度2m的2根, 第三种, 通长束1根, 隔离长度为1m和2m的各5根, 半跨不能通过验算的节点的计算结果如表4所示。
注:4号节点为支座位置处。
4.2 验算分析
可见, 无论如何调整钢束, 支座处的斜截面抗裂验算一直不能满足要求, 需要采取相应的构造措施来减小斜截面的主拉应力, 使其值控制在允许应力值之内。
在支座截面处, 剪力很大, 而弯矩很小, 在用剪应力和正应力的矢量和求解主拉应力时, 剪应力起控制作用, 而剪应力和截面的面积成反比, 且若增大截面面积, 正应力会相应减小, 虽然轴心位置会变化, 截面刚度的变化也会引起弯矩重分配, 但是影响最大的仍是剪应力, 所以可以通过增大截面面积的方法来减小主拉应力, 使其满足要求。
对此, 通过采用封头混凝土的方式解决, 封头的厚度为400mm, 并配置一定数量的钢筋。考虑封头混凝土后支座截面处的主拉应力值为1.6086N/m2, 计算时不考虑正应力的变截面刚度的变化, 以及截面形心位置的变化。该值和程序计算的结果的比值与面积比成一定的比例关系:
式中:σtp1、A1—不考虑封头混凝土支座截面的主拉应力值和计算面积;
σtp2、A2—考虑封头混凝土后支座截面的主拉应力值和计算面积。
计算得到k约为0.92。
把空心板两端的封头混凝土加入到Midas模型中, 带封头部分斜截面的抗裂验算部分结果见表5。
注:4号节点为支座位置处。
由此可见, 考虑封头混凝土后, 支座位置处的斜截面抗裂验算能满足要求。主拉应力值由原来的1.9171 N/mm2, 变为1.4848 N/mm2, 计算得到:
由此, k值约为1。与手算的k值有出入, 这是因为手动计算时未考虑计入封头后正应力的变化, 由于正应力偏大, 导致主拉应力偏大, 即手算的k值偏小, 综合以上因素考虑, k值取为1。
4.3 处理方法
空心板预制时, 需在板两端灌入混凝土封头, 目的是为了增加斜截面的抗裂性, 封头混凝土长度为2倍支座到较近梁端的距离。Midas建模计算时不考虑封头, 整片梁采用相同的PSC截面, 若封头位置处有节点的抗裂验算不能通过, 将此节点处的截面主拉应力乘以面积比折减后, 再与允许应力值比较, 折减系数为空心板的截面积/ (空心板截面积+封头面积) 。
5 小结
(1) Midas在计算正截面抗裂时, 因为Midas对抗裂验算的检验标准并不适用, 验算结果不能通过属正常情况, 正截面验算需按照钢筋混凝土结构手动验算裂缝, 通过控制裂缝宽度保证抗裂验算满足要求。
(2) Midas对斜截面抗裂验算, 支座附近的节点可能会发生不能通过的情况, 这是因为在建模时, 未考虑板端封头混凝土, 将截面的主拉应力乘以面积比折减后, 再与允许应力比较, 一般即可通过, 若仍不通过, 说明配束存在问题, 通过调整预应力钢束的根数或者隔离长度来解决。
参考文献
[1]沈蒲生, 梁兴文.混凝土结构设计原理[M].北京:高等教育出版社, 2005.
[2]JTG D62-2004, 公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范[S].
[3]JTG D60-2004, 公路桥涵设计通用规范[S].
先张法预应力混凝土空心板梁施工控制 篇7
关键词：先张法,空心板梁,传力柱,钢横梁,整拉整放
1 概述
先张法因其施工工艺简单、能大批量生产、经济和质量稳定,而广泛地运用于公路桥梁工程中。台座是生产先张法预应力混凝土梁板的主要构件,用于承受张拉预应力钢筋时的反力,台座的稳定性、安全性、经济性直接影响到先张法预制场正常运转,是梁场设计的重点。共青城南湖大桥是一座市政桥梁,全桥上部结构由56跨(每跨27片)20 m先张法预应力空心板梁组成,其中中梁1 400片、边梁共112片,全桥共计1 512片,规模大、周期长。现就该梁场设计作一简要介绍。
2 空心板梁简介
先张法空心板梁高100 cm、宽99 cm,距底板5 cm处直线分布14根～18根ϕj15.24的高强低松弛钢绞线,根据位置不同分为中梁及边梁,见图1,图2。梁长19.2 m～20.6 m。
部分预应力有效长度范围以外部分采用硬塑料管套住,进行失效处理,以减少端部局部承压力。预应力钢绞线标准强度Ry=1 860 MPa,张拉控制应力为1 395 MPa。采用单索顶初调、自锚式千斤顶整拉整放钢绞线。钢绞线张拉顺序为:0→10%σk(锚固)→100%σk。预应力混凝土设计标号为C50。
3 梁场设计思路及总体布置
根据业主总体工期要求,南湖大桥空心板梁预制工期为10个月,计划每月生产180片,180×10=1 800片,生产能力略有富余。与之配套预制台座36个(生产周期为3.5 d～4.5 d)、存梁台座30(桥址处有空地可以用作存梁场,因此存梁台座数量尽可能少,以减小梁场规模;若无此条件存梁台座数量需要计算);中梁外模(工厂精制钢模)9套、边梁外模3套;内模13套(充气胶囊,1套为备用);27.5 m-20 t龙门吊2台,用于抬吊转运空心板梁;5 t龙门吊1台,用于吊装外模、钢筋。
梁场分为预制区、存梁区、搅拌站、仓库、钢筋制作区及生活区。预制区又分为6个独立的张拉台座,互不干扰,每个张拉台座可同时生产空心板梁6片。
4 先张法预应力台座设计
先张法预应力台座一般有两种形式:1)墩式台座,由传力墩、台座板、台面和横梁等组成,其构造通常采用传力墩与台座板、台面共同受力形式,依靠自重平衡张拉力;2)槽式台座,由锚固端、张拉端柱、传力柱台面及上、下横梁等构件组成。
本梁场采用槽式台座,同时对其结构加以改进,台座张拉形心与传力柱轴心重合,不考虑偏心问题,使受力明确、便于计算,增加结构可靠性。先张法台座采用传力柱、系梁连接的框架式结构布置,使整个张拉台座形成一个整体。传力柱尺寸为b×h=500 mm×700 mm,每槽单独设置;系梁尺寸为b×h=500 mm×500 mm,顶面嵌入传力柱20 cm,每20 m设置1道;台座的各混凝土部分均采用C30混凝土;一个台座纵向总长度组成为131.4 m,台座的布置及各部位具体尺寸见图3,图4。
4.1 传力柱计算
虽然传力柱在实际的张拉过程中,不完全是处于轴心受力的状态,但在计算时我们可以近似地认为,传力柱基本上是处于轴心受压的状态。
传力柱的计算长度L0根据两端固定及现场实际情况整体考虑进行取值,取L0=20 m,则计算长细比λ=L0/b=20/0.6=33.3,通过查表得纵向弯曲系数φ=0.45。
当同一个台座18根钢绞线全部张拉完成时,即为传力柱的最不利受力情况,每条传力柱的最不利荷载为(1 395×139.98×18)/2=1 758 kN,计算时取Nj=1 800 kN,轴心受压构件正截面承载力计算式为:
则:
其中,γb为结构工作条件系数,γb=0.95;γc为混凝土安全系数,γc=1.25;γs为钢筋安全系数,γs=1.25;Ra为混凝土轴心抗压设计强度,Ra=17.5 MPa;R′g为钢筋的抗压设计强度,R′g=340 MPa。
则可得:A′g=0。
主筋配置满足钢筋混凝土最小配筋率即可,选用8根ϕ16的Ⅱ级钢筋,A′g=0.785×16×16×8=1 608 mm2≥500×700×0.21%=735 mm2。
箍筋选用ϕ8的Ⅰ级钢筋,纵向间距25 cm。传力柱的配筋图见图5。
4.2 钢横梁计算
张拉端及锚固端均设有钢横梁,取最不利受力情况,即边梁张拉端活动钢横梁进行分析,建立钢横梁的受力模型,见图6(偏于安全)。
规范要求,钢横梁要有足够的强度和刚度,在受力后产生的挠度要小于2 mm。
均布荷载:
最大弯矩:
Mmax=qcb=5 022×0.35×0.925=1 626 kN·m。
则:
选用Q345c钢板焊接成400 mm×800 mm箱形结构,则:
钢横梁的剪力为:
剪应力为:
钢横梁的变形:
其中,Wx为钢横梁截面抗惯性矩;A为钢横梁截面面积。
4.3 预应力施工方案选择
先张法空心板预制施工中,钢绞线的张拉与放张方法常见的均有两种:张拉时可采用单索顶单根张拉到位,单索顶单根张拉到10%然后千斤顶整体张拉到位;放张时可采用砂箱或者千斤顶整体放张。考虑到本工程空心板梁数量大、工期紧,采用千斤顶整拉整放,既提高了效率,又保证了预应力工程的质量,且经济投入不大。
5 结语
南湖大桥工程实践证明,框架式先张法空心板梁台座受力明确、结构简单、可靠性高,适合规模较大的梁场建设。
参考文献
[1]周水兴,何兆益,邹毅松.路桥施工计算手册[M].北京:人民交通出版社,2001.
[2]《实用建筑结构设计手册》编写组.实用建筑结构设计手册[M].第2版.北京:机械工业出版社,2003.
[3]JTJ 041-2000,公路桥涵施工技术规范[S].
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