先张法预应力混凝土（精选10篇）
先张法预应力混凝土 篇1
先张法预应力混凝土的施工流程主要有准备台座、张拉预应力钢筋、支模板、绑非预应力筋、浇筑混凝土、养护、放松预应力筋等几个阶段, 在每一个阶段都需要掌握好施工的技术要点, 尤其是对预应力钢筋的张拉与放张质量需要进行重点的控制。
1 预应力钢筋的铺设
铺设预应力钢筋之前, 需要先在台面上模板刷一层隔离剂, 以便于日后的脱模工作。为了避免钢筋下垂接触到隔离剂, 需要预先在放置预应力钢筋的位置下面垫上垫块, 以防止预应力钢筋受污染, 导致其粘结力下降。在铺设预应力筋时, 利用套筒双拼式连接器连接钢筋和螺杆。科学分配钢筋接头位置, 尽量防止把钢筋接头拉入构件内部。可以通过牵引车铺设预应力钢丝, 在接长钢丝时, 利用钢丝拼接器将钢丝连接段密排绑扎。如果使用的是冷拔低碳钢丝, 其绑扎长度要求不得低于40d, 如果使用的是高强刻痕钢丝, 其绑扎长度最低为80d。
2 预应力钢筋的张拉
钢筋的定位板安装位置不允许有任何偏差, 为了避免对预应力钢筋的内力造成影响, 定位板挠度要小于1mm, 横梁挠度控制在2mm以下。按照规范和设计的标准进行预应力钢筋的张拉工作。
2.1 确定张拉控制应力
根据设计要求的数值确定预应力钢筋的张拉应力。需要注意的是, 在实际操作中为了补偿应力损失, 往往需要进行超应力值张拉, 这时应保障超张拉的控制应力满足想关门规范的要求。当预应力钢筋是冷拉II级到冷拉Ⅳ级钢时, 其最大张拉应力是钢筋屈服点的95%;而对于钢丝、钢绞线及或者热处理钢筋, 其最大张拉应力为抗拉强度的75%。
2.2 确定张拉过程
张拉过程就是在预应力钢筋上施加的应力从零逐渐达到最大控制应力的过程。实际工程中, 为了补偿应力损失, 人们往往都会进行超张拉。
为了最大限度的抵消钢筋因自身韧性导致的应力损失, 预应力筋在超张拉时应当持续施加荷载荷2分钟以上, 以保证撤掉荷载以后钢筋在自然状态下完成形变时, 其最终的应力值达到设计的要求。也可以结合实际经验, 将施加在预应力钢筋上的应力一次性增大到标准控制应力的103%, 这样预留出了3%的应力损失空间, 因此不用进行两分钟的持续施加荷载。值得注意的是, 为了确保钢筋始终处于弹性状态, 避免对钢筋产生应力疲劳, 运用超张拉的方法时, 其超张控制应力无论如何都不能大于钢筋本身的屈服强度。
3 预应力钢筋的检查
3.1 预应力钢筋检查的注意事项
当将多根钢筋组在一起进行预应力张拉时, 需要保证施加在每根钢筋上的应力在整个张拉过程中都平均、大小一致, 防止由于施加应力不均匀出现应力集中的问题。为此, 在张拉之前要仔细检查每根钢筋的初始应力, 如果不一致采取措施进行及时调整。
在完成张拉工作以后, 随机抽取几根钢筋对其的内应力值进行检测, 根据规定, 不同钢丝内应力的差值应当不得超过预应力总值的5%。张拉完预应力钢筋以后, 设计位置的偏差最多只能为5mm, 同时也要保证不能超过构件截面最短边长度的4%。一旦超出这个标准, 钢筋的受力情况就会受到一定程度的影响。
科学的配置截面里预应力钢筋的张拉顺序, 防止由于台座承受荷载过大从而产生偏心压力。为此要优先张拉与台座截面重心处距离较近的钢筋, 避免台座因受力过大产生弯曲变形。
3.2 混凝土的浇筑和养护注意事项
张拉完预应力筋之后, 接下来要做的就是绑扎骨架, 立模, 并浇筑混凝土。浇筑预应力构件混凝土时, 应保证浇筑的连续性, 保证一次性完成, 避免留施工缝。同时, 在混凝土的制备方面, 在不影响混凝土质量的前提下, 水灰比可以适当的低一些, 以节省水泥的用量。制备混凝土时尽量使用级配理想的骨料。在浇筑混凝土时要保证混凝土的密实度, 特别是对于靠近端部的混凝土, 要充分捣实, 以最大程度的提高其密实度。为了最大程度的降低在预加应力作用下混凝土的形变量, 进一步降低应力损失, 在浇筑混凝土的过程中, 切忌触碰和冲撞预应力钢筋。
如果台座上制作预应力构件需要蒸汽养护, 要选用科学的养护制度。一般都是通过二次升温的办法, 缩小台座和钢筋两者之间的温度差。在第一次加热时, 通常要把台座和钢筋的温差控制在20℃以下, 等到混凝土持续硬化, 其强度达到10N/mm2以后, 进行再次的加热养护, 这样由于在钢筋和混凝土的接触面上间已经形成了足够大的粘结力, 对钢筋的形变形成了制约作用, 能够极大程度的降低预应力的损失。
4 预应力筋的放张
当浇筑完混凝土以后, 混凝土会持续的凝固硬化, 当混凝土的强度达到了设计的要求时, 就可以释放预应力钢筋。如果设计没有明确的规定, 要根据施工和验收规范确定释放应力的时间。一般来说, 规范规定, 放张时混凝土的强度应最低为设计强度标准值的75%。放松预应力筋时会有很大的冲击和振动, 严重时会使构件端部出现裂缝。因此, 在放张要遵循以下几点原则: (1) 如果是轴心受压构件, 为了防止出现偏心受压的情况, 要同步释放所有预应力钢筋。 (2) 如果是偏心受压构件, 放张预应力钢筋的顺序为先放张较小预压力区域里的钢筋, 再放张较大预压力区域里的钢筋。 (3) 如果不适用上面两条放张准则, 为了避免因为放张导致混凝土构件开裂的现象, 可以对称地、相互交错地分阶段实施放张工作。
同时, 在放张预应力钢筋时, 应当尽量避免在切断钢筋时带来巨大冲击力, 可以通过设置砂箱缓冲装置等办法对冲击力进行缓冲。如果预应力钢筋是钢丝, 在放张过程中可以用钢丝钳或氧炔焰直接切割, 切割部位控制在生产线的中心位置, 这样可以最大限度的降低回弹量, 对脱模工作也有一定的好处。为了防止构件出现扭曲、两侧开裂的现象, 按照自外而内的顺序放张, 放张要对称进行。如果构件中的预应力钢筋比较少, 对粗钢筋可以考虑使用氧炔焰在烘烤区进行加热处理, 使预应力筋的内应力逐渐释放, 缓和其形变过程, 在钢筋颈缩时就可切断。如果构件中的预应力钢筋数量较多, 为了避免最后放张的钢筋负荷过大而产生断裂, 就不能采用剪断或者割断等的办法进行放张, 这时应通过在台座与模梁间设置砂箱和楔块, 或者在准备切割的一端预先浇筑混凝土等方法, 徐徐地进行钢筋放张。
5 结语
综上所述, 先张法是预应力混凝土施工的一种方法, 其对预应力钢筋的张拉工作是在浇筑混凝土之前完成, 张拉后的钢筋被固定在台座或者钢模板上, 再浇筑混凝土, 等混凝土充分硬化以后释放预应力钢筋, 能够理想的效果。先张法预应力混凝土施工技术对施工工艺有着很高的要求吗, 尤其要注意对预应力钢筋的张拉和放张质量的控制, 只有严格按照先张法的施工工艺进行施工, 才能达到最好的预应力混凝土的施工效果。
参考文献
[1]陈嘉辉.预应力钢筋混凝土在建筑中的应用研究[J].中国新技术新产品, 2009, 21 (10) :183-184.[2]李晋强.对预应力混凝土施工工艺的探讨[J].建材与装饰 (中旬刊) , 2008, 21 (15) :154-156.
先张法预应力混凝土 篇2
号：
JLXZ－00
3页
数：
共 6
页
至尊金墅苑一期工程
先张法预应力混凝土管桩监理实施细则
编
制：
审
核：
德清县建设监理有限公司
二○一○年七月至尊金墅苑一期工程
先张法预应力混凝土管桩监理实施细则
一、工程概况
本工程自2010年07 月08日开始，至2011 年11月28日完成，工程质量达到（GB50300—2001）规定的合格标准。
本工程勘察单位为浙江宏宇工程堪察设计有限公司，设计单位为湖州市城市规划设计研究院，施工总承包单位为浙江天力建设集团有限公司，德清县建设监理有限公司监理。
本工程地址位于南浔区人瑞路南侧、新城路北侧、江蒋漾路西侧。地形平坦总建筑面积为33351.06 m2,地上建筑面积30051.77 m2，地下建筑面积2989.91m2，主体为框架结构。建筑占地面积10117.35m2,绿地面积10310m2，容积率0.88，建筑密度29.4%，绿地率30%。
二、监理依据
1、监理委托合同；
2、建设单位与桩基施工单位签订的施工合同；
3、业主提供的本项目施工图纸、地质资料及图纸会审纪要；
4、已批准的监理规划；
5、已批准的桩基施工组织设计及专项施工方案；
6、《建设工程监理规范》（GB50319-2000）；
7、《建筑桩基技术规范》（JGJ94-94）；
8、《先张法预应力混凝土管桩》（2004浙G22）；
9、《建筑工程施工质量验收统一标准》（GB50300-2001）；
10、《建筑地基基础工程施工质量验收规范》（GB50202-2002）；
11、《混凝土结构工程施工质量验收规范》（GB50204-2002）；
12、《建筑基桩检测技术规范》（JGJ106-2003）
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13、《基桩低应变动力检测技术规程》（DBJ10-4-98）；
14、《施工现场临时用电安全技术规范》（JGJ46-2005）；
15、《建筑施工安全检查标准》（JGJ59-99）；
16、其他有关国家及省市现行有关技术规范；
17、相关技术变更文件及会议纪要。
三、监理范围及工作目标
1、监理范围
本细则执行的范围为：对桩基阶段施工全过程进行质量控制、进度控制、投资控制、安全控制以及合同管理、信息管理、组织协调。
2、工作目标
为保证桩的施工质量，严格按有关设计及规范要求进行施工图纸会审，督促施工单位严格按照审批过的施工方案进行施工，确保桩基合格率达到100％。
四、监理工作方法与措施
1、施工准备阶段
1）熟悉与工程有关的设计文件，对于图纸中存在的问题通过建设单位向设计单位书面提出意见或建议；
2）参加业主组织的图纸会审会议及设计交底会议； 3）参与现场控制点的移交； 4）参与规划灰线的复核工作；
5）复查单位报送的测量放线控制成果，并签复有关工程测量资料； 6）审查桩基施工组织设计，并提出审查意见，符合要求后签复批准； 7）对施工单位现场管理机构的质量管理体系、技术管理体系和质量保证体系进行审查并签复有关资料。
8）参加业主组织的第一次工地会议。
9）对施工单位进行监理工作交底，明确监理工作程序，以及针对本项目的监
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理控制方法。
10)召开项目监理机构内部会议，对监理人员进行工作程序、工作方法、工作纪律等方面的交底；
11)审查施工单位报送的开工报审表，具备以下条件后，会同业主签发开工令： ①施工许可证已获政府主管部门批准； ②征地拆迁工作能满足工程进度的需要； ③施工组织设计已获总监理工程师批准；
④承包单位现场管理人员已到位，机具、施工人员已进场，主要工程材料已落实。
⑤进场道路及水、电、通讯等已满足开工要求。
12)审查钢材等材料的质保资料并做好复试检测，不准将不合格材料用于工程。
2、施工阶段质量控制
施工工艺：施工轴线必须严格设计坐标点引测并经多次复核后确认，施工现场轴线控制点位在不受打桩影响下并加以保护桩位编号，按尺寸要求定桩位，设置样桩供桩机就位定位，桩位放样允许误差1公分，设置的放样桩打入地面平，周围洒上白灰，以便查找。施工区附近设4个以上水准点便于控制送桩时桩顶标高，送桩为负偏差10公分。开工前要办理隐检签证手续。施工时要每压一排桩复核一排样桩，防止压桩挤土产生桩位偏差。本工程送桩深度应根据场地标高和设计桩顶准确计算，使用水准仪检测，送桩时选用器并使其中心线与桩中心线吻和一致与接触面贴合，送桩可超送10公分以防地基土回弹。送桩结束既拔出送桩器并将土填埋。
压桩安装就位，按需要的总重配置压，本工程根据地质资料设计单桩承载力特征值，和试桩参数，检查有关动力设备中途停压土体固结，产生沉桩困难，压桩前应检查管桩质量，如有问题不得使用。
垂直度控制：调校桩的垂直度，是沉桩质量的关键，要高度重视，桩在一般情况入土0.3-0.5米为宜，然后再进行调校，桩机调校人员应在班长的指挥
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下，调校桩架平整度归零，使桩机在纵横方向保持水平。
认真监视压力变化值，如有突然上升或下降，应暂停压桩，待处理正常后方可继续压桩，在沉降过程中一侧设一台经纬仪，另一侧设线锤，校验压桩的垂直度，确保压桩垂直度偏差以及上下节桩中轴线偏差不超过规范要求，压桩使用的测量压力的仪器起差判断设备负荷情况，和桩太值的作用，主操作人员应加强保养检查，以减少仪器误差。
2、焊接桩工艺
压桩时，一般在距地面1米左右便于接桩，焊接用的焊条为¢4.0-¢5.4E4320焊条试焊，并提供焊条产品合格证，上下桩中线偏差不大于5毫米，节点弯曲矢高不得大于L/1000，且不大于2毫米，配2位电焊工均等焊接，以加快焊接速度，减少焊接应力，焊接时上下端头板表面应用钢丝刷刷干净，焊缝要求连续饱满，每个接头焊分三层焊满，而且接头应错开，接头处如有空隙应采用楔形铁片，全部填满焊牢，以保证焊缝质量。焊接完成应清除焊渣，经自然冷却1分钟后，方可继续沉桩。
压桩过程应认真做好记录，主要记录参数为沉桩时每2米的压桩力，送桩时到设计深度时的最终压桩力，桩的垂直度、平面偏位，中间验收记录，桩位复核尺寸，桩顶标高，焊缝情况，桩外形尺寸，弯曲度，桩顶平整度。
3、控制参数
1）桩位允许偏差：①盖有基础梁的桩，垂直基础梁中心线100+0.01H，具体100+0.01X500=105MM。
②桩数为1-3根桩基中心桩100MM。
③桩数为4-16根基中心桩1/2D=1/2X500=250MM。④桩数大于16根桩基中的桩(a)最外边的桩1/3D(b)中间桩1/2D=1/2X500=250,边位桩1/3X500=171MM 按图纸设计要求进行承载力检测,本工程每幢楼低应变动力测试桩数不得少于每幢楼总数的20%，且不得小于10根，对单柱单桩基础，应逐根进行检测，·4· 至尊金墅苑一期工程
对独立承台桩每承台检测桩数不得小于50%，且不少于2根。当检测为Ⅲ、Ⅳ类桩的数量超过抽检数的30%，应加倍抽检；加倍抽检后，若为Ⅲ、Ⅳ类桩的数量超过抽检数的30%，应全数检测。
4、外观检查
外形表面平整，色泽均匀，掉角深度小于10mm，蜂窝麻面直观面积小于0.5%X总面积，裂缝深度小于20 mm，宽度小于0.25 mm，横向裂缝不超过直径的一半。桩尺寸：D偏差±5mm。桩尖中心线偏差小于10mm，桩顶平整度小于2mm。桩身弯曲矢高小于L/1000。
五、监理工作制度
1.图纸会审制度
开工前对施工图进行自审及熟悉工作，做好图纸会审工作，写出会审纪要；监理部分析其薄弱环节，提出预控措施。
2.技术交底制度
将设计、施工要求及质量标准做好内部交底，便于监理人员进行运作。3.材料检验制度
施工单位所用的各种材料均需填写材料报验单，并提供经法定单位出具的合格证明材料后，并经监理工程师抽检合格后方可使用。
4.各隐蔽工序验收制度
桩位经施工单位自检合格后，必须经监理人员验收合格签认，方可进入压桩工序。
5.钢筋代换制度
凡本工程发生了钢筋代换的情况，均须经设计认可，并出具相应的书面联系单后方能有效。
6.轴线、标高的复验制度
轴线、标高均须经施工单位自检合格后，再由监理验收合格签署后，方可进入下道工序。
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7.验收制度
所有桩完工后，先由施工单位自检，按有关要求资料整理成册，报项目监理部审查，审查合格后再由业主主持工程资料的验收。
8.会议制度
每天开一次碰头会，做好交接班记录； 每周一次监理例会； 每月一次工程总结会。9.监理工作汇报制度
每月编制监理月报，报告工程形象进展完成情况、工程签证情况，本月工程情况及监理内容、下月监理工作打算。
10.档案管理制度
由专人建立各种资料档案，有效地进行合同和信息管理，使监理工作实行动态管理。
六、验收资料
1.每个桩均应对下列工序进行检查并做好记录：（1）桩位复测及验收记录；（2）开孔记录；
（3）钢筋笼隐蔽工程验收及与现场焊接质量情况；
（4）砼浇捣情况及数量、砼试块制作情况及坍落度测试情况、充盈系数；（5）砼抗压强度报告。
2.应整理的资料有：
施工记录、材料质保书、各种试验报告、隐检资料、竣工图、设计变更联系单、质量评定记录表、试桩报告、管桩现场记录表。
德清县建设监理有限公司 至尊金墅苑一期工程监理部
二○一○年七月
先张法预应力混凝土 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 篇4
本工程一共有10幢楼, 其中1#、3#宿舍楼、1#、2#、3#厂房建筑面积为76282m2, 管理房、4#、5#、11#、12#厂房建筑面积为76154m2。1#-5#、11#-12#厂房设计均为五层, 1#、3#宿舍楼六层, 管理房二层。本工程结构类型为框架-剪力墙结构, 抗震设防烈度6度, 设计使用年限50年。基础采用Φ600【PC-A600 (110) 】预应力管桩, 以7层圆砾层为持力层, 桩尖进入持力层不小于600mm;Φ600【PTC-600 (70) 】预应力管桩, 以5层粉质粘土或6层粉土层为持力层, 桩尖进入持力层不小于1000mm。采用锤击法沉桩工艺。本工程的PC—A600 (110) 加PTC—600 (70) 数量2410根、PTC—600 (70) 数量40根。
2 先张法预应力管桩施工工艺
2.1 打桩施工
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。
打桩:空旷场地沉桩应由中心向四周进行;管桩打入时桩锤和桩帽 (送桩器) 与桩之间应加设弹性衬垫, 衬垫厚度应均匀, 且经锤击压实后的厚度不宜小于120mm, 在打桩期间应经常检查, 并及时更换和补充;首节桩插入时, 垂直度偏差不得大于0.5%, 桩锤、桩帽或送桩器应与桩身在同一中心线上;沉桩宜连续一次性将桩沉到设计标高, 尽量减少停锤时间, 确需停锤时也应选择沉入的桩较浅时并尽量缩短停锤时间。
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0.8m~1.0m时, 便可接上一节桩。
送桩或截桩:如果桩顶接近地面, 而尚未达到规定值, 可以送桩。如果桩顶高出地面一段距离, 而已达到规定值时则要截桩。
2.2 终止收锤的控制原则
收锤标准应结合地质条件、桩承载力性状、锤重、桩的规格和长度、进入持力层的要求, 以及相同地质条件和邻近工程的沉桩经验综合确定。收锤的标准应由勘察、设计、施工、监理等有关单位结合试沉桩的情况共同商定, 应以到达桩端持力层, 最后贯入度或最后1.0m沉桩锤击数为主要控制指标, 其他指标可根据具体情况有所选择, 作为参考指标。结合工程经验, 笔者总结了锤击法收锤的一些经验如下:摩擦桩应按桩长和标高控制;桩端位于一般土层的端承摩擦桩, 以控制桩端设计标高为主, 贯入度控制为辅;桩端达到坚硬、硬塑的粘性土及中密以上粉土、砂土、碎石类土、风化岩时, 以贯入度控制为主, 桩端标高控制为辅;为防止桩身损坏, 任一单桩的总锤击数:PC桩及PTC桩分别不宜超过2000、1500击, 最后1.0m的锤击数分别不宜超过250、200击;当持力层为较薄的强风化覆盖层, 且上覆土层较软弱时, 最后贯入度可适当减小, 但不宜小于25mm/10击。
2.3 打桩施工注意事项
起吊预制桩一般利用桩架上吊索与卷扬机进行。起吊速度应缓慢均匀, 并另配起重机送桩就位。桩插入土中位置应准确, 垂直度偏差不得超过0.5%。
打桩时, 应用导板夹具或桩箍嵌固在桩架两导柱中, 桩位置及垂直度校正后, 始可将锤连同桩帽压在桩顶, 桩帽与桩周边应有5mm~10mm间隙, 桩锤与桩帽, 桩帽与桩之间应加弹性衬垫, 桩锤、桩帽与桩身中心线应一致。
开始沉桩应起锤轻压并轻击数下, 确保桩身、桩架、桩锤等垂直一致, 始可转入正常施打。开始落距应小, 待入土达到一定深度且桩稳定后, 方可将落距提高到规定的高度施打。
当打桩的贯入度已达到要求, 而桩的入土深度接近设计要求时, 即可进行控制。一般要求最后三次十锤的平均贯入度不大于设计规定的数值, 本工程以桩尖入土深度应符合设计要求来控制。
3 先张法预应力管桩施工要点
应在桩身混凝土达到1 00%设计强度, 且蒸汽养护后在常温下静停3 d后方可沉桩。
检查有关动力设备及电源等, 防止打桩中途间断施工, 确定无误后, 即可正式打桩。
打桩过程中, 锤击桩施工时的最大打桩力应不大于桩身竖向极限承载力。
接桩均采用钢端板焊接法, 管桩对接前, 上下端板表面应用钢丝刷清理干净, 坡口处露出金属光泽, 对接后, 若上下桩接触面不密实, 存有缝隙, 可用厚度不超过5mm的钢片嵌填, 达到饱满为止, 并点焊牢固。管桩对接前, 上下端板表面应用钢丝刷清理干净, 坡口处露出金属光泽, 对接后, 若上下桩接触面不密实, 存有缝隙, 可用厚度不超过5mm的钢片嵌填, 达到饱满为止, 并点焊牢固, 并再次补刷防腐漆。
预应力管桩一般不宜截桩, 如遇特殊情况确要截桩时, 必需采用专用截桩器截桩, 严禁人工凿、大锤敲击、风镐破桩, 否则会损坏桩体, 不能保证质量。
4 管桩施工质量保证措施
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0.8m以上。
桩间距小于3.5d (d为桩径) 时, 宜采用跳打, 应控制每天打桩排数, 同一区域内不宜超过12根桩, 避免柱体上浮, 桩身倾斜。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。
桩长及贯入度:当打桩的贯入度已达到要求, 而桩的入土深度接近设计要求时, 即可进行控制。一般要求最后二次十锤的平均贯入度不大于设计规定的数值, 本工程以桩尖入土深度应符合设计要求来控制。
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, 进入桩端持力层的深度及最后二阵100mm锤击数等数据, 经设计单位核定后作为施工控制的依据。
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、测量桩径偏差, 有无缩颈和断裂等缺陷, 并做好详细记录。
参考文献
[1]李小琴.先张法预应力混凝土管桩施工方案[J].科技资讯, 2009, 16 (2) :288～289.
[2]兰西萍, 梁亚平.预应力管桩监理要点[J].农业科技与信息, 2009, 21 (2) :13～1 5.
预制先张法空心板施工技术 篇5
关键词 空心板；施工技术；场地建设
中图分类号 TU 文献标识码 A 文章编号 1673-9671-(2010)121-0050-01
1 预制场地的布置
该预制场地分三个预制区进行布置，每个预制区划分为生产和堆放两个功能区。
第一预制区专门生产钢筋混凝土圆管涵及钢筋混凝土盖板。
第二预制区专门生产10m、16m、20m的先张法预应力空心板，该区布置8条生产线，每条生产线布8个底模，共加工13套钢模板，负责生产2261片空心板，其中10m预应力空心板198片，16m预应力空心板626片，20m预应力空心板1437片，该区最大梁重为35.64t（20m边梁）。
第三预制区专门生产20m、25m、30m小箱梁共1470片，设置21条台座，共加工5套钢模板，其中20m预应力小箱梁569片，25m预应力小箱梁741片，30m预应力小箱梁160片，该区小箱梁最重（30m）为91.6t。在空心板未放张和小箱梁未张拉时，它对地面的压强为（取最重梁板设）：①空心板：1.188t/m2，②小箱梁：3.053t/m2。
根据静探资料分析计算结果显示（见下“地基受力计算”），P=5.0T，现有地面满足预制使用要求。但是当空心板放张和小箱梁张拉后，其受力集中在梁板两端，对20m空心板，每端受力17.82t。对30m小箱梁，每端受力45.8t。显然满足不了承载力要求，需对地基作相应处理。
2 地基处理
1）首先，我们在制梁区经压实的地面上进行硬化处理，即浇一层15cm砼，在梁端位置浇20cm厚的钢筋砼扩大基础，空心板两端扩大基础为：1.5×2.1×0.2m； 箱梁两端扩大基础为：2×2×0.2m。
2）地基受力计算。根据静探资料统计分析和计算结果（见“Ps（Mpa）统计结果”“层底深度 统计结果”“容许承载力”）得知取其进行计算。
根据在2.0m下的容许承载力P，=50Kpa。为保险起见，取P，=50Kpa=5t/m2根据地基应力扩散理论，地表的容许承载力为：P=5*
（0.72+1.0+0.72）*≈12.2T/M2。①对于空心板（20M）按扩大基础承力计，1Q=（1.5×2.1）×12.2=38.43t>17.82t。该地基满足预制区的受力要求。②对于30m小箱梁，按扩大基础承力计，Q=（2×2）×12.2=48.8t>45.8t该地基满足预制区的受力要求。
3 预应力空心板梁砼的常见通病
预应力空心板梁砼的常见通病有以下几种：预应力空心板梁外侧板下部出现云斑、砂线和麻面；模板拼缝处漏浆；底板或侧板硷振捣不密实；芯模板上浮和位移；张拉后起拱值达不到设计标准；垫块造成的侧板印痕等。
4 影响预应力空心板梁质量的主要因素
通过施工探索，我们认为影响预应力空心板梁质量的因素有以下几种；原材料质量， 施工机械；钢筋工程；模板工程；砼工程；预应力张拉；预应力空心板梁安装；人为的因素；施工工艺。本文将对模板工程、砼工程、预应力张拉和施工工艺等若干因素进行讨论。
5 预应力空心板梁模板施工技术
5.1 怎样制作预应力空心板梁底模
我们先后应用过以下几种底模；砼地坪上固定木方，木方卜铺3cm厚木板，墙包底结构；该底模平整度较差，底部漏浆，难以克服，砼地坪以上做，20cm高的砼地胎膜，顶部3cm厚做成水磨石。该底模平整度好，但施工难度大，底部亦有漏浆现象；砼地坪以上做20cm厚的砼，原浆压抹光滑，沿预应力空心板梁长度方向每1M预留一个对拉螺栓孔。在地模两侧各埋设一条5号小槽钢，橡胶管放置槽钢内，侧模板与橡胶管靠紧，能达到良好的防止漏浆的效果；底模必须按设计要求设置反拱。
在业主没有特殊要求的前提下，我们均采用第3种底胎模。其突出特点是方便耐用，表面光滑，不漏浆，生产出的预应力空心板梁底部质量优良。
5.2 预应力空心板梁外侧模板制作中应注意的几个技术问题
1）材料选择。预应力空心板梁外侧模板多采用大型专用钢模板。也可以选择优质竹胶合板做板面，用钢结构做支架的组合模板。
2）模板的拼缝。外侧模板一般由侧板和翼板组合而成，有条件时，尽量把侧板和翼板各自做成整体式，再把它们利用螺栓连接成整体。这样做可以使一套侧板能适用不同断面的预应力空心板梁使用，增加模板的周转次数。侧板和翼板的拼缝布置在转角处，如果受起重条件限制，预应力空心板梁外模做成几个分段，现场拼装时一定要妥善处理好拼缝，确保不漏浆，使预应力空心板梁硷外观质量优良。
3）板的刚度要求。外侧模板必须有足够大的刚度，因为预应力空心板梁的芯模板位置的固定要支撑在外模土，加之外模上复合振捣器的振动力，很容易使模板变形，从而使几何尺寸超标准。外模保证刚度的支撑结构多采用型钢焊接成固定支架，支架的顶部和底部分别用对拉螺栓紧固成整体，这样做，可以使预应力空心板梁几何尺寸准确，边线顺直，棱角分时，质量得到保证。
4）侧模表面光洁度。模板表面的光洁程度直接影响预应力空心板梁的外表观感质量，我们的体会是：如果采用竹胶合板作为外侧模，则必须选择表面进行胶塑处理的板面。如果选用钢模板，则必须对板面进行以下工艺处理。新模板加工后，必须铲除模板表面的氧化膜；对铲除氧化膜之后的板面采用砂轮手工磨光，以去除板面划痕；用棉布团对板面进行抛光处理，使板面全部露出金属光泽；涂油保养，室内储存，以免生锈；使用前用干净棉布除油，涂刷脱模齐。经过以上处理的钢模板，浇出的预应力空心板梁外表有光泽感，十分美观。
5）预应力空心板梁芯模施工技术。为保证施工过程中预应力空心板梁几何尺寸准确，要求芯模必须有足够的刚度。由于施工中芯模产生上浮现象，要求芯模自重大一些为好。预应力空心板梁顶板硅施工以后，仅有梁的两端部可以畅通，因此要求芯模可拆卸成多个小片从端部取出。为了使底板砼浇筑密实，芯模底板做成活络板。
5.3 施工技术方面
施工技术、施工工艺是保证结构物及混凝土外观质量的先决条件，施工技术主要分为以下几个方面：
1）原材料。原材料质量的好坏，直接关系到工程质量的好坏。没有合格的原材料就不会有合格的产品，在原材料的选购上，严格按照规范要求，对各种原材料进行试验检测；一个是材料人员直接和料场或生产厂家联系，不从中介商手中进料，避免不合格材料的进货渠道；再一个方法就是由中心试验室对所进材料进行定期、定量抽检。为了保证结构物的质量，进合格的材料，用于结构物的施工。
2）配合比设计。在工程开工前由中心试验室对各种原材料、水泥等进行检测、试验，在原材料合格的基础上进行配合比设计。经过大量的试验找出一种既满足规范要求又经济的配合比，用于施工。在施工过程中根据原材料、水泥标号的变化不断进行新的配合比设计，及时调整配合比用以指导施工，确保混凝土的工程质量及外观质量。
3）模板。模板的好坏直接影响到混凝土的外观质量，所以在模板的选择与加工上我们采用钢模板（10米空心板内模用充气胶囊），以保证结构物的外观质量，因为结构物的外观好坏直接关系到一个企业的形象及技术水平的高低，影响到后续工程的施工，是占领一个市场最直接的因素。
6 预应力张拉中应注意的几个问题
预应力空心板梁预力张拉分为正弯矩与负弯矩两个过程。正弯矩张拉满足要求后进行安装，安装以后再进行负弯矩张拉。
1）张拉前必须具备哪些条件。张拉用千斤顶必须校验合格；高压油泵必须校验合格；锚具必须满足设计要求；所用钢绞线（或其它材料）必须符合设计要求；预应力空心板梁砼强度必须达到设计强度的70%以上；张拉之前得到监理工程师的书面认可。
2）张拉应力与钢绞线伸长量控制。根据设计张拉预应力，换算成油泵度盘读数，按照规定的张拉程序进行张拉。当油泵度盘值达到理论计算值时停止张拉，由专人精确量取钢绞线伸长量。
7 结束语
先张法预应力混凝土 篇6
1 工程概况
S105济聊线聊城段工程采用双向六车道一级公路标准, 设计速度80公里/小时, 桥涵设计汽车荷载等级为公路-Ⅰ级。大桥2座, 桥长240米;中桥8座, 桥长401米。上部结构采用先张法预应力空心板, 分别为13米空心板156块, 16米空心板78块, 20米空心板442块, 共计676块, 本工程采用集中预制。
2 施工工艺
2.1 先张梁台座
本工程选用框架式台座, 其优点为传力性能好、稳定性好、其形式有利于模板安装及砼浇筑施工等。
2.2 预应力施工
(1) 钢绞线安装。预应力空心板预应力钢筋采用, φs15.2 (1×7) 高强低松驰钢绞线, 其标准强度fpk=1860MPa, 抗拉设计强度fpd=1260Mpa, 预应力钢筋张拉控制应σcon=0.7fpk=1302Mpa。
(1) 钢绞线下料长度:
式中:L—钢绞线下料总长度;
L1—每块空心板的长度;
L2—空心板间距, 取150cm;
L3—张拉台面两端钢绞线工作长度, 一般取50-75cm。
钢绞线的切割采用砂轮锯, 严禁采用气割、焊割下料。
(2) 预应力筋的铺设。首先在底模上均匀的涂刷底模腊少许, 打光之后铺设隔离层, 在隔离层上安放制作好的底板钢筋, 然后铺设预应力钢绞线, 并检查钢绞线是否同步。在张拉台的一端放好钢绞线捆, 并加设固定保护装, 防止拆捆后钢绞崩散伤人。固定好拆捆, 由5人左右拖曳钢绞线从工作槽的一端至另一端, 量好长度切割, 穿好失效硬塑管和两端锚固螺旋筋, 与两端定位好的静轧螺纹连接, 最后在钢绞线上面设置固定横向安全压杠, 以防万一钢绞线张拉过程中脱锚, 拉断伤人。
(2) 预应力施工
张拉程序:0→初应力→σcon (持荷5min锚固)
(1) 施加预应力
a.首先安装锚具、锚卡, 施加初应力, 初应力值取25%σcon (预应力钢绞线长度在80-100米可选择的张拉控制应力) 。初应力的施加以单项逐根进行, 之后检查钢绞线的位置是否准确, 将之皆置于定位板的小槽内。
b.然后同步开动预先对称就位在张拉端固定和活动横梁端部的千斤顶, 并在固定横梁外侧面钢绞线上的投影处以粉笔做好标记, 以测量伸长值。
c.达到控制张拉应力后, 测量伸长值:量初始标记至固定横梁外侧面的距离△L1。持荷5min后锚固, 然后缓缓卸载。
d.计算伸长值
算出实测伸长值后与理论伸长值相比较, 允许误差为±6%。
若施加预应力后, 测出伸长值误差过大, 应查明原因, 重新张拉。在张拉前要对千斤顶和油泵、压力表重新进行配套试验校核和千斤顶张拉力的压力表读数的关系曲线, 作为张拉依据, 张拉时记录张拉应力值和伸长值。
2.3 砼的浇筑与养生
混凝土的浇筑与养生与其他混凝土的浇筑无太大差异, 按照《公路工程桥涵技术规范》进行施工。
2.4 放张
当同条件养护试件经试验达到80%的设计砼强度且龄期不小于7天时方可放张。
根据目前的先张法预制板梁设计情况, 要求找到一种新的钢绞线放张方法, 以最大限度地减少板梁在放张过程中的滑移, 从而减少板梁或底模的损坏。经过施工实践, 总结出采用对称切割钢绞线放张的方法可减少板梁放张时的滑移, 保证预制的板梁端部的三角楔块不被破坏。
先张法预制板梁的钢绞线设计采用的控制张拉应力是0.75~0.72倍的钢绞线标准强度, 如果控制每次割断钢绞线的数量不超过总数的25%, 在保证每次切割部分钢绞线后, 其他钢绞线不会出现绷断的前提下, 分批切割钢绞线进行放张, 可达到减少梁板纵向位移的效果, 是一种安可行的先张法预制板梁放张方法。具体放张方法为:当先张法预应力混凝土空心板梁的混凝达到设计要求的放张强度时, 在预制板梁台座中心 (预制板梁数为偶数) 或中间预制板梁两端 (预制板梁数为奇数) , 从板梁两侧对称向中间按钢绞线失效长短, 先割失效长的, 后割失效管短的, 割断钢绞线进行放张。当割断部分钢绞线 (不超过总数的25%) 时, 受力绷紧的钢绞线的总截面积减少了25%, 此时剩余的钢绞线在钢绞线割断截面位置处会产生应力重分配, 即剩余钢绞线的应力增加25% (未计入板梁的摩阻力) , 未超过钢绞线的标准强度, 剩余钢绞线不会拉断, 此时剩余钢绞线总应力增加25%, 钢绞线伸长一点, 从而梁板只产生很小的位移, 不会破坏板梁端底部三角楔块。然后, 再分别对称割断其他板梁对应位置的钢绞线, 当所有板梁该部分钢绞线全部割断后, 此部分钢绞线的拉力就被释放掉, 此部分钢绞线放张就宣告结束。再按此方法循环作业, 逐步割断剩余。
2.5 移梁出槽、存放
采用龙门吊吊起堆放在存梁区。存梁区尺寸为26m×42m+35×130m, 位于预制场的东侧及北侧。存梁区均按照四个月的生产量布置存梁台座数量, 预制空心板存放时, 存放层数不超过三层, 存梁时间不超过90天。
3 结语
结合上面述论, 先张法预应力施工工艺在土建工程中已形成规模, 并得到广泛的应用。并以造价低、质量稳定、宜于批量生产、周转速度快等优点在工程中得以应用。本位中对称切割钢绞线放张先张法预制空心板梁是根据预制梁板端部设计三角楔行块的特殊设计的情况下, 在施工过程中摸索出的一种施工方法, 通过现场的施工实践, 证明此方法是安全可行的。
参考文献
[1]JTJ041-2000, 公路桥涵施工技术规范.
先张法预应力混凝土 篇7
复合地基法是在天然地基中设置一定比例的增强体(桩体),使桩-土共同承担荷载,并具有密实法和置换法的效应。在软土深厚的地段,柔性桩、半刚性桩复合地基处理深度往往不能满足要求,若采用预应力刚性管桩复合地基可以达到较好的处理效果,保证路堤稳定性和有效控制路基沉降。
先张法预应力混凝土薄壁管桩(Pretensioned spun concrete thin wall piles,以下简称PTC管桩),在公路工程中实际应用的地基处理形式是PTC 管桩复合地基,也就是疏化桩间距,在桩帽顶铺筑一定厚度(一般为40cm)的碎石垫层。上覆荷载通过垫层的传递作用传至PTC 管桩,桩帽顶和桩帽间土体均承担荷载,从而形成刚性桩复合地基。
PTC管桩已经广泛应用于工业与民用建筑基础中。由于是工厂预制生产,质量可靠,施工方便,可保证沉桩质量,桩身强度高,最大处理深度可达40m 以上,PTC管桩在江浙等地区的公路建设中也得到日益广泛的应用。
2 工程实例
2.1 工程概况
江苏省常熟市虞东公路东北段工程为在建一级公路,其中沿江高速大桥段位于常熟市董浜镇,桥梁全长476.2m,宽度26.5m,跨径6×25+4×30+8×25m,上部结构为预应力砼组合箱梁。
勘探揭示场地属弱软土路基土地段。地表耕土以下分其下分布②1层软～可塑状粉质黏土及②2层粉土夹粉质黏土,下部为③1层流塑状淤泥质土,强度很低,且淤泥质土厚达到12.5～30.0米。该软土地基土质差,含水量高,最高含水率达52.5%,孔隙比1.487,压缩性大。属超软弱地基。桥台处填方高度达到5米以上,采用1:1.5的锥坡。易导致路基较大沉降和失稳;不利于桥台稳定,应对软土路基进行加固改良处理后,再进行填土。在这样软弱的地基上修筑高等级公路大桥,桥台处及路桥衔接段将会带来一系列难于处理的工程问题,必须对其进行妥善处理。④2、⑤、⑥层砂性土强度高,分布较稳定,是桥梁基础理想的桩基持力层,详见表1 地基土分层描述一览表。
2.2 设计方案
常熟市虞东公路东北段工程沿江高速分离式立交桥桥头段填方高度达5米以上,淤泥质土平均厚度超过20米,且工期要求较紧。常规浅基础处理方式不可能达到处理效果,水泥搅拌桩桩长超过20米时,已开始失效。20米长水泥搅拌桩不能穿越淤泥层,经计算承载力、沉降量等均不满足指标要求。深度可达40米长,施工快捷、承载力强的预应力砼管桩(PTC)地基处理无疑成为最佳方案。经计算PTC管桩的软基处理深度、沉降量、承载力等指标均能满足要求。
设计方案采用PTC管桩复合地基处理分沿江高速分离式立交桥桥头段、桥头过渡段和箱涵段。桥头软土路基采用PTC 管桩处理,处理的范围包括桥头段、桥头过渡段和箱涵段。桥头段长度为50m,PTC 管桩桩间距为2.5m,呈矩形布置,箱涵、桥头过渡段处理长度为50m,桩间距为3m,布置形式与桥头段相同;施工桩长为28m、32m、38m三种组合形式。处理路段信息详见表2。
注:原地面整平高程向下40cm为预应力砼薄壁管桩桩顶标高。
3 PTC管桩的施工
PTC 管桩的施工办法均为将预先制好的PTC 管桩以不同的沉桩方式(设备)沉入地基内达到所需要的深度。目前主要施工方法有:锤击法、振动法及静压法
因静压法施工是PTC 管桩用于公路复合地基的主要施工方法,故本文以静压法施工的PTC 管桩为研究对象。静力压桩是借助桩架自重及桩架上的压重,通过液压或滑轮组提供的静反力将预制桩压入土中。适用于较均质的可塑状粘性土地基,对于砂土及其他较坚硬土层,由于压桩阻力大而不宜采用。静力压桩在施工过程中无振动、无噪声,并能避免锤击时桩顶及桩身的损伤,但较长桩分节压入时受压桩架高度的限制,使接头变多会影响压桩的效率。
3.1 材料与设备
3.1.1 材料
PTC 管桩的质量要求:工程采用的PTC管桩桩径、壁厚、混凝土强度等级等需符合《先张法预应力混凝土薄壁管桩》GB13476-1999标准,达到合格品等级以上。
3.1.2 设备
需配置的主要施工机械和设备如下:
(1)静力压桩机:要求静压机压桩力大于150 T(特殊地质状况另行确定),压桩速度≥1 m/min,一次压桩行程1.5 m～2.0 m,静压机自带压力表并经过标定;对承包人使用的非定型产品或自行改装的设备,应坚决予以清场;
(2)起重机(起吊重量≥3 T);长挂车;推土机;振动压路机;引孔机; 电焊机;
(3)水准仪;经纬仪;皮尺;直尺;3m直尺;锤球绳。
3.2 施工准备与试桩
3.2.1 施工组织设计准备
施工单位在开工前,应根据工程地质勘察报告和PTC桩的设计资料在原投标文件的基础上编制详细具体的施工组织设计,要求有完整的质量管理和质量保证体系,在质量控制、安全保障、工期、人员、设备、材料等方面提出完整的实施计划和措施,责任到人,使PTC桩现场施工一直处于受控状态。
3.2.2 施工现场的清理与准备
(1)先清除地表的杂草、树根、耕植土等,整平地表。在路基外侧开挖临时排水边沟。临时排水边沟不能和农田排灌沟渠共用,在施工期间不能长期积水;
(2)翻松地表土,整平压实,每层压实厚度不大于20cm,压实度达到85%,并形成不小于2%的外向横坡。必要时铺设碎石垫层;
(3)填筑素土或灰土至整平高程后压实,压实度≥85%,并形成不小于2%的外向横坡;
(4)施工现场必须确保承载力满足静压机械施工及移动过程中不至于出现沉陷;
(5)施工便道应能确保管桩设备及施工机械的进出,同时应满足管桩运输车辆的进出,为确保在雨季及下雨天工程的正常施工,必须确保便道畅通,为此须加强便道的表面硬化和日常管理、维修。
3.2.3 工艺性试桩
工艺性试桩是确定PTC桩施工的各项参数的重要环节,所确定的各项参数包括管桩静压时的压力、压桩阻力,以及达到持力层标高后,压力表读数能否满足设计极限承载力。
试桩数据整理:
设计参数:
设计桩型:PTC-400(70)A-C70,试桩桩长为38m,设计极限承载力1230kN,设计桩顶标高为2.0m。
试桩施工情况:
试桩一配桩为13+13+6+6m,桩顶标高达到2.0m时压力表读数为9.6Mpa,换算成压力为960kN;试桩二配桩为13+13+12m,桩顶标高达到2.0m时压力表读数为8.0Mpa,换算成压力为800kN;试桩三配桩为13+13+12m,桩顶标高达到2.0m时压力表读数为10.0Mpa,换算成压力为1000kN。
静载成果:
试桩一沉降量为10.81mm;试桩二沉降量为13.23mm;试桩三沉降量为12.25mm。
3.3 施工阶段
3.3.1 施工流程图
测量定位——布桩——桩机就位——吊装管桩——管桩对中调直——静压管桩——接桩(如果需要)并检查焊接情况——静压管桩——送桩到位后终止压桩——桩质量检验——开挖桩帽基坑并检验——桩帽钢筋网片加工、安装——浇注桩帽混凝土——养护——铺筑垫层——铺钢塑格栅——铺筑第二层垫层——报验
3.3.2 沉桩施工
(1)桩位放样
根据设计文件和技术交底所确定的坐标控制点和水准点进行桩位放样,采用全站仪和经纬仪配合定出桩位。放样时,先用全站仪定出路线轴线控制桩和处理宽度边线控制桩,再用经纬仪按预应力管桩平面布置图详细放出每个桩位,用消石灰作出桩位的圆形标记,圆心位置用小木桩作醒目标记,并做好护桩。
对于桥头段,在管桩施工前,先对桥台钻孔灌注桩放样,根据需要适当调整PTC管桩布设间距,PTC管桩与桥台灌注桩之间净距保证不小于2.5m,管桩应从桥台部位向背离桥台方向施工;
对于箱涵段,PTC管桩呈正方形布设,构造物基础下沿构造物轴线方向,并对称于轴线布设,构造物基础外管桩沿路线法向布设,交界处布置有冲突的桩可适当调整位置和桩帽方向。
(2)桩机就位、压桩顺序
桩机进场后,检查各部件及仪表是否灵敏有效,确保设备运转安全、正常后,按照打桩顺序,移动调整桩机对位、调平、调直。
PTC管桩根据设计文件中的设计桩长进行长度匹配组合。原则上桩基深度>36 m,不超过4节桩组合;24 m<桩基深度≤36 m,不超过3节桩组合;桩基深度≤24 m,不超过2节桩组合;桩基深度≤12 m,不超过1节桩。
PTC桩的横向打设顺序应按先路中、再两侧隔行跳打的顺序;纵向打设顺序应从桥头向路基方向隔行跳打的顺序,以便避免出现严重的桥土效应,并按照“长桩在下、短桩在上”的原则压入。
(3)压桩
用钢丝绳捆绑桩身单点起吊,平稳移入桩机,桩机调平并与设计桩位对中,然后进行桩体垂直度检验,保证桩体垂直度偏差不大于桩长的1%。压桩时液压抱桩器的握桩力应控制在8～12kPa范围内,防止握力过大造成爆桩,压桩速度应不大于10m/min,保持连续匀速压桩一次到位。
如果发现压桩过程中桩体偏心,应随时进行垂直度调整,发现进桩困难时应放慢压桩速度。
(4)接桩及焊接
接桩时其桩头应高出地面1.0m左右。接桩前下节桩的桩头加上定位板,然后将上节桩吊放在下节桩端板上,依靠定位板将上下桩接直,其错位偏差不应大于2mm。
上下桩如有空隙,用锲形铁片全部垫实焊接牢固:管桩焊接之前,上下端表面用铁刷清理干净,直至其坡口处刷出金属光泽;焊接时应分层焊接,在坡口四周先对称点焊6点,焊接由两个焊工对称进行。
焊接应注意以下及格方面:焊接层数不得少于2层,每层焊接厚度应均匀,每层间的焊渣必须清楚干净,方能焊接下一层;坡口槽的电焊必须满焊,电焊厚度应高出坡口1mm;焊缝必须每层检查,焊缝不应有夹渣、气孔等缺陷,满足《钢结构工程施工质量验收规范》(GB 50205——2001)二级焊缝要求(焊缝内部缺陷按二级检验,外观缺陷也按二级检验);焊接好的桩接头应自然冷却,冷却时间至少8min,严禁用水冷却;对接头钢箍扩焊缝,须涂刷防锈涂料;对接头外露金属部分,在打入之前应再次涂刷防锈涂料。
(5)终止压桩
遇到下列情况之一时,应暂停压桩,并及时与监理、设计、业主、地堪等有关方研究、处理:
①压力值突然下降,沉降量突然增大;
②桩身混凝土剥落、破碎;
③桩身突然倾斜、跑位,桩周涌水;
④地面明显隆起,邻桩上浮或位移过大;
⑤按设计图要求的桩长压桩,压桩力未达到设计值;
⑥单桩承载力已满足设计值,压桩长度未达到设计要求。
(6)送桩或截桩
送桩前用水准仪确定地面标高,在送桩杆上作记号,送桩过程中进行跟踪,动态检查送桩深度。送桩器下端宜设置桩垫,桩垫厚度均匀并与桩顶全断面接触。
如需截桩,应有确保截桩后管桩质量的措施,严禁使用大锤硬砸,应先将不需要截除的桩身端部用钢抱箍抱紧,然后沿钢箍上缘凿槽打穿后,用锤打下,用气割法切断钢筋。
3.3.3 桩帽施工
(1)PTC桩施工结束后,报请监理验收及进行复合地基承载力检测,合格后再进行桩帽施工;
(2)在桩头位置开挖已填筑的土层,开挖的长度、宽度和深度依照桩帽设计尺寸及桩顶设计高程为依据,开挖后进行修整,形成土模;
(3)在桩头向下30cm下入模具,保持模具稳定,不得产生滑移,按设计要求绑扎桩内连接钢筋笼和桩帽钢筋要求绑扎钢筋,检验合格后浇注混凝土,严格控制保护层厚度,并进行养护。
3.3.4 碎石垫层和钢塑格栅施工
(1)在桩帽混凝土强度达到要求,桩帽挖出的土清理干净后,铺筑第一层碎石,推土机整平,碎石缝隙用石屑填充,以激振力200kN以上的振动压路机先稳压1～2遍,再振压3～4遍。
(2)第一层碎石垫层检验合格后铺筑第一层钢塑格栅,钢塑格栅与其下的碎石垫层贴合紧密平整,不得扭曲、折皱。在路堤每边各留一定长度,回折覆裹在已压实的碎石层上,裸露部分用土完全覆盖。
钢塑格栅纵横向搭接长度300～600mm,当采用缝接时宽度不小于50mm,缝接强度不低于钢塑格栅抗拉强度。
(3)钢塑格栅经检验合格后,铺筑第二层碎石垫层。
3.4 质量控制与检测
3.4.1 质量控制
(1)原材料、半成品或构配件的质量控制
预制桩质量的好坏是桩基工程总体质量的基本保障,进场验收时,既要检查质保资料,如材料质保书、出厂合格证及检测报告等三证,且要检查外观质量,全部合格后方能进场堆放使用,不合格桩坚决不使用,并责令退场。
(2)施工中质量控制
对施工中质量保证难度大的以及对工程质量有重大影响的工序,如测量、焊接及垂直度控制等,应建立工序质量控制点,专职质检员应在现场进行施工过程的旁站监督与控制,实行“三检”制度,经验收合格后才能继续进行下道工序的施工。
(3)施工后质量控制
桩完成后,应对所有的桩位进行自检复测,包括桩位偏移及标高等,并做好详细记录。竣工验收时,施工方应积极配合监理进行工程竣工验收,对桩位偏移、桩顶标高超出规范的桩记录准确数据。预制桩位置及标高的允许偏差见表五。
对所有偏差较大的桩进行原始资料的整理工作,包栝桩号、位置、偏差量及平面示意图等,然后递交监理,请设计方给予设计变更加固方案。施工方应无条件全力协助完成加固修补工作,直至达到设计要求。
3.4.2 质量检测
(1) 桩身完整性检测
桩身质量的检验是指对桩身完整性、桩身强度与单桩复合地基承载力进行检测,验证成桩的质量。桩身完整性主要是通过现场低应变反射波法进行,目的是对桩身缺陷进行判定,对桩身完整性进行分级。根据规范分为四个等级,分别为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ类桩,如遇Ⅲ、Ⅳ类桩,应与设计单位进行沟通,采取相应处理方案。
(2)单桩复合地基承载力试验
桩的承载力取决于桩身强度和地基强度。成桩应做单桩复合地基载荷试验确定单桩复合地基承载力。
4 结束语
本文所述PTC桩的公路复合地基处理方式,在常熟为首次应用。常熟虞东公路东北段工程于2009年1月23日进行试桩施工,于2009年2月23日进行单桩复合地基承载力检测,最大沉降量:10.81mm;最大回弹量:6.77mm;回弹率:62.63%,试验点单桩复合地基承载力不小于120kPa。各项指标均符合相应规范要求。目前沿江高速大桥一侧桥头PTC桩的软基处理,已全部完成。施工过程、质量、工程量方便控制,施工快捷,受天气影响小,质量良好。仅有一根PTC桩静压无法达到设计深度,经过计算可截断3米。因桩体挤压,会在原地面产生一层约50cm厚的浮土,浇筑桩帽时,可将浮土一并清除。承载力检测、沉降观测等各项指标均符合要求,各试验点单桩复合地基承载力检测均达到设计要求,实践证明该设计方案可行。
参考文献
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[5]交通部公路科学研究所.JTGF80/1-2004公路工程质量检验评定标准[S].北京:人民交通出版社,2005.
先张法预应力混凝土 篇8
经过20多年的发展, 目前国内管桩行业已拥有500多家生产企业, 遍布于25个省、市、自治区。与此同时, 与管桩生产配套的端板生产企业也与日俱增, 迄今为止国内已有70多家管桩用端板的生产厂家。在PHC桩引进前, 我国的管桩接头主要采用法兰形式, 接桩采用螺栓连接, 1987年后才开始逐渐使用端板焊接接桩, 端板结构形式基本参照日本的模式, 为Q235钢板切割加工, 采用的是大型钢厂生产的钢板, 材质稳定, 端板质量好, 但采用钢板切割时边角余料多, 成本较高。2005年, 我国制定了行业标准JC/T 947—2005《先张法预应力混凝土管桩用端板》, 该标准自颁布实施以来, 有效促进了端板行业的发展。然而, 由于行业的快速发展, 竞争日益加剧, 一些企业为降低成本, 提高竞争力, 大量生产使用铸造板。近十多年, 铸造、铸锻、铸压工艺成型的端板占了很大的市场份额, 其材质杂, 化学成分不稳定、难以控制, 使得端板质量问题和缺陷已经引起了业界越来越多的质疑。而且, JC/T 947—2005原定的部分指标已跟不上技术水平的发展。
为此, 根据中国建材联合会标准质量部[2009]013号转发工业和信息化部“关于下达2009年第一批行业标准制、修订项目计划的通知”, 建材行业标准JC/T 947—2005被正式列入2009至2010年度建材行业标准修订计划, 工业和信息化部计划编号:2009-0281T-JC, 由苏州混凝土水泥制品研究院有限公司负责该项标准的修订工作。
为了提高端板的质量, 延长工程使用寿命, 保障人身财产的安全, 取缔淘汰采用地条钢进行铸造成型的落后加工工艺, 推广技术创新和技术进步, 与GB 13476—2009《先张法预应力混凝土管桩》相协调, 苏州混凝土水泥制品研究院邀请了有关设计、科研、生产、质检、使用、设备制造、原材料生产等单位的技术人员及本行业的专家组成标准修订工作组, 共同参与标准的修订工作。在标准修订过程中, 标准修订工作组对国内端板企业、端板使用企业 (管桩企业) 进行了详细调研, 共收到有关意见和建议40余件。在调研和征求意见的基础上, 先后召开了三次协调工作会议, 对端板标准的修订工作计划、征求意见稿、送审稿等进行协调、完善。经过反复修改、验证, 于2013年3月完成标准送审稿。
2013年3月16-18日, 全国水泥制品标准化技术委员会在江苏省无锡市主持召开了《先张法预应力混凝土管桩用端板》国家标准审查会。由标委会委员和专家组成的审查委员会对《先张法预应力混凝土管桩用端板》行业标准修订的送审材料进行了认真、仔细的审查和评议, 通过了标准的审查。
1 标准编制原则
根据我国现行有关标准和规范, 结合国内预应力混凝土管桩用端板的生产和使用现状, 参照GB13476-2009, 对JC/T 947-2005进行修订。《先张法预应力混凝土管桩用端板》行业标准修订基本原则是:充分体现合理利用资源、循环经济、促进技术进步、提高耐久性、与相关标准协调配套、与国际接轨等。标准修订重点是:做到技术指标先进、合理;产品规格系列合理、适用;试验方法可操作性强;提高行业技术水平, 促进行业健康发展。
2标准主要内容介绍
1.范围
本标准的适用范围比原标准有所扩大。JC/T947—2005仅适用于先张法预应力混凝土管桩用的端板, 本标准除了适用于先张法预应力混凝土管桩用端板外, 先张法预应力离心混凝土异型桩 (如竹节桩、八角桩等) 用端板也可参照执行本标准的技术要求、试验方法、检验规则等条款。
2. 引用标准
本标准新增的规范性引用文件有:GB/T229《金属材料夏比摆锤冲击试验方法》、GB/T709《热轧钢板和钢带的尺寸、外形、重量及允许偏差》、GB/T2975《钢及钢产品力学性能试验取样位置及试样制备》、GB/T4336《碳素钢和中低合金钢火花源原子发射光谱分析方法》、GB/T13476《先张法预应力混凝土管桩》、GB/T20066《钢和铁化学成分测定用试样的取样和制样方法》。将GB/T223《钢铁及合金化学分析方法》细分为GB/T223.5《钢铁酸容硅和全硅含量的测定还原型硅钼酸盐分光光度法》、GB/T223.59《钢铁及合金磷含量的测定铋磷钼蓝光光度法和锑磷钼蓝光光度法》、GB/T223.64《钢铁及合金锰含量的测定火焰原子吸收光谱法》、GB/T223.72《钢铁及合金硫含量的测定重量法》、GB/T223.86《钢铁及合金总碳含量的测定感应炉燃烧后红外吸收法》, 用GB/T228.1《金属材料拉伸试验低1部分:室温试验方法》替换了GB/T228《金属材料室温拉伸试验方法》, 取消GB/T5117《碳钢焊条》。
3. 术语和定义
3.1 条对端板定义为
“先张法预应力混凝土桩两端用于生产中预应力张拉锚固和施工中连接的钢件”;3.2条再对管桩用端板单独定义, 为“先张法预应力混凝土管桩两端用于生产中预应力张拉锚固和施工中连接的钢件”。
4. 规格和标记
4.1 规格
原标准规格根据GB 13476—1999《先张法预应力混凝土管桩》和JC 888—2001《先张法预应力混凝土薄壁管桩》中管桩的规格确定, 本标准根据修订后的GB 13476—2009及国内的实际生产规格情况确定, 端板规格按管桩外径为300mm、400mm、500mm、600mm、700mm、800mm、1000mm、1200mm、1300mm、1400mm, 并留有发展余地, 经供需双方协商, 也可生产其他规格的端板。圆形截面的先张法预应力离心混凝土异型桩用端板可直接引用。
4.2 结构尺寸
本节是新增内容。根据国内端板的实际生产情况, 及国家、各省的管桩结构设计图集确定了各种规格端板的结构尺寸。表2中端板的厚度系根据预应力钢筋直径的大小按Q235B材质要求计算的最小厚度, 对于直径小于800mm的B型、C型管桩和直径大于800mm的管桩, 除了按强度设计端板的厚度外, 还应验算端板的刚度;对于用在特殊环境下的管桩, 端板的厚度还应符合相应规范或要求。
图1给出的产品结构图仅是示意图, 本标准是开放的, 不限制产品结构和技术的发展。
4.3 标记
GB 13476—2009中规定了预应力钢筋的最小配筋面积, 同规格不同型号的配筋, A型、AB型、B型管桩基本是配筋数量相同、钢筋的直径不同;另外, 在相同弯矩情况下, C80和C60混凝土管桩的实际配筋数量会有差异 (见10G409) , 为避免生产中的混淆, 方便组织生产, 本次修订, 增加了管桩代号、管桩型号的标记要求:
此外, 本标准对Dp进行重新定义, 定义为预应力钢筋分布圆直径。
5. 技术要求
5.1 端板材料
为了与修订后的GB13476-2009相衔接, 并满足建筑焊接结构用钢的有关要求, 考虑到B型、C型管桩大都用于抗拔桩;直径大于800mm的管桩大部分用于高承台, 对端板的材质要求更高。因此, 本次修订明确了端板的材质要求应不低于GB/T700中的Q235B的有关规定。对于用于特殊要求的管桩, 本次修订明确也可采用其它材质的端板, 但应通过技术鉴定或技术评审, 并应满足相关要求。
为了保证端板的质量, 保证工程使用寿命, 保障人身财产的安全, 取缔淘汰采用地条钢进行铸造成型的落后加工工艺, 推广技术创新和技术进步, 本次修订, 增加了5.1.3条“端板制造不得采用铸造工艺”的条款。
5.3 尺寸允许偏差
为了保证钢筋骨架定位的准确性, 本次修订增加了预应力钢筋分布圆直径与端板外径和内径的同轴度公差、镦头锚孔直径与预应力筋穿筋孔直径的同轴度公差的要求, 并且将端板外表面 (图1中C平面) 平面度公差修订为应不大于0.4mm, 增加表面粗糙度的要求。
5.4 端板的厚度
本节是新增内容。经调研发现, 部分端板生产企业不顾端板质量, 采用在端板内侧开槽, 随意减小端板厚度等方法来降低成本, 谋取利润, 导致最终出现端板变形、开裂等不良现象。因此, 本次修订增加了“端板的最小厚度不应小于表2的规定, 且不得有负偏差, 除焊接坡口、桩套箍连接槽、预应力钢筋孔及镦头锚孔、螺栓孔、消除焊接应力槽 (见图1B- (3) ) 、机械连接孔外, 端板表面应平整, 不应有沟槽和孔洞。”的条款。
另外, 有的企业将桩套箍与端板的连接由焊接改为压嵌式, 即在端板外圆径向开槽, 若此槽开的太宽或较深, 将影响端板焊接部位的有效厚度, 可能存在安全隐患。因此, 在图1中给予了限制。
6. 试验方法
6.1 端板材料
由于一些标准的修订更新, 本标准按新的标准进行相关试验, 由于钢材化学成分的检验方法较多, 本标准规定了两种方法, 即:“a) 按GB/T 223.5、GB/T 223.59、GB/T 223.64、GB/T 223.72、GB/T 223.86的有关规定进行试验;b) 按GB/T 4336的有关规定进行试验”。其中b) 方法较为简洁, 因此, 本标准规定:在当事双方对试验结果有异议而发生争议时, 采用a) 作为仲裁试验方法。
6.3 尺寸允许偏差
表6是新增内容, 给出了端板各尺寸及其允许偏差的检查工具与检查方法。
6.4 端板厚度
本节是新增内容, 给出了端板厚度的试验方法。
7. 检验规则
7.2 出厂检验
出厂检验是对产品出厂时的最终检验, 为评定产品交货时是否达到主要质量特性提供依据, 是型式检验的一部分。
(1) 7.2.2.2尺寸允许偏差和端板厚度:本次修订将端板厚度列为重要指标独立于尺寸允许偏差外, 也采用抽样检验的方法, 同时增加抽样批量。具体尺寸允许偏差和端板厚度的抽样批规定为:“以同规格、同型号的端板连续生产5000片为一批, 但在一个月内生产总数不足5000片时仍作为一批, 随机抽取10片进行逐片检验”。
(2) 7.2.2.3端板材料的力学性能和化学成分:原标准规定:“若端板毛坯为外购的, 由毛坯生产单位提供化学成分和力学性能的试验检测报告”, 为避免毛坯生产单位造假, 确保端板的质量, 本次修订规定“在外观质量、尺寸允许偏差和端板厚度检验合格的10片产品 (或同批端板毛坯) 中随机抽取二片进行端板材料的力学性能检验。力学性能检验完成后, 在二片中抽取一片取样进行端板材料的化学成分检验。对外购端板毛坯, 检查同批次毛坯进厂验收的力学性能和化学成分检测报告”, 目的是为了督促端板生产企业加强质量管理。
(3) 7.2.3.2尺寸允许偏差:原标准规定:“若所抽10片中不符合5.4规定的不超过二片, 则判定尺寸偏差合格”。为了更精准判断合格率, 保证产品质量, 本次修订新增加了复验的规定:“抽取的10片端板全部符合5.3规定, 判该批尺寸允许偏差为合格;有二片及以上不符合5.3判该批尺寸允许偏差为不合格;有一片不符合5.3规定, 应从同批产品中再抽取20片进行复验, 复验产品全部符合5.3规定, 可判该批尺寸允许偏差为合格, 若仍有一片及以上不符合5.3规定, 则判该批尺寸允许偏差为不合格。”
(4) 7.2.3.3端板厚度:由于端板厚度的重要性, 本次修订将端板厚度独立于尺寸允许偏差外新设条款, 与化学成分和力学性能同作为重要性指标, 并规定:“抽取的10片端板全部符合5.4规定, 判该批端板厚度为合格;若有二片及以上不符合5.4规定, 则判该批端板厚度为不合格;若有一片不符合5.4规定, 应从同批产品中再抽取20片进行复验, 复验产品全部符合5.4规定, 可判该批端板厚度为合格, 若仍有一片及以上不符合5.4规定, 则判该批端板厚度为不合格”。
(5) 7.2.3.4端板材料的力学性能:原标准规定:“若所抽二片全部符合5.6的规定, 则判力学性能合格。若有一片不符合5.6的规定, 应从同批产品 (或同批端板毛坯) 中抽取加倍数量进行复检, 复检结果若仍有一片不合格, 则判力学性能不合格”, 其中加倍复验的批和数量不明确, 现场检验时容易引起矛盾。因此, 本次修订明确了加倍复验的批和数量, 修改为“有一片不符合表3的规定, 应从10片 (或同批端板毛坯) 中再抽取二片进行复检”, 并增加了“对外购端板毛坯, 其力学性能检测报告符合表3的规定, 判该批端板材料的力学性能为合格, 否则判该批端板材料的力学性能为不合格”的规定。
(6) 7.2.3.5端板材料的化学成分:原标准规定:“化学成分:若所抽二片全部符合5.5的规定, 则判化学成分合格。若有一片不符合5.5的规定, 应从同批产品 (或同批端板毛坯) 中抽取加倍数量进行复检, 复检结果若仍有一片不合格, 则判化学成分不合格”, 其中加倍复验的批和数量不明确, 现场检验时容易引起矛盾。因此, 本次修订在此也明确了加倍复验的批和数量, 并增加了“对外购端板毛坯, 其力学性能检测报告符合表4的规定, 判该批端板材料的力学性能为合格, 否则判该批端板材料的力学性能为不合格”的规定。
(7) 7.2.3.6总判定:本次修订增加了端板厚度的要求, 修改为“端板材料的力学性能和化学成分、外观质量、尺寸允许偏差和端板厚度全部合格时, 判该批产品为合格, 否则判该批为不合格”。
7.3 型式检验
型式检验是按标准技术要求的规定, 对产品的各项质量特性进行的全面检验, 涵盖技术要求的全部内容。
(1) 7.3.3.1外观质量、尺寸允许偏差及端板厚度:本次修订将抽样的批改为出厂检验合格的批, 目的是督促企业加强车间的日常生产检验和厂部的出厂检验, 把好产品质量关。与出厂检验一样, 修改了抽样批量:“在出厂检验合格的产品中抽取, 以同规格、同型号的端板连续生产5000片为一批, 但在一个月内生产总数不足5000片时仍作为一批, 随机抽取10片进行逐片检验”。
(2) 7.3.4.1外观质量:原标准规定:“若所抽10片中不符合5.3规定的不超过二片, 则判定外观质量合格”。为了保证产品质量, 保证产品合格率, 本次修订修改为:“抽取的10片端板全部符合5.2规定, 判该批外观质量为合格;有二片及以上不符合5.2规定, 则判该批外观质量为不合格;有一片不符合5.2规定, 应从同批产品中再抽取20片进行复验, 复验产品全部符合5.2规定, 可判该批外观质量为合格, 若仍有一片及以上不符合5.2规定, 则判该批外观质量为不合格”。
(3) 7.3.4.2尺寸允许偏差:判定规则与7.2.3.2一致
(4) 7.3.4.3端板厚度:判定规则与7.2.3.3一致
(5) 7.3.4.4端板材料的力学性能:原标准加倍复验的批和数量不明确, 现场检验时容易引起矛盾。因此, 本次修订修改为“所抽二片全部不符合表3的规定, 判该批端板材料的力学性能为不合格;有一片不符合表3的规定, 应从10片 (或同批端板毛坯) 中再抽取二片进行复检, 复验产品全部符合表3的规定, 可判该批端板材料的力学性能为合格, 若仍有一片不符合表3的规定, 则判该批端板材料的力学性能为不合格。”
(6) 7.3.4.5端板材料的化学成分:原标准规定:“若所抽二片全部符合5.5的规定, 则判化学成分合格。若有一片不符合5.5的规定, 应从同批产品 (或同批端板毛坯) 中抽取加倍数量进行复检, 复检结果若仍有一片不合格, 则判化学成分不合格”。两片同属一批, 又见本标准7.3.3.2条规定:“力学性能检验完成后, 在二片中抽取一片取样进行端板材料的化学成分检验”, 因此, 本次修订改为:“所抽一片检验结果全部符合表4的规定, 判该批端板材料的化学成分为合格;所抽一片检验结果有二项及以上指标不符合表4的规定, 判该批端板材料的化学成分为不合格;有一项指标不符合表4的规定, 应对力学性能检验后的另一片进行复检, 复检结果全部符合表4的规定, 可判该批端板材料的化学成分为合格, 若仍有一项及以上指标不符合表4的规定, 则判该批端板材料的化学成分为不合格”。
9. 贮存、包装和运输
9.1.1条:原标准规定:“端板不宜露天堆放、淋水, 不得与其它有污蚀性液体接触”, 因腐蚀性介质包括液体和固体, 为更简洁、更科学, 本标准修改为:“端板不宜露天堆放、淋水, 不应与腐蚀性介质接触”。
3结语
(1) 要加强对端板生产行业的监管, 淘汰采用地条钢进行铸造成型的落后加工工艺, 推荐采用钢坯轧制热弯+焊接成型工艺。该工艺生产出来的端板端面平整、厚度均匀, 经热轧和锻压后, 端板的密实度得到了有效保证, 性能也较稳定。
先张法预应力混凝土 篇9
1 工程概况
东城大桥工程位于葫芦岛市东城开发区五号路, 跨越魏塔线铁路, 桥梁轴线与铁路交叉点公路桩号为K1+418, 魏塔线铁路相对应桩号为K240+592, 道路轴线与铁路斜交, 交角78°, 桥下铁路净空6.89m。
本桥起点桩号为K1+205.46, 终点桩号为K1+490.54, 全桥长285.08m。上部采用先张预应力混凝土空心板;桥孔布置为14孔20m, 板高为0.90m, 横桥向共13片板, 全桥梁板共计182块。
2 梁板施工
2.1 先张法槽式张拉台座设计施工
根据工程情况预制场设计成3联18个张拉槽, 单个张拉台长65m, 张拉台传力柱设计为轴心抗压构件, 设计抗压力为18×195.3=3515.4k N, 稳定系数1.5, 抗倾覆系数1.5, 混凝土强度为C30, 台座传力柱截面采用a×b=600mm×600mm, 主筋配8根Φ16螺纹钢筋, 箍筋ф8@200, 每6m设一道400mm×250mm横向连系梁, 张拉端采用钢梁, 由2根63#工字钢和钢板焊接而成。
先张梁台座验算, 此台座纵梁为传力柱结构, 主要验算纵梁是否满足受压要求。
将混凝土纵梁设为轴心受压状态, L=6m
由于L/b=6000/600=10
查表1:Φ=0.98
查表2:现浇C30混凝土fc=14.3N/mm2Ac=600×600=360000 mm2
满足轴心受压构件要求。
端横梁验算:
钢梁所需抵抗矩为:W=M/f=1362.1×106N·m÷310 N/mm2=4393.87×103mm3
设计中采用2根63#工字钢WX=2×3160×103=6320×103>4393.87×103。满足要求 (WX由钢结构表中查得) 。
钢梁剪应力:τ=V/A=1757500÷16726÷2=52.5N/mm2<fv=185N/mm2 (查表)
I值查钢结构表得出, 钢梁变形符合要求。
所以以上设计满足要求。
2.2 梁板模板施工
(1) 模板的设计制作
侧模采用大片钢模板, 由专业模板厂家制作加工, 共加工3套半, 其中半套边模, 3套中模, 钢模板单片长4m, 采用10cm槽钢做肋, 6mm钢板作为钢模面板, 钢模板上端留有预留孔, 以便钢筋条穿入两侧对称拉结, 拉杆为Φ16圆钢, 间距80cm, 上下两道拉结, 以防振捣时模板松动漏浆。
(2) 模板安装施工要求
组合模板安装前应对板面、边肋进行调整, 平整度误差应控制在2mm以内, 板与板之间应接缝严密, 用海绵条或胶条封堵, 模板安装前应弹出就位线及检查线, 以保证模板安装的准确性。为了保证梁板混凝土面整洁减少漏浆, 在阴阳角模、模板根部、与地铺接缝处均需贴海绵条, 预防接缝漏浆, 海绵条应贴在模板上。
(3) 模板清理
模板的清理应该作为一项重要的工序来对待, 模板清理的质量直接影响混凝土外观质量, 模板拆除后应及时进行清理, 清理干净后及时刷脱模剂, 及时覆盖, 避免杂物污染模板, 并在安装前派专人检查, 以保证模板的安装质量。
2.3 钢筋加工制作及质量要求
钢筋加工制作时, 要将钢筋加工表与设计图复核, 检查下料表是否有错误和遗漏, 对每种钢筋要按下料表检查是否达到要求, 经过这两道检查后, 再按下料表放出实样, 试制合格后方可成批制作, 加工好的钢筋要挂牌堆放整齐有序。
(1) 钢筋表面应洁净, 粘着的油污、泥土、浮锈使用前必须清理干净, 可结合冷拉工艺除锈。
(2) 钢筋调直, 可用机械或人工调直。经调直后的钢筋不得有局部弯曲、死弯、小波浪形, 其表面伤痕不应使钢筋截面减小5%。
(3) 钢筋切断应根据钢筋号、直径、长度和数量, 长短搭配, 先断长料后断短料, 尽量减少和缩短钢筋短头, 以节约钢材。
(4) 钢筋弯钩或弯曲
(1) 钢筋弯钩。形式有三种, 分别为半圆弯钩、直弯钩及斜弯钩。钢筋弯曲后, 弯曲处内皮收缩、外皮延伸、轴线长度不变, 弯曲处形成圆弧, 弯起后尺寸不大于下料尺寸, 应考虑弯曲调整值。钢筋弯心直径为2.5d, 平直部分为3d。钢筋弯钩增加长度的理论计算值:对转半圆弯钩为6.25d, 对直弯钩为3.5d, 对斜弯钩为4.9d。
(2) 弯起钢筋。中间部位弯折处的弯曲直径D不小于钢筋直径的5倍。
(3) 箍筋。箍筋的末端应作弯钩, 弯钩形式应符合设计要求。箍筋调整, 即为弯钩增加长度和弯曲调整值两项之差或和, 根据箍筋量外包尺寸或内包尺寸而定。
(4) 钢筋下料长度应根据图纸尺寸、钢筋弯曲调整值和弯钩增加长度等规定综合考虑。
直钢筋下料长度=图纸尺寸
弯起钢筋下料长度=直段长度+斜弯长度-弯曲调整值+弯钩增加长度
箍筋下料长度=箍筋内周长+箍筋调整值+弯钩增加长度
2.4 混凝土浇注施工
空心板梁钢筋制作及混凝土浇注。空心板钢筋在钢筋预制场制作完成后, 在底模上进行安装焊接成整体, 每片支架尺寸必须精确。空心板混凝土浇注是一道很关键工序, 既要确保浇注质量避免蜂窝麻面, 同时也要控制浇注时间 (5h以内) 。
混凝土浇注采用拌和站集中拌和, 翻斗车运输至自制吊斗内, 然后用龙门吊将吊斗起吊入模的施工方法, 浇注混凝土时先浇注底层混凝土, 浇注时先从一端加料, 边加边用插入式振捣器先振一遍, 然后用平板式振捣器再振一遍, 以保证底层混凝土的密实和平整。底层混凝土振捣合格后放入芯模, 再浇注上层混凝土。同时派专人检查模板有无变形、漏浆, 以便及时处理。混凝土所用碎石、砂、水泥必须符合要求, 由于梁板壁较薄, 所以碎石采用1~2.5cm碎石、1~2cm碎石、0~1cm碎石三级级配, 碎石过大容易产生水纹及蜂窝麻面现象。试件制作4组, 并将2组与空心板同条件养生, 作为拆模、放张、吊装的依据, 拆模后, 用塑料薄膜覆盖养生。计划首件空心板试件7d做一组试压, 看强度是否可以达到100%, 以做到心中有数。如10d试件强度不能达到100%设计强度, 则要对空心板混凝土的施工配合比、构件的养生等进行改进, 以达到要求。
2.5 梁板张拉施工
空心板预应力张拉施工。张拉槽混凝土强度满足要求后即可进行钢绞线张拉, 待空心板混凝土强度达100%设计强度, 且混凝土龄期满15d以上后, 即可进行预应力钢绞线分批、对称进行放张施工。放张采用砂箱整体放张, 然后将钢绞线多余部分用砂轮锯切除, 严禁用乙炔烧断, 张拉前应作好千斤顶及油表校正、预应力钢绞线检验、锚具检验等工作。
预应力空心板张拉施工的程序是:钢绞线两端装千斤顶—稍微打紧钢楔块—初张拉19.53k N (用以调整每根钢丝均匀受力) —打紧钢楔块, 并在钢束上作好标记—张拉至设计吨位—持荷2min—丈量钢绞线延伸量—顶塞—卸荷退下千斤顶—检查是否滑丝、断丝。
先张法预应力筋的张拉预应力钢绞线按设计要求张拉力控制应力为1860MPa×0.75=1395MPa乘以钢绞线截面积后的张拉吨位和设计伸长量双向控制。先张法张拉程序:0—初应力 (10%张拉力) —103%σcon (持荷5min) —σcon (锚固)
(1) 张拉力计算 (以东城大桥20m预应力混凝土空心板设计要求钢绞线为例)
1860MPa×0.75=1395MPa, 单根钢绞线截面面积A=140mm2, 张拉力F=1395×140=195.3k N
(2) 伸长量理论计算△L= (F×L) ÷ (AP×EP)
(3) 实际伸长值测量公式
式中:△L1—从初应力至最大张拉应力间的实测伸长值;
△L2—初应力以下的推算伸长值;
△L3—受压缩短长度, 以现场测量为准。
先张法张拉方式取以下方式:一端固定, 一端单根张拉法。
长线台座生产先张预应力空心板, 采用自板中间向两侧对称进行单根张拉的方式。采用25t穿心式张拉千斤顶进行张拉, 配合使用量程为80MPa的油压表, 并进行配套检验, 划出张拉力油表读数曲线确定不同控制张拉力的油表读数。确定钢绞线下料长度, 穿索固定, 确定预应力失效段, 对预应力钢绞线有效长度以外的部分, 采取黑铁套管进行失效处理。套管两端务必用塑料管或橡胶管封闭紧密, 不得漏浆, 确保预应力筋与混凝土不结合。张拉时, 台座两端及两侧3m范围内严禁非工作人员进入。张拉采用应力与伸长量双向控制, 按照设计应力值进行拉力操作控制并同时比较伸长量理论计算值和伸长量实测值, 张拉伸长量实测值与理论值相差不超过±6%, 否则应停止张拉, 检查原因。张拉过程中若出现钢绞线崩断应查明原因后进行处理, 一般要求对断裂钢绞线进行更换。在整个操作过程中, 台座上要保持清洁, 钢筋和钢绞线切勿沾上油污。
3 结束语
先张法预应力混凝土梁板在我国的桥梁施工中应用非常广泛, 因此掌握先张法预应力混凝土梁板施工工艺, 保证先张法预应力混凝土梁板施工质量及施工安全对我国桥梁建设非常重要, 在东城大桥20m先张预应力梁板施工中, 由于每一道施工环节的严格控制, 保证了施工质量, 保证了施工工期, 保证了安全, 赢得了业主和业内人士的好评。
参考文献
[1]天津市市政工程局.道路桥梁工程施工手册[M].中国建筑工业出版社.
先张法预应力混凝土 篇10
基于以上原因, 在保留现行空心板梁优点和调研现有施工技术水平的情况下, 对其截面尺寸和横向连接构造等进行改进和优化, 提出一种既保留先张法工艺和低结构高度特点又能解决现行预制空心板梁缺陷的新型先张法预应力混凝土板梁结构。
1 结构设计
1.1 结构构造设计
以桥梁跨径20 m的新型先张法预应力混凝土板梁为例介绍板梁结构构造。为充分发挥既有施工设施能力, 减少架梁片数和横向连接构造, 降低张拉反拱值, 新型板梁结构高度取1 m, 中板宽1.56 m, 边板底宽1.56 m, 桥面宽度通过边板悬臂长度和板梁间桥面板湿接段长度的变化进行调整。
板梁断面为三仓布置, 梁顶设置凸凹榫头构造。其中, 中板断面为2个小仓, 1个大仓;边板断面为2个大仓, 1个小仓。小仓保留现行空心板梁胶囊尺寸, 大仓在现行空心板梁胶囊尺寸的基础上加高了直线段长度。
考虑到钢筋布置及混凝土耐久性要求, 板梁顶板厚90 mm, 底板厚130 mm, 外腹板厚150 mm, 中腹板厚90 mm。梁顶榫头高度100 mm。
中板和边板断面构造及主要受力钢筋布置详见图1、图2。板梁间横向连接构造内横向钢筋采用φ12 mm钢筋, 间距150 mm布置。
新型先张法预应力板梁采用C50混凝土, 钢筋混凝土铺装层也采用C50混凝土, 并与板梁间横向连接构造同步浇筑。为防止梁底支座脱空, 板梁梁端0.5 m范围采用现场浇筑混凝土方式, 其余部分为工厂预制。
1.2 主要技术标准
1) 设计荷载:城-A级。
2) 设计安全等级:一级, γ0=1.1。
3) 桥梁跨径:20 m。
4) 设计断面布置:0.5 m (防撞护栏) +8 m (机动车道) +0.5 m (防撞护栏) =9 m。
2 结构分析
2.1 计算模型说明
采用通用有限元软件ABAQUS对预制装配空心板梁进行线弹性分析和非线性分析。
混凝土单元采用八节点线性六面体单元模拟, 预应力钢筋和普通钢筋采用两节点线性桁架单元模拟。采用“分离式模型”模拟钢筋混凝土和预应力混凝土结构, 即将杆单元 (预应力钢筋和普通钢筋) 植入混凝土梁 (实体单元) 中, 不考虑普通钢筋或预应力钢束与混凝土之间的粘结滑移。
考虑到混凝土调平层会对结构的受力产生影响, 但施工时很难保证铺装的质量, 因此在模型中考虑了一半调平层的刚度作用。梯度温度和汽车荷载按规定的加载模式分别采用预定义场和均布荷载的方式进行加载。计算分析总体模型见图3。
空心板梁横向连接构造的受力非常复杂。为了解板梁纵、横向结构在使用荷载作用下的裂缝开展情况及在极限荷载作用下的承载能力, 采用塑性损伤材料模型来模拟混凝土的非线性行为, 采用双折线模型模拟普通钢筋的弹塑性本构关系, 采用双线性强化模型模拟预应力钢绞线的本构关系, 在模拟预制板梁架设、现浇混凝土端头和桥面铺装、直至采用最不利加载模式进行逐级加载的整个过程中, 对混凝土裂缝开展、混凝土应力、混凝土应变、普通钢筋应力及预应力钢束应力等进行跟踪[1]。
在塑性损伤模型中, 混凝土单轴拉伸和单轴受压的应力-应变关系曲线考虑混凝土从曲线软化段卸载, 材料弹性刚度出现损伤的情况。随着混凝土塑性应变的增长, 材料损伤效应更加明显。C50混凝土应力-应变曲线及损伤度-应变曲线见图4~图7。
2.2 荷载模拟
1) 二期荷载。二期荷载主要包括防撞护栏、沥青混合料铺装和钢筋混凝土调平层。防撞护栏荷载集度取13 k N/m, 采用线荷载模拟;沥青混合料容重取24 k N/m3, 钢筋混凝土调平层容重取25 k N/m3, 采用面荷载进行模拟。
2) 预应力作用。对于张拉控制应力为1 395 MPa的先张法预应力钢绞线, 经计算扣除所有损失后的永存预应力在1 185~1 200 MPa之间, 故本文采用的永存预应力为1 200 MPa。
3) 温度梯度作用。温度梯度采用JTG D60—2004《公路桥涵设计通用规范》中规定的温度梯度模式进行加载, 加载模式见图8, 采用预定义场的方法进行模拟。
4) 汽车荷载。汽车荷载按JTG D60—2004《公路桥涵设计通用规范》中规定的车道荷载进行加载, 并考虑横向加载的不均匀性。
汽车荷载加载时, 采用“穷举法”确定横向连接构件的最不利剪切加载模式和最不利弯曲加载模式。通过实体有限元对不利加载模式进行计算, 找出最不利的汽车加载模式。
3 计算结果
3.1 横向分布系数分析
采用在板梁的跨中施加单位力的方式得到横向分布影响线, 采用最不利影响线加载的方法求得各板梁的横向分布系数。各板梁的影响线加载见表1。
图9为横向分布系数对比图 (mq为汽车荷载横向分布系数) , 由图可见, 采用实体有限元和“铰接板法”计算所得的横向分布系数非常相近。因此, 可以采用“铰接板法”计算新型板梁的横向分布系数。
通过横向分布系数对比图可知, 在出现“单板受力”后, 各板的横向分布系数为正常使用阶段横向分布系数的1.28倍。通过对新型空心板梁配筋的适当加强, 即使板梁两侧的横向连接全部失效, 也不产生断板问题。因此, 新型空心板梁为养护管理部门带来便利, 在修补板梁横向连接构造的选择上更灵活、更方便。
3.2 弹性分析结果
根据弹性计算结果, 新型空心板梁单板纵向受力性能均满足规范相关要求。
对于板梁间横向连接构造的分析主要考虑以下2种组合, 考察板梁间1号、2号横向连接构造位置混凝土上、下缘横向正应力情况 (见图10) 。
1) 组合1:二期恒载+汽车最不利正弯矩加载效应+0.8升温梯度效应。
2) 组合2:二期恒载+汽车最不利负弯矩加载效应+0.8降温梯度效应。
在组合1时横向连接构造最大横向拉应力出现在2号接缝跨中的下缘, 大小为3.25 MPa, 在组合2时横向连接构造最大横向拉应力出现在2号接缝的跨中上缘, 大小为1.61 MPa。由此可知, 在作用效应组合下板梁间横向连接构造可能发生开裂, 产生纵向裂缝。
3.3 非线性分析结果
在加载过程中, 板梁结构最大主压应变出现在2号接缝跨中上缘, 混凝土主压应变在加载至预应力钢束屈服未达到极限压应变。
在整个加载过程中普通钢筋最大拉应力始终出现在2号接缝跨中横向连接钢筋上。当加载至11.6倍的汽车荷载时, 该处钢筋发生屈服, 认为横向连接构件达到极限承载力。
在整个加载过程中, 预应力钢束的最大拉应力始终出现在2号板梁钢束跨中处。当荷载增大至12倍的汽车荷载时, 预应力钢束即将发生屈服, 认为板梁达到极限承载力。考虑材料安全系数、荷载分项系数、活载冲击系数及结构安全等级, 此时单板抗弯承载能力约为荷载效应基本组合的1.8倍。根据计算结果得到预制板梁在逐级加载下的破坏全过程 (见图11) [2]。
由此可知, 新型板梁横向连接构造和板梁单梁基本上同时发生破坏;在板梁发生破坏前, 横向连接构造始终具有较好的传力性能, 横向连接构造的承载能力不控制设计。
4结语
1) 新型板梁的横向分布计算采用铰接板法。板梁在活载下的横向分布系数基本与单梁受力相当, 即使板梁两侧的横向连接全部失效, 也不产生严重的断板问题。板梁间距宜控制在一辆车宽度范围内。
2) 预制板梁在各施工阶段, 结构性能均能满足规范要求, 且在正常使用阶段横向连接构造不出现裂缝。
3) 预制板梁的横向连接构造与板梁单板几乎同时达到极限承载力, 且在预制板达到承载力之前, 横向连接构件具有较好的传力性能。为更好地达到主体结构与连接构造同步寿命、减少横向连接构造裂缝宽度, 可适当加强横向连接构造内横向连接钢筋直径。
4) 新型预制板梁既保留了传统预制空心板梁的优点, 又能满足支座平置密贴的要求。预制板梁整体构造尺寸合理, 单板纵向和板间横向连接构造承载力比较富裕, 板梁细部尺寸尚可进一步优化。
5) 板间横向连接构造与钢筋混凝土铺装一起浇筑, 减少施工工序;横向连接构造混凝土的浇筑不需底模, 连接钢筋也不需要焊接, 便于施工和现场质量控制。
摘要：针对现行预制空心板梁存在的主要缺陷, 在保留先张法工艺和低结构高度等优点的前提下, 对其截面构造和横向连接构造等进行改进和优化, 提出一种新型先张法预应力混凝土板梁。采用ABAQUS有限元软件对其进行线弹性分析和非线性分析, 全面了解新型板梁单板和横向连接构造的受力, 从而验证新型板梁具有良好的受力性能。
关键词：先张法,预制板梁,横向连接,设计及精细化分析
参考文献
[1]庄茁, 张帆, 岑松.ABAQUS非线性有限元分析与实例[M].北京:北京科学出版社, 2005。
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