先张空心板

先张空心板（共8篇）

先张空心板 篇1

摘要：结合工程实例,从预制场布置、原材料质量控制及混凝土配合比要求、先张法预应力空心板施工工艺三方面进行了介绍,以完善先张法预应力空心板施工工艺,提高先张法预应力空心板的施工质量。

关键词：施工工艺,先张法,预应力,质量控制

辽宁阜朝高速公路路基第十一合同段共有20 m先张法预应力空心板936片,均在预制场预制。预制梁平均长19.96 m,梁高90 cm,板宽149 cm,混凝土设计标号为C40,预应力钢筋采用270级ϕj15.24钢绞线,标准强度Ryb=1 860 MPa,弹性模量Ey=1.95×105 MPa,单束张拉控制应力为195.3 kN,每片梁有18根钢绞线。

1 预制场布置

预制场布置在国道101北侧,朝阳东互通立交区A匝道起点,长320 m,宽40 m,设36个梁板预制台座,2个存梁场,1个钢筋骨架绑扎场及木工房、钢筋加工房、水泥库、发电机房等。场内设有1台贝雷桁架拼成的50 t自行式龙门吊,为梁板的预制及吊运、装车服务。1台拌合能力为25 m3/h的混凝土拌合站。混凝土采用混凝土罐车运输。

2 原材料质量控制及混凝土配合比要求

2.1 砂、石料、水泥的质量控制

1)砂。采用小顾洞河水洗砂,其指标要满足配合比及规程要求。2)石料。采用长宝石料,其指标要满足配合比及规程要求。3)水泥。采用秦皇岛“浅野”牌42.5级普通硅酸盐水泥,其指标要满足配合比及规程要求。

2.2 钢筋及预应力钢材的质量控制

热轧钢筋采用凌钢和鞍钢生产的,预应力钢绞线采用天津预应力钢绞线一厂的。所有钢筋及预应力钢绞线进场时必须有出厂合格证、产品质量证明书,并进行外观检查。钢绞线要逐盘进行外观检查,表面不得有裂纹、毛刺、油污、锈蚀、机械损伤等缺陷。钢筋进场时,每20 t为一批;预应力钢绞线每60 t为一批,进行取样抽检试验,经检验合格后,方可使用。其机械性能分别按GB 1499-98和GB 5224-95执行,钢筋及预应力钢绞线必须入棚,贮存于地面以上0.5 m的平台、垫木或其他支承上。

2.3 外加剂

外加剂使用必须经过总监办中心试验检验,性能符合要求才能使用,且外加剂掺量必须严格控制。施工选用的是沈阳富浪FL高效减水剂,每盘混凝土所用外加剂应提前称量备好,专人负责添加。要求外加剂专库存放。

2.4 混凝土配合比要求

水灰比为0.41,水泥用量为440 kg/m3,5 mm～10 mm碎石掺量按35%,10 mm～30 mm碎石掺量按65%,外加剂按水泥用量的3%,坍落度按6.0 cm～9.0 cm控制。

3 预应力空心板施工工艺

1)准备好经校验的张拉机具。

施工现场应具备经监理工程师批准的张拉程序、步骤、现场施工说明书及能够正确操作的施工人员。施工现场具备确保全体操作人员和设备安全的必要的预防措施,实施张拉时,应使千斤顶的张拉力作用线与钢绞线的轴线重合一致。

2)清理台座。

先张法底座为现浇混凝土上铺钢板,张拉钢绞线前应先将钢板表面锈除去并冲洗干净,以免影响涂刷隔离剂。

3)涂刷隔离剂。

在清理好的台座上用毛刷涂刷好机油,一般要涂1遍～2遍,且要涂刷均匀,防止底座与梁体粘连,造成底座损坏。

4)钢绞线的制作与安装。

a.钢绞线放置在锚固端,底部放在钢架上,置于混凝土平台上。b.用切割机下料,依据现场条件,钢绞线下料长度为84.4 m,误差控制在L/5 000以内。 c.钢绞线下料完毕,放置在槽内台座上,并用钢筋架起,防止钢绞线下垂。d.放置预应力失效隔离套管,待张拉完毕后,定位套管,并把套管口封死,防止水泥浆进入套管内。e.装设张拉设备,准备预张。

5)预张拉调整初应力。

现场施工采取预应力钢绞线整体同时张拉,因此张拉前必须调整初应力。其值取控制应力的10%即19.53 kN;调整初应力时用25 t千斤顶一根一根的张拉,使钢绞线应力都为19.53 kN。初张拉结束后,应仔细检查每根预应力筋的位置是否与设计位置相符,否则应重新调整。

6)钢绞线的张拉。

a.预张拉结束后,对千斤顶锚固端、前后钢横梁作一次详细检查。若一切正常,则开始预备张拉,张拉时用2台300 t千斤顶,2台油泵供油,使2台千斤顶同时启动,千斤顶顶推前横梁,通过丝杠带动后横梁,使钢绞线被张拉。张拉前在钢绞线上作一记号,作为测量伸长量的参考点。b.张拉程序。0→初应力0.1δcon→1.05δcon(持荷2 min)→0→δcon(锚固)。c.初张拉结束后,安置好千斤顶进行张拉。张拉过程应匀速,两油泵压力表同时起动,且每隔5 MPa油泵暂停供油,测量钢绞线伸长量是否一致,前后横梁是否保持平行,否则应进行调整。在张拉过程中,抽查预应力钢绞线的预应力值,其偏差的绝对值不得超过按一个构件全部预应力总值的5%,这项工作应重复进行。当应力达到1.0δcon时,测其伸长值,如果差值超过±5%时应停止张拉,查明原因后,再继续张拉,当达到1.05δcon时,测其伸长值,并持荷2 min封锚。d.张拉时,注意检查钢绞线是否产生滑丝、断丝现象,如有则停止施工,进行更换。e.张拉完毕后,检查钢绞线的位置是否与设计位置一致,最大偏差不大于5 mm。f.以上各工序都在监理工程师的监督下进行,只有在监理工程师检查确认许可后,方可进行下一步工序的施工。

7)钢筋制作成型、安放。

绑扎钢筋应在张拉结束8 h后进行,定箍筋位置,绑扎底板、腹板钢筋,应符合JTJ 041-2000公路桥涵施工技术规范,并报请监理工程师检查认可后方可进行下一步工序的施工。

8)模板安装。

a.芯模为订做的楔形装置钢内模,进场时检查其尺寸是否与图纸相符,制作是否满足施工要求。b.侧模为订做的钢模,在立钢模前,先在底模上放出该梁的长度和角度。支撑时,下部要用方木与楔块撑于传力柱上,上部采用拉杆、撑杆拉紧边模,并打拉线固定牢靠。c.测量侧模的垂直度并进行调整。d.挡头模板,先在调整好的侧模上量好尺寸,用线锤检测垂直度,并与底模上的线相重合后,再进行加固。e.模板安装应符合JTJ 0411-2000公路桥涵施工技术规范要求,并经监理工程师检查合格后,方可进行下一步工序的施工。

9)浇筑混凝土。

a.混凝土拌制。在预制大梁前,应检查拌合楼自动计量装置的配料是否准确,严格按配合比上料,材料用量偏差控制在:水泥±1%,水±1%,骨料±2%。在混凝土拌制过程中,实验人员对混凝土坍落度应随时进行检查,以保证混凝土的和易性,拌制时间一般控制在2 min左右,使用外加剂应适当增加搅拌时间。b.混凝土浇筑。预制空心板梁混凝土浇筑分两次进行,浇筑前焊好内模支撑筋,1 m设一道。首先浇筑底板,混凝土用量为5.18 m3,然后安装内模,内模事先刷好隔离剂,分截放入,处理好接缝,随即进行顶板钢筋绑扎,时间控制在1.5 h内,然后进行腹板和顶板浇筑。浇筑混凝土时,为防止内模上浮和偏位,采取外模上拉杆与内模间垫木块加以固定,并应对称平衡地进行浇筑。混凝土振捣应有专人负责,严格执行操作规程。采用平板振动器和振动棒结合使用。插入式振动棒应避免碰撞模板、钢筋及预埋件。在插入或提升振动棒过程中,不能过快,应匀速提升,直至混凝土面停止下沉,表面平坦、泛浆为止。混凝土浇筑应连续进行,顶面用木抹子抹平即可。

10)混凝土养护。

混凝土浇筑完毕初凝后,用麻袋覆盖;终凝后再洒水养护。为节约张拉台费用,提高梁体同期强度,加快周转,采用蒸汽养生辅助,保持混凝土面经常处于湿润状态,并连续养护5 d。随梁试件应在同条件下养生。

11)拆模。

a.拆除芯模。由于蒸汽养生辅助,空心板混凝土强度8 h达C20以上,拆除固定铁丝,启动钢内模楔形装置,自端头拆除内模,注意不能野蛮施工,以免扰动混凝土,产生裂缝。b.拆除外模。拆除端头时避免剧烈撬动,以免端头混凝土破损。c.封堵端头。拆模完毕后,自封头混凝土内砂浆砌砖,底部设泄水管,存水养生,养生期间封头C20混凝土要及时浇筑,封头混凝土拆模后,表面要平整、密实。

12)放张。

蒸汽养生辅助以常规养生,空心板强度一般5 d～6 d即可达到设计强度的100%,同期养生试件抗压强度合格后,即可进行钢绞线放张,否则延长养生时间。放张后把端头处钢绞线用砂轮切齐,涂以防锈漆即可移梁。

参考文献

[1]施展.跨既有线预制梁架设施工技术[J].山西建筑,2006,32(11):133-134.

[2]张杰东.浅谈先张法预应力空心板预制工艺及质量控制[J].山西建筑,2006,32(12):138-139.

先张空心板 篇2

关键词：先张法；预应力；混凝土空心板；裂缝成因；防治措施

中图分类号：U445.71 文献标识码：A 文章编号：1006—8937（2012）23—0157—02

我国桥梁科技的日益发展以及施工装备技术水平的提高，使预应力混凝土桥梁施工技术得到了普及，先张法混凝土空心板桥梁建设也日益的增加，空心板的生产也朝着规模化、工厂化生产了。但在施工过程中，由于各种环节的控制没有严格的到位等其他方面的原因，使得预应力钢筋混凝土桥梁的缺陷也一并暴露出来了，其中危害最大而又最常见的质量缺陷就是裂缝，而混凝土最主要的缺点就是抗拉能力差，容易开裂，很多的工程实践及理论研究结果得出，很多混凝土结构都是带裂缝工作的。有些裂缝在使用中或因各种物理化学因素的作用使裂缝不断产生，发展扩大从而引起混凝土碳化，钢筋保护层剥落，钢筋、钢绞线腐蚀，导致预应力损失，使混凝土强度和刚度受到削弱，耐久性降低，结构物使用寿命缩短，给人民群众的生命安全带来隐患。

下面笔者就在工作中整理的监理经验浅谈一下在先张法预应力钢筋混凝土空心板桥梁中空心板底板部位出现裂缝的成因和防治，以供桥梁工程技术人员同行参考。

1 设计原因及防治措施

①设计断面不足，宽度尺寸偏大。如一般薄壁式空心板底板宽度设计为1.0～1.2 m，底板厚为0.12 m。而有的年轻设计人员往往是从大学毕业就直接分到设计单位，搞的是纯理论化的设计，往往不考虑工程施工过程当中的可行性和可操作性。例如某省道二级公路大桥中20 m先张法预应力钢筋混凝土空心板的设计，在施工当中就往往使底板混凝土难以从两边振捣到底板中部。

②设计计算当中的结构计算时漏算或部分没有计算。计算的模型，结构受力假设理论与实际受力不一致，荷载少算或漏算，结构安全系数不够，内力分配筋计算错误，钢筋布置错误或设置偏少也既是相应的钢筋间距过大，结构刚度不足，构造处理欠妥，设计图纸技术交底不清。又例如某省道二级公路大桥高架桥当中的空心板中间部位的箍筋间距为0.2 m有点偏大，而往往同类型空心板桥梁中部箍筋间距一般为0.15 m。又如某省有一座20 m先张法预应力钢筋混凝土空心板桥梁在经业主请省内知名桥梁专家会诊部分空心板底板纵向裂缝质量缺陷时，专家组都认为该桥设计图纸为八十年代淘汰的设计图纸，到现在还在套用，而我们的交通主管部门一直都在提倡采用新方案、新材料、新技术，我们施工单位所拿到手上的设计图纸却都还没有紧跟时代步伐，与时俱进。这样一来，还让施工单位如何去采用新方案、新材料、新技术，施工单位又如何建设出精品工程、样板工程，我想施工单位也最多只能做出合格的工程了。

当然了，以上两种情况也是极少数现象，现在大多数设计单位还是采用新技术如CAD制图等，也考虑了施工过程当中的可操作性，如果设计当中没考虑到施工的操作性的可能，那么施工单位就肯定也会出现马虎施工、偷工减料、应付了事，与监理发生争执的情况，这样也就会出现质量缺陷。总之，在设计计算时应全面考虑空心板的受力情况，包括施工荷载作用下的受力计算。在梁板配筋时，注意剪力筋的布设，并要做到增加钢筋根数，减小钢筋截面，对薄弱位置应做特殊设计。

2 施工原因及防治措施

①预制台座平整度，强度。先张法预应力钢筋混凝土空心板施工一般为大批量预制生产，那么就要先建预制台座，台座必须保证有一定的强度和平整度，台座表面的质量相应影响空心板底板的质量。

②施工当中钢筋的安放位置。一定要按设计图纸的要求，间距不能偏大也不能不均匀，否则会出现放张后空心板底板混凝土受力不均匀而出现开裂现象。

③空心板底板钢筋的保护层。保护层要严格按照设计图纸的要求设置放好垫块，保护层不能太薄也不能太厚，钢筋混凝土空心板底板钢筋的混凝土保护层过厚或过薄也同样会使底板混凝土在放张后产生不同的内应力，从而使空心板底板出现纵向裂缝的质量缺陷。

④预应力钢绞线的张拉。预应力钢筋混凝土空心板桥梁中预应力的作用是最主要的，因此与预应力张拉工作相联系的预应力钢绞线、工具夹片、工具锚、张拉千斤顶、张拉机具设备、张拉油表，张拉台座的稳固性、抗倾覆性、抗滑移性、张拉台座的强度和刚度等都有关系。预应力钢绞线要采用设计图纸规定的型号规格，必须符合有关技术标准规定。工具夹片和工具锚必须要严格配套使用，否则会使夹片严重刮伤钢绞线从而会引起在张拉时产生断、滑丝现象，使钢绞线的伸长值没有在控制伸长值范围内，这样产生的后果会导致在钢绞线放张时产生的预应力不均匀，相应的使空心板底板的混凝土产生不均匀内应力而出现破坏，产生局部沿钢绞线方向的纵向裂缝。因此预应力钢绞线锚具、夹片和连接器必须符合规范要求且具有可靠的锚固性能。同理，张拉千斤顶，张拉油表要严格按《公路桥涵施工技术规范》要求进行标定，张拉机具也应经常检查并加好液压油。张拉台座张拉端和固定端必须具有一定的刚度，千斤顶的限位尺寸应在把工具夹片敲紧、敲平齐后量得的外露量的基础上加上1～2 mm，以保证钢绞线工具夹片、锚具的回缩量在施工技术规范规定的范围内，且也不会损伤刮坏钢绞线，这样才能使钢绞线的预应力不会产生过大的不均匀损失，从而保证空心板混凝土在钢绞线放张时均匀受力而不致开裂。预应力钢绞线的安装应严格按照设计图纸要求对称安放，且空心板两端钢绞线的失效长度应按图纸要求对称相等设置。预应力钢绞线的张拉一定要对称张拉，以防止局部变形过大，这样才能充分保证发挥预应力钢绞线的作用，安全地实现预应力的张拉作业，使预应力钢绞线受力均匀。预应力钢绞线的放张必须要等空心板混凝土强度达到设计要求的混凝土强度后，如设计没有规定时，不得低于设计混凝土强度等级值的75%且不低于4个昼夜，冬季放张施工则还要视气温情况而定，一般不得低于8个昼夜后才能放张，且放张必须按设计要求的顺序放张，如设计未规定时，应分阶段、对称，相互交错的放张。在放张之前应将限制位移的侧模、翼缘模板或内模拆除，多跟整批预应力筋的放张可采用砂箱法或千斤顶法，用砂箱放张时，放砂速度应均匀一致，用千斤顶放张时，放张宜分数次完成，单根钢绞线放张时，宜先两侧后中间，并不得一次将一根钢绞线放张完，这样才能使空心板底板混凝土在放张时均匀受力，不致产生扭曲、裂变进而引起纵向裂缝。

⑤预应力混凝土的组成材料和配合比。混凝土的组成材料一般为碎石、砂、水泥、水及外加剂。碎石的压碎值、含泥量、针片状必须符合规范要求，级配良好，在满足钢筋间距要求的条件下，尽可能的选用较大粒径的碎石，但也不可过大。砂应采用含泥量小于1.5%、级配良好、细度模数为2.6～3.2的中、粗砂，砂率应为35%～40%左右。水泥应选用水化热较低，水化速度较慢的矿渣或粉煤灰等低水化热的水泥。外加剂应在试配前做好各项检测，防止对钢绞线及钢筋的锈、腐蚀，而影响混凝土对钢绞线的不均匀握裹力。另外还要防止骨料间产生的碱—集料反应。水应采用干净的经检测合格的水，水灰比应能满足施工浇注的流动性、和易性，水灰比不可过大，否则会使混凝土的强度降低，也会使混凝土的后期收缩增加，从而产生裂缝。在满足施工要求的混凝土的工作性的前提下，应尽可能的采用偏小的水灰比，应在施工现场检测各种砂石材料的含水量后，扣除集料水份，按设计配合比准确地调整好实际施工配合比。另外设计配合比一定要试验工程师精心看懂图纸，理解透彻混凝土配合比设计中各项技术参数的应用范围，真正做到设计出最佳的设计配合比，最优的施工配合比，用来正确的指导空心板混凝土的施工生产。

⑥混凝土的温度变化。由于温度的变化而引起混凝土开裂的情况也是存在的，关键是要防止混凝土在施工、养护当中的温度变化速度。因钢筋、钢绞线和混凝土的热胀系数不一致，因此不能使混凝土空心板在浇注施工和养护中受到骤然升温和降温，否则混凝土会产生裂缝。这就要求对预应力混凝土的养护一定要到位，养生时间按规范要求7～14 d以上，因为预应力混凝土比普通混凝土要“娇贵”些。

⑦预应力混凝土的施工技术情况。预应力混凝土的施工千万要选择有一定经验的桥梁专业队伍施工，不能随便拉支队伍就开始桥梁建设，否则会走很多弯路的。一个专业化施工队伍选的好，各种环节的施工也就能够管理很好，搭接的顺利。例如钢筋加工制作、绑扎，钢绞线安装、张拉，模板的拼装，混凝土的拌和、浇注和振捣成型、养生，预应力的放张，每个环节每道工序都有可能产生使底板纵向开裂的因素，关键是如何避免。混凝土的浇注特别是腹板和底板的振捣成型，振捣的方式、方法、结果如何都要把握好。空心板混凝土的施工可采用先浇底板混凝土再装芯模方法施工，先张法空心板底板的振捣也可采用固定于底板上的附着式平板振捣器，且间距不能超过80～100 cm，腹板可用手提式振动棒，特别要交代操作人员不能漏振，也不要过振，漏振会使底板混凝土不够密实，产生蜂窝、麻面、气孔多等松散表面现象，过振也会使底板混凝土产生离析，使底板也出现蜂窝，这样会使底板混凝土强度不均匀，强度降低，达不到设计要求。在放张时会使空心板底板产生纵向裂缝等其他形式的裂缝，因此混凝土的振捣对空心板混凝土的强度的影响也是重要的。如果振捣方式方法和振捣效果越不理想，那么混凝土的收缩、徐变变形也就越大，空心板底板开裂的情况也就越容易出现。因此应严格控制好混凝土施工当中的浇注、振捣及成型，混凝土的养生也应及时且符合规范要求，使空心板混凝土保持在良好的养生状态，空心板内部也应注意养生。空心板在吊移出预制底座时，混凝土的强度不得低于设计所要求的吊装强度。另外现场施工员、桥梁工程师、试验工程师、质检工程师等技术人员也应技术交底到各班组民工当中并尽职负责、精心施工、管理到位。

3 结 语

总之，预应力混凝土空心板桥梁产生裂缝的原因很多，为了保证空心板满足设计和规范要求，从设计、施工、监理等各个环节都要层层严格把关，设计单位按设计规范和技术标准进行优化设计，施工单位严格按图操作施工，监理单位按监理规范严格监理，要对混凝土裂缝进行认真研究、区别对待，采用合理的方法进行处理，并在施工中采取各种有效的预防措施来预防裂缝的出现和发展，保证建筑物和构件安全、稳定地工作，这样才能避免预应力混凝土空心板裂缝的产生，施工单位也才能交出业主满意的桥梁工程。

参考文献：

[1] JTG/TF50—2011，公路桥涵施工技术规范[S].

先张空心板 篇3

1 裂缝部位及规律

1)在施工期间,先张预应力空心板梁裂缝均发生在受压区,受拉区未发现裂缝。2)在空心板顶面,裂缝较易出现的位置多发生在箍筋附近,裂缝宽度目估在0.1 mm～0.3 mm,严重者超过0.5 mm,且有时平面贯通,多数裂缝发生在中间1/3梁宽位置,深度不大,一般在10 mm以内。3)顶面预留铰缝钢筋处,也是经常发生顶面裂缝的位置,这种裂缝长度一般在25 cm左右,且深度极小,对构件基本上没有影响。4)在梁体侧面,裂缝上宽下窄,其上与顶面裂缝相接,同一片梁体的裂缝具有规律性,间距一般在1.5 m～2.0 m范围内,裂缝长度一般为梁高的1/2,严重者为梁高的3/4。5)裂缝易发生在温差变化大、空气干燥的季节。6)混凝土水灰比大,浇筑时发生离析现象的空心板顶面易发生裂缝。7)较长的顶面裂缝,多发生在侧模板接缝处。8)纵向裂缝较为少见,但也曾出现过整槽发生纵向裂缝的现象,纵向裂缝发生时,一般其横向裂缝也较为严重,纵向裂缝一般不贯通,间隔出现。

2 早期裂缝内部原因分析

1)水泥的水化热作用。混凝土在拌和、运输、振捣、凝结、硬化的过程中,水泥与水发生水化反应,水化过程中释放出大量的热能,水化反应有两次升温和两次降温过程。内部温度升高,而板面温度因外界气温影响有所降低,升温使混凝土内部体积膨胀,降温使混凝土表面收缩。2)矿物成分与水发生水化反应。水泥与水接触后,其矿物成分与水发生水化反应生成水化物。水化物的体积是水泥的2倍多,同时水化物的生成在混凝土中产生大量的热量,当内外温差形成时,裂缝便形成。3)碱骨料反应。在施工中,多数为硅酸盐骨料,它是活性集料中含有无定形氧化硅成分或在碱环境下石料本身会产生膨胀。当混凝土拌和后,水泥中的碱不断溶解,这种碱液与活性骨料的硅酸盐物质发生化学反应,析出胶状的碱——硅胶,硅胶从周围介质中吸取水分而发生膨胀,其体积可增大到3倍,从而使混凝土产生膨胀裂缝。4)混凝土的干缩作用。混凝土在凝结、硬化过程中,仅很少一部分水分参加水化反应,而大部分水分逐渐蒸发,使混凝土体积产生干缩变形。由于水泥浆形成水泥石,其极限干缩接近3 000微应变,干缩作用使混凝土内产生不同程度的拉应力。由于混凝土硬化初期抗拉强度小,如果干缩产生的拉应力超过其抗拉强度时,将会出现裂缝现象。

3 早期裂缝外部原因分析

1)混凝土配比设计不合理。预应力混凝土空心板混凝土设计标号较高,20 m跨径约为50号;10 m,13 m和16 m跨径约为40号。在混凝土配比设计时,一般施工人员偏于保守,水泥用量超出高限,特别是在新的混凝土评定标准提高以后,其水泥用量较以前增加了5%～10%,由于水泥用量的增加,使混凝土凝结收缩量增大,造成表面产生裂缝。2)水灰比过大。3)砂、石料含泥量超限。在施工过程中,有时砂、石料含泥量超限,这样它们与水泥之间的胶结力有所降低,造成混凝土的强度和抗渗性降低并且产生网状裂缝。4)内模胶囊上浮。在混凝土浇筑过程中,混凝土对胶囊有较大的浮力,如果胶囊固定不牢,就会发生胶囊上浮现象,造成顶板厚度减小,这种情况也极易产生干缩裂缝。5)抽拔胶囊过早。抽拔胶囊的时间与养护温度和混凝土的质量有关,一般控制混凝土强度达到0.6 MPa～0.8 MPa时为宜。抽拔过早会出现“粘皮”现象,对混凝土质量有影响,当顶板厚度减小或顶板浮浆过厚时,裂缝容易产生,这种原因出现的裂缝多为纵横裂缝交错,严重者会出现下陷。6)保护层厚度不均匀。在钢筋成型时,有时尺寸控制不准确,造成顶板保护层过小或过大,这种情况下也常常出现裂缝。7)胶囊漏气。内模胶囊因为制造质量或在施工中有时损坏,造成在混凝土浇筑过程中漏气,气压降低,在混凝土几乎没有强度的情况下,如果发生漏气现象,顶板混凝土将发生下陷,造成难以补救的事故。8)侧模拆除时间过早。在混凝土抗压强度达不到2.5 MPa时,拆除侧模板,由于操作时发生振动,侧面常常出现较窄的竖裂缝。9)预埋铰缝钢筋被碰撞。当混凝土抗压强度很低时,在养生或操作时,碰撞空心板顶预埋铰缝钢筋,这时混凝土基本没有抵抗外力的能力,从而发生裂缝。10)气温剧变。气温的急剧变化或大风造成混凝土表面急剧冷缩或干缩,从而增大了混凝土的拉应力,加快了混凝土早期裂缝的形成。11)养生不当。12)松张过早。

4 早期裂缝防治

1)合理进行混凝土配合比设计。在混凝土配比设计中,不要为了提高保证率而过多的增加水泥用量,在满足混凝土坍落度的前提下,尽量采用可靠的减水剂,合理调配配合比,降低水泥用量和用水量,以减少混凝土的凝结收缩量。2)严格控制原材料。按照质量要求,严格进行选料,对不符合要求的砂、石料和水泥不许进场,对含泥量较大的骨料要用水冲洗,严禁使用过期和不同标号的水泥,尽量采用发热量及收缩量较小的水泥。3)选择较好的天气浇筑混凝土。注意天气预报,尽量选择较好的天气浇筑空心板,尽量避开下午、下雨和温差较大的天气浇筑。夏天浇筑混凝土不宜在白天进行,冬季宜在中午浇筑混凝土,并要采取冬季施工措施。4)在开盘前,对混凝土和设备要有专人严格进行检查,严禁机具带“病”上岗,严禁在浇筑过程中间断施工,确保混凝土浇筑的连续性。5)铺底混凝土振平以后,应立即放胶囊内模,并浇两层混凝土,尽量缩短施工缝上下两部分混凝土的施工时间差。6)混凝土在初凝前往往会出现裂缝,这时应及时收浆二次抹平,这样处理一是增加了混凝土表面的密度,二是使混凝土表面产生的裂缝愈合。这是清除早期裂缝最行之有效的措施。7)严格检查胶囊,严防漏气。对使用的胶囊要经常打压检查,发现漏水则应及时修补。8)胶囊定位钢筋要固定好,防止胶囊上浮。胶囊定位钢筋下料要准确,生根要牢,一般固定在钢绞线上为好,防止胶囊上浮,出现顶板厚度减小,最终引起早期裂缝。9)加强混凝土养生。混凝土浇筑完毕,及时盖草袋或塑料膜,并经常洒水使之保持湿润。气温低于10 ℃,要加盖保温材料,进入冬季采用蒸汽养生。在早期养生时不要碰预留铰缝筋,更不要在板上行走。10)严格控制拆模时间。抽胶囊的时间要根据现场混凝土强度而定,最好通过试块来确定,严禁过早抽胶囊。侧模拆除时间,也要待混凝土达到一定强度后,方可拆除。11)严格控制放张时间。每槽梁中的每块板浇筑的时间都不一样,松张时要以最后浇筑混凝土强度来控制,控制松张的混凝土试块与梁体同等的养生条件,混凝土强度低于85%时严禁松张。12)早期裂缝的补救。空心板出现较小的早期裂缝一般不必处理,但裂缝宽度较大和深度较深时,应做些处理,对较严重的裂缝可以凿成三角槽,用环氧树脂砂浆修补。空心板裂缝最大的危害就是渗水,使内部钢筋锈蚀而影响使用寿命。因此,出现裂缝的空心板最好集中在一起安装,桥梁铺装混凝土做成防水混凝土。

摘要：阐述了先张预应力空心板早期裂缝的部位及规律,分析了预应力空心板早期裂缝的成因,提出了具体的防治措施,以解决先张预应力空心板的裂缝问题,提高预应力空心板的质量。

关键词：空心板,裂缝,成因,预防

参考文献

先张空心板 篇4

先张预应力空心板具有造价低、施工方便、外形美观等优点, 在公路工程中被广泛采用。但是, 先张预应力空心板对台座设计、施工质量控制的要求较为严格, 施工中要严格把关, 否则易出现质量和安全事故。

济南市经六路公跨铁桥梁工程起讫里程为K2+571～K3+167, 桥长596 m。其中东西引桥432 m, 均采用跨径为20米先张法预应力混凝土空心板结构, 混凝土等级为C50, 板宽1 m。

2 施工方案

设置重力式槽形张拉台座, 千斤顶张拉钢绞线, 空心板砼按底部和上部的浇注顺序一次连续浇注完毕, 采用砂箱整体放张。

3 台座设计

张拉台座设计为重力式槽形钢筋砼结构。

3.1 张拉台座的尺寸设计

通过试算和比选, 张拉台座结构尺寸见图1所示, 每槽台座长度为66 m, 能同时预制20 m空心板3片。

3.2 台座受力验算

此张拉台座采用台座、台面板共同受力工作, 通过分析, 台座砼的弹性模量 (EC=2.6×104 MPa) 和土的压缩模量 (ES=20 MPa) 相差太大, 两者不可能共同工作, 而底部摩阻力也较小, 可略去不计, 实际上台座的水平力几乎全部传给了台面板, 不存在滑移问题, 故主要进行下列受力分析。

3.2.1 台座的抗倾覆验算

为便于计算, 台座受力分析图见图2所示。

(1) 倾力矩MP

由张拉力P相对于倾覆点产生的弯矩, 理论上为A点, 但由于台座底板采用5 cm厚水磨石做为底模其与下部砼结合不是很好, 取倾覆点为A点以下5 cm处的A′点。则MP=P× (0.045+0.05)

其中P=单根张拉力×根数×超张系数=187.46×15×1.05=2952.5 kN

MP=2952.5× (0.045+0.05) =280.49 kN·M

(2) 台座自重产生的抵抗矩Mg

为便于计算, 将台座重力分为G1、G2和G3三部分分别计算。

即Mg=Mg1+Mg2+Mg3=G1L1+G2L2+G3L3

说明:图中尺寸单位以cm计;在台面板下每6米设置 一道地锚桩。

说明:1.图中尺寸单位以cm计; 2.支撑牛腿部分的重力忽略不计

由于G3为不规则形状, 因此L3通过计算机CAD绘图和辅助计算得L3=1.053 m。 (砼重按25 kN/m3计)

Mg=1.3×1.2×2.2×25× (0.6+0.8+2) + (1.3+0.25) ×0.8×2.2×25× (0.4+2) +[ (1.6+2.2) ×2÷2]×0.6×25×1.053=515.42 kN·M

(3) 检验

安全系数=Mg/MP=515.42/280.49=1.84>1.5 (安全)

3.2.2 支撑张拉横梁的台座牛腿配筋

根据牛腿的结构分析, 张拉时牛腿的破坏形态属斜压破坏, 类似于悬臂受力, 在配筋方面主要考虑配置垂直于张拉力方向的受拉钢筋, 为使张拉力均匀传给台座在牛腿与横梁的接触面须埋一块1 cm厚的钢板, 按偏心受压结构计算, 钢筋配筋率按全截面计不小于0.2%。配筋图如图3所示。台面板按辅助钢筋配置ф10@200的钢筋。

3.2.3 台面板强度验算

(1) 台面板承受能力[P]=φ·A·fc·/ (k1×k2)

其中

φ:轴心受压纵向弯曲系数, 取1

A:台面板截面积

fc:砼轴心抗压强度, 取15 MPa

K1:超载系数, 取1.25

K2:台面不均匀和其它因素的附加安全系数, 取1.5

则[P]=1×1.6×0.3×15×103/ (1.25×1.5) =3840 kN

(2) 台面实际承受压力P=187.46×15×1.05 =2953 kN

(3) 由于P<[P], 故安全。

4 张拉横梁、模板的制作

4.1张拉横梁

采用四块钢板之间用工字钢焊接成箱形结构, 如图4所示。

4.2 模板

底模采用5 cm厚C20水磨石砼, 并用打磨机打光, 侧模采用∠7.5角钢和∠5角钢焊接成骨架, 内衬用4 mm钢板, 侧模每节2 m长, 为防止漏浆, 侧模与台面之间压5 mm厚橡胶条, 端模用1 cm厚钢板加工而成, 内模为定做充气胶囊。

5 钢筋、钢铰线施工

5.1 加工安装

底板和腹板钢筋在加工场预先加工成骨架, 顶板钢筋加工成另一骨架, 以便分次安装的要求, 同时加快进度, 钢绞线按设计长度加工作长度之和下料和编号, 先安装底板和腹板的钢筋骨架, 然后穿入钢铰线, 并按设计要求在钢绞线端部套入塑料管, 使板端预应力在此处失效, 在板端采用梳筋板对钢绞线定位。梳筋板定位结构见图5所示。

5.2 张拉钢铰线

采用两台柳州产QYC-25千斤顶单根张拉, 设计控制张拉力为187.46 kN, 超张力196.833 kN, 采用配套的QM15工具锚及两台ZB4-500型高压油泵。

张拉顺序采用从中向两边横向对称张拉。

张拉采用双控, 以应力控制为主, 用应变校验, 伸长量误差在6%以内为正常, 否则查明原因后, 再处理和施工。

5.3 砼施工

先浇底板砼, 然后用龙门吊将内模安装好, 接着浇筑腹板和顶板砼, 整个梁一次性连续浇筑完毕, 不留施工缝。浇注中注意防止芯模上浮, 可用箍筋将芯模箍在底板钢筋上, 并在浇注底板和腹板之间的砼时慢速均匀进行, 并随时用砼覆盖在芯模上部。

为缩短脱模时间, 在砼中掺加水泥量0.5%的减水剂FDN-A。砼浇筑工艺在此不再赘述。

当气温低于15 ℃时, 为加快台座和模板的周转, 砼养护前期采用蒸汽养生, 据现场试验表明, 掺减水剂的砼蒸养48 h, 即可达到设计强度的80%。

5.4 放张

按本工程的规范要求, 砼达到设计强度的80%方可放张, 本工程放张采用砂箱整体放松法。

6 先张预应力空心板早期裂缝的成因与防治

先张预应力空心板其基本技术已趋成熟, 但空心板早期裂缝的质量问题很难有效控制, 在施工中常有发生。笔者经过对多年空心板施工的经验总结, 在本工程空心板预制施工中, 提前对裂缝的成因进行了分析并采取相应的防治措施, 收到很好的效果。以下就影响裂缝的主要因素进行分析。

6.1 由于混凝土施工配合比不合理引起的裂缝

(1) 裂缝特征 (以下简称特征) :

细小的辐射状裂缝, 无规则分布于结构表面。

(2) 原因分析 (以下简称分析) :

由于先张预应力混凝土设计位高标号混凝土, 施工单位在配制施工配合比时, 往往使配合比中的水泥用量偏多, 于是水泥的水化热量导致了结构产生微裂。

(3) 裂缝预防 (以下简称预防) :

一是将粗骨料采用连续级配, 以减少水泥用量;二是水泥用量不得超出规范最大值;三是在配合比中掺加适量外加剂 (但要避免含氯离子, 以防腐蚀钢筋及预应力筋) 。一方面可以减少水泥用量;另一方面, 减水剂等外加剂能改善混凝土的力学性能, 减少混凝土的收缩徐变, 从而减少裂缝的产生, 并且防止了预应力的过量损失。

6.2 由于混凝土施工操作不当引起的裂缝

(1) 特征:

混凝土局部出现树枝状裂缝或龟形裂缝。

(2) 分析:

一是混凝土局部振捣不充分, 使混凝土的收缩值增大, 引发的收缩裂缝;二是混凝土收浆不当, 养护不良使结构表面水分蒸发, 形成干缩裂缝。

(3) 预防:

一是要加强振捣, 但要注意在混凝土表面提浆时, 不宜过振 (以表面泛浆、无气泡冒出为准) , 以防局部出现发热量高、体积安定性差的水泥净浆, 严禁采用以加水稀释混凝土来代替找平的施工方法。二是对混凝土进行高温、高湿条件养护, 这样在促进水泥水化作用的同时, 又能保证混凝土表面高湿, 从而减少了裂缝产生的机会。可采用塑料布覆盖麻布片的方法养护, 适量洒水即可 (以混凝土表面湿润为准, 当温度低于5℃时, 严禁洒水;同时应避免使用草帘子等养护, 以防在混凝土表面形成碱锈, 影响结构外观质量) 。

6.3 由于混凝土配比中的骨料下沉引起的裂缝

(1) 特征:

多发生于马蹄与腹板交界处的截面变化处。裂缝细小, 呈鱼尾状并时断时续。

(2) 分析:

混凝土在振捣器和重力作用下, 骨料开始下沉, 水泥浆上升, 但由于构件截面形状改变, 骨料下沉受到限制, 使得局部混凝土以水泥浆为主要成份, 于是在此处产生裂缝。

(3) 预防:

一是在尺寸变化处分层, 并注意间隔不能太长 (在初凝时间内完成上下层的浇注) ;二要严格控制水灰比, 保证满足试配的要求, 并保持其稳定;三是振捣要密实;四是混凝土下料不宜过快;五是掺入减水剂等外加剂以减少混凝土沉缩量, 促进混凝土的可操作性和流动性。

6.4 蒸养法产生的裂缝

(1) 特征:

在板表面产生横、斜裂缝。

(2) 分析:

一是出槽前后温差过大;二是升降温时控制不严格, 有的甚至不打开盖降温就“热出”。

(3) 预防:

空心板出槽或撤除保温措施时, 其表面与环境温度之差不宜大于20 ℃;坚持蒸养制度, 静置时间、升降温时间、恒温时间及升降温速度都要符合操作规程。

6.5 芯模上浮或拆除时间不当或漏气产生的裂缝

(1) 特征:

沿顶面箍筋产生纵横向枝桩裂纹, 严重者会出现下陷。

(2) 分析:

在混凝土浇筑过程中, 混凝土对胶囊有较大的浮力, 如果胶囊固定不牢, 就会发生胶囊上浮现象, 造成顶板厚度减小, 这种情况也极易产生干缩裂缝。抽拔胶囊过早或出现胶囊漏气时会出现“粘皮”现象, 同时砼自稳能力有限, 对混凝土质量有影响, 裂缝容易发生。

(3) 预防:

胶囊定位钢筋要固定好, 防止胶囊上浮, 胶囊定位钢筋下料要准确, 生根要牢, 同时加强砼振捣工艺, 在芯模侧面的砼做到慢而匀速地进行。

抽拔胶囊的时间与养护温度和混凝土的质量有关, 一般控制混凝土强度达到0.6～0.8 MPa为宜。

芯模胶囊因为制造质量或在施工中有所损坏, 造成在混凝土浇筑过程中漏气, 气压降低, 使混凝土将发生下陷, 造成难以补救的事故。施工中要对使用的胶囊经常打压检查, 发现漏气者应及时修补或更换。

6.6 放张时间过早产生的裂缝

(1) 特征:

在板端部沿钢绞线呈辐射状地产生细小裂纹, 同时板顶中部也产生细小裂缝。

(2) 分析:

松张时混凝土强度低于设计要求, 此时板端砼在受到钢绞线回缩的拉力时, 由于强度偏低, 使其局部表面产生裂缝, 同时起拱度将超过设计值, 这时顶板泥凝土因超过其抗拉强度而发生裂缝。此情况易发生在同一槽中后浇注的空心板, 由于第一块和最后一块浇筑间隔时间较长, 松张时每块板混凝土抗压强度有较大差异, 后浇注的空心板混凝土强度较低是造成裂缝的原因。

(3) 预防:

严格控制放张时间。当每槽中的每块板浇筑的时间都不一样时, 松张时要以最后浇筑混凝土强度来控制, 控制松张的混凝土试块与板体以同等的条件养生, 混凝土强度低于设计要求的张拉强度时严禁松张。另外为防止上述情况的发生, 同一槽的每块空心板可各安排一个工班同时进行空心板的浇注, 使同一槽的空心板砼同时浇注完毕或尽量缩短间隔时间。

6.7 早期裂缝的补救

空心板表面出现较小的早期裂缝、一般不必处理, 但裂缝宽度较大和深度较深时, 应做些处理, 对较严重的裂缝可以凿成三角槽, 用环氧树脂砂浆修补。空心板裂缝最大的危害就是渗水, 使内部钢筋锈蚀而影响使用寿命。因此, 出现裂缝的空心板最好集中在一孔上安装, 桥梁铺装混凝土做成防水混凝土。

摘要：就济南市经六路公跨铁桥梁预制先张预应力空心板的台座设计、空心板施工进行了介绍, 作者还结合多年的施工经验, 对空心板早期裂缝这一质量控制难点的成因进行了分析和论述, 并在工程施工中采取了相应的防治技术, 收到了很好的效果。

关键词：先张空心板,台座设计,制作,裂缝,成因,防治

参考文献

[1]交通部标准.公路桥涵施工技术规范.北京:人民交通出版社, 2000.

[2]交通部公路一局.公路施工手册——桥涵.北京:人民交通出版社, 1993.

先张空心板 篇5

先张法预应力空心板具有一定的跨越能力, 适大批量工厂化集中预制, 施工方便。在桥梁建设得到广泛的应用。对预应力构件而言, 施加预应的目的是用承受的预压应力来抵消使用荷载引的混凝土拉应力。因此, 预应力混凝土构件的一显著特点就是存在反拱度, 它也是衡量预应力砼构质量的一项重要指标。

应力张拉时给构件施加了一个预应力偏心弯矩的作用产生的[1]。然而, 在先张法预应力构件施工过程中实测的构件实际预拱度比设计值偏大[2]。尽管影响实际预拱度的因素有很多[3,4] (如混凝土收缩、徐变等) , 但本文则认为预应力作为轴压力作用引起的附加弯矩的影响不能忽略。基于这个原因, 本文对先张法预应力混凝土空心板的反拱度的精确计算理论进行了推导, 并间接得出作用在空心板上预加力N数值, 即预应力筋的张拉力的大小, 并通过计算实例进行了比较分析。这样可为工程技术人员在先张法预应力混凝土空心板预制过程中的质量控制与检测、特别是控制预应力筋张拉力能否达到设计要求这一重要环节等提供了理论依据。

1理论公式推导

1.1基本假定

在传统的反拱度的理论计算时, 是将空心板看作为受弯梁。本文考虑由于预应力束的存在, 将预应力空心板看作压弯构件来进行计算。在分析计算中, 考虑预加力N轴向力产生的附加弯矩的影响[5,6]。

在理论公式推导中采用如下假定:

(1) 空心板为均质弹性材料;

(2) 预加力N沿梁长不变;

(3) 空心板沿梁长的截面几何特性相同。

1.2理论公式推导

依据基本假定, 空心板桥的受力图及弯矩图如图1所示, 则在梁两端弯矩作用下, 任意截面的弯矩为

当梁作用有均布荷载和预加力时, 则任意截面的弯矩一般方程为:

$\begin{array}{l}{\rm M}(x)={\rm M}{}_o(x)+\frac{1}{2}qx(l-x)+{\rm N}y=\\ -{\rm M}{}_1+\frac{1}{2}qx(l-x)+{\rm N}y(2)\end{array}$

现对式 (2) 进行二次微分有:

$\frac{\text{d}{}^2{\rm M}}{\text{d}x{}^2}={\rm N}\frac{\text{d}{}^{2}y}{\text{d}x{}^2}-q(3)$

式 (3) 中:$\frac{\text{d}{}^{2}y}{\text{d}x{}^2}=-\frac{{\rm M}}{E{\rm I}}\Rightarrow \frac{\text{d}{}^2{\rm M}}{\text{d}x{}^2}=-E{\rm I}\frac{\text{d}{}^{4}y}{\text{d}x{}^4}$。

则有:$E{\rm I}y{}^{{\rm I}V}+{\rm N}{y}^{″}=q\Rightarrow y{}^{{\rm I}V}+\frac{{\rm N}}{E{\rm I}}{y}^{″}=\frac{q}{E{\rm I}}(4)$

令$\frac{{\rm N}}{E{\rm I}}=k{}^2$, 则:$y{}^{{\rm I}V}+k{}^2{y}^{″}=\frac{q}{E{\rm I}}(5)$

根据微分方程形式, 可假设变形曲线方程为:

y=Asinkx+Bcoskx+Cx2+Dx+E (6)

依次求其y′、y″、y、yIV即有:

y′=Akcoskx-Bksinkx+2Cx+D;

y″=-Ak2sinkx-Bk2coskx+2C;

y=-Ak3coskx+Bk3sinkx;

yIV=Ak4sinkx+Bk4coskx。

将y″、yIV代入式 (5) 则有:$C=\frac{q}{2{\rm N}}$依据简支梁的边界条件, 当x=0及x=l时,

y=0 即:yx=0=B+E=0 (7)

yx=l=Asinkl+Bcoskl+Cl2+Dl+E=0 (8)

当x=0及x=l时, y″=0 且$-y^{″}=\frac{{\rm M}}{E{\rm I}}$即有:

$-y^{″}{}_{x=0}=-(-k{}^{2}B+2C)=\frac{{\rm M}}{E{\rm I}}(9)$

$-y^{″}{}_{x=l}=-(-k{}^{2}A\sin kl-k{}^{2}B+2C)=\frac{{\rm M}}{E{\rm I}}(10)$

将$C=\frac{q}{2{\rm N}}$代入式 (9) 中有:

$B=\frac{{\rm M}}{E{\rm I}k{}^2}+\frac{q}{{\rm N}k{}^2}=\frac{{\rm M}}{{\rm N}}+\frac{q}{{\rm N}k{}^2}=e{}_y+\frac{q}{{\rm N}k{}^2}$。

由式 (7) 有:$E=-B=-\left(e{}_y+\frac{q}{{\rm N}k{}^2}\right)$。

将B、C值代入式 (10) 有:

$A=B\frac{1-\text{c}\text{o}\text{s}kl}{\text{s}\text{i}\text{n}kl}=\left(e{}_y+\frac{q}{{\rm N}k{}^2}\right)\frac{1-\text{c}\text{o}\text{s}kl}{\text{s}\text{i}\text{n}kl}$。

将A、B、C、E值代入式 (8) 有:$D=-\frac{ql}{2{\rm N}}$。

将常系数代入式 (6) , 便可获得在均布荷载和预加力同时作用下的挠度计算公式。

$\begin{array}{l}y=\left(e{}_y+\frac{q}{{\rm N}k{}^2}\right)\frac{1-\text{c}\text{o}\text{s}kl}{\text{s}\text{i}\text{n}kl}\sin kx+\left(e{}_y+\frac{q}{{\rm N}k{}^2}\right)\cos kx+\\ \frac{qx{}^2}{2{\rm N}}-\frac{qlx}{2{\rm N}}-\left(e{}_y+\frac{q}{{\rm N}k{}^2}\right)(11)\end{array}$

式 (11) 也就是空心板在预加应力施工阶段的反拱度的精确计算公式。

2 计算实例

2.1 空心板设计资料

跨径:标准跨径13 m;计算跨径12.6 m;

设计荷载:汽—20, 挂车—100;

材料:预应力筋采用ΦR720的冷拉钢筋, 设计强度σs=750MPa, 张拉应力σy=0.75, σ${}_s^b$=0.75×750=487.5 MPa, 弹性模量Es=2.0×105 MPa, 本工程算例暂不考虑非预应力筋。空心板采用C40, 空心板铰缝混凝土标号为C30;桥面铺装为C30沥青混凝土;栏杆、人行道采用C25混凝土, Eh=3.0×105MPa。其截面尺寸如图2所示。

先张法预应力筋的构造布置应满足“公预规”的要求, 预应力筋的净保护层为2.5 cm, 则钢筋重心离板底边缘距离为$a{}_s=3.0+\frac{2.27}{2}=4.135$cm, 7根钢筋在板横截面中呈不均匀分布, 见图3所示, 预应力钢筋沿板跨方向呈直线变化, 即保持as=4.135 cm不变。截面的几何特性经过计算汇于表1所示。

2.2 反拱度计算

2.2.1 方法一:本文推荐的方法

采用本文计算该梁的反拱度, 只需求出式 (11) 的5个系数A、B、C、D、E的值即可。依据预应力钢筋布置的位置, 则钢筋重心至换算截面重心的距离为:ey = 28.289 - 4.135 = 24.154 cm, 则有:

EhI0=3.0×1010×1 414 076.53×108=

424 222 959。

Ny=487.5×21.99×10-1=1 072.012 5 kN。

$\begin{array}{l}{\rm M}{}_y={\rm N}{}_y\times e{}_y=487.5\times 21.99\times 24.154\times 10{}^3,\\ k{}^2=\frac{{\rm N}{}_y}{E{}_h{\rm I}{}_0}=0.002527,=258.934\text{k}\text{Ν}\cdot \text{m}。\end{array}$

且:

$q=\frac{\text{混}\text{凝}\text{土}\text{重}+\text{钢}\text{筋}\text{重}}{\text{空}\text{心}\text{板}\text{长}}=$

$\frac{0.2976\times 24000\times 12.6+2.47\times 7\times 10\times 12.6}{12.6}$=

7 315.3 N (假定无其他构造钢筋) 。

将上述各值代入B、C、D、E的表达式中有:

B=2.458 853, C=0.003 412, D=-0.042 991, E=-2.458 853。

而sinkl=sin (0.050 27×12.6) =sin0.633 4=0.591 9。

coskl=cos (0.050 27×12.6) =cos0.633 4=0.806 0。

代入A的表达式中有:

$A=2.458853\times \frac{1-0.8060}{0.5919}=0.805909$。

将其参数代入式 (6) , 可得:

y=0.808 909sinkx+2.458 853coskx+0.003 412x2-

0.042 991x-2.458 853。

其中k2=0.002 527。

根据空心板梁的受力情况, 可知道在挠度最大处是在梁中, 则有:

$\begin{array}{l}y{}_{\max }=y{}_{\frac{l}{2}}=0.805909\sin \frac{kl}{2}+2.458853\cos \frac{kl}{2}+\\ 0.003412\times \frac{l{}^2}{4}-0.042991\times \frac{l}{2}-2.458853=\\ 0.250978+2.336578+0.135422-\\ 0.270843-2.458853=-0.006718\text{m}=\\ -6.718\text{m}\text{m}(\text{向}\text{上})。\end{array}$

即积分法得到的反拱度 fy=6.718 mm。

2.2.2 方法二:一般计算方法

计算反拱度时, 把空心板看作简支梁, 如图4所示。

跨中的反拱度由两部分荷载引起, 即fy=fmy+fq, 式中fmy为预应力弯矩My 所引起向上的挠度, fq为空心板自重引起向下的挠度。

对于预应力弯矩My所引起向上的挠度fmy为:

$f{}_{my}=\frac{{\rm M}{}_{y}l{}^2}{8E{}_h{\rm I}{}_0}=\frac{258.934\times 10{}^3\times 12.6}{8\times 424222959}=12.113$mm。

对于空心板自重引起的向下挠度fq为:

$f{}_q=-\frac{5ql{}^4}{384E{}_h{\rm I}{}_0}=-\frac{5\times 7315.3\times 12.6{}^4}{384\times 42422959}=-5.659$mm。

则跨中反拱度为:

fy=fmy+fq=12.113-5.659=6.454 mm。

3 结语

反拱度的两种计算方法得到的结果存在有很小的差异, 按本文方法一获得的反拱度为6.718 mm比传统的一般方法得到的结果6.454 mm要稍大, 而实际测量的反拱度值一般都比按传统的计算方法得到的设计反拱度值也要大, 因此按本文得到的反拱度值更接近实测值。

参考文献

[1]邵容光.结构设计原理, 北京:人民交通出版社, 1987

[2]陈朝辉.预拱度分析.山西建筑, 2008;34 (25) :329

[3]沈显才.预应力空心板梁预拱度控制浅析.西部探矿工程, 2007; (11) :217—218

[4]段明德.预拱度计算设置的绝对挠度法.铁道工程学报, 1996; (3) :67—71

[5]程涛, 晏克勤.关于横向荷载作用下压弯构件的等效弯矩系数的研究.黄石高等专科学校学报, 2001;17 (2) :7—8

先张空心板 篇6

施工前首先根据图纸设计要求的砼设计强度进行了砼配合比的选定, 并报监理工程师同意、批复。

20m先张预应力空心板梁的图纸设计强度为C50, 经试验选定的砼配比为:

原材料的选取:山东鲁南水泥有限公司42.5R强度等级的硅酸盐水泥;胶南松山子碎石厂的碎石;白马河中砂;淄博华伟建材有限公司NOF-2B缓凝高效减水剂。

在进行砼的浇筑施工前, 组织试验及现场监理工程师、项目部施工技术负责人、试验人员等按设计选定的砼配合比进行了现场砼的试拌工作。试拌结果表明:砼的坍落度保持在9～10cm之间时, 拌合出的砼具有良好的保水性、和易性及粘聚性, 能够满足预制梁施工生产的需要。

2 模板的试拼及检验

20m先张预应力空心板梁模板, 由施工单位选定的模板厂家定制。

侧模在运至施工现场立模使用前, 根据施工需要进行了模板的试拼工作, 对试拼的模板进行仔细的检查, 发现有不合要求的部位立即组织施工人员进行整修, 同时进行除锈、抛光处理, 经试拼自检合格的侧模连同底模一起报现场监理工程师检验, 检验合格的模板方能使用。

正式施工进行模板拼装前, 按要求涂刷脱模剂。

3 预应力钢绞线的铺设、张拉

3.1 钢绞线的铺设

对进场的钢绞线, 按每批不大于20吨, 每批取一根进行松驰试验, 每盘取一根进行拉伸试验。试验委托青岛交通工程试验检测中心进行。3#预制厂进场钢绞线检测报告详见“预应力混凝土用钢绞线检验报告”。

据张拉台座的长度、张拉横梁的宽度、张拉千斤顶的长度确定出钢绞线的下料长度。

为防止钢绞线被脱模剂及其它杂质污染。在铺设钢绞线前按要求在底模上敷设一层塑料, 塑料上压以锯短的木条, 按要求进行钢绞线下料, 铺设前派专人对每根钢绞线进行表面质量的检查, 如发现有油污、轻微锈蚀的应立即设法清除, 对锈蚀严重、有电焊烧灼的立即进行更换, 严禁不合格钢绞线用在施工生产中。

将下好料的钢绞线按设计要求穿上失效管, 放置在板梁生产线的两侧, 多人抬移至设计位置, 通过横梁, 将工作锚安装到位。

3.2 钢绞线的张拉

3.2.1 张拉设备的选用、检验

张拉设备采用四平建筑机械有限公司的产品, 张拉设备在使用前按要求进行检验标定, 张拉机具派专人使用和管理。

根据青岛建筑工程学院建筑工程检测试验中心检测给出的“千斤顶油压表标定报告 (报告编号:Z2002-4-5) , 将编号6的千斤顶与编号3257的油压表配套使用, 根据标定报告该配套千斤顶与油压表对应的回归方程为:

P=a+bQ=0.2Q。

其中:P——仪表指示值;

Q——荷载值 (kN) 。

3.2.2 张拉应力控制

(1) 钢绞线张拉以油压表应力控制为主, 张拉伸长值做校核。

张拉程序如下:

0—→初应力—→σcon (持荷2分钟锚固) 。

(2) 张拉时, 预应力钢绞线的实际伸长值, 宜在初应力为10%σcom时开始测量, 但必须加上初应力以下的推算伸长值, 并扣除构件在张拉过程中的弹性压缩值。

张拉吨位下的钢绞线理论伸长值:

ΔL=PP·L/APEP

式中:ΔLi——钢绞线的理论伸长值;

PP——钢绞线的平均张拉力 (N) , 对于20m先张预应力板梁取为张拉端的张拉力;

L——钢绞线的长度值 (施工时其值应据实测量) ;

EP——钢绞线的弹性模量。

(3) 张拉前的准备:张拉前仔细检查活动横梁、锚板放张楔块、千斤顶位置, 查看张拉螺栓、连接套筒、连接头各部位的丝扣情况, 将楔块清洗干净涂黄油锁定。下好料的钢绞线按编号与连接套筒连接, 并拧紧锚固螺栓。

(4) 初张拉:按规定的张拉顺序从零应力开始, 先用小顶将钢绞线逐根调整到初应力 (10%σcon) , 在分丝板处将每根钢绞线沿分丝板边缘用粉笔划线作为测量钢绞线伸长量的标志线, 再用小顶将钢绞线逐根调整张拉到20%σcon, 及时量测此时钢绞线的伸长量L1, 并作好记录, 然后用对称的两台200t千斤顶, 大缸同步打出要求的长度, 对于施工中使用的YDT1960千斤顶其最大行程为50cm, 施工中当YDT1960千斤顶的大缸伸长达到48cm时, 用插垫将活塞垫死, 两个顶的大缸伸长误差不大于5mm, 然后油缸回油。

(5) 控制张拉:初张拉完成后, 用YCJ250-200型穿心式千斤顶按张拉顺序, 将每根钢绞线张拉到控制应力σcon。测量钢绞线的伸长值L0, 持荷3～5min, 油表稳定后, 进行YCJ250-200千斤顶大缸的回油操作, 同时测定钢绞线的弹性回缩量L2。

(6) 钢绞线实际伸长值的确定。

钢绞线实际伸长值L=L0+L1-L2。

3.2.3 张拉注意事项

在进行钢绞线张拉过程中, 针对张拉时由于结构受力较大, 如果操作不慎、钢绞线及锚夹具的质量不稳定, 可能出现各种故障及事故的情况。在张拉时注意观测是否有异响或不正常现象出现的苗头, 施工时特别注意对工具锚、连接器、钢绞线的观测。

3.3 钢筋的绑扎

钢筋绑扎工作按要求在张拉结束8小时后进行, 钢筋采用钢筋切断机切断、弯筋机弯制成型, 就地在梁台座处进行绑扎、增加点焊数量, 以免钢筋骨架变形。

底板钢筋绑扎完成后及时向现场监理工程师报检, 经检验合格在现场监理工程师在场旁站的情况下, 放入充气橡胶内模, 继续绑扎芯模定位钢筋和面板钢筋, 完成钢筋绑扎作业。

3.4 模板的安装

模板分段连接成整体, 用M16螺栓拉杆连接, 模板与接缝之间填塞泡沫板防止漏浆。采用拉杆及钢管进行加固。

模板安装、加固完成, 经自检合格后, 报监理工程师检验。

3.5 砼的浇捣、养护

砼由拌合站集中拌合, 拌合过程中严格按施工配合比进行施工, 严把砼的振捣关, 保证浇筑砼的密实性。

砼采用混凝土运输车运输, 龙门吊提升入模。采用插入式振捣。

砼浇筑分层进行, 首先浇筑底板砼, 然后对称均匀地浇筑肋板及顶板砼。施工中安排操作熟练、经验丰富的振捣工进行砼的振捣作业, 并安排专门的质检人员对振捣的效果进行监督检查, 以保证浇筑砼的振捣质量。

砼浇筑过程中特别注意了以下事项:

(1) 下料要均匀、连续, 没有集中猛投而造成挤塞的情况。

(2) 砼的振捣:振点分布要均匀, 直至振捣到砼不再明显下沉, 无气泡上升, 砼表面出现均匀的薄层水泥浆为止, 振捣的同时, 应配合插钎排气。

(3) 浇注过程中注意加强了对砼拌和质量的检查, 严格控制水灰比, 以避免过大的收缩、徐变, 保证砼的质量。

(4) 按要求每片梁作三组试件, 二组标准养护作为梁体砼强度检验的依据, 另做一组与梁体同条件养护试件, 作为梁体拆模、吊装等工序强度控制的依据。

砼的养护采用蒸汽养护, 养护在砼浇筑完成后立即进行。

3.6 模板拆除

在砼强度能保证梁体表面及其棱角不致因拆模而受损坏时即可拆除模板。拆模时, 自两端向中间进行, 先将法兰螺栓卸掉, 然后打掉落模木楔, 通过挂于龙门吊上的倒链并用大锤配合将模板拆除, 两侧同步进行。拆模时, 严防碰撞梁体, 并采取支撑措施, 以免梁体倾倒。

通过对拆模后的预制梁表观质量的观测, 梁体表观质量除底板倒角部位有少量气泡外, 肋板砼表观质量较理想。

3.7 试验梁施工总结

通过此次20m先张预应力预制板试验的施工, 总结出了进行预应力张拉的最佳控制措施, 施工中在张拉控制力作用下实际测量钢绞线伸长值和计算的理论伸长值相比都在规范要求的±6%范围内。

先张空心板 篇7

1 原材料要求

1.1 细集料的要求

砂要求质地坚硬、颗粒洁净、耐久性好, 且不得包含团块, 以及粘土、灰土、盐、碱、壤土和其他有害物质。如果需要时, 砂应经过筛洗以达到上术要求。砂中杂质的含量应通过试验测定, 其最大含量不宜超过合同《技术规范》表408-2的规定。砂中含泥量超过要求时, 可经过水洗使用。砂的级配应符合JTJ041-89表10.2.8-2砂的分区级配范围所列三个级配区中任何一个级配区所规定的级配范围。

1.2 粗集料的要求

粗集料应按产地、类别、加工方法和规格等不同情况, 分批进行检验, 机械集中生产时, 每批不宜超过400m3;人工分散生产时, 每批不宜超过200m3。最大颗粒尺寸应不超过结构最小边尺寸的1/4和钢筋最小净距的3/4。对粗集料石质抗压强度如有需要检验时, 应进行石质抗压强度试验, 碎石的岩石试件 (边长为5cm的立方体或直径与高均为5cm的园柱体) 为含水饱和状态下的抗压强度极限强度与混凝土设计标号无比, 对于空心梁40#、50#砼不应小于2。碎石压碎指标应符合同《技术规范》的规定。粗集料中杂质含量不超过合同《技术规范》的规定。一般针片状颗粒含量应≤10%。

1.3 钢铰线的要求

钢铰线进场后, 承包人庆妥善保管及采取相应措施存放, 以防止钢铰线表面带有降低钢铰线与混凝土粘结力的润滑剂、油渍等物质, 并防止钢铰线过度锈蚀。比如存放应保持与地面或底模有一定空间并加以覆盖, 充许有轻微的浮锈, 但不得锈蚀成内眼可见的麻坑。预制空心梁所用钢铰线, 承包人在材料进场的同时, 应向材料供应部门索取随附每捆钢铰线的质量证明书, 特别是在钢铰线施工加预应力时应以每捆钢铰线随附的弹性模量控制张拉伸长量。钢铰线的切断, 宜采用砂轮锯切断, 采用其他方法时应得到监理工程师的同意, 但不得使用电弧焊切割。对于预应力钢筋的露头部份, 对于后张法应在距锚具外端不小于其直径处切断, 且不应使用火焰切割。

1.4 张拉设备的要求

千斤顶的精度应在使用前核准, 千斤顶一般使用超过6个月或200次, 以及在使用过程中出现不正常现象时, 应重新核准。当任何时候在工地测出的各预应力钢筋延伸量有异时, 千斤顶应进行核准。用于测力的千斤顶的压力表, 其精度不低于1.5级。压力表应具有大致两倍于工作压力的满载能力, 量测的压力荷载, 应不小于1/4, 不大于3/4的压力表的总刻度容量, 除非刻度数据在较大范围内清楚地具有一致精度。另外, 每台千斤顶及压力表应视为同一个单元且同时核准, 以确定张拉力与压力表读数之间的关曲线。

2 应力张拉过程的技术要求

2.1 预应力钢铰线用应力控制方法张拉时,

应以伸长值进行校核。实际伸长值与理论伸长值之差控制在6%以内, 否则应暂停张拉, 待查明原因并采取措施加以调整后, 方可继续张拉。

2.2 预应力张拉宜从两端同时进行, 当监理

工程师批准仅从一端张拉时, 应精确量测另一端的压缩量, 并从千斤顶量测的伸长值中适当给予扣除。

2.3 对于先张法预应力施工, 由于大多都采

用单根钢铰线线拉方法施加预应力, 如采用仅从一端张拉, 由于固定端的位移, 将导致每根钢铰线施加预应力及伸长量的不均匀性, 为保证每根钢铰线施工加预应力的均匀性, 应在每根钢铰线都施加预应力到0.8бcom每根施加预应力到控制应力。

2.4 钢铰线张拉程序:0-10%бk-30%бk-

50%бk-70%бk-100%бk (锚固) 。在实际操作中, 往往为了安全起见, 在进行应力的施加时都人为地比设计多增设了几个张拉的中间环节, 这样, 可以避免因应力的骤然突变而因此可能带来的安全事故。

2.5 先张法构张预应力应在混凝土强度达到85%后方可进行预应力的放张。

3 常见的一些质量通病

在预制砼空心板的过程中, 往往容易出现以下5个常见的质量问题:

3.1 预制空心板底板超厚, 顶板厚度不足, 或是预制空心板高度控制不严, 超过设计高度。

3.2 空心板底混凝土不密实, 出现渗水、漏水现象。

3.3 底板钢筋混凝土保护层厚度不足, 钢筋被脱模剂污染。

3.4 预应力空心板封端对梁板总长控制不

严出现长短不一, 有的封端端面不垂直、斜交角大小不一致, 增加了伸缩缝安装难度。

3.5 底座平面不平整, 板两端安设支座的位置高度不一致, 使板产生扭曲力。

综其过程, 导致出现以上质量问题的原因有:

多边形空心预制板采用一次性装模一次性浇注混凝土, 由于板较宽 (1米) 芯模底面下的底板混凝土不能直接振捣密实, 而是两侧的混凝土 (有的大部分是水泥砂浆) 挤压流动填充空心板的底板, 如果混凝土石料规格过大, 水灰比不当, 就会出现底板混凝土不密实、渗水漏水现象或纵向收缩裂缝。如不处理, 底板钢筋易锈蚀, 影响桥梁使用寿命。所以采用先浇底板后装芯模再浇底板以上混凝土的工艺流程, 施工质量容易得到保证。

空心预制板的芯模固定不牢, 混凝土振捣时因挤压力的作用使芯模上浮, 造成空心板底面超厚, 顶板厚度不足, 有的施工单位为了保证顶板厚度, 人为加大了板高的尺寸, 影响到桥面铺装层的厚度。采用充气胶囊作空心板芯模的空心板虽装脱模较方便, 但胶囊固牢难度大, 加之胶囊本身材质问题、上浮和局部鼓包的现象更易发生, 所以除特殊结构非用不可的情况下采用充气胶囊作芯模, 一般采用的钢模板作芯模为佳。

预制板空心板混凝土顶板出现横向裂缝, 底板出现纵理解缝的主要原因:出现横向裂缝的主要原因, 一是水泥用量过大或温差过大或养生不及时等易出现干缩裂缝, 二是底座不牢, 沉降不均匀出现横向断裂, 三是吊装或堆码, 受力支点不当出现断裂;底板出现纵向裂缝的主要原因是振捣不到位的混凝土不密实, 水泥砂浆或水泥聚集在一起, 出现干缩裂缝造成底板渗水漏水。

预制空心板几何尺寸与设计的几何尺寸不相符 (主要是长度) 、底座平面不平整的主要原因是施工马虎, 施工前、施工中、施工后没有进行工序检测所致。

结束语:

综上所述, 预应力砼空心板的生产过程并不是一件多么复杂的技术工程, 其实, 只要从原材料的控制开始, 到钢筋安装、模板立模, 以及到预应力的张拉等一系列的工艺过程, 做好中间各道环节的把关, 形成一种高标准、严要求的作业流水线, 生产出一片合格的空心板梁完全是没有问题的。加上对预制过程中几个易现的技术问题进行重点预防, 有针对性地进行控制, 这些在日常预制过程中所谓容易出现的通病问题也就可以尽量地避免了。

参考文献

[1]《公路桥涵施工技术规范》JTJ041-2000;人民交通出版社, 2000-11

先张空心板 篇8

云南鸡石高速公路第九合同段位于云南省建水县西庄镇谢家湾段, 路线起讫桩号为K61+400～K69+400, 全长8 km。合同段内共有9座先张预应力空心板中小桥, 其中跨径10 m的4座, 13 m的3座, 20 m的2座。桥梁设计宽度与路基同宽, 为20 m, 先张空心板每片梁板宽均为99 cm, 每半幅有9片梁。预应力钢绞线采用ASTMA416-98标准270级, 标准强度Ryb=1 860 MPa, 张拉控制应力采用σk=0.72Ryb=1 339 MPa, 弹性模量Ey=1.95×105MPa, 最小延伸率为3.5%, 10 m及13 m跨的空心板钢绞线采用Φj12.70, 每片梁钢绞线根数分别为10根和12根, 20 m跨的空心板钢绞线采用Φj15.24, 每片梁钢绞线根数为14根。

2 施工方案的选定

对于一般的预制先张空心板梁, 通常是在桥位附近临时征用制梁场地, 设固定张拉台座, 这种方法一次投入较高, 而梁制完后随之废弃, 适用于预制场地易处理、梁片数量较多、运安梁板不困难的施工方案。而由于本合同段内8 km范围就有5.623 km的软基地段待处理, 且在现有的施工便道上大型吊车和运梁板车根本无法到达大部分桥梁的桥位进行施工的情况下, 从经济的角度出发, 在不降低公路技术标准, 保证工程质量、保证工期的前提下, 经过反复研究和测算, 决定将在预制场内预制先张空心板梁的施工方案改为在成型的墩台上张拉、支架上浇筑施工。

3 施工方案的实施

3.1 成型墩台上张拉台座的设计与施工

3.1.1 张拉台座的构造布置

在进行台帽背墙砼浇筑时, 在半副桥台中间, 原则上在较高 (平曲线超高影响) 位置方向留1 m宽的缺口, 如果无平曲线则设在第5片梁的位置, 一座桥只留一处缺口用作张拉。在后面安装钢横梁用作张拉, 钢横梁与台帽之间用螺栓连接, 螺栓采用ϕ20的圆钢预埋在台帽砼内, 外露5 cm, 套丝长30 mm。在台帽与台帽之间的缺口处设6条钢管水平对口撑作压柱, 其中上层设4条、下层设2条, 对口撑采用ϕ219的无缝钢管, 钢管厚度为20 mm, 钢管的支点与钢横梁上的支点在同一水平面上, 保证钢管轴向受力。每半幅桥台内, 在片石台身与砼台帽间预埋10根ϕ20的接茬钢筋, 间距1 m, 以保证台帽在张拉时不产生位移。张拉台座构造图见图1。

3.1.2 张拉台座的受力计算

现以现以跨径L0=20 m的空心板的施工工艺来阐述方案的可行性, 张拉体系钢横梁图见图2。

(1) 钢横梁受力后对台帽砼的影响力

C20钢筋砼台帽的轴心抗压设计强度为:Ra=11.0 MPa

本次张拉钢绞线为14根, 单根张拉力为:1 339×140/1 000=187.46 KN

超张拉105%应力:187.46×1.05=196.83 KN

故合计张拉力为:N总=196.83×14=2 755.62 KN

钢横梁钢板与台帽砼的接触面积为:S总=30×66×2=3 960 cm2

σ=N总/S总=2 756.62/1 000/ (3 960×10-4) =6.96 MPa

(2) 钢横梁强度、挠度的检算 (认可钢横梁I63c工钢两端简支) a) 截面强度检算

钢横梁采用施工单位自有的I63c工钢, E=2.1×105MPa, Ix=102 339 cm4, Wx=3 248.9 cm3

钢横梁所受最大压力:2 755.62 KN

以单根工字钢为检算单位:N1=2 755.62/2=1 377.8 KN

为了与张拉实际情况相符合, 将集中力转化为均布荷载:q=1377.8/0.9=1 530.9 KN/m

Mmax=ql2/8=1 530.9×1.22/8=275.6 KNm

σ1=Mmax/γW=275.6/1 000/ (1.0×3248.9×10-6) =84.8MPa<[σ]=145 MPa, 截面强度满足要求。

b) 挠度检算

据桥规规定, 受力后钢横梁的挠度不应大于2 mm

fmax=5ql4/384EI= (5×1 530.9×1 2004) / (384×2.1×105×102 339×104) =0.19 mm<2 mm, 挠度满足要求。

(3) 钢管压柱的强度、稳定性检算:

①验算说明及受力分析:张拉时钢绞线在受到拉力的同时, 钢横梁受到来自张拉千斤顶等量的压力, 力再由钢横梁传至台帽砼上, 台帽砼也承受压力, 最后由台帽砼传至压柱上――钢管上 (钢管采用Φ219厚20 mm) , 钢管是主要承受压力的构件, 钢横梁只起传递力的作用而不承担力, 台帽砼不但要传递压力还要分担一部分力。经前面检算, 台帽砼为绝对刚性而不变形, 钢管所产生的力与张拉钢绞线时的力大小相等方向相反, 所以钢管只受轴向压力。

张拉时的力是由台身和钢管砼两部分承担。在此验算过程中, 考虑最不利的条件考虑, 假设台帽砼不承担力, 而只起传递力的作用, 张拉钢绞线时产生的力全部由钢管压柱承担。

②钢管柱的强度检算

钢管柱连接图见图3

钢绞线所产生的总力:N=2 755.62 KN

钢管 (外径ϕ219, 壁厚20 mm) 的断面积:S=12 503 mm2

钢管的总根数:6根

钢管的总面积:12 503×6=75 018 mm2

钢材的设计强度:200 MPa

σ=N/S=2 755.62×1 000/75 018=36.7 MPa<200 Mpa, 钢管的强度满足要求。

③钢管柱稳定性检算:

自由长度:20 m

由于钢管与台帽砼的连接是通过预埋钢板上的6个螺栓来完成, 可认为两端固定连接, 取μ=0.5。

钢管的断面惯性矩是:I=π (D4-d4) /64=π (0.2194-0.1794) /64=6.25×10-5m4

钢材的弹性模量:E=2.1×105MPa

由欧拉临界公式计算钢管的临界力为:P=π2EI/ (μl) 2=π2×2.1×6.25×1 000/ (0.5×20) 2=1 296 KN

6根钢管所能承受的力为:1 296×6=7 776 KN

钢管的稳定系数:7 776/2 755.62=2.82, 钢管的稳定性满足要求。

3.1.3 墩台张拉台座的安装与测试

根据台座部分的设计要求及设计图, 需制定台座安装的工艺细则, 对参加施工人员进行技术交底, 设计人员现场作业, 确保设计意图的落实。

台座的受力测试是台座安装完毕后, 空心板梁试产前的一项重要工作, 是对所台座张拉设备的一次受力考验, 为确保梁的生产质量及施工安全, 主要测试项目有:a) 台座两端的纵向位移;b) 钢管压柱的垂直和水不位移;c) 固定钢横梁的跨中位移;d) 测定分丝板孔眼对钢绞线的摩擦力应力的损失。

3.2 支架的布置

先张法预应力空心板梁, 支架按单片梁脚手架搭设, 搭设规格:支架采用Φ48 mmA3钢管搭设, 壁厚3.5mm, 扣腕式连接, 跨中预留5 m的施工便道, 顶部采用24#钢轨搭设, 两侧支架各7孔, 间距1.0 m, 步高1.0 m, 架宽0.6 m, 共4步, 支架间利用横拉杆相连 (为增加刚度适当设剪力撑) , 支架可视为无侧移刚架。经对整个支架、底部立杆进行荷载验算和稳定性验算, 均满足设计要求。且现浇结构按支架的总变形量计算值4.5 mm设置施工预拱度, 即以梁跨中间为最高值, 两端为零, 按二次抛物线比例进行分配。支架具体布置方式见图4。

3.3 预应力筋的施工

(1) 预应力钢绞线下料时不得使用乙炔-氧气烧断, 锯断或剪断的方法切断。预应力钢绞线就位时应先采用硬塑料管将失效范围的预应力筋套住, 以使失效的预应力筋与砼不产生握裹作用。张拉时采用开封市红桥锚机厂生产的“福桥牌”张拉设备。因梁体有14根预应力钢绞线, 单根张拉, 应预先调整其初应力, 使各筋的初应力一致, 初应力取张拉控制应力σk的10%, 即133.9 MPa, 并记录每根预应力钢绞线的伸长值ΔL, 同时进行模板制作、钢筋加工。

(2) 待所有预应力筋达到初应力后, 正式开始加力张拉至控制应力的105%, 即1 406 MPa, 并记录最大控制应力时每根预应力钢绞线的伸长值ΔL, 持荷2分钟后, 放张至0, 注意放张时应对称、均匀、分次完成, 不得骤然施松。记录的实际伸长值与理论伸长值的差值应控制在6%以内, 否则应暂停张拉, 待查明原因采取措施后再进行张拉。理论伸长值ΔL= (187 460N×19 960 mm) / (182.4mm2×1.95×105N/mm2) =105.2 mm。

(3) 放张至0后, 安装侧模、端模 (安装侧模时, 应在模板上加入18 mm的反拱值) , 绑扎底板钢筋, 安置芯模, 绑扎其他部位钢筋, 一切就绪后, 再张拉钢筋至σk, 即1 339 MPa。

(4) 预应力钢绞线的间距为5 cm, 由于锚具的位置, 只能采用单头错开张拉, 预应力钢绞线采用张拉力和伸长值双控制施工, 张拉控制应力采用1 339 MPa, 伸长值则根据施工时钢绞线张拉力度另行计算。

(5) 浇注砼至梁板成型, 拆除芯模, 待砼达到设计标号的80%时, 拆除限制位移的模板, 进行放张, 钢绞线放张后, 可用切割、锯断或剪断的方法切断。然后起吊、移梁就位。

(6) 放张顺序 (先两边后中间) :

放张时分三次放张:第一次按顺序放至70%σk;第二次按顺序放至40%σk;第三次按顺序放至0。

3.4 砼的灌注及养护

(1) 混凝土使用的原材料、配合比都必须符合施工技术规范的要求。

(2) 砼采用JZC350L搅拌机搅拌, 提升架提升, 用储料罐通过轨道运送到平台上, 人工铲入模型内, 砼提升示意图见图5;

具体运送程序如下:

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(3) 砼采用由远到近灌注, 要求芯模两侧对称入模, 不得单侧入模, 防止芯模和钢筋位移, 捣固应对称进行, 不得碰撞模板和钢筋, 要求快插慢拔, 每次捣固间距50 cm, 以减少蜂窝、麻面;

(4) 砼梁体浇注完成并初凝后应及时进行状护, 间隔一定时间进行喷水养护, 并用草袋子覆盖, 防止太阳暴晒。

3.5 梁的横移就位

(1) 拆除侧模, 清除各种障碍物;

(2) 用千斤顶将梁平衡顶起;

(3) 塞入滑轨及滑板, 取出千斤顶, 落梁于滑板上, 滑轨、滑板示意图见图6;

(4) 利用桥台两侧吊装环平衡牵引梁体至设计位置;

(5) 用千斤顶顶起梁体, 取出滑板、滑轨。

(6) 用导链吊起梁体, 取出千斤顶, 垂直落梁在垫石上。

4 施工安全措施

(1) 在两端张拉设备前设隔离栅, 保证钢绞线滑丝、断丝时工作人员的安全。

(2) 张拉结束8小时以后, 即钢绞线内力稳定, 再绑扎钢筋, 以保证钢筋作业时人身安全。

(3) 张拉时, 要安排专人记录张拉时间的起止、张拉力、伸长值。

(4) 夹具、锚具、连接器要求配套, 且具有良好的锚固能力和足够的承载力和良好的适应性。

(5) 在张拉前, 应由安全员和操作人员进行全面检查, 锚具是否完好, 安装是否正确, 钢绞线有无伤痕, 压力表是否正常, 张拉机具的正常情况, 经检查合格后, 开始张拉。

(6) 在张拉过程中安排专人检查张拉情况, 发现问题, 及时采取措施, 如张拉有问题, 应及时停止, 不得继续张拉, 待问题解决后, 才能进行张拉。

(7) 在张拉过程中, 钢绞线旁边的脚手架不得站人, 防止滑丝、断丝后伤人。

(8) 在绑扎钢筋时, 应尽量避免在钢绞线上踩踏和行走。

5 结束语

利用成型墩台先张空心板梁在小跨径桥梁上的施工, 由于在每个工程及不同条件下都有它自身的特点, 在施工过程中都会遇到各种技术安全问题, 只要我们认真摸索总结并对各环节进行周密的计算分析, 实事求是, 就能使工程施工顺利、安全进行。实践证明, 本合同段内在墩台上先张空心板梁的施工是成功的, 不仅取得了显著的经济效益和社会效益, 也为今后采用类似方法进行桥梁板梁施工提供了可借鉴的经验。 [ID:3914]

摘要：结合云南鸡石高速公路第九合同段小跨径桥梁的施工实例, 介绍利用在已成型的墩台上进行先张空心板梁的施工。

关键词：墩台上,先张空心板,施工应用

参考文献

[1]JTJ041-2000公路桥涵施工技术规范[S].北京:人民交通出版社, 2000

[2]路桥施工计算手册[M].北京:人民交通出版社, 2001