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技术文章
 
 

大跨度预应力盖梁施工技术研究

2016-12-21 点击次数：[1425]
 
    1· 工程概述
    四川省自贡市牛佛沱江二桥全长约751. 75 m，主桥桥型采用( 85 m + 150 m + 85 m) 连续梁桥，引桥采用( 1 ×26. 75 m + 4 × 27. 5 m + 5 × 30 m + 4 × 27. 5 m + 1 × 26. 75 m)简支小箱梁，引道14. 05 m。倒T 型预应力盖梁是引桥的主要下部结构类型，桥墩类型为整幅双柱式矩形，桩基础的类型为钻孔灌注式。引桥的左幅和右幅桥墩为分离式承台结构，墩柱高3. 9 ～ 13. 1 m; 预应力盖梁共14 架( 14# 墩) ，盖梁长30 m，断面尺寸3. 9 m × 1. 7 m，倒T 结构1. 5 m ×2. 0 m; 盖梁顶面采用2% 的排水横坡。盖梁使用的混凝土型号为C40，使用了11 束预应力筋，在张拉两端预应力筋时，通过张拉力和伸长值来对其进行有效监管。
    2· 方案的选择
    由于施工场地限制，盖梁跨中必须留设施工通道，保证施工车辆通行，同时为减少搭设满堂脚手架等对地基的处理及地基预压工作，充分利用墩柱既有承台作为受力面，经过详细论证和对支架的结构验算，采用Φ529 × 10 mm 钢管柱，柱顶主梁分为I40b 和I56b，主梁上部横向搭设1. 5 m 高的重型贝雷梁，形成钢管立柱与贝雷梁组合的完全梁柱式支架结构体系。由于盖梁断面设计为倒T 型，每片盖梁钢筋重约60 t，钢筋设计形式复杂，安装难度大，每片盖梁从支设支架开始到张拉注浆结束需要25 d，占用时间较长，故投入2 套盖梁支架; 盖梁底模、侧模均采用定型钢模，底模2 套，侧模1 套。
    3· 施工工艺
    3. 1 施工工艺流程
    施工准备阶段→放线测量→安装盖梁支架→安装底模→对支架进行预压→加工、捆绑、安装预应力管道和钢筋→安装侧模→检查验收签证→浇筑混凝土→施工缝凿毛→倒T 模板安装→检查验收签证→浇筑混凝土→养护→预应力筋张拉、压浆、封锚→拆模、落架→完工。
    3. 2 支架与模板的搭设
    预应力盖梁根据结构检算结果采用螺旋管支架进行施工，上人楼梯采用施工爬梯搭设在墩柱一侧。引桥1 － 14#墩支架参照此方案施工，支撑柱N1 采用Φ529 × 10 mm 钢管柱，钢管柱顶上放置沙筒，柱顶主梁分为I40b 和I56b 两种，其中中跨采用2 根I56b 型，横向搭设1. 5 m 高重型贝雷梁，贝雷梁上铺设间距为75 cm 的分配梁I25b，分配梁上铺设底模。钢管柱下端固定于桥墩承台上，每根管柱底部承压钢板与承台间采用4 根＞ M20 膨胀螺栓锚固。墩柱两侧钢管支架采用槽钢20a 相连，增强支架的稳定性，设计布置详见图1 所示。在分配梁上设置工作平台，平台外侧设置高1. 2 m 的防护栏杆，确保施工安全。
             
    3. 3 支架预压
    1) 支架预压施工流程。验收支架→测量标高→钢筋和混凝土预制块施工→按照60% 的标准对预压荷载进行加载→观测变形和沉降情况→按照80% 的标准对预压荷载进行加载→观测变形与沉降→按照100%的标准对预压荷载进行加载→观测变形与沉降→覆盖表面→卸载→调整标高。
    2) 支架预压目的。①对地基和支架的稳定性和强度进行检验; ②对整个支架的塑性变形进行处理; ③对地基的变形和沉降进行处理; ④对支架的弹性变形进行测量。
    3) 预压程序与步骤。对基础的承载力和支架的弹性变量进行检验，将支架竖向非弹性变形给标高造成的影响降到最低，铺装完底模以后预压支架，按照60% 的标准对预压荷载进行加载，使用混凝土预制块进行预压，按照80%的标准对预压荷载进行加载，使用混凝土预制块进行预压，按照100%的标准对预压荷载进行加载，对每个单元的荷载进行调节时，使用钢筋或者是混凝土预制块来完成。
    支架预压顺序: 钢管立柱与贝雷梁组合的完全梁柱式支架预压加载顺序为从墩柱位置向跨中及端头位置依次对称进行。根据盖梁结构自重加模板重量按左侧梁端、跨中、右侧梁端分为3 部分，梁端部划分4 个单元、跨中段划分17 个单元，分别计算盖梁预压重量，支架预压盖梁单元划分见图2。
               
    采用混凝土预制块( 1 m × 1 m × 2 m) ，整捆同规格钢筋作为预压负荷。采用1 台25 t 汽车吊自墩柱向跨中及端部位置进行吊装到位，吊装时每台吊车应分别设1 人进行专人指挥。预压实际效果图见图3。
              
    4) 预压的效果。实际测得贝雷梁跨中最大变形为20mm ( 见图4) ，小于设计计算值23 mm; 经现场检查，整个支架体系完好; 设计、施工均满足要求。
               
    3. 4 钢筋及波纹管制作安装
    将钢筋焊接变形控制好是盖梁钢筋骨架焊接的关键性要素，使钢筋下料和骨架弯曲角度得到精准掌控。在进行钢筋下料的时候，焊接接头和钢筋弯曲处的距离一定要控制好。焊接顺序为先中间后两边，先焊接骨架下部，再焊接骨架上部，使用分区对称跳焊的办法对临近骨架的位置进行焊接。防止混凝土浇筑时波纹管发生上浮的情况，确保预应力管道的精准性，在钢筋捆绑时要将波纹管安装好。普通钢筋如遇锚垫板、弹簧筋、波纹管等根据设计要求可适当调整位置。
    3. 5 模板安装 
    盖梁侧模使用定型钢模板架进行制作，放置聚乙烯塑料止浆垫在模板接缝的地方。侧模安装完成以后，外面使用型号为20 mm 圆钢拉杆、14# 槽钢背肋和蝴蝶扣进行固定，上下设两道，在盖梁混凝土处不穿拉杆管［2］，然后调整加固模板，检查垂直度，验收合格后进行下道工序。
    3. 6 盖梁混凝土浇筑
    盖梁混凝土设计标号C40，一次浇筑完成。浇筑混凝土之前，提前在波纹管中穿入钢绞线，混凝土浇筑后初凝前适当抽动钢绞线，避免混凝土渗漏堵塞波纹管。
    3. 7 拆模及养生
    盖梁混凝土的抗压强度一定要保持在2. 5 MPa 之上，此时侧模板方可进行拆除，同时将养护工作落实好，底模拆除的时候，一定要确保张拉注浆已经全部完成，在模板拆除的过程中，必须要将盖梁表面和棱角保护好。
    3. 8 预应力筋张拉
    在预应力张拉的时候，其操作平台为盖梁两端搭设的“井”型支架，张拉时，需要在盖梁混凝土养护完成7 d 以后，其强度要达到90%左右，使用“双控”法对两端进行一起张拉操作。张拉控制程序为0→初应力10%σk→σk( 持荷3 ～ 5 min) →锚固，其中σk 为张拉时控制应力［3］。对设计伸长量和实测伸长量进行对比，其误差保持在6% 以内，即为张拉符合标准，如果误差超出6%，需要停止施工，进行问题查找，检测部门要重新将钢绞线弹性模量实测值进行提供，对预应力钢筋的弹性模量进行不断地整合。认真做好张拉记录，并由现场监理工程师签认。
    3. 9 压浆及封锚
    1) 压浆。盖梁张拉结束以后，监理部门验收合格后进行孔道压浆施工，将多余的钢绞线使用电动手提砂轮进行清除，锚头封堵的时候，使用手工作业的办法。张拉锚固定好预应力筋以后，尽早对孔道进行压浆处理，需要对预应力筋锈蚀的问题进行充分考虑。孔道中的积水使用高压风进行清除，压浆的施工顺序为先下后上，压浆施工的过程中，可以借助真空进行辅助施工作业。
    2) 封锚。孔道压浆施工结束以后，梁端水泥须立即清洗干净，将端面、锚具以及支撑垫板上的混凝土污垢处理干净，同时对端面混凝土进行凿毛处理。将端部钢筋网设置好，并固定好。支模浇筑混凝土，脱模后在常温环境下持续养护7 d［5］。
    4· 结束语
    本工程做法利用钢管立柱与贝雷梁组合的完全梁柱式支架结构体系，充分利用墩柱既有承台作为受力面，简化了结构体系，省略了地基预压工作，加快了支架施工进度。施工结束以后，获得了良好的经济效益和施工效果，得到了监理部门和业主的一致好评，施工安全也得到了不断提升。
 
 
 
 
 
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