50 m大跨度T梁預制施工工法

胡瑞華

大跨度T梁設計時,一般腹板部較薄,梁較高,橫向剛度差,混凝土澆筑、張拉控制難度較大,因此,預制T梁澆筑及預應力張拉為施工控制重點。

另外,由于預制T梁自重較大,張拉后臺座兩端壓力大,臺座設計也需要嚴格控制。

1 適用范圍

本方法適用于場地有縱坡,縱坡小于3%,臺座也順坡而建的大跨度預制T梁。

2 工法特點

1)施工方便,可操作性強。2)能確保T梁預制質量。3)節約梁場平整場地費用。

3 工藝原理

1)配制優質混凝土,減少混凝土在模內的流動。2)控制張拉梁體側彎。

4 操作要點

4.1 臺座基礎

本工程梁場設置在挖石方段路基上,地基承載力滿足要求。若梁場地基承載力不滿足要求,需考慮在臺座兩端做擴大基礎,并對擴大基礎進行了受力及沉降檢算,并根據混凝土剛性角設計擴大基礎厚度。

4.2 臺座和底模

制梁臺座設置在有3%縱坡的路床上,用C20混凝土澆筑成型,標準段厚40 cm,兩端加厚段為100 cm,內設鋼筋網以保證有足夠的承載力,臺座寬度為T梁底面寬度,兩側粘海綿條,防止鋼模板與臺座結合處漏漿。為保證T梁外觀質量,臺座表面鋪設4 cm水磨石并用40號角鋼包邊。水磨石表面光潔、平整,并按二次拋物線(Y=2PX2)設置反拱度,即按設計要求跨中向下設2 cm反拱值。為便于吊裝和固定模板,在距臺座兩端185 cm的位置各設一吊裝槽(20 cm×20 cm);整個臺座5 cm以下順長度方向每隔100 cm設側模對拉螺栓穿孔,孔徑為50 mm,材料為PVC管。

4.3 腹板鋼筋綁扎及波紋管安裝

為解決底模隨坡就勢縱坡大給鋼筋骨架成型綁扎造成的困難,為保證豎向鋼筋與底座的角度保持在90°,同時為提高生產效率,在場內設50 m長的水平鋼筋骨架拼裝臺。對于50 m骨架為吊運方便分成3段在拼裝臺上綁扎成型,然后吊運到底模組拼成整體骨架。整個鋼筋骨架綁扎、布設按馬蹄和梁肋組拼骨架吊運到位穿扎主筋、次波紋管,在頂板、槽口鋼筋順序作業。

綁扎中注意鋼筋和波紋管的定位筋位置準確、牢固,錨墊板應與孔道垂直,預埋件特別是支座鋼墊板位置應準確無誤。

因大跨度T梁橫向剛度較小,波紋管安裝位置必須確保正確,特別是橫向彎曲更應嚴格控制。管道安裝前,根據圖紙提供的縱坐標數值計算出實際施工時管道下緣距底模板的尺寸(縱坐標數值減去管道半徑所得尺寸),進行坐標定位。為減小摩阻力,布置管道時,沿縱向曲線每隔40 cm,直線每隔60 cm用12鋼筋設置一組定位筋進行加固,以避免在澆筑混凝土時管道移位。管道接口對齊,套管采用大一號同型波紋管,長40 cm。

4.4 側模施工

側模采用立面整體大型鋼模板,側模面板采用5 mm厚鋼板。為增加模板剛度,面板背面采用8號槽鋼為橫肋,肋間距30 cm;豎肋采用17號槽鋼,并在頂端打開放式孔便于傳拉桿,肋間距為100 cm;連接板采用厚 10 mm,寬8 cm鋼板制成,每隔30 cm打孔,采用φ 16螺栓緊固連接。每套模板配置基本長4 m～5 m。另在側模背面1/2高度順梁長方向每2 m設置一塊掛板用于安裝附著式振動器。

4.5 端模

端模亦采用10 mm鋼板加工制成。端模預留錨墊板孔(位置要保證準確無誤),支立模板時,用螺絲將錨墊板固定在端模上。由于底模隨坡就勢,為保證梁端垂直度,端模配置L形垂直架,使端模與底模保持垂直。

4.6 混凝土的澆筑及養護

50 m T梁澆筑采用水平分段、斜向分層自一端向另一端推進的施工工藝。振搗采用附著式振動器與插入式振搗器相結合的方法。在有波紋管處,為防止波紋管偏位或搗破波紋管,全部采用附著式振搗器進行振搗,其他部位采用插入式振搗器振搗。

為了保證混凝土的澆筑質量,采用一氣呵成的連續澆筑法：即采用縱向分段斜層澆筑。澆筑方向從梁的一端循序進展至另一端(由于臺座右縱坡,應從較低一端開始澆筑),逐段澆筑混凝土,每段6 m左右。澆筑完一段梁體后,適時開動附著式高頻振動器,使整體混凝土振搗密實,梁體表面均勻。澆筑后待混凝土強度達到2.5 MPa時拆除端頭模和側模。

混凝土的振搗范圍應滯后布料長度1.5 m～2.0 m,可有效減少混凝土的水平流動。

附著式振動器振搗時兩側以同時對稱啟動6臺～7臺為宜。

混凝土澆筑完成后,注意混凝土表面收漿,并對T梁頂板表面做拉毛處理,以保證橋面整體化層與T梁頂板混凝土的緊密結合。混凝土初凝之后,立即進行灑水濕潤養護。混凝土凝結硬化后,使用無紡布覆蓋濕潤養護,養生時間不少于7 d,且養生期直到施加預應力完成為止。

4.7 鋼絞線穿束

1)50 m預應力T梁采用低松弛φJ15.2鋼絞線,公稱面積140 mm2,標準強度fpk=1 860 MPa,彈性模量Ep=1.95×105MPa。錨下控制應力σcon=0.73fpk=1 357.8 MPa;負彎矩錨下控制應力 σcon=0.72fpk=1 339.2 MPa。

2)鋼絞線下料采用砂輪切割機斷料,加工場地經混凝土硬化,且平整、清潔,以防鋼束受污染。切割前首先在切口兩側各3 cm～5 cm處用18號～22號鐵絲綁扎,若發現鋼絞線有銹跡,則首先進行除銹。

3)鋼絞線下料完成后,在加工場地進行綁扎編束。將每束鋼絞線進行編號并按順序擺放,每隔1 m用18號～22號鐵絲編織,合龍捆扎。綁扎鐵絲扣彎向鋼束內側,以免影響穿束。

4)制束時保持應力筋一段平齊,另一端有一根應力筋較其他應力筋長出20 cm,并彎成勾形,以便于穿束時與牽引鋼束連接。編號鋼束經檢驗合格后,妥善保管,防止在堆放、運輸和安裝過程中損傷、變形或者產生銹跡。

5)穿束前用高壓水沖洗孔道,清除孔內雜質,保證穿束通順。

4.8 預應力張拉

1)張拉。

a.混凝土強度達到設計強度的100%且齡期必須為7 d以上時方可進行張拉。為防止主梁側彎,張拉順序為先中心束后兩邊束對稱張拉,且每根鋼束分3次～4次張拉。采用張拉力和伸長值雙控制,以應力控制為主,測量伸長量校核。伸長值允許偏差控制在±6%以內,同一斷面斷絲率不大于1%。

b.張拉過程為：0→初應力 10%σcon(測千斤頂出缸長度A及工具夾片出露長度a)→初應力20%σcon(測千斤頂出缸長度B及工具夾片出露長度b)→初應力100%σcon(測千斤頂出缸長度C及工具夾片出露長度c),持荷2 min后錨固(以消除夾片錨固回縮時的預應力損失)。

c.張拉前,將每束設計張拉力計算分級張拉中各級的壓力表讀數標在壓力表上,以免出錯。

d.張拉操作及機具保養應有專業技術人員進行,準確量測和記錄油表讀數及張拉伸長值,并計算實際伸長值與設計伸長值進行比較。

e.鋼束實際伸長值N=(B+b)+(C+c)-2(A+a)-D,其中,D為千斤頂工作長度內鋼絞線伸長值。

f.張拉過程中發生斷絲或伸長量不足或者過大等問題,立即停止張拉,檢查分析原因,并做好張拉記錄,采取相應措施后方可進行下一步施工。

2)錨固。

a.松開送油路截止閥,張拉活塞預應力筋回縮下回程若干毫米(記錄此時千斤頂出缸長度H及工具夾片的出漏量h),工作錨片錨固好預應力筋。測量錨固回縮量并記錄,錨固回縮量應在6 mm以內,否則應查明原因,采取相應措施后方可進行下一步施工。回縮量計算如下：L=(C+c)-(H+h)-D。

b.關閉回油路截止閥,向回程油缸送油,活塞慢慢回程到底。

c.按順序取下工具夾片、工具錨板、張拉千斤頂、限位板。

3)封錨。

a.在距工作夾片3 cm～5 cm處,切除多余的預應力筋,用混凝土封住錨頭。

b.用砂輪切割機切除多余鋼絞線。

4.9 壓漿

1)預制梁終拉完成后,在24 h內進行管道壓漿。

2)壓漿用水泥采用低堿硅酸鹽或低堿普通硅酸鹽水泥,水灰比不超過0.35,且不得泌水。水泥漿稠度控制在14 s～18 s,強度與梁體相同。水泥漿中摻加無腐蝕作用高效減水劑和微膨脹劑。

3)壓漿采用活塞式壓漿泵一次壓漿完成,因故中途停壓不能連續一次壓滿時,立即用壓力水沖干凈,處理后再壓漿。

4)壓漿壓力控制在0.6 MPa～0.8 MPa之間,緩慢均勻進行,不得中斷,并應排氣通順;壓漿孔道另一端飽滿出純漿,并達到排氣孔排出與規定稠度相同的水泥漿時封閉另一端排氣孔,為保證管道中灰漿飽滿,應保持2 min 0.8 MPa的穩壓期,然后再封閉注漿孔。

5)為保證壓漿飽滿,進漿口需予封閉。直到水泥漿凝固前,所有塞子、蓋子或氣門均不得移動或打開。壓漿時,要做好每個孔道壓漿記錄,且每個工作班留取3組70.7 mm×70.7 mm×70.7 mm試件,標養28 d,檢查抗壓強度。

5 質量要求

1)健全質量保證體系,制定并落實好質量控制措施。

2)逐級做好技術交底,制定了《T梁預制施工工藝細則》。

3)原材料嚴格按照有關技術標準檢驗,合格后方準使用。

4)嚴格控制工序質量,上道工序合格后方可進入下道工序。

5)鋼筋綁扎中注意鋼筋和波紋管的定位筋位置準確、牢固。

6)錨墊板應與孔道垂直,預埋件特別是支座鋼墊板位置應準確無誤。

7)施工過程注意成品保護。

8)認真填寫各項記錄。

6 效益分析

利用石方路基就坡設置制梁臺座,避免了由于梁場整平壓實資金投入,而且節省了時間加快了施工進度。

7 應用實例

韓家莊1號大橋共60片50 m后張法預應力鋼筋混凝土簡支T梁,T梁采用C55混凝土帶馬蹄的 T形截面,梁高 2.8 m,梁肋厚0.22 m～0.70 m,梁肋下部馬蹄形加寬至0.62 m～0.70 m,在梁端均采用大值;翼板寬1.85 m、厚0.20 m。

T梁預制質量混凝土內實外光,經驗收每片T梁評為優良。

[1]徐 健.淺析預應力混凝土箱梁施工控制[J].山西建筑,2009,35(11)：155-156.