廬山鞋山湖特大橋后張法預應力砼T梁施工技術研究

李軍

(衡水市交通運輸局運輸管理處,河北衡水 053000)

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廬山鞋山湖特大橋后張法預應力砼T梁施工技術研究

李軍

(衡水市交通運輸局運輸管理處,河北衡水 053000)

摘要:預應力砼T梁施工質量關系著整個橋梁結構的使用安全。文中結合廬山鞋山湖特大橋30 m預應力砼T梁施工實踐經驗,針對預制場布置和預制砼T梁施工工藝等,闡述了臺座施工、反拱設置、模板施工、鋼筋、預應力管道施工、砼施工、預應力張拉等施工技術控制要點,為30 m后張法預應力砼T梁的預制施工提供借鑒。

關鍵詞:橋梁;預應力砼T梁;后張法;施工技術

由于預應力砼T梁具有強度高、跨徑大和抗裂能力強等優點,被廣泛應用于公路橋梁等工程建設。后張法作為預應力張拉最常見的施工工藝,已較為成熟地運用于大構件及結構的現場施工,但其工序繁多和操作的復雜性決定了該項技術仍有許多值得深入研究的地方。該文基于對以往相關文獻的研究,將后張法引入預應力砼T梁施工中,根據對實際工程案例的分析,闡述后張法預應力砼T梁施工技術,并對該項技術的改進提出建議,為后張法預應力砼T梁施工提供參考。

1 工程概況

廬山鞋山湖特大橋樁號為K2+875.97—K4+ 084.03,全長1 208.06 m,其分為40跨。大橋平面處于圓曲線(起始樁號為K2+875.97,終止樁號為K3+142.895,半徑為1 950 m,右偏)、緩和曲線(起始樁號為K3+142.895,終止樁號為K3+442.895,回旋線參數A為764.853 m,右偏)、直線(起始樁號為K3+442.895,終止樁號為K4+073.379)和緩和曲線(起始樁號為K4+073.379,終止樁號為K4 +084.032,A為806.846 m,左偏)上,縱斷面縱坡0.4%;墩臺徑向布置。

橋臺及5#、10#、15#、20#、25#、30#、35#橋墩采用GJZF4350×400×56型四氟滑板式橡膠支座,其他橋墩采用GJZ450×550×84型板式橡膠支座。0#、40#橋臺采用80伸縮縫,5#、10#、15#、20#、25#、30#、35#橋墩采用160伸縮縫。橋面凈寬為2 ×10.9 m。其結構形式如表1所示。

表1 橋梁的結構形式

根據T梁預制場和鞋山湖特大橋的位置關系,梁板架設從40#臺往0#臺方向進行。

2 預制場布置

2.1 場地硬化

使用宕渣等路基填料將預制場填充到指定高度,用推土機將其推平,然后用20 t振動壓路機將路基壓實到指定標準,最后按照南北向設1%縱坡、東西向設于同一平面的標準,用15 cm厚C20砼對場地進行硬化。于預制場內部安裝縱向與橫向排水系統,并在其周圍挖掘排水溝,廢水通過場地內的排水系統匯合后統一排放至場地周圍的排水溝。

2.2 T梁臺座及存梁枕梁

按照上層為T梁鋼底模板、中層為鋼板與槽鋼預埋件、下層為C25砼墊層的方式設計T梁臺座。首先,在場地上壓平T梁臺座和存梁枕梁的墊層,同時挖掘T梁臺座的基槽。然后對臺座和存梁枕梁的墊層測量放樣,若結果符合要求,則于臺座和存梁枕梁的墊層處灌注砼。在操作過程中,需注意觀察預埋臺座鋼底模預埋件的相關指標,如大小、高度和方位等。

在設計T梁底模時,不僅要注意其硬度和平滑度等基本參數,而且在張拉預制梁后其端點須承擔所有預制梁的重量,應使用鋼筋網片對T梁臺座進行加固。在處理梁板底座時,于縱梁方向注入一層網格形狀的鋼筋砼基礎,鋼筋厚度為20 cm,直徑為?12 mm。同時,為保證梁板平均受壓,防止其因不平均沉降而斷裂,在鋼筋砼基礎上安裝梁板砼基座。在設置梁端支座時,于端頭2 m范圍內挖1 m深基坑,坑底布設直徑?12 mm、間距15 cm×15 cm鋼筋網,澆筑1 m厚砼。在設計、制作梁底座時,使用鋼筋砼打造固定底座,并注意頂面與兩邊的平滑性,使頂面和梁底的大小保持一致。為避免底座掉角,使用角鋼將其暴露的棱角邊包裹起來。由于底座基底需承受一定壓力,應硬化底座間的地面砼,以防底座由于漏水而沉降、開裂(見圖1)。

圖1 生產臺座示意圖(單位:cm)

2.3 T梁臺座反拱值預設

設計T梁底模時,需確定反預拱度標準。根據T梁修建有關材料,在預應力情況下,30 m邊跨T梁的起拱值為2.8 cm,中跨T梁的起拱值為2.4 cm。由此可知,在實際修建過程中,應以2.5 cm反預拱度設置30 m T梁底座,同時以二次拋物線的形狀從中間往兩邊設計。

3 預制砼T梁施工工藝

預制砼T梁的施工流程為施工準備→底模板涂脫模劑→梁肋及橫隔板鋼筋安裝、制作→波紋管定位、埋設、制作→側、端模板安裝、制作→行車道板鋼筋安裝、制作→模板加固及驗收→澆搗砼→通波紋管→拆除模塊→清理孔道、錨墊板→穿入預應力束→張拉→孔道灌漿及養護→移梁至存梁場。

3.1 預制T梁模板施工

由于T梁模板的硬度需達到一定標準,在預制過程中需使用≥6 mm的大塊厚冷軋普通鋼板。將30 m T梁分為8個部分,各部分間使用螺栓進行組裝,同時在上下兩排安裝附著式振動器,底排的附著式振動器離臺面的高度為60 cm,上排的附著式振動器離底排的高度為90 cm,振動器間的橫向距離為1 m,呈梅花形狀。為擦凈油漬和砼斑點,需定期涂抹油和脫模劑,并進行檢驗校準。在組裝模板時,根據標準順序使用龍門吊將其拖到制梁臺。首先使用對拉螺桿固定模板,組裝其側模部分,然后組裝其兩端部分,最后對邊模的水平、接縫及橫隔板進行校準,校準無誤后固定對拉螺桿。在拆卸外模時,先放松對拉螺桿與兩端的支撐,拆卸兩端的側模部分,再拆卸端頭模板及隔板堵頭模。模板側向硬度不大,屬于大面、小厚度鋼構造,故需避免模板在施工過程中發生塑性變形。

3.2 鋼筋、預應力管道施工

于T梁臺座兩端設置T梁鋼筋加工棚和綁扎臺座。先在鋼筋加工棚內將全部鋼筋加工至半成品,再根據每片梁的用量,在鋼筋綁扎臺座上按型號綁扎成型并做好標記,分為梁肋鋼筋與行車道板鋼筋臺座。根據設計資料規定的大小,使用鋼管或槽鋼將固定的鋼筋綁扎臺座加工至一定形狀,同時劃線進行標記。鋼筋的加工與綁扎需達到以下標準:

(1)對于進場鋼筋,為保證其達到質量標準,需檢查其質量保證書或檢驗合格證,同時根據正規操作流程對其進行原材料力學性能試驗。對于直徑大于12 mm的鋼筋,還應進行可焊性性能試驗。以上標準都滿足后,鋼筋方可投放使用。

(2)根據招標資料規定,將進場鋼筋安放至距水平線高50 cm的地方,以類別和大小為標準分開保存。為避免雨水腐蝕鋼筋,對其進行覆蓋保護。

(3)應保持鋼筋表面干凈平滑,沒有折痕。加工鋼筋前,為降低焊接量及減少配料浪費,精確計量鋼筋的長度。鋼筋的彎制和末端彎鉤需滿足設計標準,若設計資料未作具體說明,需根據行業慣用標準進行處理。

(4)按照鋼筋的材料屬性謹慎選擇標準的焊條,使用對焊方式連接受力主筋。接口處不可存在橫向裂縫,鋼筋軸線的偏離量≤0.1d且不可超過2 mm,彎折不可超過4°。亦可使用綁扎的方式連接鋼筋,綁扎長度≥35d且不得低于500 mm。

(5)在內力較小的地方對焊受力主筋或捆綁鋼筋,捆綁接頭間應按50%的距離交錯布置,間距≥對接長度的1.3倍。

(6)在固定底座上將鋼筋骨架捆扎龍門吊,仔細檢驗鋼筋的品質和相關參數是否滿足要求,如數量、大小、高度、間距及捆扎方式等,并對鋼筋進行排放標識,確保鋼筋的捆扎整齊有序。

(7)部分預埋件在安放時易與鋼筋產生沖突,可將鋼筋之間的距離稍加調整,但禁止剪斷鋼筋。為保證保護層的堅固性與梁體的外觀,應在驗收之后于底模及外側模捆扎塑料墊塊,不得使用砂漿墊塊。

(8)完成側模安裝后,將行車道板鋼筋吊裝和主梁鋼筋、橫隔梁鋼筋及護欄與伸縮縫處的預埋鋼筋捆扎至一起。

(9)施加預應力時,將外翼板沿梁跨中、1/4和3/4處各切出一條斷縫,并切斷鋼筋,以防外梁側向彎曲。斷縫寬度一般為1 cm,長度則需保證外翼板留存區間的寬度與內翼板的預制寬度一致,一般為從邊緣往里10～30 cm。同時仔細安裝支座預埋鋼板、防撞護欄錨固鋼筋和其他預埋件。

3.3 砼施工

鋼筋與模板檢驗無誤后,方可進行砼澆筑。使用砼運輸罐車將攪拌好的砼拖運至指定澆筑地點,砼的溫度保持在5～32℃,坍落度保持在7～9 cm。在確認砼未離析后,使用場內龍門吊灰斗澆筑的方式入模,將砼于水平方向分段5～10 m,于斜向分層7～10層,自T梁一邊開始逐漸往另一邊澆筑,到達距另一邊5～7 m處時自端頭往中心匯合。每層砼的厚度不得≥30 cm,尤其對于第一層砼,為確保馬蹄部位砼的嚴密性,其厚度不應超過馬蹄部位的上部。若下層砼沒有振搗緊密,嚴禁繼續往下澆筑。在使用附著式振動器振搗梁體砼時,搭配使用插入式振搗器。附著式振動器利用的是側振技術,要緊貼側模振動架錯開放置,防止振動力對沖而使砼不能最高程度地吸收振動力,同時密切關注振動部位,防止空振模板而損害機器。當砼不再沉降,同時表面不再出現氣泡和泛漿時,停止振動。之后,將毯布覆于砼上,并定期淋水,保證砼表層的濕度,即使是夜晚也不例外。只有當溫度不超過5℃時,方可不再淋水。淋水時間通常應超過一周。砼硬度達到規定標準后,即可使用龍門吊進行拆模,先拆卸上下拉桿與接縫螺栓,然后使用千斤頂抵住模板,解除可調絲桿,千斤頂也隨之降低高度且倒鏈,一步一步進行拆卸。外模被拆卸后,為避免梁體和模板被損害,將其周圍鑿毛,并將T梁編碼。

3.4 預應力張拉施工

使用高壓水槍沖凈孔洞直到其暢通,再使用空壓機將孔洞內多余的水吹凈,之后開始穿鋼絞線束。為避免鋼絞線的頂部沖破孔洞,降低阻力,使用錐形鋼管覆蓋正彎矩預應力鋼束頂部,從一邊進行人工穿束。若穿束過程中碰到阻礙,應使用卷揚機于前方拉引,同時于后方予以人工輔助,切忌強行沖撞,以防沖破孔洞。在確定負彎矩預應力鋼束的位置時,先使用鋼筋定位架給孔道定位,距離為50 cm,然后按照孔道的位置給負彎矩預應力鋼束定位,以免在注入砼時出現上浮現象。待所有鋼絞線通過管道后,將其兩頭工作長度調節至相等水平,并裝設錨具。當預制板砼硬度超過90%、齡期超過15 d時,開始預應力筋張拉,分為一期的主梁張拉和二期的后連續負彎矩張拉。

預應力參數如下:預應力鋼絞線標準強度fpk=1 860 MPa;彈性模量Ep=1.95×105MPa;管道摩擦系數μ=0.25;管道偏差系數k=0.001 5;鋼筋回縮和錨具變形6 mm。

在張拉過程中,錨下控制應力σcon=1 395 MPa,兩端張拉,錨下張拉控制力=193.9×股數k N。設計張拉力見表2～5。

表2 30 m中跨邊梁一期預應力設計張拉力

表3 30 m中跨中梁一期預應力設計張拉力

表4 30 m邊跨邊梁一期預應力設計張拉力

表5 30 m邊跨中梁一期預應力設計張拉力

為避免預應力鋼絞線腐蝕而產生粘結,同時降低錨具的負擔,確保預應力筋和砼一起發揮功效,使用活塞式水泥漿泵和可制作膠稠狀水泥漿的拌和設備對預應力孔道進行壓漿。壓漿需連續進行,但通常不大于1 d,壓漿需飽和且緊實。壓漿完成后,立即沖凈梁端、墊板和錨具處的泥漿與砼,并將梁端鑿毛,使用薄平砂輪機割斷多出的鋼絞線。在結構連續的地方可不封錨而使用凈漿覆蓋,但在帶伸縮縫的一邊需安放鋼筋和立模,澆筑封錨砼。當管道水泥漿硬度符合標準(通常不得小于梁身砼設計標號的55%,且不得小于20 MPa)時,方可吊裝移運預制砼T梁。

4 結語

30 m預制砼T梁是一項比較成熟的工藝,被廣泛應用于橋梁建設中,但其實際操作要求較高,各項標準要求較嚴,只有每個細節準確無誤,才能保證橋梁主體結構的安全。該文以廬山鞋山湖特大橋30 m預制砼T梁施工為研究對象,著重介紹了臺座施工、反拱設置、模板施工、鋼筋和預應力管道施工、砼施工和預應力張拉施工等的控制要點,為30 m T梁預制施工提供借鑒。

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收稿日期:2015-11-10

中圖分類號:U445.4

文獻標志碼:B

文章編號:1671-2668(2016)02-0187-04