公路橋梁先張預(yù)應(yīng)力空心板梁預(yù)制工法1

1、公路橋梁先張預(yù)應(yīng)力空心板梁預(yù)制工法工法編號(hào)：GZSJGF 07-01-09中鐵隧道集團(tuán)二處有限公司 文獻(xiàn)江、胡景軍、何小龍前言預(yù)應(yīng)力空心板梁是公路橋梁采用的主要梁式結(jié)構(gòu)之一。820m跨徑早已形成標(biāo)準(zhǔn)系列，而2830m大跨徑空心板梁也在逐年增加，并有進(jìn)一步推廣的趨勢(shì)。由于先張法大跨徑空心板梁，具有重量輕、便于架設(shè)、同時(shí)能夠制作若干塊的特點(diǎn)，從而進(jìn)度快、質(zhì)量易監(jiān)控，在公路建設(shè)的大跨度橋梁中必將得到更加廣泛的應(yīng)用。隨著我局公路市場(chǎng)的不斷擴(kuò)展，大跨徑先張法空心板制作標(biāo)準(zhǔn)化更具有現(xiàn)實(shí)意義。本工法是中鐵隧道集團(tuán)二處在云南元磨高速公路大橋先張法空心板梁制作過程中，經(jīng)過探索、總結(jié)、提高形成的。從場(chǎng)地布置梁板程

2、序化生產(chǎn)、存放及梁板內(nèi)外質(zhì)量等方面均得到了業(yè)主的好評(píng)，取得了較好的社會(huì)效益和一定的經(jīng)濟(jì)效益。一、工藝原理先張法是在張拉臺(tái)座上綁扎底板和腹板鋼筋、穿設(shè)失效管、鋼鉸線的前提下，首先張拉預(yù)應(yīng)力鋼鉸線，達(dá)到要求的控制應(yīng)力或伸長(zhǎng)值后，用夾具將預(yù)應(yīng)力鋼鉸線臨時(shí)固定、立模、綁扎頂板鋼筋，然后澆筑混凝土，待混凝土達(dá)到一定的強(qiáng)度（一般不低于設(shè)計(jì)標(biāo)號(hào)的75%）后，放松預(yù)應(yīng)力鋼鉸線，通過混凝土和預(yù)應(yīng)力鋼材間的粘結(jié)力，使混凝土構(gòu)件獲得預(yù)壓應(yīng)力，從而提高了構(gòu)件的抗裂性、耐久性、剛度。二、工法特點(diǎn)和關(guān)鍵技術(shù)1、可以同時(shí)制作若干片梁，一般以34片為宜。2、采用混凝土一次澆筑成型，無(wú)工作縫，梁板結(jié)構(gòu)整體性好。3、合理的場(chǎng)地布

3、置，形成平行作業(yè)施工，既節(jié)省了模具，又加快了施工進(jìn)度。4、模板制作，安裝簡(jiǎn)單：邊模可改為中模使用，且循環(huán)使用，成本低。三、適用范圍30米及以下跨徑的先張法預(yù)應(yīng)力空心板梁，對(duì)預(yù)制場(chǎng)集中預(yù)制和現(xiàn)場(chǎng)就地預(yù)制均能適應(yīng)。四、施工工藝流程先張法空心板梁施工工藝程序見圖1。五、施工要點(diǎn)5.1梁場(chǎng)布置根據(jù)工期、地形條件、工程規(guī)模、梁板型號(hào)等因素合理確定臺(tái)座或梁槽數(shù)量，既能滿足工期要求，又能節(jié)約成本為宜，為架梁方便宜靠近橋位。5.2模板工程5.2.1空心板斷面尺寸（參見圖2圖5）5.2.2底模5.2.2.1采用與梁等寬145cm鋼板，厚2mm，在臺(tái)座制作時(shí)固定在梁槽底板混凝土上。5.2.2.2梁槽混凝土底板即為

4、梁體底模，但在使用前，須由打磨機(jī)磨光，且經(jīng)監(jiān)理驗(yàn)收認(rèn)可并涂隔離劑與板梁混凝土隔離。以上兩種方法在實(shí)際施工中均得到了應(yīng)用，前者成本較高，但清理工作量小，使用相對(duì)方便、簡(jiǎn)單。整修后進(jìn)入下一循環(huán)施工準(zhǔn)備底模涂隔離劑臺(tái)座清理底腹板鋼筋安裝鋼筋、鋼鉸線檢查逐根初次張拉整體張拉測(cè)量1530%伸長(zhǎng)值測(cè)量15100%伸長(zhǎng)值伸長(zhǎng)值比較定內(nèi)、外模澆筑混凝土混凝土養(yǎng)護(hù)拆外模鋼筋加工鋼鉸線加工定期校核千斤頂不合格超張未滿足要求混凝土生產(chǎn)制作混凝土試塊（三組）合格滿足臺(tái)座制作千斤頂油壓表標(biāo)定材料檢驗(yàn)技術(shù)方案審批混凝土配比確定審批機(jī)械料具準(zhǔn)備技術(shù)安全學(xué)習(xí)培訓(xùn)布設(shè)鋼鉸線制作封端混凝土試件壓試塊整體逐步放張吊裝出槽存放成品檢

5、查編號(hào)切斷預(yù)應(yīng)力鋼鉸線拆內(nèi)模鉸縫鑿毛澆筑封端混凝土圖1 先張法空心板梁施工工藝流程圖2 中板斷面圖 圖3 邊板斷面圖圖4 中板鋼筋斷面圖L-30米 圖5 邊板鋼筋斷面圖L-30米5.2.3外模：采用大塊鋼模板，應(yīng)具有足夠的剛度和平整度，接縫嚴(yán)密不漏漿。當(dāng)橋梁位于曲線上時(shí)由于每片梁的內(nèi)外邊長(zhǎng)，梁長(zhǎng)及挑檐長(zhǎng)度不等，可采用如下解決辦法。5.2.3.1以全橋最短梁的最短邊作為基本模板長(zhǎng)，然后根據(jù)不同的梁長(zhǎng)，特制小塊模板，在中部拼裝以滿足不同的梁長(zhǎng)。5.2.3.2梁兩端的傾角，用木板釘鐵皮在堵頭內(nèi)按所設(shè)計(jì)的傾角制成，其平面示意圖見圖6圖6 模板堵頭示意圖5.2.3.3挑檐制作時(shí)按最大挑檐長(zhǎng)（emax）制

6、成一個(gè)固定長(zhǎng)的懸出部分，不同的挑檐長(zhǎng)度用木塊（釘鐵皮）固定在懸出部分調(diào)節(jié)，平面及立面示意圖見圖7、圖8。圖7 平面示意圖圖 圖8 立面示意圖5.2.3.4側(cè)模強(qiáng)度的檢算在混凝土澆筑V/T0.035時(shí)，側(cè)模板強(qiáng)度可按下式計(jì)算。=（1/4）K×r×（0.22+24.9×V/T）×B×L2/1000Wxj=205Mpa式中： K:外加劑影響修正系數(shù)(一般取1.2) r:混凝土比重(KN/m3,一般取2.4KN/m3)v：混凝土澆筑速度（m/h） T：混凝土入模溫度（）L：模板長(zhǎng)度（cm） B：模板寬度（cm）Wxj：鋼模板凈截面抵抗矩（cm），在組合

7、鋼模板技術(shù)規(guī)范中查找：鋼模板應(yīng)力Mpa 5.2.3.5側(cè)模度撓度計(jì)算fmax=kr（0.22+24.9V/T）×BL4/384EIxjf=1.50mm（當(dāng)V/T0.035時(shí)）式中： fmax：鋼模板最大撓度（mm） E：鋼模彈性模量（2.06×108kpa）IxJ：模板加助的截面慣性矩（mm4），可在組合鋼模板技術(shù)規(guī)范中查找當(dāng)經(jīng)5.2.3.4、5.2.3.5檢算合格后，鋼模板即可使用。5.2.4內(nèi)模5.2.4.1采用釘鐵皮木板拼裝而成，當(dāng)在曲線上時(shí)，內(nèi)模長(zhǎng)度和兩端傾角解決辦法和外模一樣，在場(chǎng)外拼裝每節(jié)4m，抬入臺(tái)座內(nèi)整體安裝一次就位。5.2.4.2用3mm鋼板制作L50&#

8、215;50×4mm角鋼加固5m，整體吊裝入模。5.2.4.1、5.2.4.2兩種形式在實(shí)際中均可使用，但采用5.2.4.1方法成本低，也較簡(jiǎn)便。其結(jié)構(gòu)示意見圖9、圖10。5.2.5 臺(tái)座先張法預(yù)應(yīng)力梁的張拉臺(tái)座，采用框架式臺(tái)座，張拉端及錨固端用工鋼制作。其臺(tái)座、橫梁所用工鋼型號(hào)，應(yīng)根據(jù)施加的預(yù)應(yīng)力的大小及臺(tái)座位置的土質(zhì)情況驗(yàn)算，以保證張拉臺(tái)座在受力后不傾覆、不移動(dòng)、不變形。梁槽的數(shù)量根據(jù)場(chǎng)地大小及工期要求確定，一般在24個(gè)為宜，以便形成平行作業(yè)施工的格局，其結(jié)構(gòu)布置見圖11。5.2.6立模順序：在鋼筋綁扎完畢后，先立外模、后立內(nèi)模，待梁體混凝土澆筑完畢后立封端混凝土模板。5.3鋼筋

9、工程：先綁扎底腹板鋼筋，后綁扎頂板鋼筋，梁體鋼筋制安在工藝上均無(wú)特殊之處，按規(guī)范要求施工即可。5.4張拉工藝5.4.1鋼鉸線的裝卸、運(yùn)輸、存儲(chǔ)與制作。圖9 木板內(nèi)模示意 圖10 鋼內(nèi)模示意圖11 臺(tái)座布置示意圖(單位：CM)5.4.1.1鋼鉸線采用三鏈條等距離吊裝，每次吊裝一件，應(yīng)避免碰撞、擠壓。5.4.1.2運(yùn)輸和存儲(chǔ)：注意防銹、防腐蝕、防損傷，堆放一般情況下不宜超過三層。5.4.1.3鋼鉸線制作5.4.1.3.1鋼鉸線下料長(zhǎng)度由下式計(jì)算確定：L總=（L0/1+R-）+n1L1其中：L0=L+L2+L3+（30-50）mm L總：鋼鉸線下料總長(zhǎng)L0：鋼鉸線的計(jì)算長(zhǎng)度 L臺(tái)座長(zhǎng)度（包括橫梁，定

10、位板在內(nèi)）L1：每個(gè)對(duì)焊接頭的預(yù)留量（一般為鋼鉸線直徑）L2：錐形夾具的長(zhǎng)度（一般為55mm） L3：千斤頂長(zhǎng)度R：鋼筋冷拉拉長(zhǎng)率（由試驗(yàn)確定） ：鋼筋冷拉后的彈性回縮率（由試驗(yàn)確定）n1：對(duì)焊接頭數(shù)量5.4.1.3.2鋼鉸線切斷在穿設(shè)鋼鉸線及移梁前，必須采用300mm砂輪機(jī)切割，切口時(shí)兩側(cè)各35m處用鐵絲綁扎牢固，切斷后的鋼鉸線應(yīng)編號(hào)標(biāo)識(shí)。5.4.1.3.3穿設(shè)鋼鉸線時(shí)，中心位置誤差±5mm，失效長(zhǎng)度誤差±20mm。鋼鉸線技術(shù)參數(shù)見表1。鋼 鉸 線 技 術(shù) 參 數(shù) 表 表1項(xiàng)目標(biāo)識(shí)鋼鉸線結(jié)構(gòu)公稱直徑（mm）允許偏差強(qiáng)度級(jí)別（Mpa）截面面積最大負(fù)荷（KN）中國(guó)1×

11、;715.24+0.400.2018601402605.4.2張拉前的準(zhǔn)備工作5.4.2.1鋼鉸線應(yīng)經(jīng)過檢測(cè)且合格。5.4.2.2油表、千斤頂校正系數(shù)不大于1.05，且定期校正（周期一般為一個(gè)月）5.4.2.3對(duì)鋼鉸線、錨具、夾片進(jìn)行外觀檢查且合格。5.4.2.4經(jīng)監(jiān)理工程師許可且已到現(xiàn)場(chǎng)。5.4.3張拉工作原理5.4.3.1在被動(dòng)端采用YDC240Q-200型小千斤頂逐根進(jìn)行預(yù)應(yīng)力調(diào)整，調(diào)整值為15%kA。k控制應(yīng)力；A鋼鉸線凈截面面積5.4.3.2開動(dòng)主動(dòng)端兩個(gè)千斤頂（YD400A-500型），整體張拉。5.4.3.3若行程不夠時(shí)，則可擰緊主動(dòng)端承力架錨板之錨固螺母使之受力，這樣千斤頂回油

12、，張拉承力架后退，或在千斤頂前加墊鋼板，再開動(dòng)千斤頂張拉，至達(dá)到設(shè)計(jì)要求。5.4.3.4達(dá)到設(shè)計(jì)要求后，緊固兩端絲桿（120mm），千斤頂回油，可進(jìn)行其它梁槽鋼鉸線張拉。5.4.3.5待封端混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的75%時(shí)，安裝千斤頂且頂?shù)皆^固油壓，可松動(dòng)主動(dòng)端錨固螺栓，然后靠千斤頂緩慢放松。5.4.4張拉程序：其分三階段進(jìn)行。O初始應(yīng)力k×15%100%k（持荷2min）k（錨固）5.4.4.1初應(yīng)力調(diào)整N初=Ak×15% 壓力表讀數(shù)為：Y1=a1+b1N初在被動(dòng)端用YDC240Q-200型千斤頂根據(jù)壓力表讀數(shù)控制張拉力，逐根對(duì)稱調(diào)整。5.4.4.2整體張拉N整=nAk壓力

13、表讀數(shù)為：在張拉端用兩臺(tái)YD400A-500型千斤頂同步頂進(jìn)張拉，各承擔(dān)張拉力的50%，至壓力表達(dá)控制讀數(shù)時(shí)，持荷2min后進(jìn)行錨固。Y2=a2+b2N整5.4.4.3終止張拉的標(biāo)準(zhǔn)對(duì)于先張法預(yù)應(yīng)力空心板梁，張拉結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)采用伸長(zhǎng)值和張拉力雙控，但以伸長(zhǎng)值控制為主，伸長(zhǎng)量誤差在10%50%的范圍。即：當(dāng)實(shí)測(cè)伸長(zhǎng)值達(dá)到理論伸長(zhǎng)值時(shí)，即使未達(dá)控張張拉力也可終止張拉，若已達(dá)控張張拉力而未達(dá)到理論伸長(zhǎng)值，仍須繼續(xù)張拉，但張拉力不得超過控制張拉力的105%，即最大張拉力Nmax=nAk×105%。理論伸長(zhǎng)值按公式L1=kL/E計(jì)算，實(shí)側(cè)伸長(zhǎng)值分兩階段進(jìn)行：L實(shí)=L1+L2注：N初、N整初始或整體

14、張拉力（KN） A鋼鉸線凈截面面積（單根為140mm2）k控制應(yīng)力（Mpa） y鋼鉸線標(biāo)強(qiáng)抗拉強(qiáng)度（Mpa）y壓力表讀數(shù)（Mpa） a、b千斤頂使用曲線常數(shù)（由試驗(yàn)確定）n鋼鉸線根數(shù) L鋼鉸線受拉長(zhǎng)度（m）L實(shí)實(shí)測(cè)伸長(zhǎng)值（mm） L理論伸長(zhǎng)值（mm） E鋼鉸線彈性模量（Mpa）L1張拉應(yīng)力為k×15%k30%時(shí)的伸長(zhǎng)值（規(guī)范規(guī)定：初始伸長(zhǎng)值按相鄰張拉力階段的伸長(zhǎng)值為準(zhǔn)）L2張拉應(yīng)力為k×15%k100%伸長(zhǎng)值5.4.4.4整體放張當(dāng)封端混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的75%時(shí)，即可整體放張（混凝土強(qiáng)度以所取試塊強(qiáng)度為準(zhǔn)）。分四次進(jìn)行：k×40%k×30%k×

15、;20%k×10%，且最后一次放張?jiān)?分鐘內(nèi)緩慢進(jìn)行，并做好予拱度。壓縮量的測(cè)量記錄四次放張預(yù)應(yīng)力及油表讀數(shù)計(jì)算方式與整體張拉相同，故略。鋼鉸線整體張放平面示意參見圖12。圖12 放張平臺(tái)平面示意圖注：油壓千斤頂在兩個(gè)梁槽間交替使用5.5混凝土工程5.5.1材料與施工配合比空心板梁混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度較高（40），原材料相應(yīng)要求也較為嚴(yán)格，壓碎值、砂率、水泥用量及標(biāo)號(hào)、骨料粒徑必須符合設(shè)計(jì)和規(guī)范要求，因空心板配筋較多對(duì)混凝土和易性也有一定的要求，必要時(shí)適量需摻加外加劑，因此混凝土配合比要提前認(rèn)真選定，審批后方可使用。 5.5.2混凝土拌制：特別提醒，用于空心板梁的混凝土生產(chǎn)，必須采用自動(dòng)計(jì)

16、量系統(tǒng)，以達(dá)到準(zhǔn)確計(jì)量骨料，嚴(yán)格按配合比施工的要求，從而保證混凝土的強(qiáng)度。5.5.3施工方法：一次澆筑成型，人工下料倒入振搗器振搗?；炷撂嵘ㄟ^混凝土作業(yè)平臺(tái)上小型卷?yè)P(yáng)機(jī)完成。5.5.4混凝土灌筑分層連續(xù)進(jìn)行，平行推進(jìn)，首先澆筑底板，在空心板腔內(nèi)人工振搗，且逐段安設(shè)底板內(nèi)模，腹板梁隨底板進(jìn)行（不得超過底板混凝土的初凝時(shí)間），最后澆筑頂板。5.5.5混凝土養(yǎng)護(hù)5.5.5.1在頂板混凝土澆筑3060分鐘用濕麻袋覆蓋，避免陽(yáng)光直射。5.5.5.2混凝土初凝后開始灑水養(yǎng)護(hù)，灑水間隔時(shí)間以保持混凝土潮濕為宜，連續(xù)灑水養(yǎng)護(hù)一般為710天。5.5.6內(nèi)、外模拆除在混凝土強(qiáng)度達(dá)到2.5mpa時(shí)，即可拆除內(nèi)、

17、外模板，模板拆除后，鉸縫處及時(shí)鑿毛。5.5.7封端混凝土施工封端混凝土施工前，應(yīng)清洗相應(yīng)部位并鑿毛綁扎封端混凝土鋼筋，并澆筑混凝土。5.5.8板梁的吊起存放放張后應(yīng)立即移梁出槽，并做好編號(hào)及標(biāo)識(shí)，移梁由龍門架起吊，經(jīng)運(yùn)輸至梁場(chǎng)，按要求存放。5.5.9施工注意事項(xiàng)5.5.9.1所有張拉受力構(gòu)件，如絲桿、錨固螺母、錨具等要定期檢查。5.5.9.2千斤頂、油泵、壓力表每隔一個(gè)月須配套校驗(yàn)，且千斤校正系數(shù)1.05,確保其工作性能。5.5.9.3在整張整放過程中，梁槽兩端及槽內(nèi)禁止站人且保持同步加載或卸荷。即每隔10秒千斤頂操作人員同時(shí)報(bào)壓力表讀數(shù)，若有偏差及時(shí)調(diào)整且監(jiān)聽人員和監(jiān)控人員協(xié)助進(jìn)行。5.5.

18、9.4應(yīng)力放松時(shí)必須用千斤頂緩慢放松，只有完全放松后才能切割鋼絞線。5.5.9.5.每一截面的斷絲率不得大于該截面鋼絲數(shù)的1%，且不允許整根鋼絞線拉斷，否則更換。5.5.9.6板梁堆放場(chǎng)地應(yīng)平整、夯實(shí)，必要時(shí)進(jìn)行加固避免地面下沉導(dǎo)致梁體斷裂及損壞，且采用四點(diǎn)堆放，支承塊頂面誤差在同一平面內(nèi)，誤差不大于2mm（參見圖13）。圖13 梁板堆放示意5.5.10防裂縫措施5.5.10.1按設(shè)計(jì)要求設(shè)置失效段。5.5.10.2頂板鋼筋網(wǎng)必須按要求施作。5.5.10.3整體放張時(shí)，必須設(shè)34人觀察板梁變化，嚴(yán)格控制放張速度。5.5.10.4存梁時(shí)，必須達(dá)到要求的標(biāo)準(zhǔn)。5.5.11預(yù)拱度控制5.5.11.1

19、計(jì)算預(yù)拱度并與實(shí)際值比較，查找原因與設(shè)計(jì)方協(xié)商及時(shí)調(diào)整。5.5.11.2混凝土準(zhǔn)量計(jì)量施工，從而保證強(qiáng)度。5.5.11.3嚴(yán)格控制放張時(shí)間，不得提前放張。5.5.11.4控制最大張拉力，滿足伸長(zhǎng)值后不可再?gòu)埨?。六、機(jī)具設(shè)備表（參見表2）機(jī) 械 設(shè) 備 配 備 表 表2序號(hào)機(jī)械名稱規(guī)格型號(hào)單位數(shù)量備注1千斤頂YDC240Q-200臺(tái)12千斤頂YDG400A-500臺(tái)23油泵ZB4-500臺(tái)24混凝土攪拌機(jī)JS-500臺(tái)15攪拌機(jī)JDY-350臺(tái)1備用6電力變壓器S9-315/10臺(tái)17配料機(jī)PLD-800臺(tái)1三料斗8發(fā)電機(jī)50KW臺(tái)1備用電源9彎曲機(jī)25臺(tái)110鋼筋切割機(jī)300臺(tái)211搗固捧5

20、0cm臺(tái)2312搗固捧30cm臺(tái)2313龍門吊60T/5T組1自制組裝14卷?yè)P(yáng)機(jī)2T臺(tái)2七、勞力組織勞動(dòng)力配置多少和梁槽配置形式由工期決定，若制梁片數(shù)多可以形成工廠化流水作業(yè)。7.1工廠化作業(yè)梁槽布置形式7.1.1梁槽個(gè)數(shù)34個(gè)，根據(jù)場(chǎng)地大小而定。7.1.2梁槽長(zhǎng)度，一般控制在100米以內(nèi)，具體長(zhǎng)度應(yīng)根據(jù)梁長(zhǎng)而定，盡可能布置緊湊，節(jié)省鋼鉸線（30米空心板梁3片槽長(zhǎng)為98米）。7.2工廠化作業(yè)的勞動(dòng)組織按兩個(gè)梁槽，每槽3個(gè)計(jì)，勞動(dòng)力配備情況參見表3。工 廠 化 制 梁 勞 動(dòng) 力 配 備 見表3順序班別人數(shù)工作內(nèi)容1鋼筋班6人鋼筋制安2混凝土班12人混凝土生產(chǎn)與澆筑3張拉班4人張拉操作、監(jiān)控、記錄4木工班4人立、拆模、整修、鑿毛5機(jī)械班2人機(jī)械維修及操作6綜合班6人鋼鉸線安制、梁槽清理、移梁7管理人員6人工程師3人（