大跨度先張預(yù)應(yīng)力簡支梁臺座設(shè)計與施工

大跨度先張預(yù)應(yīng)力簡支梁臺座設(shè)計與施工

1預(yù)應(yīng)力概述及施工要點本遼高速公路穿越工程第七個合同段位于遼陽市小屯市。由中國鐵路13部門集團有限公司第一部分負責施工。整個項目有25米長的預(yù)測梁84個，20米長的預(yù)測梁152個，16米長的預(yù)測梁56個。根據(jù)現(xiàn)場的特點和設(shè)計要求，采用混凝土輸能柱式平臺進行預(yù)制施工。2預(yù)應(yīng)力筋張拉控制1)預(yù)應(yīng)力簡支梁板所使用的預(yù)應(yīng)力鋼絞線采用現(xiàn)行GB/T5224-2003預(yù)應(yīng)力混凝土用鋼絞線,直徑15.2(7?5.0mm),標準強度Rbyyb=1860MPa,彈性模量Ep=1.95×105MPa,張拉控制應(yīng)力采用1395MPa。2)預(yù)制簡支梁板時支撐橫梁必須保證具有足夠的剛度及穩(wěn)定性,不得產(chǎn)生變形和滑移。3)預(yù)制簡支梁板必須待混凝土強度達到設(shè)計強度的100%,且混凝土齡期達到10d方可分批放松預(yù)應(yīng)力鋼絞線。鋼絞線需用砂輪鋸切割,嚴禁用電焊槍燒切。切割時先切長束(有效長度),依此類推,對稱切割。3日加工臺座圖4根據(jù)設(shè)計及階段性工期(180d)要求,以及各個橋梁下部工程施工的先后順序,首先建成生產(chǎn)20m及25m的長線臺座各4座,每個臺座可同時生產(chǎn)20m簡支梁3片,25m簡支梁2片,生產(chǎn)25m簡支梁的長線臺座也可作為同時生產(chǎn)3片16m簡支梁的預(yù)制臺座,同時開辟占地面積5000m2的存梁場地,配備25kW龍門吊2座,25t吊車1臺,可同時存梁150片,同時鋪設(shè)鋼軌運梁通道,滿足移梁、運梁的需要。4生產(chǎn)預(yù)制簡支梁板根據(jù)現(xiàn)場實際情況并結(jié)合各橋梁下部工程的進度情況,安排簡支梁板的預(yù)制施工,加工20m及16m簡支梁中梁模板、邊梁模板各3套,25m簡支梁中梁模板、邊梁模板各2套,正常情況下每天可生產(chǎn)2片簡支梁板,在合同工期6個月內(nèi)可以完成全部292片簡支梁板的預(yù)制任務(wù)。5施工質(zhì)量控制要點5.1螺紋鋼筋臺座該工程先張梁臺座采用鋼筋混凝土傳力柱形式,中間傳力柱為兩側(cè)的張拉橫梁共用,混凝土的標號為C30,混凝土的斷面尺寸為600mm×700mm,內(nèi)部配置12?16螺紋鋼筋,由于該臺座為長線臺座,需在計算斷面壓應(yīng)力的時候考慮由于壓桿失穩(wěn)造成的承載能力下降,有效的解決辦法為將臺座的一半截面埋置于地下,在臺座的兩端及每隔一段距離(該工程采用5m)相鄰傳力柱之間設(shè)置橫向聯(lián)系并在相應(yīng)的位置設(shè)置地錨,橫向聯(lián)系采用鋼筋混凝土形式,斷面尺寸為200mm×200mm,內(nèi)部配置4?12螺紋鋼筋及構(gòu)造箍筋,地錨采用鋼筋混凝土形式,斷面尺寸為300mm×300mm,內(nèi)部配置4?12螺紋鋼筋,下挖深度為2m,由此增強了臺座整體的剛度與穩(wěn)定性。5.2承載能力驗算混凝土傳力柱處于軸心受壓狀態(tài),軸力N=3906kN,由于L0/b=5000/600=8.33,?=0.9546,因此該傳力柱的承載能力為:N1=0.9546×0.6×0.7×30×1000=12027kN>3906kN,忽略鋼筋的抗壓能力,依然滿足整體抗壓要求,如果考慮鋼筋的抗壓能力,則傳力柱的整體抗壓能力有所提高。5.3安裝梁板、加勁肋板端橫梁采用Ⅰ800工字鋼,為提高工字鋼的整體剛度及穩(wěn)定性,將兩個工字鋼并排焊接在一起,并于工字鋼翼緣位置加焊一塊厚度為20mm的鋼板,在工字鋼腹板的位置每隔200mm焊接厚度為20mm的加勁肋板,根據(jù)簡支梁板鋼絞線設(shè)計情況,加工孔數(shù)為17～20的端橫梁,并根據(jù)現(xiàn)場實際進度情況適時更換,滿足生產(chǎn)需要。5.4濃度的確定及結(jié)果根據(jù)設(shè)計圖紙,該工程的先張簡支梁板最大預(yù)應(yīng)力設(shè)計為21根鋼絞線,每根鋼絞線的控制張拉力為19.53t,經(jīng)計算該端橫梁的最大彎矩位置為跨中斷面,彎矩計算值為M=1274.33kN·m,截面慣性矩I=8405568877mm4,正應(yīng)力σ=(M/I)×h/2=60.6N/mm2<215N/mm2,滿足使用要求,剪應(yīng)力τ=Q/S=43.5N/mm2<125N/mm2,滿足使用要求,并經(jīng)檢算該張拉橫梁亦滿足撓度要求,由計算公式可以看出,加大端橫梁斷面的慣性矩是降低端橫梁上翼緣跨中最大拉應(yīng)力、兩端最大剪應(yīng)力、跨中最大撓度的有效辦法,而增加端橫梁的高度對增加端橫梁的慣性矩效果顯著。因此,在不影響端橫梁整體穩(wěn)定性的前提下,適當增加端橫梁的高度是現(xiàn)實可行的措施。5.5張拉施工控制預(yù)應(yīng)力鋼絞線有效張拉是控制工程質(zhì)量的關(guān)鍵,在張拉施工前對用于該工程中的鋼絞線、錨具等要進行檢查確保具有出廠合格證書、質(zhì)量保證書及材質(zhì)化驗單并依照規(guī)范要求進行材料抽樣試驗,包括拉伸實驗、松弛實驗及錨具抗壓實驗等。嚴禁無證和不合格材料用于工程中,如果鋼絞線的強度達不到要求,張拉時易發(fā)生斷絲現(xiàn)象,彈性模量不合格,則造成實測拉伸值和理論值偏差嚴重,從而最終影響工程的質(zhì)量,造成安全隱患。該工程張拉施工為分批對稱張拉,由中間向兩端進行,張拉施工采取張拉力與伸長值雙指標控制,張拉前和施工過程中要定期對油表和千斤頂?shù)葟埨O(shè)備進行校驗,每臺張拉千斤頂與對應(yīng)的油表有唯一的回歸方程,根據(jù)此回歸方程用回歸法計算出各個階段的張拉控制力σ控=σ1+σ2,其中,σ控為施工時的張拉控制力;σ1為設(shè)計控制應(yīng)力;σ2為錨固錨圈口摩阻力損失及夾片回縮和端橫梁壓縮造成的應(yīng)力損失,各損失量由試驗確定或按照規(guī)范執(zhí)行。5.6鋼絞線連接器由于在該工程中生產(chǎn)25m簡支梁的長線臺座同時用來預(yù)制16m簡支梁,由于臺座的長度固定,因此常規(guī)的施工方法會造成鋼絞線的浪費,采用鋼絞線連接器可降低鋼絞線材料的損耗,端頭部分的鋼絞線可以重復(fù)多次使用,這樣就降低了工程的造價,實現(xiàn)了工程質(zhì)量與經(jīng)濟效益的統(tǒng)一。5.7抗壓強度無檢測按照設(shè)計要求,當梁體混凝土的強度達到設(shè)計強度的100%,且混凝土的齡期達到10d后,才允許進行鋼絞線的放張作業(yè),為了保證工程的質(zhì)量,在進行混凝土澆筑施工時,制作了4組同條件養(yǎng)生試件,在滿足齡期要求后檢測試件的抗壓強度,在梁體沒有達到上述兩個要求之前,嚴禁進行鋼絞線放張作業(yè)。該工程鋼絞線的放張采用砂箱放張,用于放張施工的砂箱材料可以采用壁厚20mm的普通鋼材,也可以采用壁厚10mm的特種鋼材(16Mn鋼)制作,上述材料通常為定型無縫管材,放張時應(yīng)當人為控制鋼絞線的回縮速度,即控制砂箱內(nèi)的砂從出砂口的流出速度,以避免由于放張速度過快而造成簡支梁板兩側(cè)端頭產(chǎn)生混凝土掉角現(xiàn)象而影響梁板的整體質(zhì)量。鋼絞線放張之后要對梁體兩端多余的鋼絞線進行切割,采用砂輪鋸進行切割作業(yè),并按照設(shè)計要求先切割長束,并對稱進行,切割后在鋼絞線兩端頭涂油漆以提高抗腐蝕能力。6施工作業(yè)的效果該工程經(jīng)過預(yù)制梁臺座的設(shè)計與施工,預(yù)應(yīng)力張拉、鋼筋綁扎、模板支立、澆筑混凝土、鋼絞線放張以及移梁運梁等施工過程,經(jīng)過160d的施工作業(yè),完成了全部292片簡支梁的預(yù)制生產(chǎn)工