50 m大跨度T梁预制施工工法

胡瑞华

大跨度T梁设计时,一般腹板部较薄,梁较高,横向刚度差,混凝土浇筑、张拉控制难度较大,因此,预制T梁浇筑及预应力张拉为施工控制重点。

另外,由于预制T梁自重较大,张拉后台座两端压力大,台座设计也需要严格控制。

1 适用范围

本方法适用于场地有纵坡,纵坡小于3%,台座也顺坡而建的大跨度预制T梁。

2 工法特点

1)施工方便,可操作性强。2)能确保T梁预制质量。3)节约梁场平整场地费用。

3 工艺原理

1)配制优质混凝土,减少混凝土在模内的流动。2)控制张拉梁体侧弯。

4 操作要点

4.1 台座基础

本工程梁场设置在挖石方段路基上,地基承载力满足要求。若梁场地基承载力不满足要求,需考虑在台座两端做扩大基础,并对扩大基础进行了受力及沉降检算,并根据混凝土刚性角设计扩大基础厚度。

4.2 台座和底模

制梁台座设置在有3%纵坡的路床上,用C20混凝土浇筑成型,标准段厚40 cm,两端加厚段为100 cm,内设钢筋网以保证有足够的承载力,台座宽度为T梁底面宽度,两侧粘海绵条,防止钢模板与台座结合处漏浆。为保证T梁外观质量,台座表面铺设4 cm水磨石并用40号角钢包边。水磨石表面光洁、平整,并按二次抛物线(Y=2PX2)设置反拱度,即按设计要求跨中向下设2 cm反拱值。为便于吊装和固定模板,在距台座两端185 cm的位置各设一吊装槽(20 cm×20 cm);整个台座5 cm以下顺长度方向每隔100 cm设侧模对拉螺栓穿孔,孔径为50 mm,材料为PVC管。

4.3 腹板钢筋绑扎及波纹管安装

为解决底模随坡就势纵坡大给钢筋骨架成型绑扎造成的困难,为保证竖向钢筋与底座的角度保持在90°,同时为提高生产效率,在场内设50 m长的水平钢筋骨架拼装台。对于50 m骨架为吊运方便分成3段在拼装台上绑扎成型,然后吊运到底模组拼成整体骨架。整个钢筋骨架绑扎、布设按马蹄和梁肋组拼骨架吊运到位穿扎主筋、次波纹管,在顶板、槽口钢筋顺序作业。

绑扎中注意钢筋和波纹管的定位筋位置准确、牢固,锚垫板应与孔道垂直,预埋件特别是支座钢垫板位置应准确无误。

因大跨度T梁横向刚度较小,波纹管安装位置必须确保正确,特别是横向弯曲更应严格控制。管道安装前,根据图纸提供的纵坐标数值计算出实际施工时管道下缘距底模板的尺寸(纵坐标数值减去管道半径所得尺寸),进行坐标定位。为减小摩阻力,布置管道时,沿纵向曲线每隔40 cm,直线每隔60 cm用12钢筋设置一组定位筋进行加固,以避免在浇筑混凝土时管道移位。管道接口对齐,套管采用大一号同型波纹管,长40 cm。

4.4 侧模施工

侧模采用立面整体大型钢模板,侧模面板采用5 mm厚钢板。为增加模板刚度,面板背面采用8号槽钢为横肋,肋间距30 cm;竖肋采用17号槽钢,并在顶端打开放式孔便于传拉杆,肋间距为100 cm;连接板采用厚 10 mm,宽8 cm钢板制成,每隔30 cm打孔,采用φ 16螺栓紧固连接。每套模板配置基本长4 m～5 m。另在侧模背面1/2高度顺梁长方向每2 m设置一块挂板用于安装附着式振动器。

4.5 端模

端模亦采用10 mm钢板加工制成。端模预留锚垫板孔(位置要保证准确无误),支立模板时,用螺丝将锚垫板固定在端模上。由于底模随坡就势,为保证梁端垂直度,端模配置L形垂直架,使端模与底模保持垂直。

4.6 混凝土的浇筑及养护

50 m T梁浇筑采用水平分段、斜向分层自一端向另一端推进的施工工艺。振捣采用附着式振动器与插入式振捣器相结合的方法。在有波纹管处,为防止波纹管偏位或捣破波纹管,全部采用附着式振捣器进行振捣,其他部位采用插入式振捣器振捣。

为了保证混凝土的浇筑质量,采用一气呵成的连续浇筑法：即采用纵向分段斜层浇筑。浇筑方向从梁的一端循序进展至另一端(由于台座右纵坡,应从较低一端开始浇筑),逐段浇筑混凝土,每段6 m左右。浇筑完一段梁体后,适时开动附着式高频振动器,使整体混凝土振捣密实,梁体表面均匀。浇筑后待混凝土强度达到2.5 MPa时拆除端头模和侧模。

混凝土的振捣范围应滞后布料长度1.5 m～2.0 m,可有效减少混凝土的水平流动。

附着式振动器振捣时两侧以同时对称启动6台～7台为宜。

混凝土浇筑完成后,注意混凝土表面收浆,并对T梁顶板表面做拉毛处理,以保证桥面整体化层与T梁顶板混凝土的紧密结合。混凝土初凝之后,立即进行洒水湿润养护。混凝土凝结硬化后,使用无纺布覆盖湿润养护,养生时间不少于7 d,且养生期直到施加预应力完成为止。

4.7 钢绞线穿束

1)50 m预应力T梁采用低松弛φJ15.2钢绞线,公称面积140 mm2,标准强度fpk=1 860 MPa,弹性模量Ep=1.95×105MPa。锚下控制应力σcon=0.73fpk=1 357.8 MPa;负弯矩锚下控制应力 σcon=0.72fpk=1 339.2 MPa。

2)钢绞线下料采用砂轮切割机断料,加工场地经混凝土硬化,且平整、清洁,以防钢束受污染。切割前首先在切口两侧各3 cm～5 cm处用18号～22号铁丝绑扎,若发现钢绞线有锈迹,则首先进行除锈。

3)钢绞线下料完成后,在加工场地进行绑扎编束。将每束钢绞线进行编号并按顺序摆放,每隔1 m用18号～22号铁丝编织,合龙捆扎。绑扎铁丝扣弯向钢束内侧,以免影响穿束。

4)制束时保持应力筋一段平齐,另一端有一根应力筋较其他应力筋长出20 cm,并弯成勾形,以便于穿束时与牵引钢束连接。编号钢束经检验合格后,妥善保管,防止在堆放、运输和安装过程中损伤、变形或者产生锈迹。

5)穿束前用高压水冲洗孔道,清除孔内杂质,保证穿束通顺。

4.8 预应力张拉

1)张拉。

a.混凝土强度达到设计强度的100%且龄期必须为7 d以上时方可进行张拉。为防止主梁侧弯,张拉顺序为先中心束后两边束对称张拉,且每根钢束分3次～4次张拉。采用张拉力和伸长值双控制,以应力控制为主,测量伸长量校核。伸长值允许偏差控制在±6%以内,同一断面断丝率不大于1%。

b.张拉过程为：0→初应力 10%σcon(测千斤顶出缸长度A及工具夹片出露长度a)→初应力20%σcon(测千斤顶出缸长度B及工具夹片出露长度b)→初应力100%σcon(测千斤顶出缸长度C及工具夹片出露长度c),持荷2 min后锚固(以消除夹片锚固回缩时的预应力损失)。

c.张拉前,将每束设计张拉力计算分级张拉中各级的压力表读数标在压力表上,以免出错。

d.张拉操作及机具保养应有专业技术人员进行,准确量测和记录油表读数及张拉伸长值,并计算实际伸长值与设计伸长值进行比较。

e.钢束实际伸长值N=(B+b)+(C+c)-2(A+a)-D,其中,D为千斤顶工作长度内钢绞线伸长值。

f.张拉过程中发生断丝或伸长量不足或者过大等问题,立即停止张拉,检查分析原因,并做好张拉记录,采取相应措施后方可进行下一步施工。

2)锚固。

a.松开送油路截止阀,张拉活塞预应力筋回缩下回程若干毫米(记录此时千斤顶出缸长度H及工具夹片的出漏量h),工作锚片锚固好预应力筋。测量锚固回缩量并记录,锚固回缩量应在6 mm以内,否则应查明原因,采取相应措施后方可进行下一步施工。回缩量计算如下：L=(C+c)-(H+h)-D。

b.关闭回油路截止阀,向回程油缸送油,活塞慢慢回程到底。

c.按顺序取下工具夹片、工具锚板、张拉千斤顶、限位板。

3)封锚。

a.在距工作夹片3 cm～5 cm处,切除多余的预应力筋,用混凝土封住锚头。

b.用砂轮切割机切除多余钢绞线。

4.9 压浆

1)预制梁终拉完成后,在24 h内进行管道压浆。

2)压浆用水泥采用低碱硅酸盐或低碱普通硅酸盐水泥,水灰比不超过0.35,且不得泌水。水泥浆稠度控制在14 s～18 s,强度与梁体相同。水泥浆中掺加无腐蚀作用高效减水剂和微膨胀剂。

3)压浆采用活塞式压浆泵一次压浆完成,因故中途停压不能连续一次压满时,立即用压力水冲干净,处理后再压浆。

4)压浆压力控制在0.6 MPa～0.8 MPa之间,缓慢均匀进行,不得中断,并应排气通顺;压浆孔道另一端饱满出纯浆,并达到排气孔排出与规定稠度相同的水泥浆时封闭另一端排气孔,为保证管道中灰浆饱满,应保持2 min 0.8 MPa的稳压期,然后再封闭注浆孔。

5)为保证压浆饱满,进浆口需予封闭。直到水泥浆凝固前,所有塞子、盖子或气门均不得移动或打开。压浆时,要做好每个孔道压浆记录,且每个工作班留取3组70.7 mm×70.7 mm×70.7 mm试件,标养28 d,检查抗压强度。

5 质量要求

1)健全质量保证体系,制定并落实好质量控制措施。

2)逐级做好技术交底,制定了《T梁预制施工工艺细则》。

3)原材料严格按照有关技术标准检验,合格后方准使用。

4)严格控制工序质量,上道工序合格后方可进入下道工序。

5)钢筋绑扎中注意钢筋和波纹管的定位筋位置准确、牢固。

6)锚垫板应与孔道垂直,预埋件特别是支座钢垫板位置应准确无误。

7)施工过程注意成品保护。

8)认真填写各项记录。

6 效益分析

利用石方路基就坡设置制梁台座,避免了由于梁场整平压实资金投入,而且节省了时间加快了施工进度。

7 应用实例

韩家庄1号大桥共60片50 m后张法预应力钢筋混凝土简支T梁,T梁采用C55混凝土带马蹄的 T形截面,梁高 2.8 m,梁肋厚0.22 m～0.70 m,梁肋下部马蹄形加宽至0.62 m～0.70 m,在梁端均采用大值;翼板宽1.85 m、厚0.20 m。

T梁预制质量混凝土内实外光,经验收每片T梁评为优良。

[1]徐 健.浅析预应力混凝土箱梁施工控制[J].山西建筑,2009,35(11)：155-156.