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【摘 要】 预应力混凝土连续梁以其结构整体性好、大跨度,减少桥面伸缩缝个数使行车变得舒适,而在高速公路和城市快速路工程中得到广泛应用。预应力混凝土连续梁的施工方法一般有满布支架现浇施工、悬臂浇筑、悬臂拼装等施工方法。支架现浇施工做为施工工序简单,是比较成熟的施工方法,现在仍为桥梁施工的主要施工方法。对预应力混凝土连续梁施工质量控制往往缺乏重视,造成事故。
【关键词】 预应力混凝土;连续梁;施工质量控制
一、预应力混凝土连续梁的特点
上世纪60年代,悬臂施工法第一次成功的在钢桥中应用,并不断向着更高的技术水平层次发展,对我国预应力混凝土连续梁桥中施工技术的发展与完善有着巨大的贡献,现在为止该法已经在预应力混凝土桥梁的各项施工中成为不可替代的优势技术而广泛应用。预应力混凝土梁桥的设计与施工技术已经非常成熟,并正朝着高墩大跨的方向发展。葡萄牙的坡托桥是世界上最大跨径连续梁,跨径达到250m。在我国也陆续建成了多座具有代表意义的大型预应力混凝土连续梁,例如南京长江二桥北汉桥(其165m的主跨跨径在我国居首位);2003年建成的响礁门大桥和金沙洲大桥,主桥跨径分别达到150m和l38m;2004年建成的京杭运河特大桥,主桥跨度为(90+165+90)m;2005年建成宿迁北延京杭运河特大特大桥,主桥跨度也达到140m。
预应力混凝土桥梁现浇悬臂施工法(如图1.2),由于其不需使用大量的支撑架,施工期间不影响桥下交通,且不受气候或河川水位的影响,近年来在我国桥梁建设中被大量采用。随着我国高速铁路建设事业的快速发展,预应力混凝土连续梁桥应用前景十分广泛。通常在中跨径桥梁之中采用此类桥,预应力混凝土连续梁桥悬臂浇筑的经济跨度在40-150m之间,而150m以上的大跨径则较少采用。因为更大跨度桥梁需要更大吨位的支座,而且在施工技术、养护和管理方面需要付出高昂的代价。
通常情况下,挂篮悬臂施工法以2~5m为一个施工节段[8],以6~10天为一个施工节段工期(单个阶段内施工流程图,如图1.3)。施工中挂蓝作为主要施工机具,从墩顶0#块开始逐段施工,现场对称浇注混凝土。挂篮锚固在己经施工完成的箱梁节段上,在挂篮上进行模板安装、钢筋绑扎、埋设管道、混凝土浇筑、预应力钢束张拉等工作,当一个节段施工完成后,挂篮沿预设轨道前移进行下一阶段施工,每一节段均循环进行上述施工过程,直至全桥合拢。
预应力混凝土连续梁桥悬臂浇筑施工通常具有以下特点:
预应力对桥梁悬臂施工的影响很大,施工阶段预应力张拉既能起到临时固定作用,同时又是成桥结构中的重要受力筋;采用挂篮悬臂浇筑施工取代满堂支架现浇,可以合理利用桥下空间,减小对通车或通航的影响,且不受桥梁跨径的限制;挂篮悬臂施工进度快、周期短、连续性好且不受环境影响;采用变截面箱梁,使成桥后线形美观且减轻了自重对桥梁的受力有利。悬臂梁挂篮施工一般是从1#开始,当主墩和墩顶0#施工完成之后,在0#安装挂篮并浇筑1#混凝土,当混凝土达到预定强度后,张拉预应力筋,然后对称地向两侧前移挂篮,准备下一阶段施工。随着悬臂浇筑施工技术的提高,促进了预应力混凝土连续梁桥逐渐向高强、轻型、大跨方向发展。
二、预应力混凝土连續梁的施工技术
1、落地支架法
落地支架法是一种比较传统的方法,此办法就是直接在需要施工的地方撑起大型的支架,并且对桥梁的模造型进行固定,在固定安装后进行统一的浇筑。此施工办法由于使用的是构建桥梁的模,而且是一次性浇筑的,所以桥梁的整体性较高,施工过程也比较简单,只需要人工就足以完成,不需要较大的施工设备。当然落地支架法也有局限性,比如因为搭支架的原因导致施工周期较长,施工费用较高,而且因为需要搭架子,占用的场地也较大。这种施工办法在一般的硬质土地还比较适用,但是对于一些特殊地质,像是粘土冻土之类的,这种施工方法就不能得以实施,因为土壤的硬度变化会导致支架的偏斜,使的浇筑的连续梁不符合规定。
2、移动模架法
移动模架法顾名思义就是移动中的模架进行梁施工的一种办法,当然这种办法跟落地支架法是不同的,他们适合的场所以及施工范围相差很多。在施工中,我们需要利用可移动的设备,对桥梁留下的孔进行逐个的灌注,保证每一个模架的质量。当然这种办法也有一定的适用范围,像是对已经同行的道路进行修补式的施工。此办法施工也比较简单,不需要大型的施工设备,而且相比于落地支架法,施工的占地面积小,因为是小面积的施工修补技术,所以在使用中长度比较小的桥梁。
3、悬梁臂浇筑法
所谓的悬梁臂浇筑法,是利用塔吊或者其他较高物件,建立高粱,然后再高粱上悬挂挂篮,利用挂篮的移动性进行混凝土的浇筑施工,这种办法通常要以桥梁的墩位中心,需要张拉应力。因为需要等待混凝土变硬,所以耗时比较大。但是因为悬臂施工能有效的避免有地面的接触,所以施工范围较广,也是桥梁施工中比较常见的一种办法。
4、整孔预制拼装技术
我们在进行桥梁跨度不大的桥梁时,为了快速的解决工程,我们就会借用整孔预制拼装法,这种办法是利用架桥机或者浮桥进行简支梁的施工,是一种新型的快速施工办法。
5、节段预拼装法
所谓的节段预拼装法,就是将跨度较大的大桥进行分段处理,保证每一段对力的要求,为了达到桥梁的受力要求,我们通常会采用一定距离设立一个桥墩进行实现,当然在施工时,我们需要对每一个节点进行分段施工,节段预拼装法是我们在处理大跨度桥梁中最常用的办法,也是目前为止,最好的办法之一。
6、顶推施工技术
此办法其实是预拼装法的另外一种表达形式,在我们施工中经常会碰到水面,泥地等不容易进行分段施工的场地,于是我们采用事先设计好的桥墩,利用拼装台进行安放桥段,在安放过程中要注意位置的确定。 三、预应力现浇连续梁桥施工质量控制
1、预应力张拉控制
1.1张位顺序
张拉顺序应按照设计规定进行,若设计没有规定应避免使构件截面呈过大的偏心受力状态,不使构件边缘产生过大的拉应力,而使梁腹产生裂缝。张拉时必须先张拉靠近截面形心的钢束,如果有多排钢束,必须对称进行。
1.2张拉方法
连续梁钢束长度较大,宜采用两端同时张拉。如果设备不足,可先固定一端、张拉另一端,然后再張拉固定端补足应力值,尤其对曲线预应力筋更应如此。一端张拉时,虽然张拉端达到了控制应力,但由于孔道长度大,导致钢束转角θ增大.摩擦力增大,使得预应力由张拉端向固定端逐渐减小,固定端附近预应力明显不足,张拉时伸长值往往偏小。主要原因在于孔道摩阻损失太大。一方面,一旦出现事故(如断丝等)将很难处理;另一方面,由于钢束给结构施加的预应力不足,危害结构使用安全。
2、管道压浆
预应力管道压浆工作在施加预应力后应尽早进行。孔道压浆后可以有效防止预应力钢材锈蚀,使预应力钢材与混凝土有效粘结,实现整体受力,以增强梁体的承载能力,减轻锚固体系的负荷。因此必须高度重视压浆工作。管道压浆若为夏天施工,应选择在气温较低时进行主要应注意做好以下几方面的工作:
压浆设备正式使用前进行试运行,并配置备用设备。现场进行水泥浆试配。以使水泥浆的水灰比、泌水率、膨胀率和稠度等指标符合规范要求。)压浆前首先检查孔道是否畅通,用水湿润孔道后再用高压空气吹出管道内的积水。压浆顺序正确。按孔道由低向高的顺序进行压浆。严格控制压浆压力和速度。压浆开始后应匀速进行,中途不得停顿,在管道中间设一个或多个排气口的,须待排出浓浆后再逐个用木塞打紧。采用真空压浆技术。对长的预应力管道,采用真空辅助压浆技术,可有效解决普通活塞式压浆机由于压力不足,导致灌注水泥浆不密实的问题。
四、结束语
预应力技术从理论到工程实践经过几代人的研究和不断创新。已发展为比较成熟的技术然而经调查和研究发现。由于张拉工艺不适合、孔道和锚具质量不合规范等原因,造成预应力施工中仍存在许多不足之处。预应力桥梁预制安装施工质量直接影响桥梁质量、使用寿命和营运安全,因此这务必引起我们的高度重视,切实抓好每道工序、每个环节的质量控制。
参考文献:
[1]胡来航.浅析后张法预应力技术在桥梁施工中的应用.科技创新导报,2013(4)
[2]王宏伟.预应力混凝土连续梁桥的施工控制技术与应用[J].经济技术协作信息,2010(22).
【关键词】 预应力混凝土;连续梁;施工质量控制
一、预应力混凝土连续梁的特点
上世纪60年代,悬臂施工法第一次成功的在钢桥中应用,并不断向着更高的技术水平层次发展,对我国预应力混凝土连续梁桥中施工技术的发展与完善有着巨大的贡献,现在为止该法已经在预应力混凝土桥梁的各项施工中成为不可替代的优势技术而广泛应用。预应力混凝土梁桥的设计与施工技术已经非常成熟,并正朝着高墩大跨的方向发展。葡萄牙的坡托桥是世界上最大跨径连续梁,跨径达到250m。在我国也陆续建成了多座具有代表意义的大型预应力混凝土连续梁,例如南京长江二桥北汉桥(其165m的主跨跨径在我国居首位);2003年建成的响礁门大桥和金沙洲大桥,主桥跨径分别达到150m和l38m;2004年建成的京杭运河特大桥,主桥跨度为(90+165+90)m;2005年建成宿迁北延京杭运河特大特大桥,主桥跨度也达到140m。
预应力混凝土桥梁现浇悬臂施工法(如图1.2),由于其不需使用大量的支撑架,施工期间不影响桥下交通,且不受气候或河川水位的影响,近年来在我国桥梁建设中被大量采用。随着我国高速铁路建设事业的快速发展,预应力混凝土连续梁桥应用前景十分广泛。通常在中跨径桥梁之中采用此类桥,预应力混凝土连续梁桥悬臂浇筑的经济跨度在40-150m之间,而150m以上的大跨径则较少采用。因为更大跨度桥梁需要更大吨位的支座,而且在施工技术、养护和管理方面需要付出高昂的代价。
通常情况下,挂篮悬臂施工法以2~5m为一个施工节段[8],以6~10天为一个施工节段工期(单个阶段内施工流程图,如图1.3)。施工中挂蓝作为主要施工机具,从墩顶0#块开始逐段施工,现场对称浇注混凝土。挂篮锚固在己经施工完成的箱梁节段上,在挂篮上进行模板安装、钢筋绑扎、埋设管道、混凝土浇筑、预应力钢束张拉等工作,当一个节段施工完成后,挂篮沿预设轨道前移进行下一阶段施工,每一节段均循环进行上述施工过程,直至全桥合拢。
预应力混凝土连续梁桥悬臂浇筑施工通常具有以下特点:
预应力对桥梁悬臂施工的影响很大,施工阶段预应力张拉既能起到临时固定作用,同时又是成桥结构中的重要受力筋;采用挂篮悬臂浇筑施工取代满堂支架现浇,可以合理利用桥下空间,减小对通车或通航的影响,且不受桥梁跨径的限制;挂篮悬臂施工进度快、周期短、连续性好且不受环境影响;采用变截面箱梁,使成桥后线形美观且减轻了自重对桥梁的受力有利。悬臂梁挂篮施工一般是从1#开始,当主墩和墩顶0#施工完成之后,在0#安装挂篮并浇筑1#混凝土,当混凝土达到预定强度后,张拉预应力筋,然后对称地向两侧前移挂篮,准备下一阶段施工。随着悬臂浇筑施工技术的提高,促进了预应力混凝土连续梁桥逐渐向高强、轻型、大跨方向发展。
二、预应力混凝土连續梁的施工技术
1、落地支架法
落地支架法是一种比较传统的方法,此办法就是直接在需要施工的地方撑起大型的支架,并且对桥梁的模造型进行固定,在固定安装后进行统一的浇筑。此施工办法由于使用的是构建桥梁的模,而且是一次性浇筑的,所以桥梁的整体性较高,施工过程也比较简单,只需要人工就足以完成,不需要较大的施工设备。当然落地支架法也有局限性,比如因为搭支架的原因导致施工周期较长,施工费用较高,而且因为需要搭架子,占用的场地也较大。这种施工办法在一般的硬质土地还比较适用,但是对于一些特殊地质,像是粘土冻土之类的,这种施工方法就不能得以实施,因为土壤的硬度变化会导致支架的偏斜,使的浇筑的连续梁不符合规定。
2、移动模架法
移动模架法顾名思义就是移动中的模架进行梁施工的一种办法,当然这种办法跟落地支架法是不同的,他们适合的场所以及施工范围相差很多。在施工中,我们需要利用可移动的设备,对桥梁留下的孔进行逐个的灌注,保证每一个模架的质量。当然这种办法也有一定的适用范围,像是对已经同行的道路进行修补式的施工。此办法施工也比较简单,不需要大型的施工设备,而且相比于落地支架法,施工的占地面积小,因为是小面积的施工修补技术,所以在使用中长度比较小的桥梁。
3、悬梁臂浇筑法
所谓的悬梁臂浇筑法,是利用塔吊或者其他较高物件,建立高粱,然后再高粱上悬挂挂篮,利用挂篮的移动性进行混凝土的浇筑施工,这种办法通常要以桥梁的墩位中心,需要张拉应力。因为需要等待混凝土变硬,所以耗时比较大。但是因为悬臂施工能有效的避免有地面的接触,所以施工范围较广,也是桥梁施工中比较常见的一种办法。
4、整孔预制拼装技术
我们在进行桥梁跨度不大的桥梁时,为了快速的解决工程,我们就会借用整孔预制拼装法,这种办法是利用架桥机或者浮桥进行简支梁的施工,是一种新型的快速施工办法。
5、节段预拼装法
所谓的节段预拼装法,就是将跨度较大的大桥进行分段处理,保证每一段对力的要求,为了达到桥梁的受力要求,我们通常会采用一定距离设立一个桥墩进行实现,当然在施工时,我们需要对每一个节点进行分段施工,节段预拼装法是我们在处理大跨度桥梁中最常用的办法,也是目前为止,最好的办法之一。
6、顶推施工技术
此办法其实是预拼装法的另外一种表达形式,在我们施工中经常会碰到水面,泥地等不容易进行分段施工的场地,于是我们采用事先设计好的桥墩,利用拼装台进行安放桥段,在安放过程中要注意位置的确定。 三、预应力现浇连续梁桥施工质量控制
1、预应力张拉控制
1.1张位顺序
张拉顺序应按照设计规定进行,若设计没有规定应避免使构件截面呈过大的偏心受力状态,不使构件边缘产生过大的拉应力,而使梁腹产生裂缝。张拉时必须先张拉靠近截面形心的钢束,如果有多排钢束,必须对称进行。
1.2张拉方法
连续梁钢束长度较大,宜采用两端同时张拉。如果设备不足,可先固定一端、张拉另一端,然后再張拉固定端补足应力值,尤其对曲线预应力筋更应如此。一端张拉时,虽然张拉端达到了控制应力,但由于孔道长度大,导致钢束转角θ增大.摩擦力增大,使得预应力由张拉端向固定端逐渐减小,固定端附近预应力明显不足,张拉时伸长值往往偏小。主要原因在于孔道摩阻损失太大。一方面,一旦出现事故(如断丝等)将很难处理;另一方面,由于钢束给结构施加的预应力不足,危害结构使用安全。
2、管道压浆
预应力管道压浆工作在施加预应力后应尽早进行。孔道压浆后可以有效防止预应力钢材锈蚀,使预应力钢材与混凝土有效粘结,实现整体受力,以增强梁体的承载能力,减轻锚固体系的负荷。因此必须高度重视压浆工作。管道压浆若为夏天施工,应选择在气温较低时进行主要应注意做好以下几方面的工作:
压浆设备正式使用前进行试运行,并配置备用设备。现场进行水泥浆试配。以使水泥浆的水灰比、泌水率、膨胀率和稠度等指标符合规范要求。)压浆前首先检查孔道是否畅通,用水湿润孔道后再用高压空气吹出管道内的积水。压浆顺序正确。按孔道由低向高的顺序进行压浆。严格控制压浆压力和速度。压浆开始后应匀速进行,中途不得停顿,在管道中间设一个或多个排气口的,须待排出浓浆后再逐个用木塞打紧。采用真空压浆技术。对长的预应力管道,采用真空辅助压浆技术,可有效解决普通活塞式压浆机由于压力不足,导致灌注水泥浆不密实的问题。
四、结束语
预应力技术从理论到工程实践经过几代人的研究和不断创新。已发展为比较成熟的技术然而经调查和研究发现。由于张拉工艺不适合、孔道和锚具质量不合规范等原因,造成预应力施工中仍存在许多不足之处。预应力桥梁预制安装施工质量直接影响桥梁质量、使用寿命和营运安全,因此这务必引起我们的高度重视,切实抓好每道工序、每个环节的质量控制。
参考文献:
[1]胡来航.浅析后张法预应力技术在桥梁施工中的应用.科技创新导报,2013(4)
[2]王宏伟.预应力混凝土连续梁桥的施工控制技术与应用[J].经济技术协作信息,2010(22).