论文部分内容阅读
中图分类号：X924文献标识码： A
一 、课题概况
1.1工程概况
成都东客站工程位于成都市东郊，利用既有沙河堡车站改扩建而成，建成后是集城际铁路、高速公路、地铁及城市公交的超大型综合客运枢纽。本工程包括站场、站房，雨棚和达成引入工程。客站建筑总量220000m2，站房建筑面积108009m2。成都东客站为地下三层、地上两层结构。地下一层为出站层，地上一层为列车通过层，采用钢筋混凝土框架结构。主站房二层为候车层，采用钢管混凝土柱，钢桁架梁和钢筋混凝土组合楼板体系，主站房屋盖采用矩形混凝土板柱，钢管混凝土柱和钢桁架结构体系。建筑高度39m。
1.2大截面预应力及非预应力框架梁概况。
成都东客站主站房承轨层体系预应力梁，边梁为异型截面有粘结预应力梁，梁总高3000mm，梁腹板厚度500mm。梁上翼缘宽度1000mm，下翼缘宽度1500mm。
成都东客站主站房12、15、及13、14轴（11~26线）横向框架梁。设计截面为：1.5m×2.2m,及2.2m×2.2m，梁跨为：21.5m。此横向框架梁为承轨层体系提供支座反力，承受列车动力荷载。
东站房钢筋混凝土预应力楼盖梁。截面型式为矩形，截面尺寸多种多样，采用后张法有粘结预应力梁。
二、技术研究原因及重点控制
成都东客站承轨层承受列车动力荷载。对梁的初始挠度要求特别高。因为动力荷载对结构的作用是周期性循环的。若施工过程中没能有效地控制梁的挠度，梁体在支架拆除后，初始挠度太大。在周期性的动力荷载作用下，梁体因为材料自身的性能（如钢材的应力松弛、混凝土的徐变）产生不可逆的塑性变形。此种变形导致梁体内部钢筋和混凝土应力向不利于梁结构安全的方向发展。初始挠度控制得当，能大大的提高结构的使用年限。
3.600m标高的横向框架梁作为承轨层体系的支座，承受来自承轨层传来的周期性动力荷载。加之梁体为普通钢筋混凝土梁。配筋率较大。梁体自重大（131kN/m）。如果施工措施不到位，极易造成梁身挠度超过允许值、导致梁中下部混凝土拉应力过大。出现超过允许范围的混凝土裂缝宽度。严重影响结构的使用年限，甚至造成梁体脆断。
现浇混凝土梁挠度的设计规范要求：有特殊要求的混凝土梁，梁跨≤7m,挠度≤l/250；7m＜梁跨≤9m,挠度≤l/300；9m＜梁跨,挠度≤l/300。
三、主要研究内容及关键技术、拟采用的试验方法
主要研究内容：
3.1梁挠度产生的原因
混凝土结构挠度产生的原因主要有三种，一是由外荷载引起的，这是发生最为普遍的一种情况，即按常规计算的主要应力引起的；二是结构次应力引起的挠度，这是由于结构的实际工作状态与计算假设模型的差异引起的；三是变形应力引起的挠度，超静定结构在受温度、地基不均匀沉降等非荷载因素作用下，结构构件产生应力，构件纤维必然产生应变。水平构件（即梁）也就产生挠度。
3.2施工过程中梁挠度的控制
3.2.1混凝土原材的控制；
为了有效地控制有害挠度的出现和发展，必须从控制混凝土的水化升温、延缓降温速率、减小混凝土收缩、提高混凝土的极限拉伸强度。结合实际采取措施。
3.2.1.1控制混凝土的水化升温，选用低水化热或中水化热的水泥品种配制混凝土，如矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰水泥、复合水泥等。充分利用混凝土的后期强度，减少每立方米混凝土中水泥用量。根据试验每增减10kg水泥，其水化热将使混凝土的温度相应升降1℃。使用粗骨料，尽量选用粒径较大、级配良好的粗细骨料；控制砂石含泥量；掺加粉煤灰等掺合料或掺加相应的减水剂、缓凝剂，改善和易性、降低水灰比，以达到减少水泥用量、降低水化热的目的。在基础内部预埋冷却水管，通入循环冷却水，强制降低混凝土水化热温度。
3.2.1.2降低混凝土温度差：选择较适宜的气温浇筑大体积混凝土，尽量避开炎热天气浇筑混凝土。夏季可采用低温水或冰水搅拌混凝土，可对骨料喷冷水雾或冷气进行预冷，或对骨料进行覆盖或设置遮阳装置避免日光直晒，运输工具如具备条件也应搭设避阳设施，以降低混凝土拌合物的入模温度。掺加相应的缓凝型减水剂，如木质素磺酸钙等。在混凝土入模时，采取措施改善和加强模内的通风，加速模内热量的散发。
3.2.1.3提高混凝土的极限拉伸强度：选择良好级配的粗骨料，严格控制其含泥量，加强混凝土的振捣，提高混凝土密实度和抗拉强度，减小收缩变形，保证施工质量。采取二次投料法，二次振捣法，浇筑后及时排除表面积水，加强早期养护，提高混凝土早期或相应龄期的抗拉强度和弹性模量。
3.2.2模板支撑体系的计算及底模起拱的控制；
3.2.3堆载预压，消除支撑体系的非可逆的变形（包括地基的下沉，杆件、木材的塑性变形，顶托和底托的滑丝）。
3.2.4预应力梁的张拉控制（其实张拉时间、张拉顺序、张拉力）。
3.2.5预应力张拉过程中的挠度监控。
3.2.6梁上部施加荷载后对梁身挠度的监控。
3.2.7梁底支撑拆除时间控制，支撑拆除后梁挠度的监测。
3.3施工流程如下：
四、施工工艺
4.1支架地基处理→搭设支架、梁底模→模板体系预压→钢筋绑扎→波纹管穿设、钢绞线穿索→侧模支设及加固→混凝土浇筑→预应力张拉→挠度监测→模板拆除。
4.2支架地基处理
4.2.1回填土分层回填、分层夯实。
4.2.2浇筑素混凝土150mm厚，雨季施工应留设排水沟。
4.3模板支架搭设
模板支架采用碗扣式脚手架。
面板采用18mm 覆膜九夹板100×100木方（内楞）现场拼制，圆钢管48×3.5（外楞）支撑，采用可回收M16对拉螺栓进行加固。梁底采用100×100木方支撑。承重架采用碗扣式钢管脚手架，由立杆、横杆、顶托、底托组成，采用φ48×3.5钢管。模板体系参数如下：
立杆纵距（沿梁跨度方向间距）La(m):0.6m；
立杆上端伸出至模板支撑点长度a(m):0.3；
脚手架步距(m):1.2；
梁支撑架搭设高度H(m)：随层高确定；
梁两侧立柱间距(m):按（梁宽+2×300mm）确定。
承重架支设:多根承重立杆，木方支撑垂直梁截面；
梁底支架：1000mm≤梁高≤2000mm时，模板支架间距：平行梁跨方向：0.6m；垂直梁跨方向：0.6m。梁高≥2000mm模板支架间距：平行梁跨方向：0.6m；垂直梁跨方向：0.3m。
梁底模使用100*100的方木作为次楞，次楞垂直于梁截面。
承轨层体系模板因与3.600m标高梁板结构净高（300mm）过低。因此采取方木叠加支撑如图：
承轨层模板体系实图
4.4模板体系预压。（限承轨层模板体系）。采用土袋整齐码放。对模板体系进行预压。消除支撑体系的非可逆的变形（包括地基的下沉，杆件、木材的塑性变形，顶托和底托的滑丝）。持载一天后，卸载。卸载后。对底模进行监测。调整堆载后产生的变形。使其恢复至加载前情况。
4.5 钢筋绑扎
因梁配筋率较大。钢筋自重大。在梁钢筋绑扎时施工荷载较大。故在钢筋绑扎过程中对梁底模的标高进行监测。以控制梁的初始挠度。
4.6 预应力波纹管穿设、钢绞线穿索
4.6.1 承轨层、东站房预应力梁波纹管的埋設工作
4.6.1.1 波纹管材料性能
梁体纵向顶板束：波纹管采用内径90mm、外径97mm的金属波纹管；
梁体纵向腹板束：波纹管采用内径80mm、外径87mm的金属波纹管；
一 、课题概况
1.1工程概况
成都东客站工程位于成都市东郊，利用既有沙河堡车站改扩建而成，建成后是集城际铁路、高速公路、地铁及城市公交的超大型综合客运枢纽。本工程包括站场、站房，雨棚和达成引入工程。客站建筑总量220000m2，站房建筑面积108009m2。成都东客站为地下三层、地上两层结构。地下一层为出站层，地上一层为列车通过层，采用钢筋混凝土框架结构。主站房二层为候车层，采用钢管混凝土柱，钢桁架梁和钢筋混凝土组合楼板体系，主站房屋盖采用矩形混凝土板柱，钢管混凝土柱和钢桁架结构体系。建筑高度39m。
1.2大截面预应力及非预应力框架梁概况。
成都东客站主站房承轨层体系预应力梁，边梁为异型截面有粘结预应力梁，梁总高3000mm，梁腹板厚度500mm。梁上翼缘宽度1000mm，下翼缘宽度1500mm。
成都东客站主站房12、15、及13、14轴（11~26线）横向框架梁。设计截面为：1.5m×2.2m,及2.2m×2.2m，梁跨为：21.5m。此横向框架梁为承轨层体系提供支座反力，承受列车动力荷载。
东站房钢筋混凝土预应力楼盖梁。截面型式为矩形，截面尺寸多种多样，采用后张法有粘结预应力梁。
二、技术研究原因及重点控制
成都东客站承轨层承受列车动力荷载。对梁的初始挠度要求特别高。因为动力荷载对结构的作用是周期性循环的。若施工过程中没能有效地控制梁的挠度，梁体在支架拆除后，初始挠度太大。在周期性的动力荷载作用下，梁体因为材料自身的性能（如钢材的应力松弛、混凝土的徐变）产生不可逆的塑性变形。此种变形导致梁体内部钢筋和混凝土应力向不利于梁结构安全的方向发展。初始挠度控制得当，能大大的提高结构的使用年限。
3.600m标高的横向框架梁作为承轨层体系的支座，承受来自承轨层传来的周期性动力荷载。加之梁体为普通钢筋混凝土梁。配筋率较大。梁体自重大（131kN/m）。如果施工措施不到位，极易造成梁身挠度超过允许值、导致梁中下部混凝土拉应力过大。出现超过允许范围的混凝土裂缝宽度。严重影响结构的使用年限，甚至造成梁体脆断。
现浇混凝土梁挠度的设计规范要求：有特殊要求的混凝土梁，梁跨≤7m,挠度≤l/250；7m＜梁跨≤9m,挠度≤l/300；9m＜梁跨,挠度≤l/300。
三、主要研究内容及关键技术、拟采用的试验方法
主要研究内容：
3.1梁挠度产生的原因
混凝土结构挠度产生的原因主要有三种，一是由外荷载引起的，这是发生最为普遍的一种情况，即按常规计算的主要应力引起的；二是结构次应力引起的挠度，这是由于结构的实际工作状态与计算假设模型的差异引起的；三是变形应力引起的挠度，超静定结构在受温度、地基不均匀沉降等非荷载因素作用下，结构构件产生应力，构件纤维必然产生应变。水平构件（即梁）也就产生挠度。
3.2施工过程中梁挠度的控制
3.2.1混凝土原材的控制；
为了有效地控制有害挠度的出现和发展，必须从控制混凝土的水化升温、延缓降温速率、减小混凝土收缩、提高混凝土的极限拉伸强度。结合实际采取措施。
3.2.1.1控制混凝土的水化升温，选用低水化热或中水化热的水泥品种配制混凝土，如矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰水泥、复合水泥等。充分利用混凝土的后期强度，减少每立方米混凝土中水泥用量。根据试验每增减10kg水泥，其水化热将使混凝土的温度相应升降1℃。使用粗骨料，尽量选用粒径较大、级配良好的粗细骨料；控制砂石含泥量；掺加粉煤灰等掺合料或掺加相应的减水剂、缓凝剂，改善和易性、降低水灰比，以达到减少水泥用量、降低水化热的目的。在基础内部预埋冷却水管，通入循环冷却水，强制降低混凝土水化热温度。
3.2.1.2降低混凝土温度差：选择较适宜的气温浇筑大体积混凝土，尽量避开炎热天气浇筑混凝土。夏季可采用低温水或冰水搅拌混凝土，可对骨料喷冷水雾或冷气进行预冷，或对骨料进行覆盖或设置遮阳装置避免日光直晒，运输工具如具备条件也应搭设避阳设施，以降低混凝土拌合物的入模温度。掺加相应的缓凝型减水剂，如木质素磺酸钙等。在混凝土入模时，采取措施改善和加强模内的通风，加速模内热量的散发。
3.2.1.3提高混凝土的极限拉伸强度：选择良好级配的粗骨料，严格控制其含泥量，加强混凝土的振捣，提高混凝土密实度和抗拉强度，减小收缩变形，保证施工质量。采取二次投料法，二次振捣法，浇筑后及时排除表面积水，加强早期养护，提高混凝土早期或相应龄期的抗拉强度和弹性模量。
3.2.2模板支撑体系的计算及底模起拱的控制；
3.2.3堆载预压，消除支撑体系的非可逆的变形（包括地基的下沉，杆件、木材的塑性变形，顶托和底托的滑丝）。
3.2.4预应力梁的张拉控制（其实张拉时间、张拉顺序、张拉力）。
3.2.5预应力张拉过程中的挠度监控。
3.2.6梁上部施加荷载后对梁身挠度的监控。
3.2.7梁底支撑拆除时间控制，支撑拆除后梁挠度的监测。
3.3施工流程如下：
四、施工工艺
4.1支架地基处理→搭设支架、梁底模→模板体系预压→钢筋绑扎→波纹管穿设、钢绞线穿索→侧模支设及加固→混凝土浇筑→预应力张拉→挠度监测→模板拆除。
4.2支架地基处理
4.2.1回填土分层回填、分层夯实。
4.2.2浇筑素混凝土150mm厚，雨季施工应留设排水沟。
4.3模板支架搭设
模板支架采用碗扣式脚手架。
面板采用18mm 覆膜九夹板100×100木方（内楞）现场拼制，圆钢管48×3.5（外楞）支撑，采用可回收M16对拉螺栓进行加固。梁底采用100×100木方支撑。承重架采用碗扣式钢管脚手架，由立杆、横杆、顶托、底托组成，采用φ48×3.5钢管。模板体系参数如下：
立杆纵距（沿梁跨度方向间距）La(m):0.6m；
立杆上端伸出至模板支撑点长度a(m):0.3；
脚手架步距(m):1.2；
梁支撑架搭设高度H(m)：随层高确定；
梁两侧立柱间距(m):按（梁宽+2×300mm）确定。
承重架支设:多根承重立杆，木方支撑垂直梁截面；
梁底支架：1000mm≤梁高≤2000mm时，模板支架间距：平行梁跨方向：0.6m；垂直梁跨方向：0.6m。梁高≥2000mm模板支架间距：平行梁跨方向：0.6m；垂直梁跨方向：0.3m。
梁底模使用100*100的方木作为次楞，次楞垂直于梁截面。
承轨层体系模板因与3.600m标高梁板结构净高（300mm）过低。因此采取方木叠加支撑如图：
承轨层模板体系实图
4.4模板体系预压。（限承轨层模板体系）。采用土袋整齐码放。对模板体系进行预压。消除支撑体系的非可逆的变形（包括地基的下沉，杆件、木材的塑性变形，顶托和底托的滑丝）。持载一天后，卸载。卸载后。对底模进行监测。调整堆载后产生的变形。使其恢复至加载前情况。
4.5 钢筋绑扎
因梁配筋率较大。钢筋自重大。在梁钢筋绑扎时施工荷载较大。故在钢筋绑扎过程中对梁底模的标高进行监测。以控制梁的初始挠度。
4.6 预应力波纹管穿设、钢绞线穿索
4.6.1 承轨层、东站房预应力梁波纹管的埋設工作
4.6.1.1 波纹管材料性能
梁体纵向顶板束：波纹管采用内径90mm、外径97mm的金属波纹管；
梁体纵向腹板束：波纹管采用内径80mm、外径87mm的金属波纹管；