安庆长江大桥3号主塔下横梁施工技术

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  摘要:大跨度斜拉桥主塔下横梁施工程序复杂,质量要求高,是主塔施工成败的关键。宁安铁路安庆长江大桥3号墩主塔下横梁,根据其大体积、分层浇筑、多预应力混凝土结构的特点采取了有效的施工方案,并取得了良好的效果。本文通过简单介绍了主塔下横梁预应力混凝土的施工工艺、过程及施工难度,对今后同类型主塔施工具有很好的借鉴作用。
  关键词:下横梁;预应力;混凝土;钢绞线张拉
  Abstract: the main tower of long-span cable-stayed Bridges under beam construction procedure complex, high quality requirements, the main tower construction is the key to success. Ning an railway anqing changjiang river bridge pier under the tower 3 main beam, according to its large volume, layered casting and the characteristics of prestressed concrete structure adopted effective construction scheme, and achieved good effect. This paper briefly introduces the main tower under beam prestressed concrete construction technology, process and construction difficulty, in the future to the same type main tower construction has the very good reference.
  Keywords: beam; Prestressed; Concrete; Steel stranded wire tension
  中图分类号: TU74 文献标识码:A 文章编号:2095-2104(2012)
  
  工程概况
  宁安铁路安庆长江大桥3号墩主塔下横梁为预应力混凝土结构,横桥向布置184束15.2预应力钢绞线。采用双室空心矩形结构,高12.0m,宽14m,顶、底板厚0.8m。支座处设有横隔板。双室分别四腔,内腔尺寸为12m×5.5m×6.4m,两端四个小室内腔尺寸为4.5m×4.6m×6.4m,各室四周均设有倒角100×100cm。主塔结构图如下:
  
  图 1-13号墩塔座至横梁结构图(单位:cm)
  总体施工方案及工艺流程
  总体施工方案
  横梁高8米,分两次施工(塔柱横梁段与横梁同步施工),采用现浇支架法施工,首次浇筑高度为4.5m,第二次浇筑3.5m。横梁两端的塔柱第七、八节段模板系顺桥向侧面继续采用爬模系统,横桥向外侧面模板面板采用新制的竹胶板模板,支撑在外侧面爬架上,并以爬架系统作为施工平台。横梁底模、侧模、内模采用竹胶板面板的木模,根据浇注高度分上下两次立模。横梁设有预应力钢束,横梁首次混凝土浇筑后,待混凝土强度达到设计要求,张拉10根底板预应力束N1。待第二层横梁混凝土浇筑完毕且混凝土强度及弹性模量均达到设计值100%后张拉除N4、N5外所有预应力束,中塔柱施工至标高+71.5m后张拉N4、N5预应力束。
  施工工艺流程
  
  
  
  图 1 2横梁施工工艺流程图
  横梁现浇支架
  现浇支架底模系统采用18mm竹胶板,120×100mm带木,I45a分配梁,钢箱梁组成。下横梁混凝土浇筑荷载由钢箱梁通过垫座传递至钢管支架及边支点上。边支点需将φ32精轧螺纹钢筋拉杆与下塔柱临时锚固。
  支架具体形式如下
  
  
   图 1 3 横梁支架立面布置图 图 1 4 横梁支架侧面布置图
  模板工程
  塔柱及橫梁外模
  塔柱南北侧外模采用原塔柱爬模;塔柱上下游的外侧面部分设有预应力锚具的锯齿形块,该部分的模板采用钢模,需全部重新制造。横梁外模部分利用引桥墩身外模,不足部分及异形块另外制造补充。
  横梁内侧模
  横梁内侧模采用木模,其面板为δ=18mm胶合板,面板的背面设置80×80mm方木,在方木背面设置2[14钢背肋加劲;内模支撑采用钢管支架。
  内底模
  横梁内底模采用木模。整个底模由钢管支架支撑在横梁底板上,支架顶面设置2[20分配梁,分配梁上面铺设80×80mm方木;方木上铺设δ=18mm胶合板作为底模。
  钢筋工程
  横梁钢筋安装
  ①第一次绑扎底板钢筋网、腹板下部4m的钢筋及相应的辅助钢筋,第二次绑扎腹板上部4m的钢筋、顶板钢筋网及相应的辅助钢筋。
  ②横梁普通钢筋若与预应力筋或塔柱钢筋相碰,可适当挪动横梁普通钢筋位置,但不得减少钢筋数量。
  ③为便于横梁钢筋定位并加大钢筋骨架的强度、刚度,应根据需要配置适当数量的架立钢筋。
  预应力孔道安装
  ①横梁内设置了184束19φj15.2钢绞线,在浇筑横梁砼时需形成孔道;孔道材料采用内径φ100mm的塑料波纹管。
  ②波纹管安装前应检查有无气孔、脱扣、开缝、死弯等现象,;波纹管应按总长度事先分段配料,并配制数量足够的接头,其接头直径应较波纹管直径大一个等级。
  ③波纹管的位置采用定位网定位;定位网由φ12mm钢筋焊接而成,网片间距在直线段为1.0m、曲线段为0.5m。
  ④定位网安装调整至合格后,即可穿波纹管,波纹管穿设不得强拉硬拖,避免造成波纹管出现裂纹或断裂,穿设时应注意定位网孔位,避免误穿;弹簧钢筋应点焊在锚垫板上。
  ⑤波纹管安装完毕后,应检查直线段是否顺直,曲线段是否圆顺,有无脱扣、开缝等缺陷。
  ⑥穿钢铰线时应注意避免造成波纹管及定位网移位、变形、破损,且钢铰线两端伸出量一致。
  砼浇筑
  砼现场浇筑
  ⑴ 砼浇筑前必须作好充分的准备工作:
  ①对使用的机具设备进行全面检查、维修、调试,水上砼工厂试运转,确保所用各种机具设备的完好状态。
  ②落实各项原材料的备料情况,保证各项原材料的供应。
  ③布置灌注工作平台、砼分配装置如串筒等,安装砼输送管道。
  ⑵ 砼浇筑
  ① 砼浇筑前,应对模板、钢筋进行详细的检查,并作好记录,符合设计及规范要求后方可浇筑砼。基坑内的杂物、积水和钢筋上的污垢应清理干净,并浇水使模板湿润。
  ② 应注意对生产出来的砼进行检查监控,按规范的要求进行坍落度试验、制作砼试块,并观察砼的和易性,符合要求才能使用。
  ③控制砼自由下落高度不超过2m;浇筑过程中,出料口下面的砼堆积高度不得超过1m。
  ④在低温季节浇筑砼时,为减少砼输送过程中的温度损失,砼输送泵管应用干草袋包裹保温;在高温季节浇筑砼时,为减少砼输送过程中的水份损失,砼输送泵管应用麻袋覆盖并浇水湿润。
  ⑤砼灌注采用斜面分层一次浇注到位、由两端向中间逐步推进的方法进行
  ⑥砼振捣时,振动棒应插入下一层一定深度(一般5~10cm);振动棒要快插慢抽,移动间距不大于振动棒作用半径的1.5倍;振捣时插点均匀、成行或交错式移动,以免漏振;每一次振动时间约20~30s,以免欠振或过振,振动完毕后,边振动边徐徐拔出振动棒。砼应振捣密实,砼密实的标志:砼不再下沉、不再冒气泡、表面开始泛浆。
  ⑦ 砼振捣时,振动棒不得碰撞模板,更不得别住钢筋进行振捣。
  ⑧ 砼浇筑应连续进行,若因故必须间断时,其间断时间不得超过砼的初凝时间。
  ⑨砼灌注振捣完毕后,进行适度找平,待砼初凝后用麻袋覆盖,进行保湿养护。
  ⑩在第一次砼达到一定强度后进行砼顶面凿毛,清除表面浮浆,继续进行保湿养护,接长钢筋等,准备下一次砼灌注。第二次砼灌注振捣完毕后,在横梁顶面进行找平、抹面收浆,待砼初凝后用麻袋覆盖,进行保湿养护。
  砼养护及拆模
   砼灌注完毕应及时养护,初凝后,在顶面覆盖麻袋洒水或蓄水养护,在木模上也应经常浇水保持湿润。拆模后应在表面喷涂MASTERKURE128砼养护液,并覆盖塑料薄膜进行养护。砼强度达到2.5Mpa后应及时对顶面进行凿毛;砼强度达到设计强度的50%方可拆模。横梁两端的塔柱部分为实体结构,属大体积砼范畴,按大体积砼的要求进行通水养护并进行温度监控。
  预应力作业、压浆、封锚
  张拉步骤
  ⑴.由于横梁分两次浇注,且支架未考虑横梁第二次浇注重量,因此在浇注第一次砼后,需张拉部分预应力钢铰线,横梁起拱后靠自身承受第二次砼浇注重量,此时支架基本不承受施工荷载。
  ⑵.第一次横梁砼浇注后且砼强度达到设计强度的85%以上时,张拉部分预应力钢铰线,具体张拉吨位及数量待设计院通知下达后另行补充。
  ⑶进行第二次砼作业,至砼强度达到设计强度的85%以上后,对称均匀的张拉横梁全部预应力索至满足设计图纸要求。钢绞线张拉顺序:按照设计图纸的编号顺序,对称张拉。
  预应力施工前的准备工作
  ⑴.横梁砼强度和弹性模量是否达到设计值的85%以上,其实验数据应由试验室出具强度、弹模通知单方可进行张拉作业。
  ⑵千斤顶及油压表均已配套校正,校正系数不大于1.05;油压表精度不低于1.0级。
  ⑶千斤顶校正有效期限不得超过一个月;油压表校正有效期限不得超过一周。
  ⑷锚具、钢铰线已有技术合格证及鉴定报告,并经试验室按规定检验合格。
  ⑸清除锚垫板上灰浆、杂物及压浆孔内堵塞物,疏通压浆孔。
  张拉程序
  ⑴预应力张拉采用两端张拉。
  ⑵预应力张拉采取双控,即张拉力和钢索伸长量双向控制。
  ⑶初应力张拉值取锚下控制应力的10%。
  ⑷张拉锚具、设备安装
  ①安装工作锚,将工作锚夹片戴上胶圈,轻轻的打入锚孔中,并使工作锚与锚垫板密贴。
  ②预先使油顶活塞伸出3~5cm,用导链将油顶安装就位,再安装工具锚,要求工具锚、油顶、工作锚三者位于同一轴线上,安装工具锚夹片时应在夹片上涂上一层退锚灵。
  ⑸张拉程序
  ①初应力张拉,两端作伸长量标记。
  ②分级张拉至锚下控制应力;并测量各级伸长量。
  ③超张拉,测量伸长量。
  ④持荷2分钟,回油退至锚下控制应力,测量伸长量,作为伸长量的终点。
  ⑤回油至初应力,卸荷、锚固。锚固时两端分别进行,首先一端回油锚固卸荷至初应力,然后另一端油表补足至锚下控制应力后回油锚固卸荷至初应力,两端锚固完成后测量伸长量,作为钢索锚固后回缩量的计算依据。
  ⑥回缸卸锚,张拉完毕,作回缩标记。全部预应力束张拉完毕后,检查有无回缩、滑丝现象。
  张拉质量要求
  ⑴.两端实侧伸长量之和不得超过计算伸长量的±6%。
  ⑵.锚固阶段预应力钢铰线的回缩量每端限值为6~8mm。
  ⑶.每束钢绞线断丝、滑丝数量不得超过1根,每个断面断丝、滑丝之和不超过该断面钢丝总数的0.5%,且不得位于结构的同一侧。
  压浆及封端
  ⑴.钢绞线切割
  张拉完毕经复查,确认无新的滑、断丝时,可切割钢铰线。严禁使用电弧切割钢铰线。预应力筋锚固后的外露部分可采用机械切割,切割后的外露长度不宜小于30mm。
  ⑵.孔道压浆
  张拉完毕,应尽快压浆,压浆前应清除孔道内杂物和积水并封锚,可采用压力水冲洗,然后用无油风吹干,最后用水泥砂浆封锚。压浆采用PO42.5普通硅酸盐水泥,水泥浆之水灰比宜采用0.35~0.42。水泥浆的泌水率最大不超过4%,灰浆强度不得低于设计强度。采用一端压浆,压力控制在0.6~0.7Mpa,当出浆嘴溢出的稀浆变成浓浆时,关闭出浆嘴,持压约一分钟再关闭进浆嘴。水泥浆凝固后,方可卸拔压浆嘴。压浆过程中如发生故障不能一次连续压满时,应立即用压力水冲洗干净再重新压浆。
  ⑶.锚固端封端
  封端前应将砼结合面凿毛;恢复封端砼钢筋骨架,钢筋可点焊在锚垫板上,但不得在锚环上电焊;封端采用木模,应确保外观质量。
  结束语
  3号墩主塔下横梁大体积预应力混凝土施工技术,有效的保证了下横梁的施工质量和安全。以下几点经验值得借鉴:
  ⑴.在下横梁大体积混凝土浇注前应安装冷却水管,通过冷却水来调节混凝土的内部温度,减少温度裂纹;
  ⑵.因下横梁的预应力张拉与中塔柱施工同步进行,应事先预留预应力张拉、压浆操作平台和通道,并规划好安全防护,减少安全隐患。
  
  参考文献
  [1]高速鐵路桥涵工程施工技术指南[M],北京:中国铁道出版社.2010
  [2]铁路桥涵工程施工质量验收标准 [M] ,北京:中国铁道出版社.2010
  
  作者简介
  姓名:张立华
  年龄:28岁
  性别:男
  职称:助理工程师
  学历:大学本科,2008年毕业于石家庄铁道学院
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