预应力30mT梁支架施工上拱度及侧弯的控制
2010-10-19平顶山市交通局质监站张克右
平顶山市交通局质监站 张克右
预应力30mT梁支架施工上拱度及侧弯的控制
平顶山市交通局质监站 张克右
杨家岭大桥位于G207锡海线和G311线的重合段,上部结构为30m预应力混凝土T型梁,距昭平湖大坝下游100米,是昭平湖旅游区的一景。由于地形条件限制,若采用先预制后安装的施工方案,梁运输、吊装十分困难。项目部经过深思熟虑,决定采用支架预制施工T梁,为预制出优质T梁,使大桥坚固又美观漂亮,预应力T梁的上拱度及侧弯的控制是施工的关键。若控制不好,则会随之带来安装难,桥面铺装层厚度不均,会增加铺装厚度,造成与引线的高程不平顺,同时会影响到护栏的平顺等。经过该项目经理部工程技术人员的精心计算、施工,杨家岭大桥30mT梁支架施工中上拱度及侧弯控制取得了良好的效果,被评为“省优质工程”。现就控制方法和大家进行交流。
一、上拱度及侧弯的控制
造成上拱度及侧弯偏差的原因有很多:如支架稳定性、模板的制作和安装、(钢筋、波纹管)的绑扎和安装、钢绞线张拉、张拉力、水泥用量、混凝土强度、混凝土的弹性模量等,项目经理部针对主要原因在施工中进行控制。
1.支架的搭设。T梁支架的关键技术为支架设计。项目部选择贝雷片作为一跨制梁支架,形成单片梁的制梁台座,相邻跨间台座根据张拉工艺要求交错设置。设计时主要考虑其承载能力和结构本身的变形情况,根据T梁在施工中发生的实际荷载情况,以及贝雷片设计的有关资料,通过不同工况的配载计算来选择支架方案,方案设计为:每个钢架台座均由四根钢柱支撑,钢柱底部与C25砼基础相连,连接部分用I18槽钢焊装,台座钢梁由三排贝雷片拼成27.0m长然后两端各加70cm长I10槽钢组成箱型钢梁。其上用3.0m长I10槽钢,间距1.0m布设。在3.0m I10上沿梁纵向布设两根I14槽钢(L=30.0m)然后在I14上焊铺4.0cm厚钢板作为T型梁的底模。
为确保台座施工安全,在设计过程中按照梁体施工的加载情况,对台座进行了1:1.2的荷载试压,测得支架受压后的跨中最大挠度、非弹性变形引起的挠度及施工荷载引起的挠度,为梁体拱度设置和底模预留拱度的合理性提供依据。
2.模板的制作和安装。模板与钢筋安装工作应配合进行,根据要求,底模应设置预挠,根据30mT梁设计理论拱度值,结合施工实践,在支架搭设时,中梁底模设了20mm的反拱度,边梁底模设计30mm的反拱度,按抛物线设置。模板安装完毕后,应对其平面位置、顶部标高、节点联系及纵横稳定性进行检查。在浇筑混凝土前要检查模板的光滑性,因为设计计算上拱度是按两端简支来计算的,但实际施工未拆模时混凝土和模板之间有一定的约束,梁体与预制台座之间的摩擦力,梁体侧身与模板的摩擦力,这都是很重要的,对结构上拱度有一定的影响,所以适当增加脱模剂使模板和T梁之间能自由滑动。在脱模以后,一定要让梁体处于自由状态,同时底模要光滑,否则造成在张拉时底座对T梁有一个黏结力阻止了梁的上拱,待上拱一部分脱离底座时,黏结力就减小了,上拱就会增加,会造成上拱的比初期要大些。
3.钢筋、波纹管的绑扎、安装的控制。钢筋在加工厂加工后,在支架台座上安装绑扎,先安装绑扎T梁“马蹄形”部分的钢筋,“马蹄形”部分的箍筋数量多而密,位置不好控制,为此,采取在台座侧面画线定位的方法,用以准确无误地掌握箍筋的根数及间距;横隔板在腹板钢筋完成后再进行安装绑扎;腹板及“马蹄形”部分钢筋全部成型后,开始焊接波纹管定位筋,严格保证每个定位钢筋的焊接质量也能减少边梁的侧弯;翼缘板钢筋在模板支好后才进行安装绑扎;为保证钢筋保护层厚度,除在钢筋骨架成型时用架立钢筋控制好间距外,再用垫块加以控制,将按设计要求厚度的垫块呈梅花状绑在钢筋的交叉点上。
4.波纹管的绑扎、安装的控制。钢绞线是通过预先埋在钢筋骨架中的波纹管来定位的。
加强波纹管的定位,从而提高钢绞线的定位,所以定位筋是十分重要的。由于波纹管线形为曲线,为准确控制每一根定位筋的位置,施工按照设计图给出的钢绞线的坐标,算出波纹管底部定位筋的坐标,刻于木方尺杆上,用这尺杆在腹板上划出定位筋的位置,定位筋间距为0.8m,再焊接定位筋,这样可以有效地保证定位筋的准确性。在腹板钢筋绑扎完成后,将波纹管按顺序逐根穿入,用20~22#铅丝与定位筋绑扎牢固,防止波纹管在施工中产生移位或上浮,在波纹管接头处一定要将波纹管接口用小锤整平,并用胶带缠紧,以防在穿束时引起波纹管翻卷,翻卷严重时会导致管道堵塞。
5.材料和配合比的控制。对水泥混凝土所需的砂、石级配强度、杂质、含泥量、水泥质量等严格要求进场,混合料计量力求准确,减少配料误差。尽可能减少水泥用量,选择富裕量小的混凝土配合比,严格要求,能减少混凝土的徐变。
6.浇筑过程中的控制。混凝土要强制拌,保证拌和时间,搅拌均匀,坍落度一致,在浇筑施工中进行水平分层,每层厚度不大于30cm,混凝土以45°倾斜角由两端向中间连续浇筑,一次成型。T梁振捣以附着式高频振捣器为主,30型和50型插入式振捣棒配合振捣,附着振捣器安装在模板两外侧,其相对位置互相错开,呈梅花型布置,以便振捣均匀,其布置间距1.0~2.0米。波纹管密集处,以附着式振捣器为主。钢筋密集处采用30型振动捧配合振捣,腹板上部和顶板采用50型振动棒配合振捣,振动棒振捣时应尽量避开波纹管。每次振动时间以砼不再下沉,无气泡上升,表面出现薄层水泥浆并有均匀的外观和水平面为止。在浇筑混凝土的最后,制作混凝土试块,随梁相同条件养生,其强度作为施加预应力时的参照依据。
7.端头锚垫板的定位。端头锚垫板的定位的准确与牢固将对波纹管的线形影响很大,如果端头锚垫板的定位不牢固,则在支模和浇注混凝土过程中,波纹管的横向位置将会发生变化,使得钢绞线中心轴和T梁中心轴不重合,容易形成侧弯。
8.预应力施加过程中的控制。
(1)张拉前准备:钢绞线张拉前应全面检查锚具、千斤顶及油泵等张拉设备的性能、型号、数量等是否符合设计和施工要求,特别是千斤顶要与油泵、油压表、油管等一起进行配套标定,张拉设备由专职人员操作,张拉时采用双控,即应力控制和伸长量控制,主要以应力控制为主,以确保张拉施加的预应力合格。
(2)张拉强度:张拉时考虑到混凝土的强度比它的弹性模量要快,时间过早时,混凝土强度已达到设计强度的90%,但弹性模量未达到,考虑到混凝土成型过程中的收缩和徐变对预应力张拉损失的影响,所以张拉时,采用强度与弹性模量双控制,混凝土强度和弹性模量大于设计值的90%时才施加预应力。
(3)张拉工艺:采用两端对称同时张拉,张拉力和伸长量双控法,两端千斤顶升降压、画线、测伸长、插垫等工作一起进行。千斤顶就位后,先将主油缸少许充油,使之蹬紧,让预应力钢绞线绷直,千斤顶给油、回油工序必须缓慢平稳的进行,防止出现滑断丝现象。钢绞线张拉后及时对其作画线标记并进行定期观测。张拉时,采取腹板三道钢绞线交错、对称逐级张拉到设计要求,这样可避免侧弯值过大、一次张拉到位,钢绞线受力不均匀。每次张拉观察压力表读数值,测量记录伸长值,检查有无断丝、滑丝现象。伸长值控制在6%。张拉完毕后,不要立即割断工作长度范围内的钢绞线,先检查主梁横向弯曲变形,跨中横弯变形偏离两端连线是否超过1.5cm,如出现应分析原因并对钢束张拉力进行适当调整。
(4)张拉顺序:张拉顺序不合理是导致侧弯的重要因素,由于T梁的预应力钢绞线在马蹄处要进行平面弯曲,梁体本身横向刚度又小,所以张拉顺序很重要。要严格按照图纸要求的次序,先张拉通过其形心截面的非平弯钢绞线,再分阶段循环张拉平弯钢绞线。
9.养护和存放时间的控制。梁的养护,项目部派专人负责按照要求养护。梁的存放时间越长,混凝土徐变就会增大,由于混凝土徐变,钢绞线松弛和应力重分布而引起的梁体侧弯变形就越大,因此,每一孔T梁架设完毕后,尽快联结各梁之间的横隔板,以增加其横向约束,防止其继续侧弯在不承受外荷载的情况下,梁的上拱度在将会有一定程度的增加,项目部计划在3个月内预制安装完毕。
二、结束语
通过以上几种控制,杨家岭大桥在对梁的上拱度及侧弯控制上取得了显著的成果,使每一片梁的上拱度及侧弯符合设计要求并且比较一致。
预应力混凝土T梁上拱度及侧弯的偏差,其实质是预制生产施工环节的偏差,是工序施工质量好坏的表现。但只要我们能严格按照施工规范和要求去做,着重从影响上拱度及侧弯偏差的主要因素入手,使施工各个环节规范化、标准化,就会很好地控制上拱度及侧弯的偏差,预制出优质的T梁,修建好既美观漂亮又坚固耐用的桥。