潘涂立交桥位于厦门市同安区, 该桥上跨同集路, 由左右两幅桥组成, 左右幅桥梁跨径组成均为4×33m+4×33m+40m+4×33m=436m, 两端引线长分别为165.56m和86.77m, 总长688.33m。全桥箱梁均为单箱三室鱼腹式截面。
综合现场实际, 地基处理方案20cm厚水稳层, 然后用预制砼块放在垫层上做基础。
支架方案以33米/跨现浇砼箱梁作为验算基础。现浇箱梁支架按3跨简支结构进行设计及验算, 跨径尺寸布置为:100+830+170+1100+170+830+100=3300cm, 设两个中支墩, 中支墩基础采用砼预块, 底部为25cm的砂垫层, 中支墩砼基础上安装两排共2×6=12根φ325壁厚δ=7mm钢管作立柱, 钢管顶、底部设1.2cm厚的钢板垫, 在钢管立柱的横向、纵向用[6做剪力撑连接成整体, 钢管上布置4根[22a L=1200cm作横梁。横梁上布置4组贝雷纵梁, 贝雷纵梁由3排贝雷片组成, 贝雷纵梁上布置枕木, 每根枕木长2.5米, 按纵向间距1.2米布置。在箱梁翼板范围里布置侧模钢骨架, 枕木上侧模钢骨架每个支点处布设木楔调整高程以及使钢骨架的弧度与翼板一致, 侧模钢骨架纵向方向每两片之间用[6的槽钢连接成组, 侧模钢骨架按纵向间距1.2米布置, 横向采用φ=20的II钢筋连接。支架各部分焊接的焊缝, 长度、厚度与质量应符合相关规范规定。底模采用厚度1cm的竹胶板, 箱梁的内模采用1.5cm厚的木胶板, 内模用5cm×10cm的松方木支撑。现浇箱梁支架横断面图和纵断面图见图1。
(1) 现浇箱梁支架预压目的
通过对支架等载预压检验支架的整体稳定性, 同时取得支架在等载下的沉降量, 经卸载后计算支架在等载作用下的弹性变形量和非弹性变形量, 在支架搭设时设置预拱度, 从而有效地对现浇箱梁在施工过程中的变形进行有效的预控。
(2) 预压方案
本桥截面为单箱三室截面, 梁中高1.8m, 顶宽12.3m, 梁底、顶板板厚为22cm, 横梁端部过渡到47cm;2个中腹板宽度均为40cm, 横梁端部过渡到80cm。根据梁体断面计算现浇箱梁平均每延米砼为8.39立方米, 重量为8.39×2.6T=21.8T/m。33米跨长每跨梁体总重720.23T。
a、预压重量计算
预压箱梁总重量为:720.23T, 预压重量为:720.23×1.2=864.28T。
b、预压方式
采用砂袋预压, 砂袋为1T/袋, 共计864.28/1=864袋
c、加载
预压时采用砂袋代替1.2倍箱梁荷载重量进行加载, 先在底板均匀叠放砂袋, 然后一直加载到预压重量, 同时不得在同一处出现集中加载, 做到每次荷载均匀分布在支架模板上, 在加载过程需要做到的连续性, 一次性加载完成。
d、观测点布置及观测
根据受力分布在跨中两个临时支墩之间的中心处弯矩最大, 因此支架测点选择在跨中, 在纵向取3个点, 横向取两个点。
e、数据整理
根据实测沉降量, 对本工程所设计的现浇箱梁支架在混凝土浇注时产生的变形进行有效的预控。依据沉降量调整箱梁的底标高, 预留可能的沉降量, 确保混凝土浇注成形后达到设计所要求的梁底标高。
支架搭设完成, 测量班组再次进行标高复测, 然后安装8×10cm的方木, 方木成纵向连续布置, 横向间距28cm (中心距) , 然后铺竹胶板。要保证竹胶板的平整度、光洁、色泽、冷缝, 做到棱角边缘顺直, 无明显接茬痕迹, 以确保工程质量, 拟采取如下措施:
1) 底模铺设严格按轴线、标高进行, 箱梁底模均采用涂塑竹胶板, 底模拼装结束后, 均匀涂刷优质脱模剂, 底模铺设要控制纵横向拼缝, 确保拼缝整齐。
2) 底模板色泽保持一致, 板缝确保紧密, 板间接茬控制在0-1mm, 所有缝下必须有方木支撑, 以消除高低差和板缝处不漏浆。
3) 模板安装好后, 用工业吸尘器处理底板上垃圾。
4) 浇砼时, 派木工现场值班, 观察支架及模板变形情况, 发现异常, 及时处理。
5) 模板的拆除要保证砼表面及棱角不受损伤, 在被支承的构件已获得足够强度, 能承受自重和外荷载作用并有相当的安全系数时方可拆除支撑。拆模的程序一般是后支的先拆, 先支的后拆, 先拆除非承重部分, 后拆除承重部分。
按图纸要求进行施工。
本工程为C50混凝土, 为保证混凝土质量, 必须注意下列事项:
箱梁采用C50砼, 为了保证砼质量, 本工程采用商品砼。
(1) 要严格控制混凝土塌落度。塌落度过大影响混凝土内在及外观质量, 底板倒角处混凝土容易“外翻”, 增加施工控制难度及混凝土用量;塌落度过小, 加大泵车的泵送难度, 且难于振捣, 容易出现空洞及蜂窝。
(2) 控制好混凝土分层厚度及分段长度。分层厚度由振动器作用部分长度确定;分段长度由混凝土的初凝时间、气温及天气情况决定。分层过厚或分段过长, 容易导致层面明显, 分段面出现“泛白”现象。
(3) 加强混凝土的养生。
预应力体系包括张拉体系和锚固体系, 其组成部分见 (图二)
安装锚具➡安装限位板➡安装千斤顶
千斤顶进油张拉➡伸长量校核➡
持荷➡御荷锚固➡记录
(1) 除去锚垫板、喇叭口、钢绞线上的灰浆。锚环、夹具必须清洁, 不允许钢绞线、锚环、夹具上有浮锈、油污、混凝土等杂物。
(2) 根据每批钢绞线的实际直径随时调整千斤顶限位板的限位尺寸, 最标准的尺寸应使钢绞线只有夹片的牙痕而无刮痕。
(3) 安装锚具时, 锚环必须装在锚下垫板止口环内, 工作锚环要对中, 夹片均匀打紧并外露一致;千斤顶上的工具锚孔位与构件端部工作锚的孔位排列一致, 以防钢绞线在千斤顶穿心孔内交叉;安装张拉设备时, 做到孔道、锚环、千斤顶三对中。
(4) 张拉前要空转油泵、千斤顶, 至少两次, 并检查有无泄漏现象。
(5) 张拉时必须注意安全, 操作千斤顶和测量伸长值人员应站在千斤顶侧面操作, 严守操作规程。同时千斤顶后面应设防护。
(6) 每根构件张拉完毕后, 要检查端部或其他部位是否有裂缝。并填写记录。
钢绞线的理论伸长值可按下式计算:
(1) 精确计算法
其中Pp=P (1-e- (kx+μθ) ) / (kx+μθ)
P—预应力筋张拉端的张拉力, N;
Pp—预应力筋平均张拉力, N;
L—预应力筋长度, m;
Ap—预应力筋截面面积, mm2;
Ep—预应力筋的弹性模量, Mpa;
x—从张拉端到计算截面孔道长度, m;
θ—从张拉端到计算截面曲线孔道部分切角之和 (rad) ;
k—孔道每米局部偏差对摩擦影响系数;
μ—预应力筋与孔道之间的摩擦系数;
(2) 简化计算法
其中Pp=P (1+e- (k x+μθ) ) /2 (符号意义同前)
对由多段线或直线段与曲线段组成的曲线筋伸长量应分段计算, 然后迭加, 计算时将每段两端扣除孔道摩阻损失后的拉力求出, 然后按精确或简化法计算每段的张拉伸长值。
采用精确计算法或简化计算法相比, 计算结果差值很小, 在一般情况下简化计算法可满足要求。
张拉伸长值使用精度不大于±1mm标尺量测。
方法:量测千斤顶油缸的行程
在初始应力下, 量测油缸的外露长度, 在相应分级荷载作用下量测相应的外露长度, 将多级伸长值叠加, 即为初始应力至终应力间的实测伸长值。
△L1——从初始应力到终级应力间的伸长值
△L2——初始应力以下的推算伸长值
A——千斤顶夹具、预应力筋回缩值
B——工作长度伸长值
(1) △L2的推算
a:采用相邻级的伸长值
由于张拉长度达到了132米, 根据申嘉湖高速公路《施工质量控制要点》及《桥规》的相关技术要求, 并经过现场测试计算调整了初始应力为15%, 二级应力30%, 则△L2可采用15%—30%之间的伸长值。
b:根据弹性范围内张拉力与伸长值成正比的关系计算
如初始应力为15%的张拉应力, 与终应力差为85%的张拉应力, 相应伸长值为△L1, 则
(2) A、B值的确定
预应力筋、夹具的回缩, 设计人员在计算因回缩引起预应力损失 (δs2) 时已考虑, 其取值一般为≤6mm。而在实际施工中, 因限位板槽口的深浅, 预应力直径的偏差的大小, 往往会造成回缩值大于6mm。因此要根据现场实情量测。
A=实测回缩值-6mm
B值根据公式 (一) 计算求得
预应力筋张拉时, 实际伸长值与理论伸长值偏差控制在±6%范围以内, 国内工程实践证明:只要在施工中精心操作, 均能达到此设计要求。当实测值与理论值之差超过±6%时, 应根据其他同组预应力束张拉结果和结构对张拉力的灵敏度来判断是否采纳这一差值。其实, 实测值与理论值之差在±6%范围内, 并不意味着张拉力的精确度就在±6%范围内, 这是因为:
(1) 仪表的差异。同样的仪表测量同样的张拉力会测出不同的结果
(2) 千斤顶内部摩擦力的变化
(3) 预应力束在几何位置上的差异, 及沿预应力束长度的拉应力分布实际值与假定值的差异
(4) 测量伸长值时的误差
(5预应力截面积和弹性模量的差异。
基于上述情况, 在实际施工中要综合考虑各种因素, 做好施工控制以确保设计意图的真正实现。
油泵卸荷时, 钢绞线锁紧在锚具内, 夹片会内缩6mm, 此距离不会为张拉设备和锚具的型号所左右。实际施工中受一些不确定因素的影响钢绞线内缩不止6mm。因此造成的预应力损失在施工中必须予以补偿。
假设正摩阻作用与反摩阻作用大小相等方向相反, 内缩引起的损失为线性变化 (多数情况如此) , 受内缩影响的距离Ls及应力损失σs可由下式计算2:
公式各符号意义
Ls—力筋回缩影响的距离
σk—力筋张拉时锚下控制力
△σ—单位长度预应力损失 (摩阻产生)
Ep—预应力筋的弹性模量
△L—预应力筋的回缩值
在张拉端施加短暂的过应力, 可以补偿内缩造成的损失通过这种做法可以获得以下利益:
(1) 大量提高整段预应力束的后张力可以部分补偿摩擦造成的损失。
(2) 可以使距离Ls处达到最大允许力或使最大力量移至所需位置。
(3) 过应力的大小是由标准规定的极限值或需要最大力量点的位置决定。
张拉完毕后利用压浆泵降水泥浆压到预应力筋孔道中。其作用:一是, 保护预应力筋以免锈蚀。二是, 保证预应力筋与混凝土有效粘结, 使力均匀的传到构件上, 以控制梁的裂缝与宽度, 并减轻梁端锚具的负荷状况。因此为保证压浆质量必须注意下列事项:
(1) 在高温季节, 压浆前要将预应力孔道充分湿润, 然后用气泵将积水排净。
(2) 张拉完毕后在24小时内压浆。灰浆强度不小于40号, 和易性要良好。并掺加一定比例的减水微膨胀剂。
(3) 压浆时, 待最后一个出浆孔出浓浆后, 封闭出浆孔, 继续加压0.5~0.6Mpa, 封闭进浆阀门。
(4) 温度较低时, 孔道不易用水湿润, 先用气泵检查是否堵孔。水泥要用早强硅酸盐水泥, 并掺加一定量的防冻剂, 用热水拌和。
预应力筋张拉程序, 伸长值计算、量测、校核及应力回缩损失的控制, 一直是预应力体系施工控制重点, 其施工质量的好坏直接影响到桥梁的使用寿命, 如何进行有效的施工控制, 使预应力连续箱梁质量达到预期的设计要求, 则是施工的关键。在施工过程中, 我们按照本文所讲的程序和方法进行了现场控制, 取得了较好的效果。
摘要：结合潘涂立交桥连续箱梁施工的工程实例, 浅谈预应力连续箱梁的施工过程, 重点介绍张拉程序、伸长量计算与量测, 回缩损失与控制。
关键词：连续箱梁,张拉,伸长量,回缩损失
[1] 周水兴, 何兆益, 邹益松等.路桥施工计算手册, 人民交通出版社, 2001, 344
[2] 刘效尧, 朱新时.预应力技术及材料设备, 人民交通出版社, 1997, 169
[3] JTJ041—2000, 公路桥涵施工技术规范
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