建筑预应力箱梁先简支后连续结构施工技术.docx

预应力箱梁先简支后连续结构施工技术

一、工程概况：
1、工程概述：
我项目于2001年在江苏江阴施工了沿江高速云顾互通式立交主线桥，该桥平面位于R=5602.32m的圆弧段内，横跨云顾公路，全长523.65m，左幅跨径为（4－20）+（4－20）+（30+36+30）+（5－20）+（4－20）+（4－20）m，右幅跨径为（4－20）+（5－20）+（30+36+30）+（4－20）+（4－20）+（4－20）m，除第三联为支架现浇等截面预应力砼连续箱梁外，其余第一、二、四、五、六联为等截面装配式部分预应力砼箱梁，采用先简支后连续箱梁结构；下部采用柱式墩、肋式桥台；全桥共168块预制箱梁，箱梁高1.2m，底宽1m，中梁顶宽2.4m，边梁顶宽2.85m，翼板厚18cm；29道纵向湿接缝，纵向湿接缝缝宽35cm，横向同桥宽；两箱梁翼板间为横向湿接缝，宽度为100cm,厚18cm，根据设计，湿接缝处也有预应力筋需张拉，与预制箱梁形成整体，湿接缝的预应力区顺桥向长度为13m，每一联边跨非预应力区长13.5m，中跨非预应力区7m。
2、桥梁技术指标
⑴设计荷载：汽车－超20级，挂车－120。
⑵桥梁宽度：2×净－12米。
⑶跨径：20米
⑷斜度：0°
3、主要材料
⑴混凝土：
预制箱梁　　C50混凝土
现浇湿接缝 C50膨胀混凝土
⑵钢材
a、低松弛高强度预应力钢绞线应符合ASTMA416－97规定，单根钢绞线直径φj15.24mm，钢绞线面积A＝140mm2，标准强度Rby=1860MPa，弹性模量Ey＝1.95×105MPa。
b、Ⅰ、Ⅱ级钢筋应分别符合GB13013－91和GB1499－98的规定，钢筋直径≥12mm者，均采用Ⅱ级（20MnSi）热轧螺纹钢，钢筋直径＜12mm者，采用Ⅰ级（A3）钢。
c、钢板为符合GB700－88规定的Q235钢板。
d、锚具及管道成孔：预制箱梁锚具采用GVM型或OVM型锚具及配套设备，管道成孔采用钢波纹管；箱梁顶板负弯距钢束采用GBM15型或BM15型锚具及其配套的设备，管道成孔采用钢波纹扁管，且要求钢波纹扁管钢带厚度不小于0.35mm。
二、设计图及结构特点：
1、湿接缝设计图见附图1。
2、箱梁先简支后连续结构是由预制梁段和现浇梁段组成，预制箱梁纵向钢筋伸出锚端，安装到临时支座上后，纵向两梁的钢筋连接在一起，主要承受剪力，在箱梁顶板设置抗负弯矩预应力筋；湿接缝即为纵向连接两跨简支箱梁，横向连接同跨梁板的现浇砼段，其纵向湿接缝缝宽35cm，横向为桥宽，横向湿接缝宽100cm，将每跨的相邻两片梁翼板连接起来；湿接缝浇筑完成并张拉压浆完成后拆除双排临时支座，变为单排永久支座承重，这种过程称为体系转变，体系转变完成后箱梁在恒载与活载作用下结构的受力特征均为连续梁。
3、简支梁桥构造简单，施工方便，工期短，但是简支梁桥接缝多，不利于行车，且跨中弯矩较大，致使梁的截面尺寸和自重增加；连续梁桥结构较复杂，工期长，但是连续梁桥无断点，行车舒适，跨中正弯矩减少，从而减少材料用量及结构自重；而先简支后连续结构刚好发挥了上述两种梁桥的优点。由于这种结构工序多而杂，我们公司又是第一次施工这种结构，施工中出现了不少难题，我们全体员工经过共同努力，克服困难，顺利地完成了任务，并及时作出了总结。
三、湿接缝施工：
施工工艺流程：临时支座安装――预制箱梁安装――安放永久性支座及支设底模――钢筋绑扎――穿预应力筋――模板支设――浇筑膨胀砼――养生――张拉压浆――浇筑非预应力区砼――拆除临时支座及底模
该分项施工工艺繁琐，工期长，共需砼工20人，模板工16人，钢筋工14人，张拉工18人（包括预应力筋的穿束，张拉压浆），电焊工10人（两班轮流），翻斗车4辆，JS500搅拌机一台，钢筋加工设备一套，电焊机6台，电刨机一台，ZL40装载机一台，120KW发电机一台，张拉设备4套，压浆泵1台。
1、临时支座采用砂箱，砂箱是由Φ25*20和Φ24*15壁厚4mm的钢管组成，Φ25的钢管下端和Φ24的钢管上端焊1cm厚30*30cm的钢板，粗钢管中间开1cm的小洞，细钢管套在粗钢管里面，里面灌满细砂，通过小洞漏砂按照设计标高调整好砂箱高程，每个预制箱梁下面安装4个砂箱，预制箱梁安装在砂箱上，调整好轴线与标高后即可进行湿接缝的施工；市场上有专业厂家生产的硫磺临时支座虽然施工方便，但由于一次性用完，造价高，而用砂箱作为临时支座可以节约材料成本，经过经济技术比较，仅在该工程中节约大约20000元。
2、凿毛：将箱梁两端及翼板边表层砼凿去5mm凿至新鲜砼，在浇筑砼前用水湿润表面并座浆，以保证新老砼的结合。
3、安放底模及永久性支座：将永久支座置于支座垫石上，放好后在永久性支座周围安装底模，为防漏浆及易拆卸，根据现场实际情况并考虑经济性，梁端底模采用泡沫板加一层油毛毡，考虑到泡沫板在现浇砼的压力下易变形，选择泡沫板厚度时要比支座厚2mm，并用砂浆将泡沫板、油毛毡与梁底密封，为防止钢筋焊接时焊渣掉在泡沫板上，在焊接前将一张1cm厚的木胶板放在泡沫板上，焊完后抽出即可。
4、钢筋绑扎：钢筋的下料、焊接应符合相关施工规范的要求，施工前，钢筋要调直、除锈，布筋时，如钢筋之间互相干扰，应本着构造筋让位于主钢筋、细钢筋让位于粗钢筋、普通钢筋让位于预应力筋的原则，作适当调整；钢筋骨架加工好后运输安装过程中要防止变形。
5、预应力筋穿束：为保证预应力筋的施工质量，宜采取先穿法将预应力筋穿入波纹管中，然后将两梁之间外漏部分用波纹管缚好，并用胶带将缝隙及小洞包扎密实，严防漏浆。
6、模板支设：侧模板采用15mm厚的木胶合板，为保证木胶合板均匀受力，不产生局部挠度，在木胶合板外侧每隔50cm钉4*4cm的木楞子，支设时两块胶合板接缝用2mm厚的胶带粘往，模板的加固应按设计的要求，保证湿接缝的截面尺寸和外观。
7、浇筑预应力区砼：采用C50砼，坍落度控制在5－7cm，采用翻斗车运输，为防止砼收缩引起现浇段与预制箱梁开裂及预应力损失，砼中掺加膨胀剂，每方砼中掺加48kg的膨胀剂，石子采用5－20mm的小石子，浇筑时采用小直径振捣棒配合大直径振捣棒振捣，最后用平板振捣器振捣，确保砼密实；在振捣时，要严防碰坏底模，也不能碰到预应力管道，防止导致预应力管道偏离或漏浆。
各现浇连续接头的浇筑气温应基本相同，温差应控制在5度以内，并宜在一天气温最低时施工。
8、养生：砼施工完毕，为防止早期收缩出现裂缝，在捣实抹平后即用塑料薄膜覆盖，在砼初凝前，掀开塑料薄膜，砼会泛水至表面，这时进行二次收浆，以控制平整度及防止出现裂缝，收浆完成后用塑料薄膜继续覆盖，并每天从薄膜一侧进行洒水，由于用薄膜覆盖温度高，砼强度提升快，养护时间缩短，对提前工期有好处。
9、张拉：
9.1检测湿接缝砼强度达到90％以上方可进行张拉操作，砼强度以同条件留置的砼试件强度为准，要求砼浇注施工时应留置不少于两组试件与砼湿接缝同条件养护。
9.2张拉前，千斤顶、油泵均应校核满足精度要求。钢绞线采用双控，以钢绞线伸长量校核张拉应力，实测伸长值与理论伸长值的差值应控制在±6％以内，否则应暂停张拉，提出解决方案，经监理工程师批准后方可继续张拉。
9.3张拉采用两端同时逐根张拉，步骤如下：
①穿束时，将每一束内各根钢绞线的顺序进行编号，在构件两端对号检查，防止其在孔道内交叉，并用胶布将每根钢绞线端头扎紧。
②将清洗过的夹片按原来的锚具中心位号依次嵌入预应力钢绞线之间，随即用锤轻轻敲击，使其夹紧钢绞线，但夹片外露长度应整齐一致。使顶压油缸处于回油状态，向张拉缸进油，开始张拉，同时注意工具锚和固定端的工作锚，使夹片保持整齐，张拉至初应力时做好标记做为测量伸长值的起点。在保持张拉油缸调压阀阀中开度不变的情况下向顶压缸供油，直至需要的顶压力，同时使张拉油缸缓慢回油，完成油缸回油动作。打开顶压阀的回油缸，油泵停车，张拉锚固结束。
10、孔道压浆：
10.1压浆前的准备工作：
10.1.1封锚：采用环氧树脂胶浆填塞锚具外面的预应力筋间隙，防止间隙冒浆而损失灌浆压力，封锚时应注意不可堵塞排气孔。
10.1.2冲洗孔道：用压力水冲洗孔内残留的杂物，保证孔道畅通。冲洗后用空气压缩机吹去积水，冲洗时注意检查有无冒水、漏水现象，并根据不同的情况及时处理。
10.2水泥浆的配制：
10.2.1材料：水泥采用与箱梁砼同一标号、厂家的金猫42.5级水泥，为了保证水泥浆的密实度，拌制时宜掺0.1‰的铝粉。
10.2.2拌制：先放水再放入水泥，采用砂浆拌合机拌制，拌合时间不少于1min，水灰比宜为0.4～0.45。保证以下各指标满足要求：水泥浆28d抗压强度应不小于50MPa，水泥浆强度达到40MPa时箱梁方可拆除临时支座；拌合后3h泌水率宜控制在2％，24h后泌水能全被水泥浆吸收；掺入铝粉后的水泥浆自由膨胀应小于10％。
10.3、压浆工艺：压浆使用高压压浆泵，压浆的压力以保证压入孔内的水泥浆密实为准，开始压力要小，逐渐增大压力，一般为0.5MPa～0.7MPa，压浆应达到孔道另一端饱满和出浆（同压入浆稠度相同）为止，一般以水泥浆水份从波纹管中流出，判断为饱满。
10.4压浆注意事项：
10.4.1预应力筋张拉后，孔道应尽早压浆，一般不宜超过14d。
10.4.2为保证孔道水泥浆的密实度，宜采用二次压浆工艺，两次间隔时间宜为30min～45min；对于竖向曲线索，管道的最高点应留设排气孔。
10.4.3一般宜在正温情况下压浆,当气温高于35℃时，压浆宜在夜间进行。
10.4.4孔道压浆时，出浆孔宜安装带阀门的短管，以备注完浆封闭孔道，保证孔道中的水泥浆在有压状态下凝结。
10.5采用切割机割切锚外钢绞线，割切后的余留长度不得小于3cm。
11、浇筑非预应力区砼：张拉压浆完成后，支设中间非预应力区模板(竹胶板)，浇筑砼后及时养生。
12、拆除临时支座及底模：非预应力区砼强度达到70%后，拆除临时支座，并捣出作为底模的泡沫板和油毛毡，体系转换完毕，可以进行下一步工作了。
四、施工中的问题及经济技术创新：
1、湿接缝施工时作业空间小，又处在高空作业，因而在支设模板及钢筋绑扎时操作难度大，在保证质量和工期的同时，施工安全防护要做好。我们在施工中及时总结工序穿插方面的经验和教训，不断创新，施工速度越来越快，人员机械占用的越来越少体现了良好的经济和社全效益。
2、底模由于受拆卸及预埋筋的影响，只能使用一次性的底模，我们采用了很经济的泡沫板，振捣棒插入的深度应防止碰到泡沫板，这给施工带来了一定的困难，经过初步的实践及摸索，我们在泡沫板上面铺一层油毛毡，基本解决了这一难题。
3、临时支座：市场上有专业厂家生产的硫磺临时支座，安放方便，加热即可方便拆除，但由于一次性用完，造价高，我们采用砂箱作为临时支座，同样满足要求，可以节约材料成本，经过经济技术比较，仅在该工程中节约大约20000元。
4、由于预应力筋长度较短，在施工初期经常出现预应力筋滑丝现象，我们QC小组经过多次PDCA活动，及时总结经验，成功杜绝了这种现象，我们项目的QC小组活动课题《解决箱梁顶板钢绞线张拉滑丝问题》荣获2003集团公司QC小组活动成果发布一等奖。
五、结束语：
组合箱梁先简支后连续结构现浇砼部分工程量虽小，但工序繁琐且专业性强，每道工序都会影响整座桥梁的质量，我们在施工中仔细钻研，认真解决工序中出现的难题，并及时总结经验，分项工程验收合格率100%，获得了甲方和监理的一致好评，为公司赢得了荣誉，也为以后施工类似的结构打下了良好的基础。

预应力箱梁先简支后连续结构
施工技术

天元集团路桥公司三项目
二ΟΟ三年十一月

伸缩缝
伸缩缝　
桥墩中心线
桥墩中心线
桥墩中心线

Ⅲ
Ⅲ
Ⅲ
Ⅲ
Ⅰ
Ⅱ
Ⅰ

湿接头施工大样图
盖梁
支座垫石
临时支座
永久性支座
桥墩中心线
现浇段湿接头
锚块2
锚块1
锚块1
锚块2
一联内砼浇筑顺序
注示：Ⅰ为第一次浇筑区
Ⅱ为第二次浇筑区
Ⅲ为非预应力区浇筑