李子沟特大桥连续梁施工技术总结.doc
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封面彩图 施工总平面布置图(施工照片) 李子沟特大桥施工技术总结 前 言 内昆铁路北起四川内江,南至云南昆明,全长879公里,新建铁路水富至梅花山长357.6公里,该工程处于四川盆地爬升至云贵高原的过渡地带,地形险恶,地质情况复杂,桥隧比重占线路总长的45%,是继成昆、南昆铁路之后在西南山区修建的又一条铁路干线。内昆铁路与正在进行修建的水柏铁路的建设将形成西南与华南沿海各省的交流的最短通道,成为成昆铁路的重要分流线,为“黔煤入川”、“黔煤入广”创造良好的运输条件。将来从成都经由内昆铁路到广西防城港比现在经由川黔线、黔贵线缩短运距279公里。 内昆铁路水富至梅花山段李子沟特大桥,位于贵州省威宁县观风海镇,在李子村横跨李子沟,是内昆铁路控制工期的头号重点难点工程,“内昆铁路看建总,建总看十八局,十八局看李子沟”。可见李子沟特大桥在内昆铁路建设中的重要地位。 该桥由铁道部第二勘测设计院设计,中铁第十八工程局二处负责主桥施工,长沙铁道学院监理公司负责监理工作。该桥于1999年3月26日开工至2000年9月11日最后一个梁段合拢,历时17个半月的时间完成主体工程施工任务,工程质量评定为优良。 该桥的建设无论从工程规模、工程结构特点、工期和施工难度均创造了中国铁路建桥史之最。 参加该桥施工的主要人员有: 施工单位:彭道富、黄建、兰远均、周顺海、吴登银、陈野、陈伯江、王福安、刘治德、翁卫军、于长彬等 设计单位:马庭林、鄢勇 监理单位:王放、焦海周 第一部分 工程简介 一、地理位置 李子沟特大桥位于贵州省威宁县观风海镇境内,在李子村横跨李子沟。该桥线路中心里程为DK442+256。 二、工程规模 大桥全长1031.86m,桥跨布置为7×32m+(72+3×128+72)m+8×32m,主桥部分包括7~12号墩及悬灌梁、其桥跨布置为5孔(72+3×128+72)m一联的刚构-连续组合梁,梁部为单箱单室、变高度变截面、三向预应力箱形结构。0号段梁高8.8 m,跨中梁高4.4m,梁部圬工为7452.8m3。全桥基础设计为钻(挖)孔桩和明挖基础,桩径为150cm,单墩群桩最多桩数为50根,全桥总桩数为222根,最长桩为40m,桩基总长7986m,砼圬工为16057m3。承台最小尺寸为(长×宽×高)14.2×14.2×4m,最大尺寸为(长×宽×高)37.6×18.1×5m,总圬工量为14520m3。主跨8~11#墩身为弧端形截面厚壁空心墩,其余墩身为矩形截面,主跨墩身最低墩高度39m,最高墩高度107米,墩底最大截面为28.9×8m,砼圬工近30000m3。全桥总圬工量为10.5万m3。 该桥主跨采取群桩高墩连续-刚构组合梁形式设计是我国铁路桥梁设计之最。 结构形式详见《李子沟特大桥总布置图》图1-1。 三、自然地理概况 (一)、地形地貌 大桥座落在李子沟峡谷,当地属构造侵蚀中山沟谷地貌,海拔2054~2180m,自然坡度30°~60°。沟槽内地势较为平坦,坡面植被较差,两侧多有呈散点、鸡窝状分布的小煤窑,工程地质极差。桥址距威宁—昭通公路较远,交通极不方便,不通水电。 (二)、水文地质 桥址地下水埋深较浅,大部分在5m范围内,个别地方地下水位较深,主要为空隙潜水,且无侵蚀性。 (三)、地质情况 李子沟特大桥横跨李子沟背斜。背斜两翼地层为石炭系下统大塘组旧司段,含有多层岩性,并含有数层煤层及煤线。地面以下5-20米为不稳定的滑坡带,11#墩边坡达40米高,坡面极不稳定,有破碎的断层。该桥址地震基本烈度为六度。 (四)、气候条件 据威宁县气象局提供的资料,威宁县属亚热带季风湿润气候,由于海拔高,具有高原季风气候特点。年平均气温11℃,最高气温32 .3℃,最低气温-15.3℃;年平均风速3.2m/s,最多风向SE;年平均降雨量1400mm,降雨主要集中在5-10月份,占全年降雨量的82.4%。 李子沟桥区冬季严寒,1~2月份最低气温达-15.3℃;常年多大风,西南风最大风速达33m/s,相当于10级台风;多雾,一年中有近150天时间大雾弥漫;春季干旱,严重缺水;于6~10月份,多雨并且多雷击。这种恶劣的气候给施工带来了许多不便。 四、该桥的主要特点 (一)、集群桩深基、高墩、大跨、长联于一体,科技含量高。 主桥8#墩顶设活动支座为连续梁,其它9#~11#为连续刚构。五孔一联,联长达529.4m的主桥,采取刚构-连续组合梁设计形式为目前我国铁路设计之最。主墩为50根40m长桩基,墩高107m,铁路高墩首次突破百米记录,建筑高度达161m,中国第一,世界罕见。 (二)、工程量大,工期矛盾突出 主桥部分砼圬工总量达8万m3(是南昆线上著名的南盘江大桥和清水河大桥两座桥梁圬工总量的1.39倍),而施工时间却比其任何一座桥的工期都短。该桥设计工期为30个月,因设计原因1999年3月20日才接到施工资料开工,施工时间仅剩21个月,其间还要跨越两个雨季、两个冬季,工期相当紧张。成为铁道部关注的热点,工期是李子沟大桥最敏感的话题,在工程监理的前期,曾因为李子沟的工期准备改变全线的铺轨工期计划,但我单位用实际行动实现了令人不和相信的事实。 (三)、气候恶劣,环境条件差 多雨、多雾、高温、严寒,交通运输条件差,增加了施工难度。 (四)、安全、质量要求高,技术复杂,施工难度大,为世人瞩目。 高墩、深基群桩、大体积混凝土施工、刚构-连续组合梁施工,类似的桥梁施工无可借鉴的经验。 (五)、地质复杂,施工难度大 大桥横跨李子沟背斜。地面以下5-20米为不稳定的滑坡带,11#墩边坡达40米高,坡面极不稳定,有破碎的断层。12#墩有溶洞出现。基础穿过煤层和地质断层,给施工带来相当大的难度。 第二部分 连续-刚构组合梁施工技术 一、连续-刚构组合梁梁部结构简介 李子沟特大桥主桥包括7~12号墩及五跨(72+3×128+72m)一联529.4m的刚构-连续组合梁。梁体为单箱单室、变高度、变截面、三向预应力箱形结构,支墩处梁高8.8m,跨中34m直线段及边跨端部25.7m直线段梁高4.4m,顶板宽8.1m,箱宽6.1m,梁部砼圬工7452.8立方米。全桥由8#-11#墩的4个T构组成,8#墩顶设活动支座,其它均为刚构。每个T构梁段划分为0#段、1#-16#段、17#合拢段及边跨的18#、19#段,全联共分为141个施工梁段。箱梁结构尺寸见图2-1梁段划分见下图图2-2 图2-1 梁部结构图 图2-2 梁段划分示意图 二、梁部施工要点及主要施工技术 该桥梁部施工的关键技术包括0#梁段竖向预应力筋安装、0#梁段砼灌注、挂蓝方案、张拉工艺、合拢顺序设计、合拢段施工、预应力施工技术、抗风施工技术等。 ㈠、0#梁段施工技术 0#梁段施工见施工结构设计图示 1、0#梁段竖向预应力筋安装 0#段竖向预应力筋高达12m,要求一次性安装到位,不允许采用连接器连接。以往施工都是在地面和普通钢筋一起绑扎定位,然后整体吊装至0#段。本桥利用墩身液压平台,在其上搭设钢管架安装和定位竖向预应力筋,并在墩身周边砼内埋设[16槽钢作劲性骨架来架立和固定竖向预应力筋,待预应力筋埋入墩身一段砼施工完后,分解和拆除墩身液压平台。钢筋仍然以钢管架支撑。 2、0#梁段膺架安装 0#梁段在鹰架上进行现浇施工,本桥刚构墩梁结合部不设墩顶实心过渡段,箱梁底板即为墩身封顶,因此0#段施工须设置内外膺架。 (1)、内部膺架 在墩顶砼内设置钢牛腿,牛腿上安装纵横梁和模架,模架上铺设模板,施工箱梁0#梁段底板,并在平台下部设置二级平台和封顶砼内设置吊环,用以拆除膺架。 (2)、外部膺架 外部膺架是在墩顶墩身预埋螺栓套组焊的预埋件,安装由型钢加工的三角架,主要承受施工荷载,三角架采用墩身平台20#槽钢加工,槽钢背靠背组合,利用Ф22螺栓与预埋件连接,工程完后直接卸掉螺栓,并用砂浆抹平即可。 (3)、鹰架安装方法 墩身施工过后利用液压平台安装鹰架,鹰架的安装顺序为先内后外(墩内平台先安装),鹰架杆件利用缆索吊和塔吊吊装,人工配合安装,因鹰架连接螺栓孔与预埋件为匹配加工,安装时按编号进行。 3、0#梁段模板安装及抗风施工技术 (1)、模板安装 鹰架组装后,按照结构尺寸要求控制顶面分配梁的标高,地面分三段整体拼装模架和模架,利用双组缆索吊对称吊装,精确测量定位后进行锁定,在以此为基础顺序吊装。对侧模板顶部利用型钢进行刚性连接,悬吊内模模架和模板。 (2)、抗风施工技术 当地最高风速达到33m/s,相当于10级台风的风力,故抗风施工是本桥0#梁段施工的关键技术。施工中采取的措施是,避免大风天气进行吊装施工和通过对结构进行加固抵抗大风对已安装好的结构尺寸造成影响。 ①、风荷载计算:W=k1×k2×k3×w0 取k1=1.4, k2=1.56, k3=1.3, w0=V2/1.6 P PPPP w0 结构受力图示 则W=1932Pa, 对于0#梁段模板产生的水平力为:P=12×9.6×1932=22.2t 受力图示如结构受力图示。 ②、施工措施: 在施工中采取如下措施 A、对现场的气候进行观测,选择合适的时间进行吊装作业,安装测风器,加强对风速的观测,避免强风情况下吊装作业。监理工程师论坛 B、利用模板固定面板,模板于地面分段拼装后利用两组缆索吊进行整体对称吊装。就位后在不解除吊钩的情况下及时进行加固。 C、模板外模架与膺架焊接固结,上下游模架利用型钢进行刚性连接,经过计算能达到抗风的要求。顶部连接的型钢可用于悬吊内模和作为施工作业平台。结构计算如下: D、及时安装内模,使内外模形成整体增强抗风能力。 安装结构图示如下: (3)、效果 四个T构0#段模板安装顺利,未发生安全事故,结构经受住大风的考验,在施工过程中发生的最大风速为16m/s,事后观测模板未产生位移,未因风大影响结构的几何尺寸和工程质量。(在抗风施工方案的考虑中曾建议增加0#段的劲性骨架,可起到抗风的效果和利于模板安装和施工。) 4、0#梁段砼施工 ⑴砼的拌制:采用5-30mm连续级配的碎石和含泥量低于1%的中粗河砂,通过掺加高效减水剂,制成塌落度12-18cm的流态砼,并根据不同的灌注部位和气温情况及时进行调整。 ⑵砼灌注:砼采用单钩起吊能力10T的双组缆索吊和1250kN-M的塔吊进行灌注。在腹板、顶板和隔板位置开洞9处,安放串筒,保证砼直达灌注部位。 ⑶捣固作业:纵向波纹管待混凝土灌注到位后进行安装,钢筋进行局部移动位置和割断预留进人孔,待混凝土灌注到位后进行焊接,捣固人员直接进入结构内部进行捣固,确保混凝土密实。 ㈡悬灌施工 1、挂蓝的设计 ⑴采用自锚桁架式三角形挂蓝进行悬灌施工,内外模板和主构架可以一次走行到位,根据现场的施工情况和施工习惯,内模也可以两次走行,外模只能与主桁架一次走行到位。 ⑵挂蓝组成:本桥采用三角形桁架式挂蓝,由吊架部分、锚固部分、模板部分、走行部分及附属部分组成。 ⑶主要技术指标:挂蓝自重59吨,适应最大梁段长度4米,适用最大梁段重量200吨,最大荷载时挂蓝实际测量变形13mm,一般梁段施工时预留沉落值5-10mm,设计安全度为2.5,导链牵引。前支座安放聚四氟乙烯滑板,后支座设滚轮,减小滑行阻力。 ⑷挂蓝设计不同之处在于挂蓝的走行部分,在走行时外模板坐落于底模纵向走行梁上,较以前依翼缘板下的走行梁走行更为安全和平稳。 挂蓝的结构图示如下: 2、挂蓝刚度及变形试验 挂蓝在工厂进行了刚度和变形试验,挂蓝分级加载、卸载。通过加载实验测定挂蓝的弹性变形和非弹性变形值,检验各部件的连接情况,测定施工数据,为安装挂蓝预留沉落量提供依据,具体的实验方法如下: ⑴场内制作挂蓝加载实验台; ⑵场内拼装挂蓝主桁架; ⑶主桁架前端分级加载,进行挂蓝实际变形观测,做好记录; ⑷在实验台上分别对锚、吊结构进行加载实验,安全系数要大于2。 通过加载实验测定挂蓝在满载时的弹性变形值为13mm,非弹性变形值为11mm,强度和刚度符合施工规范和钢结构设计规范要求。挂蓝加载实验图示如下: 3、挂蓝安装 挂蓝安装在0#段完成并安装完底板后进行,先安装滑轨和锚轮组,并利用竖向预应力筋锚固滑轨。然后吊装主桁架部分,主桁架在地面组装后用缆索吊吊装到位,最后安装前横梁和其他部件。 挂蓝安装采用缆索吊分部整体吊装施工,具体施工步骤如下: ⑴安装挂蓝底模板,并利用竖向预应力筋锚固挂蓝轨道。 ⑵主桁架在地面整体组装后用缆索吊吊装到位,锚固于挂蓝轨道 ⑶安装前横梁及前吊带,悬吊底模板,解除斜拉钢丝绳; ⑷0#梁段外模解体,利用缆索吊单侧吊钩移动就位,置于底模外侧走行纵梁上,上端临时固定于主桁架上; ⑸安装外模吊梁和吊杆悬吊外模; ⑹安装内吊梁,吊杆和内模架,内模板; ⑺安装其他部件; ⑻安全检查。 安装前对有关尺寸进行了检查,比如吊带孔位置,锚固钢筋间距,吊耳间距等,发现问题及时处理,避免了在安装过程中发现,影响安装进度,全桥8套挂蓝安装顺利。 4、挂蓝的使用 施工时为进行有效的线性控制工作,减少挂蓝在灌注砼过程中的变形调整,挂蓝前端应预留沉落量,沉落量的确定是根据挂蓝实验时的变形和现场施工前1—2个梁段灌注过程中的变形观测结果来确定的,具体办法如下: ⑴首次使用挂蓝前按照实验数据对挂蓝前端预留沉落值, ⑵灌注砼前于挂蓝前横梁和吊带上设定观测点, ⑶根据砼的灌注过程分级对观测点的标高进行观测,当观测结果与预留沉落值相差超过施工规范要求的5MM时,对挂蓝前吊带进行调整 ⑷对观测结果进行分析,确定挂蓝的底模板和主桁架的变形。 该桥挂蓝的预留沉落值根据实验和前期的观测结果设定为1-5#梁段8mm,5-11#梁段5mm,11-17#梁段8mm。该变形值在进行挂蓝标高设定时一次完成。 在挂蓝的使用过程中坚持对挂蓝的吊系统进行检查,避免发生安全事故。 5、挂蓝走行 梁段砼达到80%后,进行张拉、压浆后,将挂蓝前移。前移步骤为: ⑴接长并锚固挂蓝轨道,在轨道表面放置镀锌铁皮,并涂润滑油; ⑵拆下底模后吊带、内外模前后锚杆,并确认模板已经和砼脱离,内模和内模架落于降低的内滑梁上,外模板落于底模走行纵梁上;拆除主桁架的后锚杆让后支座受力,放松底模前吊带,使底模离开梁体100mm左右; ⑶进行走行前的安全检查,重点检查部位为挂蓝两轨道是否相对水平和与桥轴线平行,轨道锚固和支垫情况,挂蓝前后支座,挂蓝上是否有人员在作业; ⑷每片主桁架各用一个10吨的倒链牵引,带动挂蓝底模、侧模和内模同步前移,滑行时及时对接缝和砼表面缺陷进行处理,尤其是对拉杆头进行处理,防止锈水污染砼表面,进行修补和处理时挂蓝不能移动; ⑸到位后及时安装底模后吊带,内外滑梁吊杆和挂蓝主桁架后锚固装置,将临时受力状态变为永久受力状态,确保施工安全。 6、特殊情况下挂蓝的处理 ⑴挂蓝联体解决箱梁1#梁段无后锚施工 在进行8#T构0#梁段施工时,由于在中隔墙位置设计无竖向预应力钢筋,施工时亦忘记为1#梁段悬灌施工埋设临时锚固钢筋,致使施工1#梁段时挂蓝后锚处轨道锚固跨度过大,不能满足受力要求,对挂蓝的安装和移动都产生影响。针对这种情况,施工中采取挂蓝联体的办法得到了解决。具体施工方案如下图所示: ①、荷载计算:Page: 12 A、根据结构自重计算施工时作用在挂蓝前端的结构自重 G自=250KN B、施工荷载 G施:均布荷载为(Pa=0.75KN/M2)×作业面积(A1=44.2M2)=33KN C、风荷载: G风=风压P风(1.25KN/M2)×受风面积A1 ( 44.2 M2) =55KN (风压系数取1.0) D、1#梁段钢筋混凝土设计重量1500KN,作用在挂蓝前端的荷载按照挂蓝结构计算为 G砼=576KN ②、安装过程中的结构安全 A、挂蓝安装时只计入作用在挂蓝前端的结构自重、风荷载、施工荷载,对后锚的影响,受力点均按作用在挂蓝前端计算。 P安= G自+ G施+ G风=250KN+55KN+33KN=338KN。 B、结构简化计算图示如(图二) C、所需锚固力计算 按照以上图示计算(图中尺寸单位以cm计)A点锚固力Ra计算: ∑MB= P安×5.2M-Ra×5=0 Ra=P安×5.2M/5M =338KN×5.2M/5M=351.2KN D、 轨道受力检算 根据图一中轨道一的受力状态对轨道进行受力检算 W为轨道的截面模量为4.1×10-3m3 安全系数为K=[σ]/σ=17.5×104/6.4×104=2.7>2,符合《铁路桥涵施工规范》要求 ③、施工阶段的结构安全 A、施工阶段的荷载计算 施工阶段计入挂蓝前端的全部荷载,施工荷载、风荷载一半作用在挂蓝前端,挂蓝前端总荷载 P 施=G自+ G砼+(G施+G风)×1/2 =250+576+(33+55)×1/2=870KN 经过计算,图二的锚固措施满足不了施工阶段的要求,故采取挂蓝联体的方案施工(见图一)。 B、水平杆件选择 水平联杆内力(此时不计算Ra产生的力距,偏于安全) 根据 ∑MB=N ×3.5+P×5.2+N`×0 =0 推得 N=P安×5.2/3.5=870×5.2/3.5=1292.5KN134.2t 所需要水平联杆断面积: A=N/[σ钢]=1292.5/17.5×104=7.38×10-3 M2 故选用4根20a的槽钢连接,总断面积为1.1532×10-2 施工时结构安全系数K=1.56 C、联体挂蓝前端弹性变形计算 联体挂蓝为对称结构,可取图三进行结构变形计算,(图中尺寸单位为cm)。根据单位荷载法计算挂蓝前端的弹性变形,计算公式如下: 其中E=2060000kg/cm2;A值根据型钢表查得,除EC杆为20a的普通槽钢外,其余各杆均为32c的槽钢;各值计算结果如下表。 杆件 ~ NP(KN) L(M) EA(KN) ΔI (M) AB -1.49 -1296.3 5 5.05×106 1.9×10-3 AC 0 0 6.10 5.05×106 0 BC -1 -870 3.50 5.05×106 6.03×10-4 EC 1.49 1296.3 5.00 2.38×106 4.06×10-3 BD -1.49 -1296.3 5.20 5.05×106 1.99×10-3 CD 1.79 1557.3 6.27 5.05×106 3.46×10-3 联体挂蓝前端D点的竖向位移(弹性变形值) ΔD=ΣΔi=1.2×10-3M 单独挂蓝悬灌施工时(结构受力如图二)前端弹性变形按上式计算如下表: 杆件 N NP(KN) L(M) EA(KN) ΔI(M) AB -1.49 -1296.3 5.00 5.05×106 1.93×10-3 AC 1.747 1519.89 6.10 5.056×106 3.2×10-3 BC -2.005 -1744.35 3.50 5.056×106 2.48×10-3 BD -1.49 -1296.3 5.20 5.056×106 1.99×10-3 CD 1.79 1557.3 6.27 5.056×106 3.46×10-3 合计Δ=ΣΔi=1.3×10-2M。 从计算结果可以看出两种施工方法的弹性变形值基本相同。采用挂蓝联体施工在混凝土的灌注过程中前端高程控制与单独挂蓝施工时相同。 ④、挂蓝移动过程中的结构安全 挂蓝走行时前端荷载按照动载计算(结构受力如图二),动载系数取1.2,其计算方法与挂蓝安装计算方法相同,安全系数K=2.7/1.2=2.25>2,满足《铁路桥涵施工规范》要求。 现场我们利用挂蓝联体的办法解决了1#梁段无后锚的悬灌施工和挂蓝安装、移动问题,当时亦有采取打锚杆和增加轨道强度的方案进行处理,但经过研究一致认为联体的施工方案更为直接,且结构计算简单、明确,弹性变形值基本相同。在挂蓝的安装和移动过程中不计算结构的变形。 ⑵利用挂蓝底侧模板施工合拢梁段 设计时曾经考虑挂蓝的移动方案,但由于材料规格的限制和节约材料,缩短了前端上下横梁的长度,在合龙施工中采取临时加长前上横梁,伸出箱梁翼缘板,利用钢丝绳代替前吊带,使侧模板完全坐落于底模板上进行移动。 ⑶外推吊钩法进行挂蓝底侧模板的拆除。参考处论文集之《特殊情况下挂蓝底板的拆除方法》 ㈢箱梁线性控制施工技术 进行高程测量时采用三角高程测量技术,同时应用了TTM理论对施工误差进行修正,确保了高程测量的准确。 ⒈为什么进行线型控制 为保证梁在运营阶段的刚度符合设计要求。 ⒉如何进行线型控制 对箱梁在悬灌阶段的不同受力状态(包括砼的徐变,预应力等因素的影响)时影响线型因素运用计算机进行变形计算,将其结果与现场实测结果进行比较,通过调整梁段的立模标高来达到设计要求。 ⒊线型控制所做的工作 精确测定梁部砼的弹性模量,干容重,保证砼强度符合设计要求,合理安排工期,使实际施工工期与设计相符,按照设计的合拢顺序和合拢温度进行合拢,对施工阶段的梁段进行分阶段的变形观测。通过观测的实际数据与计算结果对照,经过计算确定下一阶段的砼立模高程。 为更有效地精确计算,现场分别进行了墩身沉降观测和日照温差对位移的影响观测。 ㈣砼施工 ⒈砼的质量指标 ⑴砼的设计强度C48 要求三天的强度达到80%以上,龄期强度按照配合比设计要求达到120%以上。 ⑵砼的弹性模量不小于3.5×106Gpa ⑶砼的干容重小于2.60T/M3 ⑷砼外观无缺陷,颜色一至,棱角分明。 ⑸砼坍落度要求达到120-180,便于砼捣固作业。 ⒉砼原材料的选用 ⑴.水泥:使用525号普通硅酸盐水泥,其品质指标应符合现行国家水泥标准。 ⑵.砂子:悬灌梁C48砼采用广西进购的优质砂,砂中含泥量在1%以下,砂的其它技术指标应符合GB/T14684—93《建筑用砂》质量标准。 ⑶.石子:采用碎石5~31.5mm连续级配,碎石中细粉含量≯1%,其它技术指标符合GB/T14685—93《建筑用卵石、碎石》质量标准。 ⑷.外加剂:梁部C48砼选用广东湛江产FDN—3000高效减水剂,掺量C×0.5%。缓凝剂为 试验室根据工程实际用的水泥、砂、石和外加剂进行配合比及强度试验,确定砼的理论配合比为:。 ⒊砼的质量控制和早期强度预测 ⑴砼的拌合施工 ①砼采用自动计量拌和站进行集中拌和,砼生产能力为25M/H,施工前砼拌和人员在试验人员的监督下将试验室所开的配合比输入电脑,确认无差错方后开盘。 ②搅拌时间不少于45秒。 ③砼拌制的干湿度。梁部砼底板坍落度控制在160~180mm,墙部砼坍落度控制在120~140 mm,顶部砼坍落度控制在80~100 mm。 ⑵砼的运输: 砼水平运输采用砼输送车,垂直运输采用缆索吊和塔吊。在进行梁段施工中,每小时可完成从拌和楼至作业面的运送砼15m3。满足砼的灌注需要。 ⑶砼的灌注 ①砼采用插入式振动器捣固密实,每个梁段配备4—6台插入式振动器;根据梁段的高度确定振动棒的长度。 ②砼从拌合楼拌出至入模时间为30-40分钟,保证砼在初凝前入模。 ③控制砼入模温度在17-30度之间,确保高标号砼的整体质量和早期强度,如达不到,原材料需进行降温和升温处理。 ④砼进行分层浇注,每层厚度控制在30cm左右,接缝、预埋件、钢筋密集处,加强振动; ⑷砼养生 砼的养生质量直接影响到砼的强度和砼的表观质量。根据环境的温度变化情况制定砼养生措施如下: 砼灌注完,砼表面用彩条布覆盖,并撒水养护,待同等条件养护的砼试件其抗压强度达到梁部砼设计强度的90%,还需洒水继续养护5天,保持砼表面湿润,同时进行底面和侧面的养生。 ⑸砼的表面和接缝修整 砼表面要进行一次性修整,对拉筋外漏部分应磨平,并涂水泥浆,对施工临时预埋件的表面亦采取同样的方法处理,防止锈水污染砼表面,对于砼的接缝要一次性处理,凿除错台,对砼表面出现的质量通病应尽可能避免。 ⑹冬季施工的办法和措施 根据工期的要求该桥进行冬季施工,施工前制定冬季施工技术措施,根据计算砼的入模温度在10-15度,环境温度不低于15度的条件下能保证砼3天强度达到80%,进行张拉作业,同时能确保砼不产生开裂现象。在施工时采取如下技术措施。 ①砼作业面采取保温措施 将外模架、底板外侧用铁皮全部封闭,箱梁端部采用彩条布和棉被封死,在砼浇注完毕后,砼表面覆盖两层彩条布和一层棉被保温,砼表面温度可达25-30℃,模板外空气温度达15-20℃,达到保温的目的。 ②提高环境温度 外模架内放置6个蜂窝煤炉,按上中下三层分别放置1、2、3个。底板内放置12个碘钨灯。箱梁内安放5个煤炉,提高新灌砼的环境温度。 ③原材料加热 采用蒸汽锅炉对砼拌和用水进行加热,通过实验确定合适的水温,达到砼的入模温度不低于10度,不高于15度。 ④加强砼的内温观测,为保温提供数据 ⑤施工效果 本桥施工的8#墩、9#墩两个T构的1#、2#梁段,采取冬季施工由于保温措施得力,未发生任何冻害,3天强度可达80%以上,取得较好的效果。 ㈤预应力施工技术 该桥采用三向全预应力体系,根据设计说明李子沟特大桥纵向张拉力分别为2220KN、2253KN、2414KN,竖向张拉控制力为330KN,横向张拉控制力为5250KN、5171KN。钢束只在竖向弯曲(部分)而不设水平弯曲,也无砼连通长钢束,最长钢束为127.4m。 1预应力材料 ⑴纵向及横向预应力材料 采用12-7Ф5钢绞线束作为预应力材料,横向均采用4-7Ф5的钢束。钢绞线均采用购于天津钢绞线一厂生产的Ⅱ级低弛,符合GBT524-1995标准其有关参数如下表: 表2-1 预应力钢绞线参数 设计参数 实测参数 公称直径(mm) 15.24 15.2 公称截面积(mm2) 139.98 140.0 每米重量(Kg/m) 1.11 1.11 抗拉强度(Mpa) 1570 1670 (Ryjy)极限预应力强度(Mpa) 1860 1948.7 弹性模量(MPa) 195×109 202.5×109 ⑵竖向预应力材料 竖向预应力材料设计采用鞍钢生产的Ф25精轧螺纹钢筋,Ryj=850Mpa,厂家附有权威机构出示的物理力学性能报告。现场实验结果如下: 表2-2 弹性模量实验数据 编号 公称直径(MM) 公称截面积(MM2) 弹性模量(GPA) 备注 1 25 490.0 206 合格 2 25 490.0 209 3 25 490.0 215 表2-3 强度实验数据 编号 公称直径(MM) 公称截面积(MM2) 抗拉强度(MPA) 伸长率(%) 屈服点(MPA) 备注 1 25 490.0 1160 14 990 合格 2 25 490.0 1170 12 980 3 25 490.0 1175 10 980 ⑶锚具 纵、横向预应力束的锚具均采用上海生产STM系列锚具,锚口摩阻损失为张拉控制力的3%,钢束锚固时锚具的变形和钢绞线的回缩值为:(采用自锚式千斤顶)6mm,竖向采用轧丝锚(由新津预应力厂家负责加工),所有锚下螺旋钢筋由现场按规范卷制。横向锚具固定端挡板由现场根据设计图纸加工。锚具型号: 纵向:STM15-12型锚具。 横向锚固端:STBM15P-4锚具。 横向张拉端:STM15B-4扁锚 竖向精轧螺纹钢张拉端及锚固端:JLM25螺母锚固。 2、预应力孔道 预应力孔道采用波纹管波纹管成孔,波纹管由现场按不同的规格卷制,原材料为江苏生产的钢带。 3、预应力设备 预应力张拉设备包括压力表、张拉千斤顶、油管、油泵、拌浆机、压浆机、压浆管及工具锚夹具等,根据李子沟特大桥预应力体系的要求,列出所需张拉设备: 表2-4 预应力张拉设备一览表 名称 规格、型号 用途 备注 张拉千斤顶 YCW-250 纵向张拉12-7Ф5钢绞线 性能见附表一 张拉千斤顶 YG-70 坚向精轧螺纹钢张拉 性能见附表二 张拉千斤顶 YDC240Q 张拉横向束 性能见附表三 油泵 ZB4-500 三向预应力张拉 高压油管 60Mpa 连接 拌浆机 柳州 拌浆 压浆泵 柳州 压浆 其他配套的工具锚夹具、钢板尺、张拉工作平台等 标准 4、油表的校正与千斤顶的标定 压力表、张拉千斤顶等计量设备,定期检查并建立卡片备查。压力表选用防震型,表面最大读数为纵向100Mpa,精度1.5级;横向和竖向为60Mpa,精度1.5级。校验的有效范围为一周。张拉千斤顶的摩擦阻力不大于张拉吨位的5%。并建立油压力与千斤顶张拉P—N标定曲线。 ⑴千斤顶的标定方法 顶压法(纵向、横向和部分竖向千斤顶) 委托云南工业大学材料力学实验室对千斤顶进行标定,标定时千斤顶主动供油,压力机处于被动受力状态,由压力机的读盘上读出千斤顶的顶力,并记录顶力和千斤顶油表读数,连续进行两次,取两次的平均值得出N—PA曲线,千斤顶的磨阻符合规范要求。同时在标定时直接标定张拉的吨为和油表的读数,现场直接查用。N—PA曲线作为千斤顶个别情况下使用依据。 媒介千斤顶法:(部分竖向千斤顶) 由现场实验室进行,首先选用一台经过标定过的千顶A,作为媒介千斤顶,当校验千斤顶B时,只要该千斤顶进油推动媒介千斤顶A,读出与PA相应的Pb的数值,就可得出N—PA曲线。 ⑵标定频数 在下列情况下进行千斤顶标定: ①出厂后初次使用前; ②张拉完一个悬臂梁段且不超过100束预应力筋; ③检验后经过一个月; ④千斤顶经过拆开检修后; ⑤震动、损伤呈油压锐减及其他异常情况。 在下列情况须对油表重作校正: ①使用超过三个月; ②张拉完一个悬臂梁段或100束预应力筋; ③在使用中发现超过允许误差或发生故障检修后; ④在运输、存放和使用过程中应防止日晒、受潮和震动,否则须校正。 3、施工操作 ⑴钢绞线及预应力粗钢筋的下料 钢绞线于现场下料。钢绞线的切割一定要用砂轮机切,不允许出现破散现象。钢绞线下料够一束的数量后以梳筋板梳理后用细铁丝绑,每间隔2~3m绑一道,以便运输和穿束。钢绞线下料的数量以满足梁段施工为准。一般为梁段长度加千斤顶的工作长度加钢绞线穿束时的焊接长度加富余长度10cm(柳州产千斤顶的工作长度为60cm),精轧螺纹钢长度根据配料单进行下料,注意材料的搭配使用。 ⑵波纹管的加工及孔道布置 本桥三向预应力预应力孔道均以波纹管成孔,波纹管于现场加工。纵向波纹管孔道以钢筋网片固定,一般情况钢筋网片为0.5米一片,以确保孔道直顺、位置正确。竖向孔道依靠普通钢筋固定,且横、竖向均为钢束与波纹管同时安装,以型钢或钢筋固定钢束及锚板的正确位置和标高。竖向预应力钢筋以做挂篮锚固之用。在孔道布置中要做到:不死弯;不压、挤、踩、踏;防损伤;发现波纹管损伤,及时以胶带纸或接头管封堵,严防漏浆;平立面布置准确,固定;距中心线误差在5mm以内。 (3)、孔道接长 纵向预应力孔道以较孔道波纹管直径大5mm的接头管进行接头,接长后以胶带纸包裹,以防漏浆。接头管除特殊情况均采用外接头。防止在穿束时接头管被破坏产生堵孔。 (4)、锚垫板的安装 锚垫板安放时保持板面与孔道保持垂直,压浆嘴向上,波纹管穿入锚垫板内部,且从锚垫板口部以海棉封堵孔道端口,外包裹胶带,避免漏浆堵孔。竖向预应力筋在锚固端及张拉端分别加工了成套设施(以锚板、薄壁钢管、钢筋、焊成的连通管和压浆嘴),便于安装和定位,具体另见加工图。 (5)、防堵孔措施 除以上的措施外,在纵向预应力孔道内,于灌注砼前,穿入较孔道孔径小10mm的的塑料管,在砼初凝前抽动,终凝后抽出,以防措施不到漏浆堵孔,此塑料管可多次倒用。 (6)、P型锚挤压 将下料的钢绞线首先进行复核,确认无误,然后将其放入有弹簧的挤压套内,开动油泵,通过挤压模,要求油泵升压要缓慢平稳。对弹簧数量少或弹簧外漏量大于3圈的P锚要坚决弃用。 (7)、穿束 本桥采用人工穿短束及人工配合卷扬机穿长束的方法穿束,穿束前将前端安放引导头,将钢束表面污物清洗干净,导引头采用电焊焊接,焊接时于导引头端搭火,钢绞线不许扰动,防止中间某一位置因搭火,击伤钢绞线。 (8)、横线预应力钢束和竖向预应力筋的安装 ①横竖向预应力筋安装时应以基本点为准逐根进行尺量定位,钢筋加固保证孔道的线型正确,尤其防止出现横向预应力反向施加现象。 ②特殊情况的处理 本桥竖向和横向预应力钢筋与普通钢筋在施工时出现干扰现象,纵向腹板钢束48、49#与竖向横向及普通钢筋有干扰现象,在施工中采取纵向优先,横向、纵向次之,普通钢筋避让的办法进行处理的原则,在腹板钢束48、49#张拉槽口处,为避让张拉要求,普通钢筋做了截断处理,张拉后又以焊接接长。 (9)、张拉及锚固 预应力有关参数的意义解释 A、锚下控制力: 锚下控制力=设计的锚下控制应力×设计取定的预应力筋断面积 该桥的锚下控制应力分别为: 纵向1 13950MPa ,纵向2 13020Mpa,纵向3 12834MPa 设计取定的钢绞线断面积为1.40cm2,弹性模量为202.5GPa 锚下控制力计算如下: 纵向1 13950×1.4×12=2343.6KN 纵向2 13020×1.4×12=21873.6KN 纵向3 12834×1.4×12=2156.1KN B、张拉控制力 张拉控制力既千斤顶的顶力,应计算锚口的摩阻损失3%,所以 张拉控制力=锚下控制力*(1+3%) 理论伸长值计算 设计中给定了钢绞线的伸长值,但实际取值理想化,现场根据实测参数按照如下公式进行计算 纵向和横向钢绞线伸长值计算公式 其中: P为千斤顶的顶力 L为孔道实际的长度 E为钢绞线的实测弹性模量 A钢绞线的实测断面积 μ孔道偏摆百系数 θ孔道偏角以弧度计 k孔道摩阻系数 竖向钢筋伸长值计算公式 ③张拉工艺 纵向预应力筋采用一次张拉的工艺,其步骤为: 0 ®初应力®dk(持续15分钟)锚固 横向钢绞线的张拉: 单端张拉,0→初应力→1.05δK→锚固 竖向钢筋的张拉 单端张拉,0→初应力→1.05δK→锚固 ④伸长值的量测方法 设定初张力,当张拉力达到初张力后,量测千斤顶的活塞外露长度L1,然后供油达到设计吨位的油压值(或超张1.05倍的锚下控制应力的油压值),量测活塞的外露长度L2,两者的差值除以所占的张力百分比。 ⑤孔道压浆 预应力孔道采用一次压浆工艺,为保- 配套讲稿:
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