大跨度先張預(yù)應(yīng)力簡(jiǎn)支梁臺(tái)座設(shè)計(jì)與施工

大跨度先張預(yù)應(yīng)力簡(jiǎn)支梁臺(tái)座設(shè)計(jì)與施工

1預(yù)應(yīng)力概述及施工要點(diǎn)本遼高速公路穿越工程第七個(gè)合同段位于遼陽(yáng)市小屯市。由中國(guó)鐵路13部門集團(tuán)有限公司第一部分負(fù)責(zé)施工。整個(gè)項(xiàng)目有25米長(zhǎng)的預(yù)測(cè)梁84個(gè)，20米長(zhǎng)的預(yù)測(cè)梁152個(gè)，16米長(zhǎng)的預(yù)測(cè)梁56個(gè)。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的特點(diǎn)和設(shè)計(jì)要求，采用混凝土輸能柱式平臺(tái)進(jìn)行預(yù)制施工。2預(yù)應(yīng)力筋張拉控制1)預(yù)應(yīng)力簡(jiǎn)支梁板所使用的預(yù)應(yīng)力鋼絞線采用現(xiàn)行GB/T5224-2003預(yù)應(yīng)力混凝土用鋼絞線,直徑15.2(7?5.0mm),標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度Rbyyb=1860MPa,彈性模量Ep=1.95×105MPa,張拉控制應(yīng)力采用1395MPa。2)預(yù)制簡(jiǎn)支梁板時(shí)支撐橫梁必須保證具有足夠的剛度及穩(wěn)定性,不得產(chǎn)生變形和滑移。3)預(yù)制簡(jiǎn)支梁板必須待混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的100%,且混凝土齡期達(dá)到10d方可分批放松預(yù)應(yīng)力鋼絞線。鋼絞線需用砂輪鋸切割,嚴(yán)禁用電焊槍燒切。切割時(shí)先切長(zhǎng)束(有效長(zhǎng)度),依此類推,對(duì)稱切割。3日加工臺(tái)座圖4根據(jù)設(shè)計(jì)及階段性工期(180d)要求,以及各個(gè)橋梁下部工程施工的先后順序,首先建成生產(chǎn)20m及25m的長(zhǎng)線臺(tái)座各4座,每個(gè)臺(tái)座可同時(shí)生產(chǎn)20m簡(jiǎn)支梁3片,25m簡(jiǎn)支梁2片,生產(chǎn)25m簡(jiǎn)支梁的長(zhǎng)線臺(tái)座也可作為同時(shí)生產(chǎn)3片16m簡(jiǎn)支梁的預(yù)制臺(tái)座,同時(shí)開辟占地面積5000m2的存梁場(chǎng)地,配備25kW龍門吊2座,25t吊車1臺(tái),可同時(shí)存梁150片,同時(shí)鋪設(shè)鋼軌運(yùn)梁通道,滿足移梁、運(yùn)梁的需要。4生產(chǎn)預(yù)制簡(jiǎn)支梁板根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況并結(jié)合各橋梁下部工程的進(jìn)度情況,安排簡(jiǎn)支梁板的預(yù)制施工,加工20m及16m簡(jiǎn)支梁中梁模板、邊梁模板各3套,25m簡(jiǎn)支梁中梁模板、邊梁模板各2套,正常情況下每天可生產(chǎn)2片簡(jiǎn)支梁板,在合同工期6個(gè)月內(nèi)可以完成全部292片簡(jiǎn)支梁板的預(yù)制任務(wù)。5施工質(zhì)量控制要點(diǎn)5.1螺紋鋼筋臺(tái)座該工程先張梁臺(tái)座采用鋼筋混凝土傳力柱形式,中間傳力柱為兩側(cè)的張拉橫梁共用,混凝土的標(biāo)號(hào)為C30,混凝土的斷面尺寸為600mm×700mm,內(nèi)部配置12?16螺紋鋼筋,由于該臺(tái)座為長(zhǎng)線臺(tái)座,需在計(jì)算斷面壓應(yīng)力的時(shí)候考慮由于壓桿失穩(wěn)造成的承載能力下降,有效的解決辦法為將臺(tái)座的一半截面埋置于地下,在臺(tái)座的兩端及每隔一段距離(該工程采用5m)相鄰傳力柱之間設(shè)置橫向聯(lián)系并在相應(yīng)的位置設(shè)置地錨,橫向聯(lián)系采用鋼筋混凝土形式,斷面尺寸為200mm×200mm,內(nèi)部配置4?12螺紋鋼筋及構(gòu)造箍筋,地錨采用鋼筋混凝土形式,斷面尺寸為300mm×300mm,內(nèi)部配置4?12螺紋鋼筋,下挖深度為2m,由此增強(qiáng)了臺(tái)座整體的剛度與穩(wěn)定性。5.2承載能力驗(yàn)算混凝土傳力柱處于軸心受壓狀態(tài),軸力N=3906kN,由于L0/b=5000/600=8.33,?=0.9546,因此該傳力柱的承載能力為:N1=0.9546×0.6×0.7×30×1000=12027kN>3906kN,忽略鋼筋的抗壓能力,依然滿足整體抗壓要求,如果考慮鋼筋的抗壓能力,則傳力柱的整體抗壓能力有所提高。5.3安裝梁板、加勁肋板端橫梁采用Ⅰ800工字鋼,為提高工字鋼的整體剛度及穩(wěn)定性,將兩個(gè)工字鋼并排焊接在一起,并于工字鋼翼緣位置加焊一塊厚度為20mm的鋼板,在工字鋼腹板的位置每隔200mm焊接厚度為20mm的加勁肋板,根據(jù)簡(jiǎn)支梁板鋼絞線設(shè)計(jì)情況,加工孔數(shù)為17～20的端橫梁,并根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際進(jìn)度情況適時(shí)更換,滿足生產(chǎn)需要。5.4濃度的確定及結(jié)果根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙,該工程的先張簡(jiǎn)支梁板最大預(yù)應(yīng)力設(shè)計(jì)為21根鋼絞線,每根鋼絞線的控制張拉力為19.53t,經(jīng)計(jì)算該端橫梁的最大彎矩位置為跨中斷面,彎矩計(jì)算值為M=1274.33kN·m,截面慣性矩I=8405568877mm4,正應(yīng)力σ=(M/I)×h/2=60.6N/mm2<215N/mm2,滿足使用要求,剪應(yīng)力τ=Q/S=43.5N/mm2<125N/mm2,滿足使用要求,并經(jīng)檢算該張拉橫梁亦滿足撓度要求,由計(jì)算公式可以看出,加大端橫梁斷面的慣性矩是降低端橫梁上翼緣跨中最大拉應(yīng)力、兩端最大剪應(yīng)力、跨中最大撓度的有效辦法,而增加端橫梁的高度對(duì)增加端橫梁的慣性矩效果顯著。因此,在不影響端橫梁整體穩(wěn)定性的前提下,適當(dāng)增加端橫梁的高度是現(xiàn)實(shí)可行的措施。5.5張拉施工控制預(yù)應(yīng)力鋼絞線有效張拉是控制工程質(zhì)量的關(guān)鍵,在張拉施工前對(duì)用于該工程中的鋼絞線、錨具等要進(jìn)行檢查確保具有出廠合格證書、質(zhì)量保證書及材質(zhì)化驗(yàn)單并依照規(guī)范要求進(jìn)行材料抽樣試驗(yàn),包括拉伸實(shí)驗(yàn)、松弛實(shí)驗(yàn)及錨具抗壓實(shí)驗(yàn)等。嚴(yán)禁無(wú)證和不合格材料用于工程中,如果鋼絞線的強(qiáng)度達(dá)不到要求,張拉時(shí)易發(fā)生斷絲現(xiàn)象,彈性模量不合格,則造成實(shí)測(cè)拉伸值和理論值偏差嚴(yán)重,從而最終影響工程的質(zhì)量,造成安全隱患。該工程張拉施工為分批對(duì)稱張拉,由中間向兩端進(jìn)行,張拉施工采取張拉力與伸長(zhǎng)值雙指標(biāo)控制,張拉前和施工過(guò)程中要定期對(duì)油表和千斤頂?shù)葟埨O(shè)備進(jìn)行校驗(yàn),每臺(tái)張拉千斤頂與對(duì)應(yīng)的油表有唯一的回歸方程,根據(jù)此回歸方程用回歸法計(jì)算出各個(gè)階段的張拉控制力σ控=σ1+σ2,其中,σ控為施工時(shí)的張拉控制力;σ1為設(shè)計(jì)控制應(yīng)力;σ2為錨固錨圈口摩阻力損失及夾片回縮和端橫梁壓縮造成的應(yīng)力損失,各損失量由試驗(yàn)確定或按照規(guī)范執(zhí)行。5.6鋼絞線連接器由于在該工程中生產(chǎn)25m簡(jiǎn)支梁的長(zhǎng)線臺(tái)座同時(shí)用來(lái)預(yù)制16m簡(jiǎn)支梁,由于臺(tái)座的長(zhǎng)度固定,因此常規(guī)的施工方法會(huì)造成鋼絞線的浪費(fèi),采用鋼絞線連接器可降低鋼絞線材料的損耗,端頭部分的鋼絞線可以重復(fù)多次使用,這樣就降低了工程的造價(jià),實(shí)現(xiàn)了工程質(zhì)量與經(jīng)濟(jì)效益的統(tǒng)一。5.7抗壓強(qiáng)度無(wú)檢測(cè)按照設(shè)計(jì)要求,當(dāng)梁體混凝土的強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的100%,且混凝土的齡期達(dá)到10d后,才允許進(jìn)行鋼絞線的放張作業(yè),為了保證工程的質(zhì)量,在進(jìn)行混凝土澆筑施工時(shí),制作了4組同條件養(yǎng)生試件,在滿足齡期要求后檢測(cè)試件的抗壓強(qiáng)度,在梁體沒(méi)有達(dá)到上述兩個(gè)要求之前,嚴(yán)禁進(jìn)行鋼絞線放張作業(yè)。該工程鋼絞線的放張采用砂箱放張,用于放張施工的砂箱材料可以采用壁厚20mm的普通鋼材,也可以采用壁厚10mm的特種鋼材(16Mn鋼)制作,上述材料通常為定型無(wú)縫管材,放張時(shí)應(yīng)當(dāng)人為控制鋼絞線的回縮速度,即控制砂箱內(nèi)的砂從出砂口的流出速度,以避免由于放張速度過(guò)快而造成簡(jiǎn)支梁板兩側(cè)端頭產(chǎn)生混凝土掉角現(xiàn)象而影響梁板的整體質(zhì)量。鋼絞線放張之后要對(duì)梁體兩端多余的鋼絞線進(jìn)行切割,采用砂輪鋸進(jìn)行切割作業(yè),并按照設(shè)計(jì)要求先切割長(zhǎng)束,并對(duì)稱進(jìn)行,切割后在鋼絞線兩端頭涂油漆以提高抗腐蝕能力。6施工作業(yè)的效果該工程經(jīng)過(guò)預(yù)制梁臺(tái)座的設(shè)計(jì)與施工,預(yù)應(yīng)力張拉、鋼筋綁扎、模板支立、澆筑混凝土、鋼絞線放張以及移梁運(yùn)梁等施工過(guò)程,經(jīng)過(guò)160d的施工作業(yè),完成了全部292片簡(jiǎn)支梁的預(yù)制生產(chǎn)工