京福高速公路閘河特大橋方案研究

京福高速公路閘河特大橋方案研究

1蒸汽養(yǎng)護(hù)箱梁京福高速公路徐州支線西側(cè)的門河特大橋全長680米，上部結(jié)構(gòu)為23m使用預(yù)制混凝土的箱梁。共有30座箱梁，集中在預(yù)制裝配區(qū)。根據(jù)總工期和施工計(jì)劃,需安排進(jìn)行冬季施工。徐州地區(qū)氣候變化復(fù)雜,最冷月平均最低氣溫-10℃,日溫差達(dá)11℃左右,為了滿足施工要求,保證冬季施工質(zhì)量,對箱梁預(yù)制采取了蒸汽養(yǎng)護(hù)的施工措施。30m預(yù)制箱梁梁高1.6m,箱梁頂面寬2.4m,采用C50高性能混凝土,每片箱梁總重達(dá)100t。C50高性能混凝土密實(shí)度高、抗?jié)B性能好、耐久性強(qiáng),但早期收縮大,控制措施不當(dāng),容易產(chǎn)生裂縫,所以在施工過程中要嚴(yán)格控制混凝土的入模溫度、養(yǎng)生溫度及養(yǎng)生濕度。2準(zhǔn)備好在蒸汽維護(hù)之前1管道及管口的安裝在預(yù)制廠區(qū)內(nèi)合適位置設(shè)置一鍋爐房,安裝全自動(dòng)蒸汽鍋爐及其配套設(shè)備,鍋爐型號按需求蒸汽量配置。鋪設(shè)蒸汽管道到生產(chǎn)臺(tái)座,主供熱管采用?50鋼管,外包保溫材料,在主管道與每個(gè)臺(tái)座相對應(yīng)的位置設(shè)置蒸汽管道出氣口,安裝專用的供氣閥,以控制蒸汽的輸送速度。針對每片梁,蒸汽管道分別安裝在內(nèi)模及外模支腿及箱梁頂板的養(yǎng)護(hù)支架上,蒸汽養(yǎng)護(hù)時(shí)通過排氣軟管與主管道的出氣口相連送氣,排氣管采用?40×10膠管,每隔2.0m開一3cm×3cm排氣孔。具體布置方式如圖1所示。2蒸養(yǎng)棚內(nèi)溫度控制考慮到場地有限、氣候多風(fēng),如果采用整體式蒸養(yǎng)棚,不但抗風(fēng)能力差,并且安放移位多有不便。因此現(xiàn)場采用了直接在箱梁頂面的養(yǎng)護(hù)支架上覆蓋篷布的方式,并保證篷布各點(diǎn)都能架空,架空高度不得低于50cm,以確保蒸汽能夠在蒸養(yǎng)棚內(nèi)充分對流擴(kuò)散,保證溫度均衡。篷布周邊嚴(yán)格密封,形成密閉氣室。在箱梁兩側(cè)、頂面及箱梁內(nèi)對應(yīng)位置安放溫度計(jì),具體位置在梁體端部1m,10m,20m,29m處。隨時(shí)掌握和調(diào)整蒸養(yǎng)棚內(nèi)溫度,以便將其控制在允許范圍內(nèi)。溫度計(jì)懸掛要牢靠,并定期校正,其最大允許誤差為±1℃。3攪拌和攪拌時(shí)混凝土入模溫度冬季拌和混凝土?xí)r,需通過材料加熱以達(dá)到較高的出盤溫度,以適應(yīng)運(yùn)輸澆筑等過程中的熱量損失,達(dá)到要求的入模、養(yǎng)護(hù)溫度。材料加熱時(shí),首先考慮對拌合用水的加熱,不能滿足要求時(shí)再對砂石料加熱。根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際,本方案采用對水加熱到60℃～80℃,而其他材料,如碎石、砂、水泥、外加劑不加熱只保溫的措施。為了保證拌合用水溫度,水池采取相應(yīng)保溫措施,并用通入蒸汽法升高水溫。為了防止混凝土拌合料溫度不均,需適當(dāng)加長攪拌時(shí)間?；炷恋娜肽囟扰c模板的溫度差值不宜過大,否則影響混凝土的外觀質(zhì)量?，F(xiàn)場運(yùn)輸距離較短,所以實(shí)際中將混凝土的出爐溫度控制在20℃以上,從而確保了混凝土入模溫度在8℃以上。3蒸汽維護(hù)階段的溫度控制混凝土蒸汽養(yǎng)護(hù)一般分為預(yù)養(yǎng)、升溫、恒溫、降溫四個(gè)階段,混凝土的結(jié)構(gòu)損傷及裂紋產(chǎn)生主要發(fā)生在升溫期和降溫期。3.1增加混凝土的預(yù)養(yǎng)能力預(yù)養(yǎng)階段為箱梁成型后及蒸汽養(yǎng)護(hù)開始前所進(jìn)行的養(yǎng)護(hù)期,通過預(yù)養(yǎng)可增加混凝土在升溫期對結(jié)構(gòu)破壞作用的抵抗能力。預(yù)養(yǎng)期長短取決于外界溫度、恒溫溫度、混凝土性能及升溫速度等因素,一般取6h～7h。預(yù)養(yǎng)溫度為+5℃～+10℃之間。3.2升溫速度和時(shí)間的控制若升溫速度過快,由于石子與終凝后的水泥砂漿的熱膨脹系數(shù)差別較大,會(huì)導(dǎo)致熱應(yīng)力的產(chǎn)生,當(dāng)熱拉應(yīng)力和剪應(yīng)力大于混凝土的抗拉抗剪強(qiáng)度時(shí),就會(huì)出現(xiàn)裂紋,因此應(yīng)控制升溫速度小于10℃/h?？紤]到混凝土的初始結(jié)構(gòu)強(qiáng)度隨溫度的升高而不斷增大,在實(shí)際中采用了分階段升溫方案。根據(jù)材料自身物性和養(yǎng)護(hù)條件,第一階段升溫速度控制在5℃/h,然后保溫2h,這樣可以提高混凝土的初始結(jié)構(gòu)強(qiáng)度,以便提高混凝土在第二階段升溫時(shí)抵抗損傷的能力,最后以8℃/h的速度升溫到恒溫溫度,升溫時(shí)間控制在8h左右。升溫過程中值班技術(shù)人員每小時(shí)觀測并記錄溫度一次,當(dāng)溫差超出規(guī)定時(shí),及時(shí)調(diào)整送氣閥的送氣量,以免升溫過快,應(yīng)力過大,造成梁體裂縫。3.3混凝土澆筑溫度恒溫階段的主要物理參數(shù)是恒溫溫度和恒溫時(shí)間。恒溫溫度主要與水泥品種及混凝土所需要的硬化速度有關(guān),為避免養(yǎng)護(hù)溫度與環(huán)境溫度相差太大,使梁體對溫度變化過于敏感,實(shí)際中將最大養(yǎng)護(hù)溫度控制在40℃,箱梁內(nèi)部溫度不能超過55℃。恒溫時(shí)間取決于混凝土標(biāo)號、預(yù)養(yǎng)時(shí)間及恒溫溫度?，F(xiàn)場實(shí)際中根據(jù)與梁體同條件養(yǎng)護(hù)的混凝土試件強(qiáng)度來確定,一般控制在55h左右。在混凝土強(qiáng)度達(dá)到要求后,即可開始降溫。降溫速度過快會(huì)導(dǎo)致梁內(nèi)外溫差過大,產(chǎn)生梁體裂縫。所以降溫階段要緩慢停氣,均勻降溫,根據(jù)混凝土自身特性及施工實(shí)際,要求降溫速度不得大于5℃/h,降溫時(shí)間為10h。降溫開始時(shí),先減少送氣量,當(dāng)箱梁內(nèi)外溫度與環(huán)境溫差小于15℃時(shí),停止送氣。當(dāng)箱梁內(nèi)外溫度與環(huán)境溫差小于5℃時(shí),方可拆除蒸養(yǎng)篷布。嚴(yán)禁在箱梁內(nèi)外溫度與環(huán)境溫差超過10℃時(shí)或在大風(fēng)、降雨等惡劣天氣拆除篷布。值班技術(shù)人員在此階段必須嚴(yán)格把關(guān),不能心急。4梁體表面混凝土力在整個(gè)冬季施工階段,因?yàn)槌醮螌?shí)施蒸汽養(yǎng)護(hù)施工工藝,保溫措施及溫控標(biāo)準(zhǔn)都不完善,曾有三片箱梁出現(xiàn)過一定的梁體裂縫現(xiàn)象,現(xiàn)分析如下:1)因?yàn)槭┕り?duì)急于進(jìn)行下道工序,現(xiàn)場施工技術(shù)人員把關(guān)不嚴(yán),32號箱梁在尚未完全降溫至與環(huán)境溫差小于5℃時(shí),就拆除了篷布,并在短時(shí)間內(nèi)脫離了模板,使箱梁表面降溫過快,造成箱梁內(nèi)外溫差過大,使梁體表面混凝土急劇收縮產(chǎn)生應(yīng)力差而出現(xiàn)了裂紋。所以蒸汽養(yǎng)護(hù)的溫度控制過程中一定要嚴(yán)格按照升降溫標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行,不可只以經(jīng)驗(yàn)行事。2)經(jīng)過以上32號梁的經(jīng)驗(yàn)積累,在實(shí)際施工中,施工人員較注意降溫速度的控制,降溫控制掌握得較好。但在46號梁的施工過程中,梁體表面又出現(xiàn)較嚴(yán)重的裂紋現(xiàn)象?，F(xiàn)場技術(shù)人員對蒸汽養(yǎng)護(hù)過程中的溫度記錄進(jìn)行了詳細(xì)檢查,發(fā)現(xiàn)溫控人員只注重了降溫控制,而忽略了升溫速度偏快對結(jié)構(gòu)的損傷作用。在開始輸送蒸汽時(shí)輸氣量太大,導(dǎo)致溫度過高,熱應(yīng)力太大,從而產(chǎn)生了蒸養(yǎng)裂紋。所以在蒸汽養(yǎng)護(hù)過程中升溫和降溫階段是最易出現(xiàn)裂紋的階段,必須嚴(yán)格控制升溫和降溫速度。3)53號箱梁在蒸汽養(yǎng)護(hù)尚未結(jié)束時(shí),遭遇大風(fēng)天氣,因蒸養(yǎng)篷布密封不嚴(yán),被大風(fēng)部分掀起,箱梁表面溫度驟降,而箱梁內(nèi)部混凝土溫度仍然較高,造成箱梁表面混凝土急劇收縮產(chǎn)生應(yīng)力差而出現(xiàn)裂紋。密封效果的好壞對溫度控制影響很大,輕度密封不嚴(yán)會(huì)影響保溫效果和測溫準(zhǔn)確程度,不利于蒸養(yǎng)的溫度控制。嚴(yán)重密封不嚴(yán)會(huì)造成梁體表面產(chǎn)生溫度差,可能導(dǎo)致出現(xiàn)裂紋。故在蒸養(yǎng)過程中要采取有效措施進(jìn)行密封,保證密封效果和密封的牢固性。5蒸養(yǎng)密封措施總之,為了保證預(yù)制箱梁的蒸汽養(yǎng)