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【关键词】现状 原则 思考
中图分类号:U445 文献标识码:A 文章编号:1003-8809(2010)12-0029-02
一、桥梁加固维修现状
目前,我国桥梁加固维修技术尚不成熟、不系统,理论分析仍停留在新建桥梁的理论水平上。
2004年交通部颁布的《公路桥涵养护规范》JTG H11 2004和2008年8月,交通运输部的《公路桥梁加固设计规范》(JTG/T J22-2008)和《公路桥梁加固施工技术规范》( JTG/T J23-2008),将我国桥梁的损伤评定分类和加固维修的设计和维修加固技术纳入了规范化管理。
二、桥梁维修加固原则
1、根据不同桥梁的结构和材料特点,在成本可控的前提下,采用不同的加固维修方法,更换或修复损坏的桥梁构件,使桥梁整体恢复到原有的设计承载能力,保证桥梁的设计使用寿命。
2、对一些通过加固维修不能恢复原有设计承载能力但又必须继续使用的桥梁,要确定好加固后桥梁的实际荷载等级和桥梁的剩余使用寿命。
3、一般情况,不宜通过桥梁加固提高原有桥梁的设计承载能力;也不宜通过桥梁加固改变桥梁的结构受力体系。
4、用于桥梁加固维修的材料必须通过国家权威检测机构检测认证、各项性能指标满足现行规范和设计要求。
三、桥梁加固维修的常用技术
1、主动加固技术
方法:施加预应力、改变结构体系等,改变结构原有的受力行为。
特点:改善桥梁恒载的内力分配,增加全桥刚度,闭合裂缝,并调整变形。
涉及因素:结构原有内力的状况、原桥的施工工艺、混凝土的强度、预应力的损失、支座型式 、加固的工艺等
效果:方法得当可有效的改变结构损伤状况;方法失误可加重损伤,甚至垮塌。
1.1施加梁体外预应力加固
施加梁体外预应力加固可以较好的提高梁体的抗弯截面模量、减小梁体绕度、减小受拉区梁体裂缝、从而调整原结构的受力状况,提高刚度及抗裂性。由于自重增加小,减小了对墩台及基础受力状况的影响,可节省对墩台及基础的加固量。
适用性:可在不限制通行的条件下进行加固施工,既可作为桥梁通过重车的临时加固手段,也可作为永久提高承载能力的措施。
施工工艺流程为:施工准备放样确定转向块、锚固块的位置钻孔、种植钢筋绑扎钢筋、预应力孔道、立模浇筑混凝土穿索、张拉、锚固梁体病害修复清理场地,竣工验收
1.2 增加隔板加固
增加横隔板加固可以明显改善T型梁桥铰缝开裂病害,防止病害扩展。
优点:不影响桥下净空,对原桥景观基本无改变。
适用性:适用于因横向联系较差而降低承载力的桥梁上部结构。
增加横隔板加固只是将相对集中的荷载进行了分散,对桥梁整体承载能力并无实质性的提高。加固效果并不明显,需配合其他方法同时进行。
施工工艺流程为:搭设支架确定新增横隔板位置混凝土表面清理、凿毛探测梁体钢筋位置钻孔、植筋连接横隔板主筋、绑扎箍筋吊模灌注砼及养生预应力张拉、锚固。
1.3 加大桥面铺装钢筋
采用加大桥面铺装钢筋直径的方法对绞缝开裂病害进行修补,是基于原桥面铺装钢筋网设计直径过小或网格过大,或由于施工质量原因造成的绞缝开裂病害而进行的维修方法。该方法全部在桥面施工,要求中断至少半幅交通。
适用性:适用于允许中断交通的小跨径T 梁或板梁桥。
优缺点:施工时桥上交通受阻,不允许中断交通的桥梁不宜采用;将增加结构自重产生的弯矩,结构的承载力提高不显著。
施工工艺流程:交通管制破碎拆除原桥面铺装层结合面处理种植钢筋铺设桥面铺装钢筋网浇筑桥面砼浇筑桥面其它铺装层和恢复完成加固施工恢复交
1.4增大截面与配筋加固
增大截面与配筋加固法一般采用在梁底面或侧面加大尺寸,增配主筋,以提高主梁截面的有效高度,从而达到提高桥梁承载能力的目的。
适用性:适用于桥下净空较高,允许增加主梁高度的情况。
优缺点:加固效果比较明显,但施工工艺复杂,技术要求较高。对桥下净空限制的桥梁不适用。
施工工艺流程:施工准备混凝土表面清理钻孔种植锚筋绑扎补强层钢筋网浇筑(喷射)补强层混凝土竣工验收
1.5扩大基础加固
扩大基础加固的主要内容为增大基础的受力面积来提高桥梁基础的承载力,防止桥梁基础进一步沉降。
扩大基础加固对原基础基本不影响,施工安全性较高。
施工工艺流程:施工准备基础开挖原基础混凝土病害及表面处理钻孔、种植锚筋绑扎新增基础混凝土钢筋立模浇筑新增基础混凝土基坑回填、完成加固施工
2、被动加固技术
方法:主要是裂缝修补、粘贴碳纤维、钢板、补强普通钢筋等。
特点:不改变结构的恒载内力状况,方法灵活,可根据裂缝的位置方向随意设置 。
作用:控制裂缝进一步开展,提高桥梁承载能力。
缺点:对已存在的裂缝需压浆封闭后再进行被动加固。
适用范围:多适用于在恒载作用下承载力满足要求但活载作用下承载力不满足的情况,在中小桥和大桥进行加固时常采用。
2.1修补裂缝
施工前应详细检查裂缝的走向、分布、缝宽及深度,数量,并进行分类、标记和记录,根据裂缝宽度,主要采取以下两种施工方法。
1)表面封闭法,其施工工艺:清理混凝土表面(打磨)涂刷裂缝修补胶。
2)自动低压灌注法(壁可法):施工工艺流程:清理混凝土表面安装注入座封闭裂缝外口灌注材料称量并拌和严格按程序注胶注浆质量检验表面清理、涂装。
2.2粘帖纤维复合材料
粘贴纤维复合材料的加固方法是利用符合现行国家标准的《定向纤维增强塑料拉伸性能试验方法》(GB/T3354)中各项力学性能指标的纤维片材(或布),通过同样满足要求的粘结材料与混凝土结构结合紧密,剪力顺利传递而共同工作,提高混凝土结构的受力性能。
施工工艺流程:搭设支架砼基底处理涂底胶涂找平胶找平粘贴面粘贴纤维复合材料自检粘贴质量自然养护、表面涂装检查验收。
2.3粘贴钢板加固
粘贴钢板加固作用与粘贴碳纤维布的加固作用类似。粘贴钢板施工需待混凝土缺陷修补、裂缝修补完成后进行。
施工工艺流程:钢板制作及砼表面处理砼粘贴面种植锚筋钢板配套打孔并试配配置钢板胶并涂覆与钢板、砼粘贴面贴合钢板至砼粘贴面加压锚固粘贴质量检验表面涂装
3、关于部分常用加固方法的探讨
增大截面、体外预应力等加固方法都存在应力滞后的问题:加固前原结构已经承受荷载(即第一次受力),特别是当承载能力不足时,加固前原结构的截面应力、应变水平一般都很高。新加固部分加固后并不立即承受荷载,而是在新荷载(即二次加载)下才开始受力。从而导致整个加固结构在其后的第二次受力过程中新加部分的应力、应变始终滞后于原结构的累计应力和应变。所以,混凝土结构加固计算分析不能够完全按普通结构概念进行。加固结构的承载力与新旧两部分的应力差值或应变差值直接相关,与原结构的极限变形值有关,与两部分材料的应力―应变关系有关。因此,改变结构体系的主动加固方法要慎用。
四、桥梁加固维修的几项关键技术
桥梁加固维修的目的一般是使桥梁恢复到原设计承载能力,通常需和前述的主动和被动加固法配合进行。
1、斜拉桥拉快速更换拉索
斜拉索更换,其难点是旧索的拆除,由于早期斜拉桥设计及施工原因,旧斜拉索拆除困难甚至无法拆除。
一般要求在不中断交通的情况下,用最快最安全的方法拆除旧斜拉索,进行常规的新索安装。实现快速换索,从而尽量减少交通枢纽的壅堵时间。其关键技术是设计用专用工具在斜拉索在还存在应力的情况下,将将要拆除的斜拉索的切割部位的拉索应力转换为零,强行割断,强行拔出,从而实现快速更换。
拉索更换施工工艺流程:施工准备塔端松锚放张梁端退锚、拆除旧索清理索孔(新索制备)梁端穿索锚固塔端挂索塔端张拉下一组索更换整体索力调整
2、拱桥吊杆和系杆更换
在拱桥中,一对吊杆或系杆对应一根横梁,缺任何一根杆件均不能保持桥梁原有状态,因此,吊杆(系杆)更换必须考虑原吊杆(系杆)受力的转移,即用另外的替代杆件作临时吊杆(系杆),使原吊杆(系杆)的受力完全卸除,再予以成对同时更换。
施工工艺流程:施工准备临时拉杆、分配梁加工制作安装分配梁、穿临时拉杆张拉临时拉杆,更换吊杆(系杆)张拉新吊杆(系杆),调节桥面标高拆除分配梁、临时拉杆系更换下一对吊杆(系杆)竣工验收、开放交通
3、整体顶升法更换支座
桥梁整体顶升,是将桥梁的一联(可包含多跨)进行同步平行顶升或绕一点向上平转,其特点是不改变梁体的内力,对梁体不会造成二次伤害,是一种最为先进、科学的桥梁支座更换和梁体纠偏的施工技术。
施工工艺流程:施工准备千斤顶支撑面处理安装千斤顶、油泵油路、电路、监控仪器设备等试顶、检查设备运行情况(新支座准备)起梁、更换支座卸载落梁、完成支座更换施工
4、顶升法进行梁体纠偏
整体顶升法进行支座更换,梁移方向是单一的竖向,而采用顶升法对梁体进行纠偏施工,梁移方向包括竖向、纵向和横向三个方向,施工工序较支座更换复杂一些。
其施工工艺流程为以下:
(1)在桥墩上均衡安装千斤顶做好整体顶升T梁的准备。
(2)在桥墩和桥台上布设用型钢作成的滑轨,滑轨上按装四氟板。
(3)利用连续钢构主桥和引桥的支座垫石作反力的着支点,用型钢设置桥梁整移的反力架,安装纵横移千斤顶。
(4)同步均衡,整体顶升桥梁,将桥梁置放于滑轨的四氟板滑板上。
(5)修复支座垫石,重新安装桥梁支座
(6)纵、横顶移桥梁,使桥梁归位。
(7)整体落位桥梁安放在桥梁支座上,桥梁纠偏完成。
(8)按以上步骤进行T梁逐联复位。
5、伸缩缝快速维修
伸缩缝是桥梁路面中最薄弱的环节,也是最容易损坏的组成部分,在一些交通繁忙的道路(如市政道路立交桥、机场高速公路)上,一般不能中断交通,即使占道施工也具有一定的时间限制,通常的伸缩缝更换施工,由于混凝土的凝固时间较长,施工占道时间较长,不能满足繁忙交通的要求,因此,伸缩缝的快速修补显得尤为重要,意义非凡。且伸缩缝的修补整个过程不宜超过8个小时。
伸缩缝快速修补施工工艺流程:施工准备放样、切割、破除伸缩缝砼拆除原伸缩缝修整槽口新伸缩缝就位、焊接浇筑快速混凝土完成伸缩缝更换施工、开放交通
五、对国内桥梁维护维修的思考
根据笔者对近几年国内垮塌桥梁的关注,发现以下特点:
(1)预应力混凝土桥梁的病害主要是梁体下挠和开裂。而这种病害在刚刚成桥的检测和试验中无法体现,特别是梁体的下挠,在成桥荷载试验时,桥梁的承载力能够达到要求,但运营阶段,在荷载特别是活载作用下,跨中将持续下挠。这是由于有效预应力不均匀度过大造成的预应力损失过大,相当于有效预应力大的钢筋承受了本应该所有预应力筋承受的力,这样有效预应力大的钢筋在使用阶段逐渐屈服,梁体也随之下挠。而随着梁体下挠和开裂的不断发展,桥梁承载力将严重下降,甚至有断裂的危险。
(2)钢结构桥梁,关键构件存在局部强度不足或缺损,是不少桥梁事故的重要原因,值得我们高度重视。
笔者认为,重要桥梁的智能监控系统是现代桥梁设计的必要元素。需要采用可靠的手段和设备(传感器,GPS等数据采集、数据评估分析、传输处理等设备)组成有效的桥梁智能监控系统,对桥梁整体和关键部位的应力应变、位移、荷载、损伤情况等进行监控,建立有效的桥梁预警和养护维修管理机制。保证桥梁在寿命基期内正常运营。
同时,建立并完善各省市和全国统一的公路桥梁管理系统:根据历史的和已有的桥梁健康监测系统资料,将全国的桥梁状况进行数理统计分类,完善现行的养护和加固规范,桥梁的加固维修纳入统一的规范化管理。
六.结语
【关键词】高寒地区旧桥加固;灌注裂缝;植筋;粘贴钢板;粘贴碳纤维布
0.引言
近年来,随着国民经济的高速发展,交通量越来越大,桥梁随着使用年限的增长出现了不同程度的破损,越来越多的桥梁需要加固。根据我公司在高寒地区使用的灌注裂缝,植筋,粘贴钢板,粘贴碳纤维布旧桥加固技术在旧桥加固中处于领先地位,使用此技术缩短桥梁加固的时间,增加桥梁可靠性及使用性,还节省资金,我们对灌注裂缝施工、植筋施工、粘贴钢板施工、粘贴碳纤维布施工进行了冻胀实验,实验证明低温对加固效果产生的影响很小,加固效果能够满足设计要求和实际需要,在高寒地区具有广阔的应用前景。
1.灌注裂缝,植筋,粘贴钢板,粘贴碳纤维布的工艺原理、施工工艺流程及操作要点
1.1工艺原理
灌注裂缝施工法解决了混凝土出现裂缝导致强度下降的问题,用灌注胶灌注裂缝可补强混凝土的强度,增强结构物的使用寿命。植筋施工法加固作为一种新型的加固技术,植筋技术具有方便、工作面小、工作效率高的特点,而且还具有适应性强、适用范围广、锚固结构的整体性能良好、价格低廉等优点,使钢筋与混凝土通过结构胶粘结在一起。粘贴钢板施工法加固施工工艺比较简单,用特制的结构胶粘剂,将钢板粘贴在钢筋混凝土结构的表面,能达到加固和增强原结构强度和刚度的目的。粘贴碳纤维布施工法加固是一种建筑结构工程的加固新技术。具有强度高;施工简便、快捷,抗酸碱盐类介质的腐蚀;应用面广;可以有效的封闭混凝土结构的裂缝,延长结构的使用寿命易于保持结构原状,基本不增加结构自重及截面尺寸。
1.2施工工艺流程
1.2.1灌注裂缝工艺流程
工作面准备基层处理确定主入口配制封缝胶封闭裂缝安设底座配灌浆树脂灌浆清洗灌浆器灌浆效果检验基层复原。
1.2.2植筋工艺流程
工作面准备定位钻孔清孔配胶除锈植筋 固化检验。
1.2.3粘贴钢板工艺流程
工作面准备钻孔植螺栓混凝土表面处理钢板除锈钢板除锈配胶粘贴钢板固定与加压固化 检验防腐处理。
1.2.4粘贴碳纤维布工艺流程
工作面准备构件基底处理 涂刷底胶修补整平粘贴碳纤维布防护处理。
1.3操作要点
1.3.1砼表面处理
用丙酮清洗裂缝表面,清除裂缝表面的灰尘,浮渣、松散层等污物清除,把裂缝两侧20-30mm处擦洗干净,并保持干燥。将裂缝两侧20-30mm处清理干净,达到无浮尘、松散层,表面干燥,无油污。
1.3.2封缝处理
按甲乙组份100:2-5的比例配置封缝胶,沿裂缝方向抹一层厚1mm宽20-30mm的封缝胶,封缝时应注意防止产生气泡,保证封闭可靠,注浆嘴位置不封闭。配胶计量准确,误差±2g,保证封闭可靠。
1.3.3粘贴注浆嘴
沿裂缝方向每隔20cm设置一个注浆嘴,端头注浆嘴距裂缝起(终)点10cm,将注浆嘴底座涂上封缝胶,将注浆嘴的进浆孔骑缝粘贴在预定的位置。注将嘴间距误差不超过10mm,注将嘴粘贴牢固、密闭,进浆孔畅通。
1.3.4灌浆
按甲乙组份4:1的比例(如气温高于22℃可适当减少乙组份的用量,以延长可操作时间)配制一定量的胶液,控制好一次配胶量,避免浪费,将胶灌入注浆器,将装配好的注浆器旋紧于底座上,松开灌浆器弹簧,按由低向高的顺序开始注浆,当出浆口有浆液流出时停止注浆,拆除注浆器,用堵头将注浆嘴堵死,将注浆器移至下一注浆嘴,继续注浆。配胶计量准确,误差±10g,保证裂缝内部被浆液充满。
1.3.5后处理
待灌缝胶固化后,敲掉注浆嘴及堵头,清理表面封缝胶。如需粘贴碳纤维布,可按要求对裂缝表面进行打磨,恢复至砼原貌。
1.3.6清孔
钻孔完毕,检查孔深、孔径合格后将孔内粉尘用气泵吹出,然后用毛刷、棉布将孔壁刷净,再次用气泵吹孔,应反复进行至少3次,直至孔内无灰尘碎屑。并保持干燥,清孔完毕后,班组自检报验,质检员验收,监理工程师抽检。
1.3.7除锈
钢筋锚固长度范围的铁锈、油污应清除干净(新钢筋的青色氧化外皮也应除去),并打磨出金属光泽,采用角磨机和钢丝轮片,对植入高强螺栓应用丙酮浸泡。
1.3.8植筋
(1)注胶前应对新胶进行预注,把没有混合的胶打出,使混合嘴内的胶充分混合,出胶色泽一致即可,完毕后植筋胶直接注入即可。
(2)注胶时,注胶嘴尽量保证插入孔底,根据注胶速度缓慢拔出注胶嘴。
(3)钢筋可采用旋转方式入孔,插入孔底以保证植入深度。
(4)植筋胶填充量应保证插入钢筋后周边有少许胶溢出。
(5)植筋胶用量:可根据注胶理论用量确定出胶次数,注胶时注射胶枪注胶行程可做适当调整。
(6)每个孔注胶结束后应松开紧固阀,以使胶囊卸压。
1.3.9固化
植筋胶有一个固化过程,植筋后50分钟内不得扰动钢筋,若有较大扰动则重新植筋。
1.4检验
植筋后随机抽检,检验用拉拔仪作拉拔试验。齿板植筋,分别对顶板、腹板、底板进行拉拔试验。班组先进行自检,然后质检员抽检,最后报监理工程师检验。
2.应用实例
佳木斯松花江大桥建成于1989年9月,已使用20年。大桥桥面破损、伸缩装置破坏、T梁出现大量裂缝等原因。造成车辆过桥产生较大振动,故整修桥面,增加桥面铺装层厚度,桥梁自身恒载增加,造成原桥结构承载力紧张,以至出现倒塌的危险,为保证大桥的正常使用,采用灌注裂缝施工对大桥进行加固。此次共在32箱内灌缝5000延米,施工工期60天,工程造价250万元。对主孔箱内锚固横梁的施工,通过植筋,使钢筋与混凝土通过结构胶粘结在一起,然后浇注锚固横梁新混凝土,从而完成新旧钢筋混凝土的有效连接,针对T构箱梁原有预应力损失的病害,加固设计采用在箱梁内增设体外预应力的方法,将预应力损失补偿。即按设计要求在箱梁顶板设置砼齿板并张拉,从而得到加固。此次共在8个墩32个锚固横梁植筋12000根,施工工期30天,工程造价36万元。采用粘贴钢板施工对大桥进行加固。此次共在32箱内粘贴钢板3200延米,施工工期60天,工程造价384万元经验证,完全满足原设计要求和使用功能要求。
3.总结
灌注裂缝施工、植筋施工、粘贴钢板施工、粘贴碳纤维布施工工艺简单,施工工期短,加固效果良好,具有很好的社会效益及经济效益,应在高寒地区大力推广。 [科]
【参考文献】
[1]蒙云.桥梁加固与改造,重庆大学出版社,1999.
[2]谌润水,胡钊芳等.公路旧桥加固技术与实例,2002.01.
关键词:挂篮法悬臂浇筑施工控制
1挂篮施工主要流程
1.10号桥梁段施工流程
0#桥梁结构相对复杂,预埋件、钢筋、预应力束交错密集,因此我们的现场施工人员在施工过程中要特别仔细,主要流程如下:(1)在墩顶安装托架平台;(2)浇筑支座垫石和临时支座;(3)托架平台试压;(4)绑扎底板及腹板;(5)安装腹板纵向、横膈梁横向钢筋、管道;(6)安装0#段的模板;(7)对顶板底层钢筋网进行绑扎、定位管道钢筋;(8)拆除顶板、底板模板;(9)混凝土强度达到85%以上才可进行张拉和管道压浆。
1.2悬臂浇筑节段施工
(1)1#梁段。拼装挂篮主纵、横桁梁拼装挂篮底梁及模板安装主纵横梁安装前后吊杆主纵梁中部加锚并调整主纵梁和主横梁位置吊挂两侧底蓝试拉后调整底蓝高程安装外侧顶部模板调整模板尺寸及标高绑扎梁段钢筋及预应力管道安装端部模板对称浇筑箱梁节段混凝土。(2)2#梁段。1#梁段施工完毕后才能进行2#梁段施工。施工流程如下:加长主桁梁的长度将吊杆和底蓝进行放松把主横梁沿主纵梁移动中部锚固点松开、铺好推移滑道钢板将联体挂篮向未长边移动主纵横梁采用千斤顶顶进再把开始接长的主横梁连同底蓝推移到位拉紧中间联体主桁梁锚杆调节底盘的平面位置与高程安装预应力束和钢筋浇筑箱梁混凝土张拉。
1.3合拢段施工
为减小现场施工的工作量,吊架可采用挂篮的底篮系统,底篮结构悬吊是将吊杆孔洞预埋在两悬臂箱梁端底板上,合拢段进行施工时,将悬臂梁的挂篮底向前移动,前横梁锚固在悬臂端上。合拢的次序为先边跨后中跨,并严格按设计要求组织施工。
2质量控制要点
2.1拼装
在0#块处的1#斜拉索张拉拆模后,可在1#块和0#块施工的门式支架进行改造,组拼用于标准节段浇筑的挂篮。挂篮拼装过程中应注意如下细节:底模架要试拼,检查横梁连接纵梁情况,检查吊点的变形情况;检查吊杆横梁;杆件相互连接情况;挂篮加工完成后,对几何尺寸、焊接质量,主桁架、前后吊杆、锚具进行力学试验。
2.2钢筋安装
箱梁钢筋分为普通钢筋和预应力钢筋,钢筋进场后,试验单位取样做材料试验。钢筋施工,首先要根据设计图在钢筋场地分类制作,并采用标示牌对钢筋进行分类;纵向钢筋用电弧焊接长,长度必须大于10倍钢筋直径。箱梁的U型钩筋,在施工中必须钩住对应位置钢筋的最外层;当预应力管道同钢筋有抵触时,应以预应力管道为主。
2.3浇筑混凝土
在混凝土浇筑前,现场施工人员要对各项工作认真检查,主要包括:挂篮轴线、挂篮底篮轴线、标高、模板固定情况、钢筋数量和位置、挂篮的锚固情况、受力传力体系以及督促材料和设备部门检查混凝土施工备料、机械性能等工作,检查完后,要认真填写相关的表格。所有悬浇箱梁节段在混凝土浇筑时,必须采用对称、均匀浇筑方式,避免因为不均匀产生偏心受力;混凝土浇注时的顺序应该按照从悬臂端逐渐向尾端浇注,应及时调整荷重增加导致挂篮下沉。砼性能需满足泵送要求,且缓凝时间要按照设计要求执行。
2.4线性控制
(1)梁轴线控制。
线性控制是实现桥梁整体安全与质量可靠的保证,且也是保证桥梁的线性符合设计要求。线性控制的关键在于预拱度的确定桥梁施工中,对施工预拱度进行计算有重要意义,且精确的数值可为整体施工质量控制提供保证。实际中,预拱度的控制要结合现场实际进行。
(2)梁高程控制。
在连续梁施工过程中对线型影响的因素包括混凝土温度、混凝土自重、收缩徐变及施工等影响。为控制桥梁标高,设计时要预测混凝土浇注的温度,现场施工必须进行相应的控制,如温度控制。
2.5合拢施工
(1)边跨合拢。
边跨现浇段在逐步向合拢段浇筑靠拢的过程中,现浇梁段轴线位置要及时检查,将合拢段的纵向、横向误差控制设计范围内。在浇筑混凝土之前,应及时检查梁底与支架之间的距离大小,确保边跨合拢时自由伸缩,避免因混凝土拉力过大而影响质量。保证支架的刚度、强度、稳定性、弹性及非弹性变形等满足设计要求;进行验算地基承载和基础设计时,控制其承受荷载后的沉降变形满足设计要求。
(2)中跨合拢。
由于张拉、混凝土收缩徐变和温度等因素的影响,会导致合拢梁段悬臂产生偏差,因此,我们在施工过程中要按照如下相关措施进行:合拢段纵向制孔波纹管是中间连通管,其与两悬臂伸出波纹管连接参照0#梁块段波纹管外套接,为防止波纹管上浮,现场施工要进行压重程序,但浇筑混凝土会导致穿束工作困难,为确保孔道位置准确,必须要做更多的定位钢筋,波纹管接头处采用严密性材料封胶,确保孔道施工质量。晚上温度低,混凝土浇筑,水分蒸发少,水灰比适当降低。浇筑时要严格控制箱内外温度。为避免裂纹出现,夜间施工因采用一次收浆压平的施工工艺,在确保管道口不渗漏水的情况下,尽可能在顶板上用麻袋覆盖,及时洒水降温。待混凝土强度达到设计要求时,按纵、竖、横向的施工工艺进行预应力张拉。先对预应力束进行分级张拉,张拉完成后才能进行体外支撑拆除。纵向预应束张拉的顺序应采用先张拉长束后才能张拉短束;先张拉底板束,后才能进行顶板束施工。同一断面先进行边束-后中束的施工工艺,且要采用对称施工工艺,碰到临时合拢束时,要按照设计要求进行处理。
3结论
论文主要介绍了挂篮施工工艺流程进行了分析,包括0号桥梁段施工流程、悬臂浇筑节段施工流程、合拢段施工流程,在此基础上,对挂篮施工控制要点进行了分析,主要从如下几个方面进行分析:拼装、钢筋安装、浇筑、预应力施工等,对于线性控制,主要包括布设控制点、梁轴线控制、梁高程控制等3个方面进行阐述,最后对合拢段施工质量控制进行研究,包括边跨合拢质量控制和中跨合拢质量控制。因此,在以后的类似工程提供了控制措施,同时,论文仅仅进行了相关的表层研究,下一步工作可从挂篮法施工的工艺设计进行深入研究,从而达到投资最少,效益最高,促进挂篮施工工艺的不断向前发展。
参考文献
[1]宋军.北江特大桥菱形挂篮设计与施工[J].施工技术,2007(S1).
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[3]李斌.大桥悬臂施工中挂篮的设计与应用研究[J].中国水运(学术版),2007(11).
[4]陈亚东,田奇,田太明.挂篮施工新技术、新工艺的应用[J].建设机械技术与管理,2008(11).
[5]丁锋.大跨度桥梁悬臂法挂篮施工监测控制[J].施工技术,2008(S2).
关键词:箱梁施工工艺台座内模
1、工程概况
尉氏至许昌段高速公路No.2标段,跨开封市尉氏县南曹和蔡庄两镇。本标段有大桥1座,中桥2座,分离立交5座。共计先张预应力低高度箱梁(以下简称箱梁)320片,其中16米箱梁118片,20米箱梁202片。
作为桥梁主要承重构件的箱梁仅有少量米石混凝土相连,没有湿接缝和横隔板,其整体性较T梁差。所以,箱梁质量在桥梁施工中尤为重要。影响预制箱梁质量的主要因素有:施工工艺,原材料质量,施工人员的业务水平和素质等。本文只对施工工艺进行浅显的分析。
由于设计追求较大的挖空率,箱梁各部分厚度很薄,底板厚度只有18cm,稍有不慎极易出现施工缺陷,因而研究改进箱梁预制施工工艺非常必要。
2、施工工艺
2、1模板
2、1、1侧模
整体式模板即用高强度配筋混凝土按箱梁外形尺寸做成的槽式模板,多数以光滑混凝土面或水磨石作为模板面。这种模板不会漏浆,不易变形,不需支立和拆除,节省大量人工和工时,制作和使用成本低。但本标段箱梁尺寸多变(见箱梁尺寸表),整体式模板的改造次数多,改造期长,相对成本偏高。并且预制箱梁的外观往往不太理想。
为保证箱梁的外观质量,侧模采用专业厂家制作的大型定型钢模,分节制作,接缝严密,尺寸精确。
2、1、2底模
底模由10cm厚的C25砼底板及5cm厚的水磨石台面组成,台面侧面焊接∠50mm角钢保护,焊接点用砂轮磨光。顺台面纵向在角钢下预留间隔为1m、直径为3cm的对拉螺栓孔。
箱梁尺寸表
梁长
底宽
上宽
高
翼板厚
数量
m
cm
cm
cm
cm
片
16
72
175
75
10
12
76
225
80
7.9
6
76
223
80
8
84
76
220
80
8.1
16
20
76
175
95
10
12
80
225
100
7.9
6
80
223
100
8
168
80
220
100
8.1
16
2、1、3内模
内模有钢模和木模两种方案,钢模具有尺寸准确,周转次数多等优点,但当时钢材价格飞涨,导致模板价格达到6000~7000元/吨,成本偏高。
木模制作快,成本低,质量轻,拆装方便,因此决定采用木模。分节制作,每节长1.5m。
2、2张拉台座
20m箱梁设计23根φj15.24钢绞线,单根张拉力195.3KN,整体张拉力P=195.3×23=4491.9KN。重力式台座一般适用于1000~2000KN的张拉力,就张拉力而言,槽式台座较合适,但不利于大型钢模的拆装。故采用重力式和槽式组合台座,即在重力式墩之间设传力柱,并设横向联系。传力柱一部分埋于地下,另一部分作为预制箱梁的底模的基础。这个方案同时解决了地基较软,箱梁自重大,松张起拱容易压坏底模的问题,而且省去了底模基础,节约了成本。
2、3钢绞线和钢筋
2、3、1钢绞线
钢绞线应做抗拉强度、延伸率、松弛率和弹性模量试验。试验结果符合设计要求,方可使用。
千斤顶、油泵和油表配套校验,所用压力表的精度不低于1.5级。使用6个月或200次以及在千斤顶使用过程中出现不正常现象时,应重新校验。
根据施工经验,考虑3%的预应力损失,即实际张拉力为设计张拉力的1.03倍。
台座一端为单根张拉端,分两级(每级20%)张拉总张拉力的40%,即所有钢铰线张拉到20%的张拉力后,再进行第二级张拉,不得一次张拉到40%。钢绞线单根张拉时对称截面中心线进行。
台座的另一端为整体张拉端,剩余60%的总张拉力采用整体张拉。张拉前,调整千斤顶到截面中心线的距离相等,保证两侧千斤顶受力相同。张拉过程中,活动横梁与固定横梁始终保持平行。
应力、应变双控制,以应力控制为主,应变辅助校核。伸长量误差控制在±6%以内。
2、3、2钢筋
钢筋采用两次成型法:在加工区分别制作梁体钢筋、顶板和翼板钢筋。钢筋严格按图纸尺寸下料、制作,采用梅花形点焊形成骨架。
加强对内模定位筋的绑扎。只要按设计图纸规定的位置和数量双根绑丝绑扎定位筋,一般不会出现内模上浮现象。
2、4砼
设计砼为C50,保证砼强度是保证箱梁内在质量的一个重要方面,因此要严格控制原材料质量。此处不作过多论述。
应严格按配合比施工,坍落度一般控制在7~9cm为宜,坍落度太大,强度不易保证,并且很难消除表面的气泡、砂线等缺陷;因钢筋密集,若坍落度太小很难保证振捣密实。
混凝土浇筑采用一次成型工艺,由一端向另一端推进。同断面浇筑顺序为底板、腹板、顶板,分段分层循环推进,每段约2~3m长。
振捣采用4个插入式振动器,两个在前,负责底板和下部腹板的振捣;两个在后,负责上部腹板和顶板的振捣,振捣注意腹板上下部的衔接,顶板既要平振又要点振,点振间距控制在20~30cm之间。
由于钢筋密集无法插入振动棒,在吊点处采用附着式振动器。振捣至混凝土停止下沉,不再冒出气泡,表面平坦、泛浆时止。
在混凝土接近初凝时进行二次收浆并拉毛,防止出现裂缝。
2、5工艺流程
底板质量是箱梁施工重点的重点,为了保证底板的施工质量,我们分析研究了两种工艺流程。
一种工艺流程为:梁体钢筋制作钢绞线张拉支立侧模浇注底板安放内模顶板、翼板钢筋制作浇注腹板、顶板养生拆模放张存梁。
这种流程易保证底板振捣密实,但要求施工人员多,工时长,配合紧密。若某一环节出现问题,将影响工程质量。特别是底板和腹板、翼板的浇注间隔长,易产生明显的施工接缝。
另一种是一次成型工艺,其流程为:梁体钢筋制作钢绞线张拉支立侧模安放内模顶板、翼板钢筋制作浇注底板、腹板、顶板养生拆模放张存梁。
这种工艺是在钢筋、模板都完成后,从腹板处下灰浇注底板。由于底板厚度只有18cm,却分布着两层钢绞线和体梁体钢筋,对混凝土的流动有很大的阻滞作用。为防止木板吸水膨胀,内模都用塑料纸包裹。从两侧下灰,容易因排气不畅而在底板形成空洞。即使没有空洞,也很难保证振捣密实。
从一侧下灰,流到另一侧的大部分是灰浆,也很难保证底板质量。并且侧压力大,易导致内模和钢筋偏位。
我们对这种工艺的改进主要在内模上,把内模里的木撑改为用螺丝相连的角铁骨架,在内模底部留10~20cm宽的槽。浇注底板时,在开槽处用振动棒引流混凝土,振捣密实后整平混凝土,用木板封住槽口,继续浇注腹板、顶板。
这样既保证了内在质量和外观质量又加快了施工进度。
3、结语
施工工艺对工程质量有直接而重大的影响,要提高箱梁的施工质量就必须有好的施工工艺,并使其不断完善。
关键词:高架桥;预应力砼;T梁;预制;安装;连续化施工
中图分类号:TU74文献标识码:A 文章编号:
预应力T梁是施工中常见的预制构件。由于施工程序化,质量易于保证,生产效率高,适用于较大跨度桥梁等优点,近年来在公路桥梁建设中广泛应用并迅速发展。本文将结合笔者在某大桥高架桥预应力砼预制T梁施工中的实践对后张法预应力砼T梁施工工艺与质量控制问题进行全面探讨。
1、工程概况
某大桥主桥采用55+85+55m三跨预应力砼变截面连续梁桥,主桥宽32m,两侧各设2m宽人行道,在两岸各设两双跑楼梯落地。南北两侧高架桥采用后张法预应力砼T梁结构,高架桥桥宽28-49.27m,跨径有31.05 m、31.0 m、30.7 m、30.65 m四种形式,采用6-7孔一联,设置伸缩缝。高架桥分为两部分,连接主桥北端的高架桥为13跨跨径30.65m预应力砼预制T梁,总长度398.45m,单幅桥宽13-24.635m;连接主桥南端的高架桥为20跨×31m=620m预应力砼预制T梁,单幅桥宽13m。后张法预应力砼预制T梁高1.85米,桥面现浇层厚度为0.08-0.2米,每片预制T梁沿梁纵向布置有7片横隔,采用7孔一联。
2、后张法预应力砼T梁预制
高架桥预制吊装T梁33跨共454片,其中大桥主桥以北端高架桥有13跨214片;主桥南端高架桥有20跨240片,总共需混凝土约11208m3。预制工作跟墩柱施工同时进行,尽量加快进度,计划预制工期9个月。
2.1、预制场布置:计划设两个预制场,分别布设在K10+050~K10+250和K10+550~K10+750地段西侧,每个预制场内底模布置底模12条,其中7条中梁,5条边梁。
2.2、T梁预制施工工艺流程
预应力砼T梁采用后张法施工工艺进行预制,施工工艺流程图见图1。
图1:T梁预制施工工艺流程图
2.3、具体施工方法
1)地基处理
先用推土机将场地表面杂草铲除并整平,再用30t振动压路机进行碾压密实,直至不见明显轮印为止。场地压密实后,先铺筑15cm厚的碎石砂垫层,然后浇筑20cm厚的C20砼。
2)底模铺设
场地地基处理完毕后,在设计位置浇筑钢筋砼条形矮墩(高20cm),然后在矮墩上布设δ=10mm厚钢板作为底模,底模与钢筋砼矮墩预埋件焊接固定。铺设时注意保证底模的平整度和底模边线的顺直平滑。详见图2。
图2:T梁模板安装示意图
3)钢筋及预应力波纹管制作与安装
钢筋和波纹管在加工厂按设计和施工规范要求加工,运至底模上进行绑扎成型,同时安装波纹管,钢筋的接头位置必须按图纸及规范要求错开,预应力波纹管的埋设位置必须准确、管道线形顺适,并按设计要求设置定位筋,绑扎牢固,确保波纹管在同砼浇筑过程中不变形、走位。
4)安装侧模
侧模采用定型钢模,钢模面板δ=5mm钢板,纵横肋采用∠5角钢,桁架采用∠5角钢及[10槽钢焊接。
侧模加工成2m长一块,接头做成企口型,安装时通过螺栓连接成整体,顶部和底部用对拉杆固定;侧模与底模之间的接缝垫塞薄海棉,确保模板拼缝严密、不漏浆。两侧模外侧安装浇筑一层活动式、高变频附着式振动器。侧模的安装在龙门吊或8t吊车的配合下进行。
5)砼浇筑
砼由砼输送泵送至浇筑点进行浇筑,分四层进行:第一层至马蹄形上部倒角处;第二、三层浇筑腹板部分;第四层浇筑面板。浇筑采用附着式振动器与插入式振捣棒同时振实,混凝土浇筑时应注意:
a、振捣时应注意插入式振捣棒的插入位置,不能把波纹管振偏或易位或破坏。
b、砼振筑过程中,应专人随时检查模板及拉杆有无松动现象。
c、砼振筑过程中,附着式振动器应间断开动。
d、砼的振捣应均匀密实,避免发生漏振或过振现象。
6)拆模及穿钢束
砼浇筑完成并达到一定强度后,在龙门吊或汽车吊的配合下拆除T梁两侧模,清理干净,摆放整齐,等候使用。
拆模后,即可进行预应力穿束,由于预应力束较短,钢束按设计图纸要求加工后,人工便可穿束并安装锚具。
7)预应力张拉
当梁体混凝土设计强度的90%以上时,进行预应力张拉。张拉采取两端张拉,以张拉力和伸长量控制,张拉的顺序为从底层至上层对称进行,张拉时,严格按照设计要求和预应力施工规范的规定进行,并认真、及时做好张拉过程的有关记录。
8)预应力管道压浆、封锚
张拉结束后应尽快进行压浆,以减少预应力损失并保证安全。压浆前应用高压水清洗管道。压浆所用的水泥浆和压力应满足设计及施工规范的要求,并且在排气管冒浆后稳压5~10分钟,确保管道压浆饱和、密实。管道压浆完毕,及时浇筑封锚砼,注意采取凿毛等措施使新旧砼面结合良好。
9)移梁和出运
T梁在转堆前须进行编号,以控制梁的出运顺序及方向。T梁压浆、封锚后,用场内的两台龙门吊将梁移至T梁存放区内。出运安装时,在龙门吊的配合下用运梁小车运至现场安装。
3、后张法预应力砼T梁安装
高架桥T梁的安装采用80t双导梁架桥机,配以龙门吊和运梁平车进行,东、西岸各设一台。T梁架设顺序为:东岸(十字窖岛)高架桥由A37#轴向A17#轴进行;东岸高架桥由A1#轴向A14#轴进行。T梁安装施工顺序见图3。
根据设计图纸在桥孔拼装龙门吊、双导梁架桥机。在桥孔搭设导梁临时支墩,在墩台两侧搭设跨墩龙门支架。用卷扬机滚筒拖拉导梁就位,并用使吊车龙门架就位。将预制场内的T梁用龙门架起吊,装上运梁小车,卷扬机拖梁至起梁桥孔位置,通过桥上龙门吊将梁置于桥上运梁小车上,将梁沿轨道运到安装跨的后方,然后,架桥机上的平车起吊待安装梁前移到安装跨,横向移动架桥全宽架梁。如此重复安装完一跨后施工,中、后支墩行走轮系统转向90度,前移导梁至下一安装跨。导梁前移时,将上横梁等移至后端,并加平衡压重,缓慢前行,以确保安全。加长铺设运梁小车轨道,进行下一跨的安装工作,直至全部安装完成。架桥机施工详见图4。
图3:T梁安装施工工艺流程图。
为确保T梁安装施工的质量,安装施工时,注意梁中线的准确性及腹板的垂直,同时注意伸缩缝和梁横隔板间对齐,符合图纸及规范范的要求。并应采取以下技术措施:
图4:架桥机架设T梁示意图
3.1、T梁的堆放
构件达到规定强度时,用龙门吊机移运至堆放场,在吊点位置下承垫横枕木,放置稳固。并做到:
a、堆放构件的场应平整压实,不沉陷、不积水。
b、构件应按吊装次序、方向水平分层堆放,标志向外,平放。
2、T梁的起吊及出运
a、起吊T梁可用吊钩钩住吊环用钢丝绳起吊,起吊时注意不得损伤砼。
b、T梁吊装前,应检查砼质量及截面尺寸,如有缺陷要及时修补,以免安装时发生困难。
c、T梁运输用运梁小车,运至桥梁旁边用龙门吊吊上桥面,接着再用运梁小车运至待安装处,运输时构件要平衡放正,并采取防止构件产生过大的负弯距的措施,以免断裂。
d、构件吊装前,在每片梁板二端要标出竖向中心线,并在墩台面上放出梁的纵向中心线、支座纵横中心线、梁端位置横线以及每片梁的具置。