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【关键词】装配整体式;叠合板;叠合梁;装配结构施工工艺
一、混凝土叠合式装配整体结构发展
(一)与传统工艺比较
房屋的装配化制造完全避免了传统建房的缺点, 施工速度非常快,可在短期内竣工;施工时的噪音降低,物料堆放场地减少,有利于环境的保护,由于工厂化的生产和现场的标准装配,使房屋制造成本降低。因此,装配式制造房屋的许多优点是传统房屋建造方法无法比拟的[1]。
由于装配式建筑的自重要比传统建房自重减轻一半, 因此, 地基也简化了。工厂预制好的建筑构件运来后, 在现场工人按图组装[2], 工地上再也不会出现过去那种大规模和泥、抹灰、砌墙等湿作业了。总之装配化施工具有下列优点:(1) 进度快,可在短期内交付使用;(2) 劳动力减少,交叉作业方便有序;(3) 每道工序都可以像设备安装那样检查精度,保证质量;(4) 施工现场噪音小,散装物料减少,废物及废水排放很少,有利于环境保护;(5) 施工成本降低。
(二)装配整体式混凝土结构叠合梁
叠合梁由预制和现浇两部分组成。先在工厂生产预制部分,预制梁运输到现场安装好后,再在其上浇注一层混凝土,使其形成连续整体构件[3]。在新型装配整体式混凝土结构体系中。叠合梁通过箍筋把这两部分连接起来,同时在预制梁的叠合面上进行拉毛粗糙处理,通过粗糙面加强现浇混凝土与梁预制部分的粘结。为了防止梁模受到碰撞破坏。需对其进行一定的构造处理,如:加钢筋网片[4]。梁的两端面上设置内凹的剪力键,加强梁一柱节点处梁预制端面的截面抗剪承载力。预制梁之间主筋是通过对焊连接在一起形成联系钢筋[5]。相比通常的钢筋搭接连接,大大提高了钢筋的连接效果。
(三)装配整体式混凝土结构叠合楼板
叠合楼板有较大的整体刚度、较好的抗震和抗裂性能,并且其主要部分可在工厂制造,机械化程度高、现场湿作业少、施工方便、减化模板体系。符合建筑工业化的要求,是一种较为适合预制装配式结构的楼板体系[6]。叠合楼板和叠合梁相似,由预制和现浇两部分组成。叠合板的预制部分在生产时设置有格构钢筋,使顶制板与现浇板有机地结合在一起;同时,在预制板叠合面上进行拉毛粗糙处理,形成粗糙面,使现浇混凝土与预制部分的粘结更牢同 [7]。对于预制板问的连接问题是通过在预制板间接缝的垂直方向上每隔一段距离放置一定长度的连接钢筋来解决的。这样,使得各预制板相互连成一整体,板缝在浇注表层时由混凝土填充实。[8]。
二、混凝土叠合式装配整体结构的施工工艺
(一)工艺原理
混凝土叠合式装配整体结构,竖向构件如:剪力墙、柱、电梯井等采用预制,水平构件如:梁、板采用叠合形式;竖向构件连接节点采用浆锚连接,水平构件与竖向构件连接节点及水平构件间连接节点采用预留钢筋叠合现浇连接,形成整体结构体系[9]。
(二)工艺流程及操作要点
1、工艺流程
施工准备定位放线预留插筋校正竖向构件吊装竖向构件校正及临时支撑安装浆锚节点灌浆水平构件吊装水平构件节点钢筋绑扎叠合板钢筋绑扎坚向构件节点钢筋绑扎节点模板安装节点及叠合板混凝土浇筑[10]。
2、定位放线
主控线经校正无误后,采用经纬仪将主控线引测到每层楼面上,根据竖向构件布置图用标准钢卷尺、经纬仪测量出剪力墙、柱轴线、构件边线、剪力墙暗柱位置线、洞口边线及200mm 测量控制线,并在结构面上用墨线弹出[11]。在竖向预制构件下部500mm 处弹出标高线,同时将每层500mm 标高控制线引测到预留插筋上,并用油漆做出标记。
3、预留插筋校正
叠合板混凝土浇筑前,采用钢筋限位框对预留插筋限位,保证钢筋位置准确。混凝土浇筑后,对预留插筋进行位置复核,对中心位置偏差超过10mm 的插筋应根据图纸采用1:6 冷弯矫正,不得烘烤[12]。
4、竖向构件斜支撑安装
(1)根据竖向构件平面布置图及吊装顺序图,对竖向构件进行吊装就位,就位后立即安装斜支撑,每个竖向构件用不少于2 根斜支撑进行固定,斜支撑安装在竖向构件的同一侧面,与楼面的水平夹角> 60°。
(2)检查竖向构件内预埋的M20 × 70 内螺纹套筒,并将紧固螺栓与内螺纹套筒连接;根据计算角度在楼面安装斜支撑下部连接固定用M16 × 150 膨胀螺栓[15]。
(3)斜支撑安装时,将上、下连接垫板沿开口方向分别卡在竖向构件及楼面上的连接螺栓内,然后用螺丝将斜支撑上、下连接垫板与竖向构件及楼面拧固。
5、浆锚节点灌浆
(1)灌浆前应全面检查灌浆孔道、泌水孔、排气孔是否通畅。
(2)将竖向构件的上下连接处、水平连接处及竖向构件与楼面连接处清理干净,灌浆前24h 表面充分浇水湿润,灌浆前1h 应吸干积水。
(3)采用30mm PE 高压聚乙烯棒对竖向构件的水平及垂直拼缝进行嵌填,棒材嵌入板缝距外表面10mm。
(4)严格按照产品说明书的要求配置灌浆料,先在搅拌桶内加入定量的水,然后将干料倒入,用手持电动搅拌器充分搅拌均匀。
6、叠合板钢筋绑扎
(1)预制构件吊装就位后,根据结构设计图纸,先绑扎暗梁( 叠合梁) 钢筋,再绑扎叠合板钢筋。钢筋绑扎前,应先校正预留锚筋位置。
(2)叠合板受力钢筋与外墙支座处锚筋搭接绑扎,搭接长度应满足规范要求,同时应确保负弯矩钢筋的有效高度。
三、结语
混凝土叠合式装配整体结构技术的关键节点及楼板叠合层均采用现浇处理,既增加了结构的整体性,达到与现浇结构“同等型”;又解决了建筑部件、暖通空调、给排水系统、电气系统等建筑和设备专业的要求,做到了协调统一、优化配置,在不降低结构安全性的前提下,优化了建筑性能和功能。
我国的房屋制造工业比先进的工业国家落后。未来10~20 年,乃至更长的时期内,城乡住房建设将是我国新的经济发展驱动点和激发点。现在,有远见的企业家应积极开始着手准备,开发、生产、推广成套的装配式建筑和建材。那么,不久的将来就会以十分成熟的产品来满足不断增大的市场需求,为我国的经济建设做出贡献。
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关键词 高架桥墩身加固 工艺
1 工程概况
该高速公路高架桥,桥梁左、右半桥上部构造分别采用8×40m、8×40+9×30m装配式预应力混凝土T梁,先简支、后连续刚构;下部结构采用U型桥台、明挖扩大基础;桥墩采用矩形薄壁墩、柱式墩,基础均为挖孔桩基础。其中4#墩墩高49m,在桥梁施工过程中4号墩墩身上部24-49m范围受到撞击出现裂缝。
2裂缝状况
2.1 墩身整体裂缝状况
根据检测分析结果,4号墩身裂缝均为竖向裂缝,共有裂缝6条,前进方向的正前面共有裂缝4条,最长的为14.1m,裂缝宽度最宽为0.2mm,墩身内壁有3条裂缝,也是竖向裂缝,其中正面裂缝最大宽度为6.0mm,局部有混凝土破损现象;倒角处竖向裂缝宽度为0.4mm。裂缝检测结果见表1。根据《公路桥梁承载能力检测评定规程》(报批稿),正前面的1~4号、6号裂缝宽度均在规范允许的范围之内;左侧5号、墩内壁正前方正面裂缝,最大宽度为6.0mm,裂缝宽度超过规范规定的限值。裂缝状况见图1。
3墩身加固设计
3.1 混凝土缺陷修补
对于墩身结构存在的混凝土剥落、掉块、缺损、凹陷等缺陷,首先将缺陷部位表层的松散混凝土全部凿除,露出新鲜混凝土,然后利用人工除锈的方法对缺陷部位的外露钢筋除锈,并将混凝土表面清理干净,最后利用环氧混凝土(或环氧砂浆)对缺陷部位进行修补。
3.2 裂缝压浆及封闭
3.2.1 当裂缝宽度
3.2.2 当裂缝宽度≥0.15时,对此类裂缝应首先骑缝开设V槽,然后将V槽封闭并进行灌浆处理。
3.3 植筋、浇注墩内混凝土;
按照设计图中所示位置进行植筋(如图2所示),并浇注混凝土,混凝土浇筑从墩底向上依次浇筑,浇筑到横隔板时,应对已浇筑的混凝土进行养生,待养生达到设计强度后,再继续浇筑横隔板以上部分的混凝土。浇注过程中应采取相应的冷却措施来降低水化热,浇筑混凝土时应分段分层进行,浇筑层高度应根据降低水化热、混凝土供应能力、一次浇筑方量、混凝土初凝时间、结构特点等综合考虑决定。
3.4 粘贴碳纤维布
采用横向粘贴碳纤维布对墩身来进行加固补强,碳纤维布分两层进行粘贴。
4 墩身加固施工工艺和技术要点
4.1 混凝土缺陷修补
将墩身有裂缝范围内墩壁表面松散混凝土全部凿除,如有混凝土缺损、凹陷情况时,将缺陷部位混凝土表面凿毛,并将处理后的浮渣等清理干净,将建筑用原子灰、补土剂树脂、补土剂硬化剂按比例配制后,对缺陷部位混凝土进行嵌补、找平。同时为保证碳纤维布的粘贴质量,将墩身四面棱角用砂轮机打磨成圆角。
4.2 裂缝的灌胶与封闭处理
4.2.1 裂缝灌胶
针对≥0.15cm的裂缝采取灌注环氧树脂加固方法,就是将环氧树脂浆液注入结构物内部缝隙中去,以达到封闭裂缝,恢复并提高结构强度、耐久性和抗渗性的目的,使混凝土构件恢复整体性。
(1)施工工艺
基底清扫标注注胶底座的位置配置灌缝用环氧树脂封闭裂缝粘接注胶底座注入灌缝材料养护结构表面处理。
(2)工艺要点
1)沿裂缝将混凝土用尖凿凿成“V”形槽,槽深30~50mm,宽50~100mm。
2)粘贴灌浆嘴及裂缝表面封闭
① 粘贴灌浆嘴,灌浆嘴的间距根据缝长及缝宽确定,宽缝宜稀,窄缝宜密一般在350mm~400mm之间(如图3所示)。每条裂缝上至少应有一个进浆嘴和一个出浆嘴。
② 清缝及裂缝表面处理:将所有裂缝两边30mm~40mm范围内的灰尘用毛刷或压缩空气清除干净,凿去浮浆,然后清除裂缝周围的油污。
③ 裂缝表面封闭:为使混凝土缝隙完全充满浆液,并保证压力,同时又保证浆液不外渗,必须对已处理过的裂缝表面用结构胶底胶沿裂缝走
向从上至下均匀涂刷两遍,形成宽60mm~80mm的封闭带。
3)灌注胶液操作方法
① 灌注裂缝采用空气泵压注法,压浆罐与灌浆嘴用聚氯乙稀高压透明管相连接,连接要求严密不漏气。在灌浆过程中注意控制压力逐渐升高,防止骤然加压裂缝扩大,压力宜控制在0.2~0.4MPa。
② 灌浆次序为:由低端逐渐压向高端,从一端开始压浆后,待另一端的灌浆嘴在排出裂缝内的气体后流出的浆液浓度与压入浆液浓度相同时,可关闭出浆嘴阀门,并保持压力1~3分钟。
③ 对于已灌完的裂缝,待浆液聚合固化后将灌浆嘴拆除,并将灌浆嘴处用胶泥抹平。
4.2.2 裂缝封闭处理(缝宽
(1)工艺流程
混凝土表面处理―洁净表面―环氧树脂胶泥封闭裂缝―在胶泥上涂刷一层环氧树脂胶液―检查质量
(2)工艺要点
1)用钢丝刷将裂缝周围的油污认真清除干净。
2)用吸尘器或酒精等将裂缝处的灰尘洗净、清除。
3)使用丙酮等有机溶剂对准备封闭裂缝处进行清洁处理,并使混凝土表面充分干燥。
4)配制环氧树脂胶泥。
5)将环氧树脂胶泥按规定比例称量准确后放置调和板上,调和均匀。一次调和量以可使用时间内用完为准。
6)将拌和好的环氧树脂胶泥均匀的涂刮在构件表面裂缝处,使其将裂缝完全封闭。
7)环氧树脂胶泥封闭裂缝完毕,待其固化后,在胶泥表面涂刷一层环氧树脂胶,以起到防护作用。
8)封缝环氧树脂胶泥固化后,要进行表面清理,使表面平顺。
4.2.3 质量控制及其它
(1)当日温变化较大时,在使用环氧树脂材料时,必须密切注意温度变化,及时调整固化剂以防止温度变化时对环氧树脂材料的施工质量产生不良影响。
(2)现场施工部分材料,有异味,易挥发、易燃。所以施工现场必须通风顺畅,同时施工时严禁吸烟。
(3)操作人员须戴口罩和橡胶手套及防护眼镜,粘接性材料粘贴到皮肤时,可用热肥皂水、医药酒精,多次清洗。
(4)施工过程中,不允许将用过的器具以及残留的液体等随便抛弃,而应装入废弃物收集桶中,集中处理,以防污染环境或发生事故。
4.3 混凝土植筋工艺及要求
4.3.1 工艺流程
钻孔清孔吹孔注胶养护
4.3.2 植筋布置示意图
(图3见附页)
4.3.3 工艺要点
(1)用钢筋探测仪检查植筋部位的混凝土钢筋位置,以确定钻孔位置。
(2)按规定的钻孔直径垂直于植筋结构平面钻孔,标尺设定为成孔深度,若遇到钢筋时,必须晴空。
(3)清扫并用气筒吹出孔内灰渣,直至孔内清洁干燥为止。
(4)注胶前,须详细阅读植筋胶使用说明书,掌握其正确的使用方法,查看胶的有效期,过期的坚决不使用。当环境条件(温度、湿度)等不满足时,应停止使用工。
(5)将注胶混合管插入孔底,从孔底向外注入粘结剂,注满孔洞的2/3,包装纸今后爆满。
(6)将准备好的钢筋旋转着缓慢插入孔底,按照固化时间表规定时间进行安装,使得毛估计均匀地附着在钢筋的表面及缝隙中,待其固化后再进行焊接,绑扎钢筋及其他各项工作。
(7)由下向上植筋施工时,应先将内装结构胶的胶袋或玻璃管埋入植筋孔中,再利用电钻将钢筋植入,通过钢筋的挤压将胶袋或玻璃管破碎,并使流出的植筋胶将孔洞填满,并对钢筋紧密包裹。
4.4 碳纤维布施工
4.4.1施工工艺
构件表面处理贴片前基层处理涂底层涂料用环氧腻子对构件表面残缺修补粘纤维片养护涂装。
4.4.2 工艺要求
碳纤维工艺的关键在于碳纤维粘贴的紧密、牢固,保证与原结构形成整体,能够共同工作。
(1)贴片前应对混凝土构件表面进行必要的处理,仔细清除破损、劣化部分,修补裂缝、露筋除锈、削平凸出部位和棱角等,使碳纤维片粘贴后能与构件牢固紧密结合。
(2)在处理好的混凝土表面涂刷能渗透到混凝土内的底层涂料,然后填平表面凹陷部位,达到表面平整,使碳纤维片与构件粘贴紧密并避免粘贴后起鼓。
(3)严格掌握贴片的位置和长度,注意进行脱泡和浸渗操作。
(4)掌握好每道工序施工的时间间隔,防止碳纤维片起鼓、脱离、错位。
4.4.3 施工质量要求
(1)结构物表面处理
将混凝土构件表面的残缺、破损部分清除干净达到结构密实部位,使其表面平整;检查外露钢筋是否锈蚀,如有锈蚀,进行必要处理。
(2)对经过剔凿、清除和露筋的构件残缺部分,进行修补、复原;混凝土表面浆棱、模板段差必须打磨平顺,清洗打磨过的构件表面,并使其充分干燥。
(3)涂底层涂料
涂料应涂刷均匀,不得漏涂,严禁使用不适合气温条件,超过可使用时间或添加溶剂稀释的涂料。
气温低于5度,相对湿度RH>85%,混凝土表面含水率在8%以上,有结露可能时,如无有效措施,不得施工。涂刷底胶见图4。
(4)构件表面残缺修补
构件表面小孔、内角必须用环氧树脂腻子修补平整。腻子涂刮后,表面仍存在的凹凸糙纹,应再用砂纸打磨平整。
(5)贴碳纤维片
1)贴碳纤维片必须符合下列条件:
① 碳纤维片已按规定裁切;
② 气温、空气湿度、构件表面含水率符合规定;
③ 底涂和环氧腻子达到触干燥(树脂表面达到固化硬结);
④ 环氧树脂的类型和施工时的气温适合,主剂和固化剂按规定的比例称量准确,装
入容器用搅拌器拌和均匀,一次调和量应在可使用时间内用完。碳纤维布粘贴见图5。
2)碳纤维片粘贴的质量标准:
① 下涂和上涂渗浸入纤维束良好;
② 碳纤维片粘贴密实;
③ 对于直径在10mm以上30mm以下的空鼓,每平方米少于10个可认为合格;若每平方米在10个以上,则认为不合格,需进行修补;对于直径30mm以上的空鼓,只要出现,即认为不合格,需进行修补。
④ 顺纤维方向搭接长度不小于10cm,各层之间的搭接部位不得位于同一条直线上,必须错开至少50cm。
⑤ 碳纤维片材规格、贴片位置、长度、密度、纤维方向、层数符合设计规定;
⑥ 养护严格遵守自然养护的时间要求;
⑦ 涂装符合合同规定或业主要求及相关的施工验收规定。
5 墩身加固所用材料
5.1 钢筋、混凝土
墩身加固采用C40自密实混凝土,其质量应符合公路桥涵设计规范,锚固植筋必须符合GB1499-1998国家标准规定。
5.2 碳纤维布
结构补强用碳纤维布及其配套胶剂应采用优良产品。其规格及性能符合设计规定。
碳纤维片材料规格及性能见表3。
5.3 种植锚筋所用胶剂
种植锚筋所用植筋胶材料在使用之前,应做工艺试验、材料检测、抗拔力测试、疲劳性能测试等,其焊接性能、抗震性能、防火性能、抗疲劳性能、抗腐蚀性能等都应满足设计标准。
6 加固处理效果
6.1 加固处理用各种材料和施工中所要求的各种技术及试验指标满足设计要求;
6.2 在施工后,对施工的工程实体进行的测试和检测结果表明,满足设计标准;
关键词:预应力连续箱梁支架模板设计预应力施工质量控制
1、概述
承唐高速公路唐山段二期遵化南服务区某上跨立交天桥,其上部结构为25+30+30+25m预应力混凝土现浇连续箱梁,全桥位于R=2200m平圆曲线内。采用单箱单室、直腹板断面形式,梁高160cm,C50砼,箱梁底板宽420cm,顶板宽800cm。
预应力筋采用φs15.24高强度低松弛钢绞线,标准抗拉强度fpk=1860MPa;预应力锚具采用YM12型群锚体系及配套产品。预应力孔道采取预埋塑料波纹管的管道成孔方法,管道灌浆采用真空压浆的新工艺。
2、施工工艺流程
采用支架法施工,工艺流程为:
支架基础处理支架搭设支架预压根据预压结果调整模板底腹板模板安装底腹板钢筋安装预应力纲绞线、波纹管安装第1次砼浇筑(底板与腹板)顶模安装顶翼板钢筋安装第2次砼浇筑(顶板)养生预应力张拉真空压浆封锚继续养护支架模板拆除。
3、模板与支架的设计和验算
3.1 支架和模板布置
根据以往施工经验,结合箱梁的实际尺寸,模板及支架施工方案选定如下:
采用φ48×3.5mm碗扣式脚手架,初步拟定支架立杆在跨中段纵横向间距为120×90cm,梁端底腹板加厚段加密4排,纵横向间距调整为90×60cm;立杆步距120cm。为减少支架类型,组装方便,保证安全,翼缘板区立杆横向间距仍采用120cm,在立杆的上部放置可调承托螺杆,可调承托螺杆的最大升降量为30cm。
箱梁内模和外模拟采用两种形式。外模采用15mm厚高强度涂塑竹胶板, 内模用单光面12mm厚的竹胶板,用5×7cm方木做背带。由于箱梁箱内净空较小,混凝土浇筑后顶板内模及内支架拆除困难,为节省材料,考虑内模支架的周转使用,采用型钢加工成标准构件,构件之间用螺栓连接,再用组合钢模板做顶板内模。这样内支架和模板既利于安装与拆除,又可提高劳动效率,一举多得。
3.2支架及模板荷载验算
3.2.1设计荷载
箱梁全桥长110m,梁体底板面积110×4.2=462m2,设计箱梁C50混凝土总量534.9 m3;取钢筋砼重度为26kN/m3,混凝土自重534.9×26=13907.4 kN,自重产生的荷载近似按均布荷载计算,g1=13907.4/462=30.1kN/m2
根据《路桥施工计算手册》,施工荷载取值如下:
施工人员及设备荷载g2=2.5 kN/m2
倾倒砼产生的荷载g3=2.0 kN/m2
振捣砼产生的荷载g4=2.0 kN/m2
模板及支架属于临时结构,采用容许应力法计算,不考虑荷载分项系数。因此,验算强度时,g=g1+g2+g3+g4=36.6 kN/m2;验算刚度时,g=g1 =30.1 kN/m2;为方便计算,并偏于安全,按相同取值计算。
满堂支架(按最高9m计算)产生的荷载0.14 kN/m3,那么近似均布荷载为9×0.14=1.26kN/m2
6×12方木自重均布荷载q1=0.05×0.10×8=0.04kN/m
15×15方木自重均布荷载q2=0.10×0.15×8=0.12kN/m
3.2.2底模验算
竹胶板底模自重忽略不计,考虑到模板本身的连续性,按三等跨连续梁,取1m宽板带计算:
Mmax=l12=×0.32=0.33kN・m,
其中l1为相邻横梁之间的距离,即模板计算跨径,
模板净截面抵抗距Wj:Wj=bh2=×100×1.52=37.5 cm3,
其中b为模板宽度(取1米),h为模板厚度。
ÓW===8.8×106Pa=8.8Mpa
[ÓW]――竹胶板容许抗弯曲应力32 Mpa;
惯性矩:I===28.125cm4
挠度:f===6.379×10-4m=0.6mm
E――弹性模量,取9.2×103 Mpa;
挠跨比:==
3.2.3方木横梁验算
所有荷载均由横梁承受并传给纵梁,由于横梁间距30cm,因此横梁横向均布荷载为q横=q1+gl1=0.04+36.6×0.3=11.02kN/m,
受弯构件按三等跨连续梁计算,横梁计算跨度l2为立杆横向间距,即90cm,
Mmax=l22=×11.02×0.92=0.89kN・m
Wj=bh2=×5×102=83.33cm3
ÓW===10.68×106Pa=10.68MPa
I===417cm4
fmax===1.3×10-3m=1.3mm
==
3.2.4方木纵梁验算
横梁以集中力传递给纵梁,q集=0.9×11.06=9.954 kN,由于横梁间距较密(0.3m),横梁传给纵梁的集中荷载近似按三等跨连续梁均布荷载计算。
q纵= q2+4×q集/1.2=0.18+4×9.954/1.2=33.36kN/m
Mmax=×l2=×33.36×1.22=4.80kN・m
Wj=bh2=×10×152=375cm3
ÓW===12.80×106Pa=12.80MPa
I= ==2813cm4
fmax===1.85×10-3m=1.6mm
==
3.2.5立杆验算
立杆承受纵梁传来的荷载,因此N=q纵l=33.36×1.2=40.03kN,
因为横杆步距为1.2m,所以,长细比λ===76,r为回转半径,查表,得折减系数ψ=0.676,
[N]=ψA[Ó]=0.676×489×140=46279N=46.3kN
N<[N],满足要求。
4、模板与支架的施工及质量控制
4.1支架搭设与质量控制
4.1.1 地基处理
桥区地基表层为种植土,在支架搭设前对地基做以下处理:先把施工区域内的淤泥、杂物及桩基施工泥浆池中的泥浆清理干净,分层换填碎石土并压实,压实度不小于90%;最后在其上浇筑15cm厚的C15素混凝土,以方便支架立柱划线搭设。
地基处理范围为桥下翼缘板垂直投影外加1.0m,在两侧开挖排水沟,确保工程施工时地基免遭水淹影响地基承载力,引起不均匀沉降。
4.1.2 支架搭设
混凝土浇筑完成,强度达到70%后,开始搭设支架。搭设支架时根据梁底、纵横向方木大小和地面标高选配支架,由专业架子工和木工负责支设,支架必须垂直、水平;设置纵横向的剪刀撑在梁底模板施工前放置,保证支架体系的刚度和稳定性。
为保证支架的稳定性,支架四边与中间纵向每隔4排设置通长剪刀撑, 剪刀撑用6 m长φ48普通钢管连续布置,每道剪刀撑宽度不应小于4跨,且不应小于6m,斜杆与地面的倾角宜控制在45°~60°之间。
4.2模板施工质量控制
4.2.1 铺设外模板
外模板采用15mm优质竹胶模板。铺设时,底板和翼缘板模板牢固钉在方木上,模板与模板之间用双面胶填塞。模板铺设完成后,清除模板表面外露双面胶,竹胶板的横向拼缝下面必须设置通长方木,确保模板拼缝质量。
为了检查支架的―承载能力,减小和清除支架的非弹性变形及地基的沉降量,在支设模板前对支撑体系进行预压。预压材料为砂袋,最大荷载为设计荷载的1.2倍,分段加载,预压48h,预压时每跨5个断面,每6小时观测一次。压载前先在支架上做观测点,分别测出加载前标高、加载后标高各卸载后标高。
4.2.2 支设内侧模和倒角模板
腹板内模和倒角模板用12mm厚的单面竹脚板,用5×7cm方木作竖向背带。两腹板之间用脚手管内撑,脚手管的一端设可调承托螺杆,以调节腹板尺寸。在浇注砼过程中,腹板必须同时浇注,每两条腹板间浇注长度差必须适当,否则砼的侧压力过大会引起未浇注的腹板变形,严重时腹板内撑会凿穿外模板。
由于箱梁的倒角比较宽,浇注砼时容易出现模板上浮现象,倒角与侧模之间接缝处漏浆比较严重。把倒角模板与内侧模订一起做成整体式,并用型钢压在两倒角之间,再用钢筋与底板钢筋相连,既解决上浮现象又防止了漏浆,效果显著。
4.2.3 支设顶板支架及模板
浇注完底板混凝土并后,在腹板钢筋上测出支架标高,搭设支架时先单片拼装好。上方按测量标高控制,下方悬空的部位垫钢板(此钢板可调节底板砼浇注时的误差,拆除时把钢板拆出,支架整体下落又可相当于卸荷块的作用),支架纵向间距为1.5m,完成后下方用型钢联接成一个整体,增加稳定性,间距以利于铺组合钢模板为原则铺设,最后铺组合钢模板。
使用这种可装配式内模支架搭设、拆除快捷方便,极大节约施工时间,缩短了施工周期。
5、混凝土浇筑质量控制
箱梁砼分两次进行浇筑。第一次浇筑底板和腹板,浇至腹板顶部;第二次浇筑顶板和翼板,在顶板砼浇筑前应对第一次浇筑的砼面进行全面的凿毛,确保新旧砼结合。为避免浇筑过程引起压力不均匀,导致基底不均匀沉陷或模板侧向压力不匀,引起支架变形,两次浇筑均应分别从跨中向两支点循序渐进对称进行。
为减少砼的干缩和徐变影响,两次浇筑的混凝土龄期间隔宜控制在一个星期以内,浇筑时间宜选择在一天气温较底的时段进行。
在进行顶板混凝土浇注过程中,应防止人为造成上层钢筋下落,顶板有效高度减少,降低结构的承载能力,使结构在实际受力时因超负荷而产生裂隙。
6、预应力施工质量控制
预应力筋的布置、穿束、张拉、压浆是箱梁施工的关键,为保证预应力的施工质量和安全,应从以下几个方面着手进行控制。
6.1预应力施工材料及设备
钢绞线进场时应分批验收,每批钢绞线的重量不应大于60t。每批钢绞线均应试验其弹性模量,以作为伸长量计算的依据。钢绞线进场抽样检验合格后,应存放在通风良好的仓库中。如需露天堆放,则应搁置在方木支垫上,离地高度不少于20cm。
工作锚按照Ⅰ类锚具的标准进行验收,按规范规定进行外观、硬度及静载锚固性能试验,锚具和夹具应不超过1000套为一批。验收合格后的工作锚应妥善保管,不得与油污或其他有害物质接触,不得遭受机械损伤和锈蚀。搬运过程中严禁剧烈碰撞。
塑料波纹管搬运时,不得抛摔或在地面拖拉。室外堆放不可直接堆放在地面上,并应有遮盖物,避免暴晒。
千斤顶及高压油泵在使用前应配套标定,以确定油表读数与张拉应力的直线回归方程。当张拉200次或连续使用6个月后,应重新标定。
6.2预应力的施加
6.2.1预应力孔道的预留及穿束
由于塑料波纹管孔径较大(设计采用φ90mm),在墩顶弯起段,易与横梁抗剪主筋冲突。因此,在横梁钢筋骨架下料前,要按1:1的比例放样,标出波纹管的实际位置,以此调整钢筋骨架弯起位置,保证钢束坐标正确。
孔道的内径应比预应力束外径大5~10 mm,孔道面积为预应力钢束面积的两倍以上,以保证穿束和满足压浆的需要。
管道应采用足够数量的定位钢筋来进行固定安装,使其能牢固地置于模板内的设计位置,并在混凝土浇筑期间不产生位移。在平弯段,还应设置防崩裂钢筋。固定管道用的定位钢筋的间距,直线段为0.8m,曲线段按0.5m控制。
6.2.2预应力张拉
当混凝土强度达到100%并且龄期大于7天后方可进行张拉预应力钢束。由于现浇箱梁钢束曲线复杂,在施加预应力前,要根据钢束起弯角度、半径等参数,绘制钢束钢束布置图,以此计算钢束各段伸长值。
按照设计张拉顺序,两端对称张拉。采用逐级加压的方法进行,当张拉端达到设计吨位时,继续供油维持张拉力不变,持荷2分钟,同时测量实际伸长量是否与计算值相符。计算伸长量和实测伸长量误差应在±6%以内。当实测伸长量与计算值不符时应查明原因,调整计算伸长量再进行张拉。
7、真空压浆质量控制
为保证管道密实,采用真空压浆工艺,其基本原理是:在孔道一端采用真空泵,对孔道进行抽真空,使之产生-0.08 MPa左右的真空度,然后用灌浆泵将水泥浆从孔道的另一端灌入,直至充满整条孔道,并在另一端加以0.5~0.7MPa的正压力,以提高预应力孔道灌浆的饱满度和密实度,消除气泡,减少孔隙和泌水现象。
预应力张拉完成后,切除外露多余的预应力筋,在灌浆前的24~48小时,检查灌浆孔、排气孔是否畅通,若是堵塞,则必须疏通。如孔道有异物需用水冲洗干净,然后用高压风把孔道中的水吹干,严禁在孔道有积水的情况下进行抽真空灌浆。
8、结束语
支架法施工现浇箱梁,要做好支架和模板设计,同时进行支架预压工作,严格控制支架变形,在浇筑过程中一定要对称进行并加强支架模板稳定性的观测和监控。尽量缩短前后两次混凝土浇筑的时间差,宜控制在一周以内,同时要对第一次浇筑的砼进行彻底的清洗和凿毛。
关键词:高强钢筋;加工;连接技术;注意事项
中图分类号:TU984 文献标识码:A 文章编号:1006-8937(2014)5-0143-02
去年开工的丽江市中级人民法院审判综合楼是云南省在建工程领域推广应用高强钢筋的示范项目,总用地面积25亩,
1 高强钢筋的优缺点
1.1 高强钢筋的优点
高强钢筋同普通钢筋a相比,减少了钢筋的使用量、安装量,节约了工程物资及人力的投入,而且高强钢筋具有良好的力学性能,保证了工程质量,满足了规范及设计要求。具有:强度高,延性好,能稳定,应变时效敏感性低,安全储备比HRB335级钢筋大,强屈比高,冷弯性能好等优点。
1.2 高强钢筋的缺点
高强钢筋也存在一些缺点,如产品规格型号选择余地不大,一些中小城市周边不一定有货供应,损耗率比较高,比如法院综合楼项目,周边的材料供应商只有9 m长的规格,各层梁柱截面尺寸大小不一,损耗率高达6%左右。
2 高强钢筋的加工
高强钢筋的加工工艺跟普通钢筋基本一样,调直、切断、弯曲、成型。
要注意的是带肋钢筋的冷拉率不宜大于1%;对高强钢筋的弯曲加工,钢筋末端需做90 ?或者135 ?弯钩时,弯弧内径D不应小于4 d,d为钢筋直径,弯后平直段长度应按设计要求确定;当作不大于90 ?弯折时弯弧内径D不应小于5d;箍筋的末端应作弯钩,弯钩形式应符合设计要求,当无具体要求时,应符合以下规定:
①箍筋弯钩的弯弧内径D除不宜小于钢筋直径4 d外,尚应不小于受力钢筋直径。
②对一般结构,箍筋弯钩的弯折角度不应小于90 ?,对抗震等要求的结构,应为135 ?。
③对一般结构,箍筋弯后平直部分长度不宜小于箍筋直径的5倍,对抗震等要求的结构,不应小于箍筋直径的10倍。
3 高强钢筋的连接技术
常用的钢筋连接方法有绑扎搭接、焊接连接和机械连接三大类。
3.1 绑扎搭接
绑扎搭接是一种传统的连接方法,其施工要点是确定搭接长度。对于高强钢筋来说,应按照现行国家标准《混凝土结构设计规范》GB 50010-2010相关规定执行。
应该注意的是,考虑到大直径高强钢筋的搭接长度过长,钢筋粘接锚固效果不理想,不经济也不便施工,绑扎搭接连接宜用于受拉钢筋直径不大于25 mm、受压钢筋直径不宜大于28 mm的连接,轴心受拉及小偏心受拉杆件(如桁架和拱的拉杆)的纵向受力钢筋不得采用绑扎搭接。
3.2 焊接连接
焊接连接的主要方法有闪光对焊、气压焊、电弧焊和电渣压力焊等。
碳当量较大的钢筋不容易保证焊接质量。对于高强钢筋来说,闪光对焊的焊接接头能达到《钢筋焊接及验收规程》规定的合格要求,气压焊、电弧焊对φ25以上高强钢筋,比较难达到要求,电渣压力焊则很难达到要求,当然焊接接头性能与焊工的工艺操作水平有关,但高强钢筋焊接应尽量选用闪光对焊。
在高强钢筋的焊接过程中,纵向受力钢筋的焊接接头应相互错开,钢筋焊接接头连接区段的长度为35 d且不小于500 mm,d为连接钢筋的较小直径,凡接头中点位于该连接区段长度内的焊接接头均属于同一连接区段。纵向受拉钢筋的接头面积百分率不宜大于50%,纵向受压钢筋的接头百分率可不接受限制。
闪光对焊可分为连续闪光焊、预热闪光焊和闪光-预热闪光焊等,根据钢筋品种、直径、焊机功率、施焊部位等因素作具体选用。
①接时钢筋端头应顺直,在端部15 cm范围内的铁锈、油污等应清除干净,避免因接触不良而打火烧伤钢筋表面。端头处如有弯曲,应进行调直或切除。两钢筋应处在同一轴线上,最大偏差不得超过0.5 mm。
②对HRB400钢筋采用预热闪光焊时,应做到一次闪光,闪平为准;预热充分,频率要高;二次闪光,短、稳、强烈;顶锻过程,快而有力。对HRB500钢筋,为避免在焊缝合热影响区产生氧化缺陷、过热和淬硬脆裂现象,焊接时,要掌握好温度、焊接参数,操作要做到一次闪光,闪平为准,预热适中,频率中低;二次闪光,短、稳、强烈;顶锻过程,快而有力得当。
③不同直径钢筋焊接时,其直径之比不能大于1.5,同时应注意使两者在焊接过程中加热均匀,焊接时按大直径钢筋选择焊接参数。
④负温(不低于-20 ℃)下闪光对焊,应采用弱参数。焊接场地应有防风、防雨措施,使室内温度保持0 ℃以上,焊后接头部位不应骤冷,应采用石棉粉保温,避免接头冷淬、脆裂。
⑤对焊完毕,应稍停3~5 s,待接头处颜色由白红色变黑红色后,才能松开夹具取出钢筋,防止焊区弯曲变形,同时要趁热清理去除焊缝毛刺。
⑥焊接接头应无横向裂纹和烧伤、焊包均匀,焊接接头处弯折不大4 ?,钢筋轴线位移不大于0.1 d,且不大于2 mm。
3.3 机械连接
机械连接宜使用于直径不小于14 mm的受力钢筋的连接。
目前主要的钢筋机械连接技术有:套筒径向冷挤压连接、锥螺纹套筒连接、镦粗直螺纹连接、直接滚扎直螺纹连接、剥肋滚轧直螺纹连接、分体套筒连接、焊接套筒连接、灌浆套筒连接、摩擦焊套筒连接、轴向挤压套筒螺纹连接、熔融金属充填套筒连接等。
套筒径向冷挤压连接劳动强度高,不适合在高密度布筋场合应用,连接施工效率较低;锥螺纹套筒连接劳动强度低,连接施工速度快,但接头质量稳定性相对较差;镦粗直螺纹连接多用于桥梁工程、钢筋笼对接等场合;分体套筒连接和焊接套筒连接常组合应用于钢结构柱间的梁板钢筋连接;灌浆套筒连接主要用于装配式混凝土构件中的钢筋连接;摩擦焊套筒连接则在专业化加工厂使用;轴向挤压套筒螺纹连接、熔融金属充填套筒连接在国内还很少使用;建筑工地较为常用的是滚扎直螺纹套筒连接。
3.3.1 滚轧直螺纹连接施工工艺流程
滚轧直螺纹连接施工工艺是用砂轮机或专用切断机对待接钢筋定尺切断,然后使用套丝机直接在钢筋上滚轧出直螺纹,而后利用连接套筒把两根钢筋在一定的扭矩下实现连接。
丝头加工:钢筋端面平头端头剥肋钢筋滚丝丝头质量检查带帽保护存放待用。
钢筋连接施工:钢筋就位拧下钢筋保护帽和套筒保护塞用扭力扳手对接头拧紧对已拧紧的接头作标记施工检验。
3.3.2 滚轧直螺纹加工技术要求
①滚丝机必须用水溶性切削冷却液,当气温低于零度时,应掺入15%~20%的亚硝酸钠;
②钢筋丝头的牙形、螺距必须与连接套筒的牙形、螺距互相吻合;
③钢筋丝头长度公差应为0~2.0 p(p为螺距);
④钢筋丝头宜满足6 f级精度要求,使用专用直螺纹量规检验,通规能顺利旋入并达到要求的拧入长度,止规旋入不得超过3 p。抽检数量10%,检验合格率不应小于95%。
3.3.3 滚轧直螺纹施工技术要求
①钢筋连接前,先回收丝头上的塑料保护帽和套筒端部的塑料保护塞,并检查钢筋规格是否和连接套筒一致,检查螺纹丝扣是否完好无损、清洁。如发现杂物和铁锈要用铁刷清理干净。
②标准丝头型接头的连接:把装好连接套筒一端钢筋拧到被连接钢筋上,然后用扳手拧紧钢筋,使两根钢筋相对顶紧,使套筒两端外露的丝头各不超过2个完整扣,连接即告完成,随即画上标记。
③加长丝头型接头的连接:先将锁紧螺母及标准套筒按顺序全部拧在加长丝头钢筋一侧,将待接钢筋的标准丝头靠紧后,再将套筒拧回到标准丝头一侧,并用扳手拧紧,再将锁紧螺母与标准套筒拧紧锁定,连接完成。
4 高强钢筋的绑扎与安装
高强钢筋的绑扎与安装,应符合设计要求。
除梁顶、梁底的钢筋网外,墙、柱、梁钢筋骨架中各竖向面钢筋网交叉点应全数绑扎,板上部钢筋网的交叉点应全数绑扎,板底部钢筋网的边缘部分需全部扎牢,中间部分可间隔交错绑扎。
填充墙构造柱纵向钢筋与主体结构钢筋同步绑扎,将有利于构造与主体结构可靠连接、上下贯通,避免后植筋施工引起的质量及安全隐患。混凝土浇筑施工时可先浇框架梁、柱等主要受力结构,后浇构造柱混凝土。
多出构件钢筋距边缘的起始距离宜为50 mm,包括:梁端第一个箍筋;柱、暗柱、剪力墙边缘构件底部第一个箍筋;楼板边第一根钢筋位置;墙体底部第一水平分布钢筋等。
箍筋转角处应有纵向钢筋,当梁上部纵向钢筋未能贯通全跨时,应在跨中箍筋转角处设置架立钢筋。架立钢筋的直径根据梁的跨度可为8~12 mm,架立钢筋与纵向钢筋的搭接长度可为150~200 mm。
5 高强钢筋使用的建议
①合理使用通尺和定尺、尽量搭配适合规格的钢筋,以减少钢筋损耗。
②采用套筒连接时,局部使用闪光对焊连接,在符合规范要求情况下尽量把能够使用的钢筋投入使用,提高钢筋利用率。
③高强钢筋的表层硬度会影响加工螺纹的难度,缩短滚丝轮的寿命,所以作业人员应经常检查更换滚丝轮,以确保加工螺纹的质量。
④套筒应尽量选用知名品牌的产品,以保证套筒质量。
⑤如果周边有高强钢筋专业化加工配送,最好采用他们的产品。有利于工地文明施工,减少场地临建等费用支出,同时能够保证质量、缩短工期。
6 结 语
高层钢筋的使用对房屋工程的建设中占据着十分重要的地位,而且为了保持我国建设事业的不断的健康发展,尤其是在高层建筑事业的更快发展,我们应该更要加强对高强钢筋技术推广的应用。
参考文献:
[1] GB 50666-2011,混凝土结构工程施工规范[S].
[2] GB 50204-2002,混凝土结构工程施工质量验收规范[S].