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文档简介
设计建造大跨度PC简支梁关键技术讨论摘要:预应力混凝土简支梁(Pre-stressedConcretesimplysupportedBeam)具有受力简单明确、技术成熟、施工简单、施工周期短、对环境要求低、易于控制等优点,以其良好的实用性被广泛应用。研究设计建造大跨度简支梁的关键技术对于工程建设具有重要意义。本文将从多方面对设计建造大跨度PC简支梁的关键技术进行介绍。关键词:大跨度;PC简支梁;设计建造KeyTechnologiesofDesignandConstructionofLong-spanPCSimply
SupportedBeamAbstract:Pre-stressedConcreteSimplySupportedBeamhasadvantagesofsimplestress,maturetechnology,simpleconstruction,shortconstructionperiodandlowrequirementsforenvironment,itsgoodpracticabilitymakesitwidelyused.StudyofdesignandconstructiontechnologiesoflongspanPCsimplysupportedbeamisofgreatsignificancefortheengineeringconstruction.ThisarticlewillintroducethekeytechnologiesofPCSSBfromvariousperspectives.Keywords:Long-span;PCSSB;DesignandConstruction引言预应力混凝土简支梁具有诸多优点,以其良好的实用性被广泛应用。欲设计建造大跨度PC简支梁应解决材料、截面形式、配筋、变形控制、承压能力、施工工艺能方面的问题,频率控制、体外预应力、智能监控等技术的应用也会不断提高PC简支梁的跨径。1材料方面1.1预应力筋目前常用的钢绞线为75,极限抗拉强度为1860MPa。为延长耐久性,钢丝上可以有金属或非金属的镀层或涂层,如镀锌、涂环氧树脂等。为增加与混凝土的握裹力,表面可以有刻痕等。模拔的预应力钢绞线在绞合后经过一次模具压缩过程,结构更加密实,表层更加适合锚具抓握。欲建造大跨度PC简支梁,应研制抗拉强度更高的钢绞线并提高其耐久性。目前,吨位超过10000kN的大吨位预应力锚具已经运用于桥梁工程。1.2锚具常用的锚具及张拉机具为OVM锚具及与之配套的千斤顶。OVM锚具采用两片全锥面夹片,通过调整夹片与锚板的锥度差来适应锚固单元整体尺寸的缩小;合理地减小了夹片的齿高,减少夹片对钢绞线的咬伤程度;适当增大了夹片的牙形角,以保证牙齿的强度;为了保证施工方便可靠,防止滑丝,夹片的齿距不应过小,并适当改变夹片的齿径,改变夹片小端内孔的截齿锥度,在夹片小端锥面设置较长的倒坡等。齿形构造措施增加了与钢绞线的接触面积和摩擦力,有利于提高锚具的锚固性能,特别是提高了夹片的抗疲劳性能。同时减少了施工中出现滑丝或断丝的可能性。试验分析发现锚板的上部外周受到的应力最大,中部外周次之,下部外周最小,这与锚板的应变试验实际测试结果相似,锚板大部分的应力都在弹性范围内,有较大的安全储备。在确保安全系数足够前提下,可减少锚板外径和厚度来减轻重量,方便施工。缩小锚孔间距可减小锚口摩阻,锥孔尺寸适当缩小。1.3管道管道多采用抽拔橡胶棒成孔。利用其高强度,高弹性和橡胶体积不可压缩性能,在管体轴向受力时,会轴向伸长,径向自然弯细。抽拔有力,施工方便,可反复使用,寿命长,表面光滑,平整度好,预留孔孔壁光滑,且抽拔时不受混凝土凝固时间的限制,经济效益良好。波纹管也是常用的管道。1.4混凝土混凝土应该强度要高,要与高强度钢筋相适应,保证预应力钢筋充分发挥作用,并能有效地减小构件截面尺寸和减轻自重。收缩、徐变要小,以减小预应力的损失。快硬、早强,使能尽早施加预应力,加快施工进度,提高设备利用率。自密实轻骨料混凝土SCLC就是其中近几年来发展起来的一种,它是在自密实混凝土SCC和轻骨料混凝土LAC的基础上发展而来的一种新型高性能混凝土,其密度小于1950kg/m3,既有轻骨料混凝土自重轻又有自密实混凝土自动填充成型的特点。目前,14〜19kN/m3的轻混凝土已经在结构工程中应用。采用高强高性能混凝土建造高抗渗性、高耐腐蚀性、高抗冻性、高抗碳化性、高耐磨性的混凝土预应力结构,将不仅拓宽预应力混凝土的应用范围,且可延长结构实用寿命,降低维护、维修费用,节约能源。欲提高PC简支梁跨径,必须提高混凝土强度并降低其自重。可以预计,在不久的将来,lOOMPa〜200MPa混凝土将会在预应力结构中得到大量应用。2截面形式预应力混凝土简支梁具有受力明确、质量易控制、施工速度快、制造周期短等特点。我国新建铁路桥中,9O%以上采用全预应力混凝土简支梁结构,按铁路通用图进行标准设计,一般采用现场预制。采用的截面形式主要有以下3种。(1)箱型截面,我国铁路采用的主要包括35Okm/h高速铁路简支箱梁系列(代表图号为通桥(2013)2322系列、通桥(2013)2321系列)、250km/h铁路简支箱梁系列(代表图号为通桥(2009)2229系列、通桥(2008)2221系列等)。箱型截面的优点有:经济合理。造桥机施工大跨箱形简支梁,截面尺寸小,结构及预应力体系简单,箱形简支梁和钢梁相比,具有造价低,维修费用少等优点。受力条件好。由于箱形梁克服了两片梁结构时容易出现的受力不同步的缺点。梁体抗扭、抗弯刚度大,稳定性好。双线简支箱梁为截面对称、四点支撑结构,但在单线活载、列车横向摇摆力、风载、地震荷载、支点不平整等工况下,或受施工造成的不均匀自重、提(移、落)梁过程中吊梁点受力不均匀等因素的影响,都会造成梁体扭转。受支座约束,梁体各截面呈约束扭转状态。可在箱梁端部桥面板与腹板交界处增加构造钢筋或预埋件,防止该处出现受力裂纹。吊移梁时注意桥面所有吊点受力的均匀性,架设和存梁阶段应确保支座平整,4个支点标高控制在2mm以内。(2)T型截面,我国铁路采用的主要包括时速160km/h和200km/h客货共线铁路预制后张法简支T梁(代表图号为通桥(2012)2101系列、通桥(2012)2201系列)。由于T梁截面的不对称性,其截面的“弯曲惯性主轴”与外载作用面(垂直轴)不重合且形成一定的夹角。因此,在垂直荷载作用下,梁体按弯曲惯性主轴方向呈斜弯曲状态,由此造成梁体下翼缘两侧应力也不相同。由于不同跨度、不同高度的T型梁截面布置不同,其斜弯曲角度也不相同。对各类设计图纸斜弯曲角度的计算和统计结果表明,在桥面布置相同的前提下,跨度越大、截面越高,斜弯曲角度越小。此外,由于这类分片式结构的整体性完全依赖于横向隔板连接的可靠性,其横向及扭转特性类似于“开口薄壁结构”,因此刚度值相对较低。如果横隔板连接失效,在列车活载、横向摇摆力、风载等作用下,同一跨的各片梁体之间的横向振动很可能出现振幅和相位不协调一致甚至相反的情况。(3)后张法预应力混凝土简支槽形梁(双线、分片式)。目前,我国高速铁路、客运专线铁路、城际铁路桥梁主要采用抗弯和抗扭刚度较大的箱型截面梁;普速、客货共线铁路桥梁主要采用传统的T型截面梁;兰新铁路第二双线的“百里风区”应用的是槽形截面梁。在实际荷载作用下,槽型梁的受力状态包含纵向弯曲、横向弯曲和扭转等。在采用集中力模拟梁体下翼缘最不利应力状态的情况下,需要确定试验状态与实际运营状态的应力及挠度修正系数,否则批量生产时,常规静载试验的考核指标不易判定。3配筋3.1钢筋绑扎钢筋进场后按规范进行质量检查和验收!梁段钢筋在专用钢筋绑扎胎模上绑扎,然后用走行式制梁龙门吊吊装到位,先立部分端模板,然后将内模滑入定位并调好尺寸,再在设计规定位置穿入橡胶棒,然后吊装腹板外侧模并调好尺寸,最后绑扎顶板钢筋和组拼顶板端模,并预留挡砟墙钢筋。安装锚具时,必须十分牢固以抵抗混凝土浇筑时的振动和冲击,且应保证锚固面与预应力钢束垂直。模板与锚具之间、锚具与套管之间不得有缝隙,以免漏进水泥浆。另外,由于梁段运到造桥机腹内以后,梁段间距小,不易操作,所以湿接头的蹬筋箍筋应预先挂在梁段端头并固定好。预应力钢绞线制作与安装钢绞线下料应用砂轮锯切割,在切断处画线,画线两侧各30mm处用铁丝绑扎,不得散头;根据每束钢绞线的长度,应事先编号标出全长,同一编号的钢绞线束集中下料,下料后,钢绞线束应理顺,不得交叉扭结,每隔1〜1.5m捆扎成束,搬运时,不得在地上拖拉;钢绞线束应进行编号标识,分别存放。安装按照有关规定办理。3.3横隔梁配筋在混凝土箱梁桥中,墩顶处横隔梁除能增强截面抵抗扭转与畸变的能力外,还主要担负着承受和分布支承反力的作用。实践表明,墩顶处横隔梁出现结构性裂缝的事例屡见不鲜,据调查统计,横隔梁出现裂缝的比例高达86%,裂缝主要孔洞上方、孔洞与腹板之间的竖向裂缝。在现行设计中,墩顶横隔梁的配筋多根据经验或按浅梁来设计。实际上,当横隔梁高宽比大于某定值时,应视为深受弯构件,若考虑开洞的影响,则横隔梁应力分布更为复杂,传统的截面设计方法已不再适用。为此,一些学者通过弹性有限元分析和拉压杆模型对横隔梁的应力计算和配筋设计方法开展了研究°Sargious等研究了单支承条件下横隔梁应力计算的诺模图,刘效尧等给出了双支承横隔梁在给定高宽比下的横向应力分布图,但都不能直接用于配筋设计。德国的Schlaich、英国的Benaim等基于拉压杆模型法(strut-and-tiemodels)对该区域的配筋设计进行研究,探讨了横隔梁内拉压杆模型的基本构形。给定墩顶横隔梁的高宽比、支承方式及洞口大小与位置后,根据前述内容确定拉压杆模型,以此即可进行配筋设计。拉压杆模型法配筋设计步骤主要有:首先根据平衡条件确定拉压杆模型中各杆件的内力;然后根据拉杆的内力和钢筋的应力限值进行配筋设计,并满足钢筋锚固的构造要求;最后还要对压杆和节点区进行应力验算,并确定其几何尺寸。分析表明,对于常见的双支承横隔梁,当高宽比为0.5—1.2时,高宽比及支承间距决定了模型中拉压杆力臂大小及斜压杆倾角;当高宽比为1.2—2时,支承间距不再影响构形,对应横隔梁模型可由深梁基本模型组合而成;此外,洞口大小及位置会改变荷载传递路径,从而影响斜压杆倾角。从配筋方面看,上述三个参数决定了出现在横隔梁上下缘拉杆区域的配筋量;另外,洞口大小及位置还影响到支座及洞口周围的压杆强度,也决定了该区域合理的配筋率。3.4拉接钢筋配筋对于大吨位预应力锚下混凝土,除了必须配置螺旋箍筋外,还需增加横向拉接钢筋使之与腹板两侧钢筋网片形成封闭箍筋笼,这样一方面可以一定限度的提高锚下混凝土的承压能力,另一方面也可以提高腹板混凝土保护层的抗裂性能。为有效防止薄壁腹板外层混凝土剥落,在设计过程中,除了要合理布置预应力束外还要在腹板锚下主筋外侧布设钢筋网片,这样既改善了保护层抗裂性能、降低了连续箱梁的纵向预压应力避免出现纵向裂缝,也可以减少反拱度、改善结构的使用性能。4变形控制在预应力混凝土梁中,当预应力钢绞线束较多较长时,张拉顺序和张拉工艺对梁体应力和挠度值的影响比较明显。对于后张预应力混凝土结构,分批张拉预应力束,如果不注意张拉批次,那么,由于混凝土的弹性压缩变形对先批张拉预应力筋的影响,会使先拉的钢绞线束应力损失较大。因此确定合理的张拉工艺对施工工程中应力和变形的控制是十分重要的。在每一施工阶段,都对当时已形成的结构进行一次全面的分析,求出该阶段结构内力和变形,从而实现对预应力混凝土梁从开始施工到成桥这一过程的内力和变形状态的跟踪分析。分批张拉的钢铰线,一方面,前批张拉的预应力束的压力会对后批张拉的线束产生附加的摩擦阻力而引起预应力损失;另一方面,后张拉的预应力束对混凝土构件产生压力,使构件发生压缩变形,从而又造成前批张拉的预应力损失,所以张拉的分批数不宜太多。在实际操作中也可以采取一些措施来减少预应力损失,如:分束时让先批张拉的束数比后批张拉的束数多;当钢绞线在孔道位置能理顺时,采取先上后下的顺序来张拉。对大跨度桥梁结构施工控制过程中的变形进行分析时,一般主要采用两种分析方法:前进分析法和倒退分析法。采用前进分析法对变形进行分析时,将以前各施工阶段的受力状态作为后一阶段计算的基础,前一阶段的结构位移作为后一阶段确定结构轴线的基础。计算时对施工阶段循环进行,循环结束时的分析结果就是成桥后的受力状态。此法可以为成桥结构的受力提供较为精确的结果,为结构强度、刚度验算提供依据,而且还可以为施工阶段理想状态的确定形成一个描述结构状态的数据文件,作为完成桥梁结构的施工设计、控制的基础。前进分析可以严格按照设计的施工步骤进行各阶段的内力分析,但由于分析中结构节点坐标的迁移,最终结构轴线不可能达到设计轴线,为了使竣工后的结构能够保持设计线形,施工中可以通过设置预拱度的方法来实现。倒退分析就是从根本上解决此问题,它的基本思路是:假如t=to时刻结构内力分布满足前进分析to时刻的结果,那么线形满足设计要求。在此初始状态下,按照前进分析的过程,对结构进行到拆,分析每次卸除一个施工段对剩余结构的影响。在一个阶段内分析得到的结构位移便是理想施工状态。各个理想施工状态的确定都是前进分析的逆过程。建立施工控制网可以对施工过程中的平面和高程进行控制。施工控制网包括平面控制网和高程控制网。对桥梁结构施工过程的变形进行控制时,平面控制网一般布设为双大地四边形,且须按三等工程控制网的规定,用边角网的方法进行观测,并与国家控制点进行联测。施工期间,每隔一个季度或半年还须对施工控制网进行复测,每次测量结果都必须满足三等工程控制网的精度要求。高程控制网与平面控制网的点位共用。高程控制网按二等水准测量的精度进行观测。施工期间,须定期对其进行复测。图1图1第一批预应力钢束立面布置图图2第二批预应力钢束立面布昼图局部承压能力预应力大跨度简支箱梁的锚具,大都集中布置在梁端腹板上。尽管这种布置方式可以使预应力较快地传递到梁的全截面,但由于其张拉吨位很大,在应力传递段(即梁端范围),梁截面变形的极不均匀将导致横向裂纹的产生;端隔板在腹板束纵向作用和底板的支承作用下将产生竖向裂纹。这种裂纹在近期对结构安全影响不大,但会影响结构的耐久性,应尽量避免。钢筋混凝土结构的局部受压问题,实际上就是有侧向约束混凝土的承载能力问题。后张法构件的锚头局压区,在其纵向长度大致相当于1倍梁高的端块内,由锚具局部压力引起的应力是比较复杂的,在靠近垫板处产生横向压应力,在其他部位则产生横向拉应力。当锚具的吨位很大时,这种拉应力可达到可观的数值,有可能导致构件纵向开裂。在采用墩头锚的端部构件,预压力是通过锚板或锚环传递给混凝土构件的。往往预压力较大,而锚具下的钢垫板与构件的传力接触面积较小,同时构件端部预留孔道直径较主孔道直径大,构件端部在局部预压力的作用下,应力状态极为复杂。国内外曾进行大量的试验研究,一般认为,在端部沿孔道方向的长度等于有效高度h范围以外,预压应力趋于均匀分布。而长度为h的以内区段,被称为局部承压区,在局部承压区,集中力向全截面扩散时引起与荷载方向垂直的横向应力,通常被称为劈裂应力。该应力在承压板附近横向受压,而离承压板一定深度后横向受拉。根据张拉力的大小调整端部钢垫板的厚度,在h范围合理的布置端部横向钢筋网片,从开裂截面混凝土本身的抗裂能力和横向钢筋在端部即将开裂时的抗裂能力着手,结合端部的承压面积与端部高度的相互关系,计算开裂荷载;对不同类型的后张预应力构件局部承压区通过计算,确定钢筋网片的直径和数量,有效地克服了端部纵向裂缝。对于箱型截面梁,改善梁端横向应力的方法主要有以下几个方面:在不影响内模脱除的前提下,隔板的高度不宜设置过小;如全部采用梁端锚固,应注意改变传统的仅靠腹板束传力做法,适当采用部分底板束,且横向上布置不宜过分偏向腹板,竖向上也应尽量靠近隔板高度的中心,使梁端截面应力分布尽可能均匀;可以部分采用箱内锚固作法(这种布置也是与简支梁的受力特点相适应的),以减小梁端张拉吨位。PRC简支桥梁有效预应力识别的BP神经网络在预应力桥梁的设计、施工中,通常依靠理论公式估算各项预应力损失来确定预应力结构中的预应力值。在实际施工过程中以及桥梁投人运营之后,钢筋的应力松弛、混凝土收缩、徐变以及许多无法确定的因素会引起预应力损失。由于造成预应力损失的因素以及引起的损失值均难以确定,导致计算值与实际预应力(有效预应力)值有一定的偏差。预应力筋中现存的预应力大小及实际受力状况与结构的工作状态密切相关,因此有效预应力的准确识别对于结构状态评估极为重要。在结构预应力检测研究中,刘承斌川运用BP神经网络技术,基于预应力混凝土梁的前四阶自振频率识别其预应力值,说明运用神经网络识别预应力混凝土梁预应力的可行性;伍雪南采用BP神经网络技术,基于前十阶自振频率识别预应力混凝土简支梁的预应力,最终的识别结果具有较高的精度;Liu和Law“,李镇采用灵敏度方法,基于结构的动力响应的变化识别结构预应力,取得较理想结果,结构的动力响应均采用强迫振动测试手段得到。本文由桥梁模态频率和过桥汽车激励所产生的动力响应,采用BP神经网络技术对PRC简支梁的有效预应力识别进行数值仿真研究。施工工艺施工方法7.1.1模板箱梁模板由底模、外侧模、内模和端模等组成,由专业厂家加工成若干分块的钢模,其各部尺寸应与梁体相应部位的尺寸相符,板面局部平整度应达到要求,安装前模板内侧打磨平整,并均匀喷涂脱模剂。外侧模采用整体式大块钢模板,模板外侧采用角钢加固,并在模板支架上安装附着式振捣器。顶部、底部用对拉螺栓将两扇外侧模定位,每侧腹板设4根对拉螺栓与内模架相联。内模采用整体式大块钢模板,支承在纵梁滑道上,可在纵梁滑道上移动。滑道立柱可用丝杠调节内模高度或脱开内模,内模横向丝杠可解决内模横向支承及脱模问题。端模采用内外模夹持式,端模上应留有钢筋及橡胶棒预留孔。钢筋绑扎钢筋进场后按规范进行质量检查和验收。梁段钢筋在专用钢筋绑扎胎模上绑扎,然后用走行式制梁龙门吊吊装到位,先立部分端模板,然后将内模滑入定位并调好尺寸,再在设计规定位置穿入橡胶棒,然后吊装腹板外侧模并调好尺寸,最后绑扎顶板钢筋和组拼顶板端模,并预留挡砟墙钢筋。安装锚具时,必须十分牢固以抵抗混凝土浇筑时的振动和冲击,且应保证锚固面与预应力钢束垂直。模板与锚具之间、锚具与套管之间不得有缝隙,以免漏进水泥浆。另外,由于梁段运到造桥机腹内以后,梁段间距小不易操作,所以湿接头的蹬筋、箍筋应预先挂在梁段端头并固定好。混凝土浇筑严格对砂石、水、水泥、外加剂等进行了质量检测,根据设计强度和施工要求配制混凝土,混凝土的质量除了强度指标外还严格对弹模指控制,因此水泥和砂的用量不能太大,混凝土拌合,混凝土浇筑,混凝土振捣和混凝土养护认真按照施组及规范实施。预应力孔道成形预应力孔道采用抽拔橡胶棒成形,橡胶棒弹性韧性均较好,为增加其刚度应穿入钢筋芯棒,当混凝土强度达到4~8Mpa时为抽拔橡胶棒最佳时间,抽拔太早孔道摩阻大易坍孔,太晚则橡胶棒易损坏。抽拔棒采用卷扬机为动力,用特制夹头夹住橡胶棒头部。由于台座间距较小,应充分考虑梁段预制顺序对抽拔橡胶棒的干扰和影响。箱梁施工7.2.1.梁段预制在桥头设置预制场,箱梁分短节段和中间节段在预制场制梁台座上预制,湿接缝在造桥机上现浇,如图1所示。为了严格控制梁段轮廓尺寸,以便于对接施工,保证整个梁体尺寸准确,预制梁段采用大模板施工,梁段模板的底板底模,顶模,顶板底模,腹板内外模,两端堵头模板均采用大块钢模板,这样既便于模板固定,严格保证梁段设计尺寸,也减少了立、拆模板时间。为了保证腹板钢筋和预应力钢束管道平顺、位置准确,在钢筋施工时,采用绑扎和焊接相结合。每隔一定距离,按预留孔道的设计位置,焊接固定橡胶棒的定位钢筋网,并在橡胶棒中插人一圆钢,以防捣固棍凝土时橡胶棒向上浮动。橡胶棒两端20cm内套上双波波纹管,并伸出梁端20cm,以保证组、拼梁段时与湿接缝钢丝束管道能顺接。橡胶棒经多次抽拔越拉越细,所以,橡胶棒使用一段时间后,要及时更换新的,以保证钢丝束预留孔道的直径。端节梁段上的锚垫板必须与钢丝束预留孔道垂直。粗骨料在使用前,首先要进行化验,防止发生碱骨料反映。由于梁段棍凝土标号较高,必须要做混凝土弹性模量试验,混凝土弹性模量必须达到设计要求。同一孔梁粗骨料材质及物理指标应一致,并且严格控制水灰比,以减少混凝土收缩、徐变,保证预应力施加准确。采用底振和侧振,辅以插人式振捣器。为防止漏浆,模板接缝处垫以海绵条,并用胶带纸枯贴。梁段在达到设计强度的60%后拆模。将与湿接缝相接部分的棍凝土表面凿毛,清洗干净,达到强度的80%后,移到存梁场存放。梁段棍凝土的龄期对箱梁拼装时预应力的损失和上拱度计算影响较大,各梁段的施工时间必须详细、准确记录,同一孔梁的梁段混凝土龄期不宜相差太大,以利于梁段组拼时,计算预应力损失和挠度,进行施工控制。为了保证梁段棍凝土有足够的龄期,减少梁张拉后的收缩、徐变,使梁的实际挠度与计算值相符,存梁厂必须保证能存二孔以上梁体的预制梁段。箱梁组拼由于桥墩顶帽在造桥机上进行箱梁整孔组拼时承受较大的荷载,在桥墩托盘、顶帽施工时,需要预先埋入工字钢进行顶帽加固。造桥机就位后,利用移梁小车把梁段移到造桥机上,造桥机上的起吊设备把梁段吊离移梁小车,吊运移动就位。调整梁段,使其中线一致,对接准确。然后测量各段梁底高程,并计算在全部湿接缝混凝土灌注后造桥机的下挠度,预设拱度。根据设计要求,箱梁组拼时要预设反拱度。反拱度根据各跨梁段混凝土实际龄期、梁重,造桥机的下挠度、桥面铺碴日期及重量等各种因素计算设置。本梁反拱度采用二次抛物线型。预制梁段底拱度设置好后,连接好所有湿接缝内波纹管,波纹管接头要进行密封处理,以防砂浆进人管内。波纹管的安装是预应力体系施工的一项重要工序,其安装质量是影响梁体施工速度及质量的重要因素,必须要特别注意,施工时严格把关,保证安装的波纹管不偏、不沉、不浮、不破、不扁、不漏,才能保证穿钢丝束、张拉顺利进行,保证梁体施工质量。连接、绪扎好湿接缝内钢筋,焊好波纹管定位钢筋网。湿接缝模板亦采用大模板,模板与梁段要密贴,不能漏浆。湿接缝混凝土必须采用导管输送,以防砸坏波纹管,同时湿接缝混凝土的施工也是全梁施工的关键,必须捣固密实,确保施工质量。湿接缝混凝土浇注后,应及时对预留孔道进行清孔,以防发生堵孔事故。湿接缝混凝土强度达到60%后,拆除模板。梁段拼装梁段的运输,吊装和调位用龙门吊,将预制好的梁段按编号依次从存梁场直接提至桥台运梁小车上,然后将梁段运送到造桥机尾部,利用桁吊将梁段放到造桥机腹内运梁车上。梁段运送初步就位后,用双坐标千斤顶将梁段精确就位,纵向和横向均用双坐标千斤顶来调节,要求线路中心线和梁体中心线重合,竖向按二次抛物线设置反拱度。由于每一个梁段均放在四个螺旋支撑上,并且每个支撑点都有三个自由度,这三个自由度相互制约,调整其中一个必将影响其余两个,所以梁段调位是一个反复调整逐渐趋近的过程。在施工中按(纵向调整--横向调整--竖向调整--纵向调整--横向调整--竖向调整)的次序反复调整,直至达到设计要求。穿钢绞线与连波纹管为了提高穿钢绞线的效率,采用人工和机械牵引相结合的方式穿钢绞线。穿钢绞线时,应随时观察和调整预先插在孔道中的波纹管的位置,以避免钢绞线端部将波纹管拉坏。穿好后,将插在孔道内的波纹管拉出,联通孔道,两头用砂浆密封。然后检查所有波纹管有无损坏,如有应马上更换。湿接缝施工梁段安装经精调满足要求后,即可进行湿接缝模板安装。钢筋绑扎、预应力管道搭接和钢束预穿等工作检查合格后,由两端同时向跨中浇筑湿接缝混凝土。灌筑混凝土时所有的荷载均由造桥机承托,随着灌筑的进行,支架必将产生一定的挠度变形。如灌筑次序不当将影响到整孔梁的线型。所以灌筑时,应依次从两端向中间对称进行,且必须一次连续灌筑完毕,中间不得停顿,每一个湿接缝的灌筑顺序依次为底板、两侧腹板和顶板。7.3预应力施工湿接缝混凝土达到设计强度的80%,进行管道摩阻和锚口摩阻测试,以便在施工时及时调整预应力,然后穿钢丝束。为了加快穿钢丝束速度,采用了卷扬机穿拉钢绞线。等湿接缝达到80%的设计强度后分别张拉第一批钢绞线。7.3.1预应力钢绞线张拉张拉原则:湿接缝混凝土强度、弹性模量及龄期达到规范和设计要求后再进行张拉。张拉过程中,应保证梁体在自重、预应力造桥机上反力的作用下,其上、下翼缘混凝土始终处于受压状态而不出现拉应力。根据以上两个条件,计算出各钢束的张拉力、活动托梁上千斤顶所需要的调量,每一钢束张拉完成后,调整造桥机与梁底间千斤顶的高度,直至造桥机与梁底脱离,形成所需的拱度!张拉设备的标定:张拉设备在工地第一次使用前必须按初始预应力值、中间预应力调整值和设计预应力值进行标定,并建立油压与张拉力关系图表、标定箱梁自承能力越来越大,最后梁的重量由造桥机钢纵梁承受转为箱梁承受。为防止上托力过大而顶裂梁体,在张拉过程中应及时调整支撑丝杆的高度,以减少造桥机的上托力。7.3.2预应力孔道的压浆封端预应力孔道的压浆封端压浆:当预应力钢束张拉后,对预应力孔道及时进行压浆处理。按设计要求,压浆用水泥标号不低于梁体的水泥标号,一般采用普通硅酸盐水泥。封端:在所有孔道压浆完成之后,对箱梁端部进行清理,绑扎封端钢筋,立封端模板,灌注混凝土。施工温度的影响桥梁主体结构的内应力和变形还与施工温度有密切关系。施工温度波动过大,会加剧桥梁主体结构的内应力,影响桥梁的质量和使用寿命,而且还会加大桥梁施工的困难程度。在施工过程中,施工温度是随季节温差、日照温差、骤变温差、参与温差等外界条件而变化的,情况复杂。因此不应在温度过高、过低或温度变化剧烈时施工。体外预应力随着体外预应力技术中的防腐问题逐步得到很好的解决,体外预应力结构在工程建筑中得到了广泛的应用。体外预应力结构体系是后张预应力结构体系的重要分支之一,与传统的预应力筋布置于混凝土截面内的内预应力结构相比,体外预应力技术有以下优越性;简化预应力筋曲线,减小摩阻损失减小混凝土构件截面尺寸,减轻结构自重;可更换预应力筋,并便于在使用期内检测和维护可以比较方便地运用于既有桥梁的加强、加固;施工工艺简便,由于预应力筋与混凝土截面分离,提高了混凝土的质量和耐久性。体外预应力简支梁体系实际是一个带柔性拉杆的内部一次超静混合体系。对梁体施加预应力,预应力的控制值是在结构的自重作用下施加的。因此在结构的自重及预加力共同作用下,该体系已处于平衡状态。随着外加荷载作用的变化,体外预应力简支梁体系所处的平衡状态被破坏,体外预应力筋的应力发生改变,梁体截面应力亦发生改变,从而出现新的平衡状态。当外加荷载作用卸除后,体系又将回到原来的平衡状态。体外预应力筋简支梁在外荷载作用下,表现出良好的非线性特性,在一般情况下,不必考虑预应力筋的应力增量,同时,体外预应力筋梁具有良好的位移延性,试验表明体外预应力筋简支梁具有优良的恢复力特性。10频率控制在桥梁工程中,结构基频是计算车辆荷载冲击系数的重要指标。Saiidi等把预应力效应简化为作用于梁两端的外力,从而得出了预应力简支梁的自振频率随着预应力增大而减小的结果,然而这种简化没有考虑预应力钢绞线与梁的相互作用。李瑞鸽等通过有限元杆系轴压模型的理论分析得出了相同的结果,他们随后对模型进行了修正,考虑了预应力钢绞线受拉后的刚度与混凝土由于受压而增加的刚度,得出预应力增加导致梁的各阶频率上升的结果,与试验值符合较好。Jain和Goel认为预应力属于结构内力,并不引起P-Delta效应,但是他们并没有给出实例或者理论推导来验证这个结论。大量的试验研究表明,预应力钢筋混凝土简支梁的各阶频率随着预应力的增大而增加,然而这种现象与混凝土材料非线性有关(微裂缝分布和开裂程度等)。体外预应力砼梁的预应力筋仅在转向块和锚固处与砼梁接触,接触点之间的力筋在其自由长度范围内由于外部动力荷载的影响可以产生自由振动。当力筋的自振频率与梁的自振频率接近时,容易引起共振,对结构产生不利影响。另外,采用体外预应力技术对砼结构加固时,力筋的存在亦引起原结构的自振频率等动力性能的改变。实验表明,在试件上布置了体外预应力筋后,梁的自振频率与简支梁相比均有所降低;张拉预应力筋开始以后,由于轴向力的存在致使梁的自振频率下降;张拉至预压区(梁顶)开裂后,构件刚度减小,其频率进
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