大跨度先张预应力简支梁台座设计与施工

大跨度先张预应力简支梁台座设计与施工

1预应力概述及施工要点本辽高速公路穿越工程第七个合同段位于辽阳市小屯市。由中国铁路13部门集团有限公司第一部分负责施工。整个项目有25米长的预测梁84个，20米长的预测梁152个，16米长的预测梁56个。根据现场的特点和设计要求，采用混凝土输能柱式平台进行预制施工。2预应力筋张拉控制1)预应力简支梁板所使用的预应力钢绞线采用现行GB/T5224-2003预应力混凝土用钢绞线,直径15.2(7ϕ5.0mm),标准强度Rbyyb=1860MPa,弹性模量Ep=1.95×105MPa,张拉控制应力采用1395MPa。2)预制简支梁板时支撑横梁必须保证具有足够的刚度及稳定性,不得产生变形和滑移。3)预制简支梁板必须待混凝土强度达到设计强度的100%,且混凝土龄期达到10d方可分批放松预应力钢绞线。钢绞线需用砂轮锯切割,严禁用电焊枪烧切。切割时先切长束(有效长度),依此类推,对称切割。3日加工台座图4根据设计及阶段性工期(180d)要求,以及各个桥梁下部工程施工的先后顺序,首先建成生产20m及25m的长线台座各4座,每个台座可同时生产20m简支梁3片,25m简支梁2片,生产25m简支梁的长线台座也可作为同时生产3片16m简支梁的预制台座,同时开辟占地面积5000m2的存梁场地,配备25kW龙门吊2座,25t吊车1台,可同时存梁150片,同时铺设钢轨运梁通道,满足移梁、运梁的需要。4生产预制简支梁板根据现场实际情况并结合各桥梁下部工程的进度情况,安排简支梁板的预制施工,加工20m及16m简支梁中梁模板、边梁模板各3套,25m简支梁中梁模板、边梁模板各2套,正常情况下每天可生产2片简支梁板,在合同工期6个月内可以完成全部292片简支梁板的预制任务。5施工质量控制要点5.1螺纹钢筋台座该工程先张梁台座采用钢筋混凝土传力柱形式,中间传力柱为两侧的张拉横梁共用,混凝土的标号为C30,混凝土的断面尺寸为600mm×700mm,内部配置12ϕ16螺纹钢筋,由于该台座为长线台座,需在计算断面压应力的时候考虑由于压杆失稳造成的承载能力下降,有效的解决办法为将台座的一半截面埋置于地下,在台座的两端及每隔一段距离(该工程采用5m)相邻传力柱之间设置横向联系并在相应的位置设置地锚,横向联系采用钢筋混凝土形式,断面尺寸为200mm×200mm,内部配置4ϕ12螺纹钢筋及构造箍筋,地锚采用钢筋混凝土形式,断面尺寸为300mm×300mm,内部配置4ϕ12螺纹钢筋,下挖深度为2m,由此增强了台座整体的刚度与稳定性。5.2承载能力验算混凝土传力柱处于轴心受压状态,轴力N=3906kN,由于L0/b=5000/600=8.33,ϕ=0.9546,因此该传力柱的承载能力为:N1=0.9546×0.6×0.7×30×1000=12027kN>3906kN,忽略钢筋的抗压能力,依然满足整体抗压要求,如果考虑钢筋的抗压能力,则传力柱的整体抗压能力有所提高。5.3安装梁板、加劲肋板端横梁采用Ⅰ800工字钢,为提高工字钢的整体刚度及稳定性,将两个工字钢并排焊接在一起,并于工字钢翼缘位置加焊一块厚度为20mm的钢板,在工字钢腹板的位置每隔200mm焊接厚度为20mm的加劲肋板,根据简支梁板钢绞线设计情况,加工孔数为17～20的端横梁,并根据现场实际进度情况适时更换,满足生产需要。5.4浓度的确定及结果根据设计图纸,该工程的先张简支梁板最大预应力设计为21根钢绞线,每根钢绞线的控制张拉力为19.53t,经计算该端横梁的最大弯矩位置为跨中断面,弯矩计算值为M=1274.33kN·m,截面惯性矩I=8405568877mm4,正应力σ=(M/I)×h/2=60.6N/mm2<215N/mm2,满足使用要求,剪应力τ=Q/S=43.5N/mm2<125N/mm2,满足使用要求,并经检算该张拉横梁亦满足挠度要求,由计算公式可以看出,加大端横梁断面的惯性矩是降低端横梁上翼缘跨中最大拉应力、两端最大剪应力、跨中最大挠度的有效办法,而增加端横梁的高度对增加端横梁的惯性矩效果显著。因此,在不影响端横梁整体稳定性的前提下,适当增加端横梁的高度是现实可行的措施。5.5张拉施工控制预应力钢绞线有效张拉是控制工程质量的关键,在张拉施工前对用于该工程中的钢绞线、锚具等要进行检查确保具有出厂合格证书、质量保证书及材质化验单并依照规范要求进行材料抽样试验,包括拉伸实验、松弛实验及锚具抗压实验等。严禁无证和不合格材料用于工程中,如果钢绞线的强度达不到要求,张拉时易发生断丝现象,弹性模量不合格,则造成实测拉伸值和理论值偏差严重,从而最终影响工程的质量,造成安全隐患。该工程张拉施工为分批对称张拉,由中间向两端进行,张拉施工采取张拉力与伸长值双指标控制,张拉前和施工过程中要定期对油表和千斤顶等张拉设备进行校验,每台张拉千斤顶与对应的油表有唯一的回归方程,根据此回归方程用回归法计算出各个阶段的张拉控制力σ控=σ1+σ2,其中,σ控为施工时的张拉控制力;σ1为设计控制应力;σ2为锚固锚圈口摩阻力损失及夹片回缩和端横梁压缩造成的应力损失,各损失量由试验确定或按照规范执行。5.6钢绞线连接器由于在该工程中生产25m简支梁的长线台座同时用来预制16m简支梁,由于台座的长度固定,因此常规的施工方法会造成钢绞线的浪费,采用钢绞线连接器可降低钢绞线材料的损耗,端头部分的钢绞线可以重复多次使用,这样就降低了工程的造价,实现了工程质量与经济效益的统一。5.7抗压强度无检测按照设计要求,当梁体混凝土的强度达到设计强度的100%,且混凝土的龄期达到10d后,才允许进行钢绞线的放张作业,为了保证工程的质量,在进行混凝土浇筑施工时,制作了4组同条件养生试件,在满足龄期要求后检测试件的抗压强度,在梁体没有达到上述两个要求之前,严禁进行钢绞线放张作业。该工程钢绞线的放张采用砂箱放张,用于放张施工的砂箱材料可以采用壁厚20mm的普通钢材,也可以采用壁厚10mm的特种钢材(16Mn钢)制作,上述材料通常为定型无缝管材,放张时应当人为控制钢绞线的回缩速度,即控制砂箱内的砂从出砂口的流出速度,以避免由于放张速度过快而造成简支梁板两侧端头产生混凝土掉角现象而影响梁板的整体质量。钢绞线放张之后要对梁体两端多余的钢绞线进行切割,采用砂轮锯进行切割作业,并按照设计要求先切割长束,并对称进行,切割后在钢绞线两端头涂油漆以提高抗腐蚀能力。6施工作业的效果该工程经过预制梁台座的设计与施工,预应力张拉、钢筋绑扎、模板支立、浇筑混凝土、钢绞线放张以及移梁运梁等施工过程,经过160d的施工作业,完成了全部292片简支梁的预制生产工