大跨度预应力混凝土c50悬臂式钢绞线钢结构施工技术

大跨度预应力混凝土c50悬臂式钢绞线钢结构施工技术

本工程为南京区与新机场连接线跨线桥工程，下部分结构为220cm人工钻探桩、200cm独立柱、sd混凝土悬臂式盖梁（c50）。顶部结构为34个孔，先占34个孔的预埋混凝土空心板的简单支臂，全长13.25m，桥面宽度18.25m。桥的中轴线在直径为66m和90m的两个圆形曲线上。合同规定开工日期为1997年2月1日,竣工日期为1997年6月18日。1梁式施工的选择1.1孔长及梁长调节,设(1)该桥盖梁结构为中间设一宽40cm的间隔墙,每个墩顶设两道梁缝。曲线上单孔跨径内、外侧不等,通过梁长调节,故每孔17片板梁的长度由曲线外侧至曲线内侧递减,又因曲线半径较小所以单孔梁的长度差异较大。(2)全桥每孔梁跨13～25m不等,变化较大。(3)该工程工期短,部分施工时间处于冬季。经业主协调新机场联结线的另4座桥340片梁亦由我处集中预制,预制梁数增加到918片。1.2板梁预制、张拉台座安装该桥控制工期的工程量为板梁预制。根据该工程工期短,处于冬季施工及板梁长度差异较大的特点,要确保按合同工期、质量要求完工,同时创造最佳经济效益,需要解决两方面的问题:(1)受施工场地限制,板梁预制、张拉台座的数量有限,如果采用常用的混凝土冬季施工方法——蓄热法施工、覆盖养护,则因受工期限制,将要大大增加台座数量,这是难以实现的。(2)板梁长度13～25m不等,张拉台座设计长度只能按最长梁考虑,在预制较短的板梁时,势必大大增加钢绞线的损耗。结合工程实际情况,我们决定采用现场蒸汽养护预制板梁,以减少台座数量,降低工程成本,缩短制梁周期。设计制作钢绞线连接器及放张器,以求最大限度地降低钢绞线损耗量,使预应力放张均匀,保证梁体质量,提高产品合格率。2预制板梁组张拉台座设计成四路一联,长度按最长梁25.47m考虑,每路可预制4片板梁,台座长度取108m。采用钢结构的张拉台座端横梁和C25混凝土纵梁,在纵梁之间设混凝土横系梁,以提高台座的稳定性。2.1kn结构端横梁长10m,设计承载能力为13000kN,由2片I50c工字钢与厚20mm的钢板焊接组成(见图1)。在下侧工字钢翼板开20mm槽口,以便钢绞线穿过。2.2截面尺寸和内跨联索纵梁设计荷载为13000kN/5=2600kN,为C25混凝土结构。端部截面尺寸700mm×450mm,中间段截面尺寸500mm×450mm(图2)。纵梁间设系梁横向联结,系梁截面尺寸为200mm×200mm,间距1000cm。梁端表面设一块厚20cm的钢板,以求传力均匀。3绞线压延器和装置3.1放张器3.1.1预应力锚索锚索与钢绞线张拉放张器的构造如图3所示。两根ϕ42mm高强螺栓,一根正丝,一根反丝,由45号ϕ45mm圆钢加工而成。两螺母之间及高强螺栓与钢绞线固定器之间用2×2ϕ28mm钢筋对称双面搭焊连接,钢绞线采用单孔锚具锚固于钢绞线固定器上(图4)。放张器加工成型后要进行焊接抗拉强度试验,确保使用安全。放张时,人工均速旋松放张器螺母,使两螺杆同时向外移动,从而达到钢绞线预应力释放的目的。3.1.2每根钢绞线张拉力n采用ASTMA416-92(279级)ϕ15.24mm低松弛钢绞线,Ry=1860MPa,Ey=1.95×105MPa,钢绞线控制应力为0.78Ry,则每根钢绞线张拉力N=203kN。(1)螺栓强度检算(2)连接钢筋强度检算(3)连接钢筋与钢绞线固定器及连接筋与螺母之间焊缝强度的检算D=60mm,d=28mm,δ=3mm,N=203kN。τ=N/(hu·∑If)式中:hu——焊缝计算厚度;D——螺栓直径;If——焊缝长度;d——连接钢筋直径;δ——焊接表面至两个圆钢筋公切线的距离。(4)连接钢筋与螺杆之间焊缝强度检算故放张器安全。3.2钢筋混凝土与双向异构节点连接器由两个钢绞线锚固器组成,钢绞线锚固器之间采用2ϕ28mm钢筋双面搭焊连接(见图5)。使用钢绞线连接器,将长度小于张拉台座的短头钢绞线连接使用,减少钢绞线的浪费。4控制蒸汽排放蒸汽养护棚由可折叠移动式ϕ15mm钢管支架外覆帆布外罩组成。设计蒸汽量为0.78kg/(m3·h),安置二台0.5t/h蒸汽锅炉于张拉台侧面。混凝土灌注完毕,静置4～6h,拆除模板。加温养护,升温速度控制在(10℃～15℃)/h,恒定温度不超过60℃。蒸汽养护时间在24h左右。蒸汽养护后期逐渐降低蒸汽排放量,降温速度控制在(10℃～15℃)/h。拆除蒸汽养护棚时,混凝土表面温度与环境温度之差不得大于20℃。5张力、张力和张力5.1钢绞线初始张拉控制预应力张拉采用单束张拉法,张拉机具采用QYC-230型穿心式千斤顶及YBZ型电动油泵,工具锚采用Vm15-1夹片式锚具,张拉控制采用应力值与伸长值的“双控法”,以应力值控制为主,伸长值校核为辅。单束钢绞线控制张拉力为:σ控=σK+(σS锚+σSW)σ控=σΚ+(σS锚+σSW)式中:σK——设计张拉应力;σS锚——锚具与横梁、横梁与纵梁之间压缩值及夹片回缩值之和;σSW——因蒸汽养护温差造成的应力损失值。5.2旋松带张器的点待梁体混凝土强度达到设计强度的80%,即可进行应力释放,放张操作要点:①人工旋松放张器螺母,用力要均匀;②钢绞线放张顺序:左右对称分级放张直至应力全部消除,每一级放张,各束钢绞线放张螺母旋松的丝数应相同;③禁止一次放松完一根钢绞线,再放松下一根钢绞线的作法,严格按要求分级放张。6预应力的钢绞线连接器鉴于上部结构设计为大量异形梁,工程工期短,部分施工时间处于冬季等特点,制作的张拉台座及移动折叠式蒸汽养护棚,简便易行,缩短了制梁周期,降低了工程成本。预应力施工中,采用钢绞线连接器