秦沈客运专线16m四片式后张法预应力混凝土简支简支梁设计

秦沈客运专线16m四片式后张法预应力混凝土简支简支梁设计

秦沈客运专业线全长16m，采用双横流预测混凝土支架t梁，这是中国第一个与既有铁路桥梁不同的横向连接方式。t梁是将横截面板和桥面板连接到整个主体中，添加横向预测，并形成横向截面，因此每根梁都能共同承受食物。在制梁时要预留孔道,架梁就位后进行横向预应力钢绞线张拉、压浆、封锚。秦沈客运专线A2标段中7座29孔116片16m后张法预应力混凝土T梁顺利通过铁道部质检中心检验,达到设计标准,得到了部质检中心专家组的一致好评。为推广这种新型结构的施工技术,笔者特撰文对其关键技术作一介绍。1t梁横向连接施工难点及对策梁体全长16.5m,跨度16m。根据本桥动力响应计算梁高为1.6m,上翼缘宽度为2.0m,其端部厚度为20cm,根部厚度为30cm。下翼缘由于考虑预应力筋的布置、混凝土灌筑时的通路、模板拆除及顶梁、移梁的要求,其宽度取78cm,腹板厚度24cm,由于考虑四片式T梁架梁方式为汽车吊架设安装,为了加强各片T梁之间的横向连接,支点处设置端横梁,最小厚度为50cm,中横隔板最小板厚为30cm,两道中间隔板间距为5.2m。四片式T梁在制架施工中存在以下难题。(1)由于灌筑梁体混凝土要“一气呵成”,混凝土对钢模板的侧压力较大,所以对模板设计强度和刚度的要求大大提高。(2)由于一次性灌筑梁体混凝土,且T梁腹板较薄,中间又有钢筋及抽拔橡胶棒,因此混凝土在浇筑过程中质量很难保证,容易出现橡胶棒下混凝土振捣不实的现象。(3)由于四片式T梁为后张法预应力混凝土结构,不仅分片T梁要施加纵向预应力,而且分片架设后,横隔板及桥面还要施加横向预应力,使4片T梁成为一个整体结构共同受力,因此预应力张拉质量的好坏直接影响到T梁的结构及使用性能。(4)由于桥面及隔墙采用横向预应力将4片T梁联结成整体,因此横向制孔位置精度要求特别高,预留孔位置必须精确,否则这种四片式T梁结构在运营荷载作用下整体截面受力效果会大打折扣。(5)四片式T梁这种新型结构要求同一孔的4片T梁变形一致,分片预制时,必须用同一批混凝土灌筑,制梁时间不得超过6d。2模型设计2.1制梁台座安装我处绥中制梁场内布置10条制梁台座,台座设计为箱形钢结构,由面板、底板及2块立板焊接制成。为保证台座刚度,于台座内每隔1.0m设一隔板。隔板厚10mm,每条制梁台座设有6条横担横穿台座,横担长3.6m,采用2块[180×70×9槽钢焊接而成,做侧模斜向支撑底座,确保侧模的刚度。同时在制梁台座两侧设有12个调节支座螺旋,用于拆模时降侧模使用。为方便移梁,在台座端部1.25m处做成楔形活动钢板,移梁前将此钢板抽出,穿入钢丝绳准备移梁。为保证线路的平顺性,跨中处桥面及梁底设置1.0cm反拱,其余截面处按二次抛物线设置。二次抛物线公式为y=-x2/64+x/4。2.2反拱值调整模型的建立侧模面板用10mm厚热轧钢板,肋板用10mm厚钢板,模架用[12×53×5.5槽钢形成模板骨架。每侧模板设计均按1cm反拱值调整模型的长度将面板焊成整体,焊缝处采用砂轮打平,梁体边角处均做成圆弧过渡,便于拆模。每段侧模均在腹板适当位置设置附着式振动器,根据T梁结构共设计12台附着式振动器。用横穿台座的下拉杆将两侧模板与制梁台座连成整体进行加固,两侧模顶部用侧模竖带上的上拉杆将侧模、端模连成整体,侧模与底模、端模间嵌有橡胶条以防漏浆,模板之间均用螺栓联结。3为钢筋和预备孔道建设3.1硬塑垫块的铺设T梁底板及腹板钢筋直接在制梁台座上绑扎,为便于定位,加快绑扎速度,制做了底板钢筋绑扎模具。底板、腹板钢筋绑扎完毕后撤出钢筋模具,按照间距布设硬塑垫块,采用此种材料做保护层,厚度均匀,避免以往利用预制砂浆块做保护层厚度不均的质量通病。然后立侧模,以侧模为托架绑扎桥面板钢筋,在设有接触网支柱的边梁施工中有局部钢筋须伸出模板,为避免拆模困难将局部加固地段钢筋弯成弯钩,与模板平,预埋在梁内,待拆模后再扶直预埋筋。3.2剩余孔道(1)胶管弯曲变形①纵向预应力束共5束,采用外径为70mm的抽拔橡胶棒成孔,芯筋为单根7〉5的钢绞线,便于增加胶管的刚性和防止混凝土灌筑过程中胶管弯曲变形偏离设计位置。②主体钢筋在制梁台座就位后,沿定位网片孔位由下至上顺序穿入抽拔橡胶棒,橡胶棒严格按设计位置安装并固定好,定位网片每50cm左右设置一道,管道定位偏差不得大于5mm。③梁体灌筑完6～8h(混凝土强度达到48MPa)开始拔管,具体时间随温度定,一般以拔管后管上无湿浆又不起黑粉为宜,拔管先后顺序与灌筑先后顺序相同,以10kN卷扬机为动力,每次拉1根。(2)预制管道成孔梁体隔板、桥面板横向预留孔道采用〉55mm和〉70mm波纹管成孔,为确保孔道位置,用圆钢管穿入波纹管中、用钢筋穿入〉70mm的波纹管内增加其刚度,确保在灌筑混凝土时管道不变形。4混凝土浇筑及养护混凝土生产由配有自动计量装置的JS500拌和站完成,较好地控制了混凝土施工配合比。混凝土浇筑采用斜向分段、水平分层的施工方法(图1),分层厚度不超过30cm。采用插入式振动器振动为主,附着式振动器为辅进行振捣,灌筑完后混凝土表面应做二次赶压抹平,随即逐段覆盖养护,然后进行蒸养。在T梁灌筑过程中,为避免在T梁截面及端隔墙处钢筋和管道密集的地方出现蜂窝、狗洞,在钢筋及管道密集处使用小型振动棒振动,将附着在钢筋及管道上的混凝土振捣下去,同时派专人在制梁台座立板上截面及端隔墙处开口进行锤击检查,根据声音判定梁体是否密实。经此工艺控制后,生产出的片式T梁片片达到要求,在端隔墙支座板处检查中无一处有空鼓现象发生。5应力释放采用YDC240Q或YCW150B型自锚式千斤顶双向张拉,在张拉过程中实现了自动夹持预应力筋及退锚,降低了劳动强度,提高了劳动效率。(1)横向张拉预应力在梁体混凝土强度达到设计强度的80%时即进行一期张拉,张拉中间2束钢绞线(N2、N3),张拉力为钢绞线标准设计强度的60%,即1116MPa,张拉完毕即移梁至存梁场。在混凝土龄期达10d,同时保证梁体混凝土及弹性模量达到设计值的100%时,开始进行二期张拉,此时混凝土强度为55MPa,弹性模量195GPa,张拉应力为钢绞线标准设计强度的73%,即1357.8MPa。张拉完后即可压浆封端。3d后开始四片式T梁架设,梁体就位后及时进行桥面板和隔板的联接,将主梁翼缘板及隔墙联接处的混凝土表面凿毛、冲洗,保证新老混凝土的联接。湿接缝混凝土强度达到设计要求后方可施加横向预应力,张拉应力为1123MPa。横向张拉顺序为桥面板从跨中开始左右对称逐步向梁端张拉;横隔板应先拉中间隔板然后拉端隔板。横向张拉预应力按0→0.1σk→σk→锚固的程序进行,σk为控制张拉应力。张拉以应力控制为主,伸长值作校核的方法进行双向控制,实际伸长值与理论伸长值的差值不得超过±6%,发现异常就中止张拉,查明原因。(2)千斤顶及油压表安装要求①张拉前,对梁体做全面检查,如有缺陷须事先征得监理工程师同意修补完好且达到设计强度,并将锚碇板及锚下管道扩大部分的残余砂浆铲除干净,否则不允许张拉。②千斤顶及油压表必须经校正合格方可使用,千斤顶校正期限不得超过1个月,油表不得超过1星期。③张拉时必须两边同时给千斤顶主油缸徐徐充油,两端伸长应基本保持一致,严禁一端张拉。④断丝、滑丝总数不得超过全梁钢丝总数的0.5%,且1束内断丝不得超过1丝,也不得在同侧。6吊装大跨墙式吊装(1)架设前要在桥梁支承垫石上弹出梁端线、支座十字线、锚栓孔十字线及梁体边缘线,检查同一孔梁的8块支承垫石的高程。(2)架梁作业前,对架梁场地吊车、吊具进行安全检查,选择运梁车及吊车的合适位置进行起吊、架设。(3)梁片运至现场后由1台1250kN汽车吊起吊T梁,用双股〉34交互捻钢丝绳捆绑式吊装。T梁的架设顺序为远离运梁便道的外梁开始,然后内梁再外梁的顺序架设,吊车站位尽量靠近桥墩,以减少吊车的回转半径,提高吊重能力,每架一片,吊车退后2m。(4)起吊前将支承垫石表面平整度超限处凿毛后进行砂浆找平处理,砂浆要求手捏成团不散即可,随后安装下支座板,带好锚栓,并粘好板式橡胶,同时左右两侧放好临时支座及千斤顶。(5)梁吊至支座上方时,按线要求落在临时支座上确保梁体纵向、横向、垂直度准确无误。(6)用千斤顶顶梁抽出临时支座,徐徐降下千斤顶,同时在支座垫块间放好薄塑料片,使上下支座准确就位。(7)每片梁就位后采用撑木做好临时支护。(8)在四片式T梁横向张拉完毕后,用4台500kN千斤顶将整孔梁的一端同时顶起,抽出薄塑料片,