高架橋長鋼束預應力施工實踐

陳文灝

(福州兢成建設監理咨詢有限公司)

1 工程概況

1.1 工程簡介

福州市西二環梅峰高架橋工程,設計標準為城市I級主干道,行車速度 50 km,設計荷載為城—A級,設計地震基本烈度為 7度。最大縱坡 6%,采用預應力混凝土連續梁橋,代表跨徑 30m。

箱梁和梁底支座墊石均采用 C50混凝土。橋墩、橋臺、承臺及防撞欄桿采用C30混凝土。

高架橋全長 406.7m:第一聯(5×30)m,第二聯(27+30+27)m,第三聯(26.35+30+26.35)m,第四聯(4×30)m。

1.2 預應力鋼鉸線的特點

工程預應力鋼鉸線的技術標準符合 GB 5224-1997標準,采用公稱直徑為 Φ15.24mm,標準強度為 1 860MPa的低應變鋼鉸線。

1.3 有關錨具、夾片的設計要求

預應力錨具采用符合國際預應力混凝土協會FIP標準的I類錨具,其錨固效率系數大于 95%。預應力錨具采用規格為 15-19、15-15、15-12、15-4型錨具,固端錨具采用 15-19P、15-4P型錨具,連接器采用 15-19L、15-4L型連接器。

2 鋼絞線張拉施工工藝

2.1 張拉材料、設備的檢測、標定

有關材料、設備到現場嚴格按規范要求,由具有資質的計量檢測單位進行檢測、標定。

(1)金屬波紋管

依據《預應力混凝土用金屬螺旋管》JG/T3013-1994對送檢的兩組金屬波紋管進行徑向剛度性能、荷載作用后抗滲漏性能進行檢測。

(2)鋼絞線

依據《預應力混凝土用鋼鉸線》GB/T5224-2003對送檢的鋼絞線進行松弛性能、拉伸性能、彈性模量等進行檢測。

(3)錨具、夾片

依據《預應力筋用錨具、夾具和連接器》GB/T14370-2000、《金屬洛氏硬度試驗 第 1部分:試驗方法》GB/T230.1-2004對送檢的工作錨板及工作夾片進行檢測。

(4)千斤頂與壓力表、油泵及油路管線

依據《壓力表式液壓千斤頂測力裝置》JJG(閩)17-1998在環境溫度為 20℃時對送檢的千斤頂進行檢測。

2.2 張拉控制力 σK的計算

張拉控制力 σK按照預鋼鉸線標準強度的 75%進行控制,即 σK=1 860×75%=1 395MPa。數值見表 1。

表 1 張拉力與壓力表讀數對照表

2.3 伸長量的計算

根據現場經驗,伸長量的計算套用《公路橋涵施工技術規范》精確計算公式和簡化計算公式所得結果相比,兩者差值非常小,所以工程采用簡化公式進行計算

式中:P為預應力鋼束平均張拉力,N;L為從張拉端錨下到計算截面孔道長度,m;Ay為鋼鉸線束總截面積,mm2;Ey為鋼鉸線彈性模量,MPa,取試驗值。

2.4 張拉操作工藝

本橋主梁為現澆連續箱梁,采用縱橫向預應力,橫向預應力設置在中橫梁處,每個橫梁 8束,分上下兩層,采用OVM 15-12錨具,一端固定,一端張拉。縱向腹板束采用OVM 15-15型錨具和 15-19型錨具,15-15型使用在第二、第三聯,15-19型使用在第一、第四聯,底板、頂板束均采用 OVM15-4型錨具。主梁采用C50混凝土,設計要求在箱梁混凝土達到 85%強度時方可張拉。

(1)波紋管的安裝

按照圖紙的坐標放樣,制作分段的定位鋼筋。安裝時,將波紋管順定位鋼筋的走向進行定位安裝。施工中鋼筋與波紋管相碰時,在征得技術人員及現場監理的同意后,適當調整鋼筋的位置。

預應力錨具配套設有M 27壓漿孔,在波紋管安裝時,從各個錨固端將排漿管引到箱梁頂面,彎曲束的頂面邊留在排氣管,采用聚乙烯 Φ25塑料管引出。

(2)穿束

根據規范要求,鋼絞線可先穿或后穿,為了防止預應力孔道上浮,本工程采用先穿。

(3)張拉準備

①拼裝張拉架搭設張拉平臺,創造安全生產的環境。

②按規定配套安裝油泵及千斤頂。

③千斤頂安裝與鋼鉸線束軸線保持一致,并設懸掛裝置。

(4)錨具安裝

①按設計要求配套安裝規定的錨具。

②先清理錨板,去掉多余波紋管及鋼絞線上雜物。

③套入錨具,安裝夾片,用Φ20鋼管輕輕敲緊。

(5)張拉順序

①先張拉橫向束,橫向束使用 OVM 15-12型錨具,一端固定,一端張拉,在橫梁兩側箱梁均是滿跨灌注完混凝土的情況下,先張拉 S1-1、再張拉 S1-2、S2-1、S2-2,未灌注完滿跨段一側的橫梁先拉S1束,S2束待灌完箱梁混凝土后再張拉。

②縱向束張拉順序

先張拉中腹板鋼束,從下往上,先拉 F3再拉 F2、F1。

再交替對稱張拉邊腹板鋼束,也是從下往上,先F3再拉F2、F1。

張拉底板、頂鋼束時,先張拉底板,從中間向兩邊對稱張拉,再拉頂板,也是從中間向兩邊對稱張拉。

橋張拉采用分級交替張拉的辦法施工預應力,兩端張拉時一端先張拉到上一個級別,另一端再張拉到同一個級別,如此交替直至張拉結束。

張拉時用伸長量進行校核

式中:△L1為實測的伸長值;△L2為 0～0.1σK時的推算伸長量。

實測伸長量與設計理論伸長值誤差小于±5%為合格。

2.5 壓漿操作工藝

(1)孔道壓漿采用水泥漿,水泥漿的配比由試驗確定,宜采用硅酸鹽水泥式普通水泥,水灰比為 0.4～0.45,摻入適量減水劑時,水灰比可減少到 0.35。

(2)張拉后應盡早壓漿,壓漿前須將孔道沖洗干凈,保持濕潤,如有積水、雜物應用高壓空氣進行清除。

(3)用活塞式壓漿機從壓漿孔道的最低點壓入,最大壓力為 0.5～0.7MPa,當孔道較長時或采用一次壓漿時最大壓力可達 1MPa。為了保證管道壓漿密實,不存留游離水,一般每一孔道的兩端先后各壓漿一次,兩次間隔時間一般為30～ 45min。

(4)壓漿應達到孔道另一端飽滿和出漿,并應達到排氣孔排出與規定稠度相同的水泥漿為止。

(5)壓漿后將錨具周圍沖洗干凈并鑿毛,恢復鋼筋進行封頭。

3 汽車荷載試驗結論

(1)第一聯預應力鋼筋混凝土連續箱梁邊跨跨中箱梁底板及翼緣板縱向拉應力增量的最大值為 2.08MPa,大于C50混凝土的抗拉強度設計值 1.89 MPa;中支座截面底板大部分處于受壓狀態,各測點縱、橫向拉應力增量均未大于C50混凝土的抗拉強度設計值;第二聯預應力混凝土連續箱梁邊跨跨中箱梁底及翼緣板縱向拉應力增量的最大值為2.69MPa,大于 C50混凝土的抗拉強度設計值 1.89MPa;中支座截面底板大部分處于受壓狀態,各測點縱、橫向拉應力增量均未大于 C50混凝土的抗拉強度設計值。

(2)第一聯預應力鋼筋混凝土連續箱梁在兩種工況的汽車荷載作用下,主梁邊跨跨中截面撓度實測增量最大值為工況一時的 6.11mm;第二聯預應力混凝土連續箱梁在汽車荷載作用下,主梁邊跨跨中截面撓度實測增量最大值為工況三時的7.97mm。各工況下的撓度實測值沿橋寬、橋跨頒布具有一定的規律性。各測試截面殘余變形較小,恢復性較好。

(3)汽車荷載靜載試驗表明,在試驗汽車荷載作用下,測試橋的上部結構受力性能正常。

4 結 語

預應力線拉工藝是橋梁預應力構件施工的重要環節,特別是張拉應力及伸長量的控制,會直接影響預應力結構使用壽命,因此在預應力施工中,要充分做好張拉前的準備工作,在張拉過程中一定要按技術規范操作,以確保工程質量。

[1] 公路橋涵施工技術規范(JTJ041-2000).人民交通出版社,2006.

[2] 公路工程技術標準(JTG B 01-2003).人民交通出版社,2006.

[3] 公路工程質量檢驗評定標準(JTG F80/1-2004).人民交通出版社,2004.

[4] 公路施工手冊 -橋涵 .交通部第一公路工程公司 .人民交通出版社,2000.