陳于德
(湖南永州市零陵區交通局公路管理站,湖南永州 425100)
初探預應力混凝土連續梁的施工法
陳于德
(湖南永州市零陵區交通局公路管理站,湖南永州425100)
預應力混凝土連續梁以其結構整體性好、大跨度、減少橋面伸縮縫個數使行車變得舒適,而在高速公路和城市快速路工程中得到廣泛應用。文章就預應力混凝土連續梁橋預應力混凝土連續梁施工方法進行探討。
預應力連續梁懸臂施工
預應力混凝土連續梁的施工方法較多,而且連續梁的預應力配束都與施工方法有著密切的關系。因此,現在簡要介紹預應力混凝土連續梁的施工方法。預應力混凝土連續梁的施工方法有整體澆筑法、逐孔施工法、逐段施工法和頂推法。下面就結合自己的施工經驗和了解的施工方法進行簡要介紹:
整體澆筑法是在預先搭好的支架上,將梁體混凝土澆注與預應力張拉一氣呵成。此法優點是梁體整體性好,結構受力明確,施工簡單。但施工中需要大量的腳手架,設備周轉次數少,施工周期長,往往要受季節影響。它適用于低矮橋墩的中、小跨經連續梁,橋板變寬度和彎橋中,可考慮采用。
逐孔施工法是把連續梁按跨分成簡支梁或懸壁梁,在預制場上預制梁體,張拉部分預應力筋束(一般為正變距束筋)后,再將梁逐孔架設至墩臺上。如果先期結構(即未形成整體化以前的結構)為簡支梁,安裝時須先將梁支撐在臨時支座上;梁的整體化工作,包括在梁端預留的孔道中,穿預應力筋束并張拉、描固、澆注接頭混凝土以及將臨時支座拆除,安裝永久支座后,即完成將簡支梁串聯成連續梁的工作。
若先期結構為懸壁梁,則需將中孔掛梁擱置在懸壁牛腿或臨時支架上,就地澆注濕接頭混凝土,張拉為整體化所需要的預應力筋束后,即完成將懸臂梁串聯成連續梁的工作。這種連續梁的施工方法俗稱先簡支后連續的施工方法。
有時為了施工簡便,將為整體化所需要的預應力筋束(即支點負彎距筋束)用非預應力的普通鋼筋代替。
這種施工方法的優點是可以減少現場澆注混凝土的工作量,節省支架材料,適用于中等跨度、每一片梁可以整片安裝的情況。但它的自重仍是接簡支梁或懸臂結構產生的內力,即需體系轉換過程,因此,不能充分體現連續梁的特點。
懸臂施工法亦稱逐段施工法,它是在已建成的橋墩上沿橋梁跨經方向對稱地逐段拼裝或澆筑的施工方法。采用懸臂施工的必要條件是,在施工過程中需要墩與梁先行固結,橋墩要承受施工產生的不對稱彎距。由于在懸臂施工時梁內出現負彎矩,對混凝土橋,必須在梁的上緣逐段施加預應力,使期與已完成的梁段連成整體。為此,懸臂施工法可在懸臂梁橋、連續梁橋和其他類型的橋梁選用。又由于懸臂施工的受力狀態與連續梁運營時的受力狀態相近,不致因施工增加過多的材料。
預應力混凝土連續梁采用懸臂施工時,經常會出現施工過程的體系轉換問題。如前所述,采用懸臂施工時,需要梁與墩先行固結,此時結構的受力狀態呈T形剛構狀;當邊孔合擾,將最后塊件放置在支座上時,形成一端固結、一端簡支的單側固端梁;拆除梁與墩先行固結的錨固筋,放置支座形成鉸接后,此時梁呈單懸臂梁,兩跨以上懸臂梁合攏后呈最后的連續受力狀態。對上述施工過程中由于體系轉換產生的內力變化都要進行仔細計算,并及時調整所施加的預應力,以適應這一體系轉換,同時還要考慮由于體系轉換及其他因素引起的結構次內力。
懸臂施工法通常分為懸臂澆筑和懸臂拼裝兩類。
3.1懸臂澆筑
懸臂澆筑是在橋墩兩側對稱逐段地澆筑,待混凝土達到一定的強度后,強拉預應力筋束,移動機具模板(掛籃),再繼續進行下一梁段的澆筑,一直推進到懸臂端為止。示澆筑程序。
在澆筑頭幾個梁段時,由于墩頂位置限制,兩邊掛籃的承重結構要連接起來,待懸臂澆筑到一定長度后,將承重結構分開,向兩側逐段推進。這時掛籃改用平衡重及錨固裝置固定,以防傾覆。
懸臂法施工的主要設備是掛籃。梁段的支模,混凝土澆注、預應力筋束的張拉等工藝都在掛籃內進行,因此,要求掛籃除強度應保證安全可靠外,還要求其自重輕、變形小,穩定性好、行走方便、便于拼裝錨固并滿足高空作業要求等。掛籃由底模架、懸吊系統、承重結構、行走系統、平衡重及錨固系統、工作平臺等部分組成。
懸澆每一梁段的施工周期為7~10天,隨工作量、設備、氣溫等而異。提高混凝土早期強度,對有效地縮短施工循環周期有著重要的作用。
3.2懸臂拼裝
懸臂拼裝施工,是將塊件分段預制,當下部結構完成后,將預制塊件運到橋下,用活動吊機逐段起吊,拼裝就位,施加預應力,使其逐段對稱延伸為懸臂梁。懸臂拼裝的基本施工程序是:塊件預件、塊件移動、堆存及運輸、塊件起吊拼裝。
塊件預制、移動、堆存及運輸的施工工藝與其他裝配構件基本相同。但是懸臂拼裝用的預制塊件,必須要求其各部分尺寸很準確,拼裝時接縫密貼,預留管道對接順暢。提高塊件預制精度,是順利施工的重要條件,因此必須采取措施使預制的塊件能達到上述要求。
懸臂拼裝施工需要設置塊件預制與堆放場地和有重型的起吊及運輸設備,但構件可提前預制,這樣施工周期相對較短,且構件在預制場集中預制,質量較易保證。對于具體橋梁,在懸臂澆筑與懸臂拼裝中間進行選擇,還應根據現場施工條件、機具配備、施工期限等具體情況而定。
頂推施工是在沿橋縱軸方向的臺后設置預制場地,分節段預制,并用縱向預應力筋將預制階段與前節段施工完成的梁體聯成整體,然后通過水平千斤頂施力,將梁體向前頂推出預制場地,之后繼續在預制場地進行下一節段梁的預制,直至施工完成。
頂推施工的要點:
(1)采用頂推施工法,要在沿橋的縱向臺后設置一個固定的預制場地。頂推由水平千斤頂完成。
(2)要想用有限的頂推力將龐大的梁體頂推就位,必須要有摩擦系數很小的滑移裝置才能實現。目前頂推施工采用不銹鋼滑道與聚四氟乙烯滑塊之間進行滑動,它們的摩擦系數在0.015~0.065之間。
(3)分段預制,逐段頂推施工須采用等截面的預應力混凝土土連續梁。用頂推法施工,設備簡單、施工平穩、無噪聲、施工質量好,可在深谷、寬梁河道上的橋梁,高架橋以及等曲率曲線橋,帶有豎曲線的
············橋和坡橋上采用。
(4)在頂推施工過程中,每個截面都要經歷最大的正彎矩和最大的負彎矩,為了照顧運營與施工階段的受力要求,采用頂推法比其他施工方法在配筋上要多些。如果要減小施工的彎矩,可在施工中可采用一些輔助措施。如使用臨時墩,可以減小梁的頂推跨徑;若在梁的前端設置鋼導梁,可減小頂梁的懸臂長度;采用斜拉梁體避免懸臂端產生過大彎矩等。
在橋梁工程建設中,施工是非常重要的環節,他決定了工程的質量、造價、安全和整個工程的工期等問題。預應力混凝土連續梁的施工方法較多,因此,合理的選擇施工方法是十分重要的。
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