某大桥预应力砼连续梁支架现浇施工工艺
2017-04-25
1.工程概况
本合同段全长2.97公里，由桥梁、隧道、路基组成。桥梁总长1.6公里是本合同段的重点。本合同段桥梁工程的控制点是8联现浇箱梁，每联现浇箱梁长70米，高1.5米，顶宽12米，底宽8米。现浇箱梁采用满堂支架法施工，分两次浇筑，第一次浇筑至腹板和翼缘板连接处，第二次浇筑顶板，待箱梁混凝土强度达到100％时进行预应力张拉。
2.施工方案
某大桥(下行线)现浇箱梁70米（20m+30m+20m,梁高为1.5米），针对本桥情况，本桥下部结构已完成，支架搭设场地已完成预压现可以转入现浇箱梁分项工程施工。
现浇箱梁施工顺序如下：施工准备→场地处理→支架搭设→底模支架预压→安装支座→安装侧模→钢筋制做及安装→凝土浇筑混→凝土养生→拆除模板→预应力张拉→拆除底模板及支架。
3.地基处理
搭设支架前，采用清石渣回填河道（厚度2m左右），用于河水通过缝隙流出，上面用土石回填并压实，压实度按90%控制。然后对原堆载预压地面铺小石子材料后进行整平，并充分压实，压实度达到93%的要求。然后在整平压实的地基上铺筑一层厚10cm标号C20的素砼，以减少地基沉降对梁体产生不良影响。
4.支架搭设
（1）支架采用可调钢管支架搭设，具有足够的强度、刚度和稳定性、地基承载力。
某大桥现浇箱梁20m+30m+20m支架受力计算:
已知现浇箱梁砼自重：P1=5.69×1×2600×9.8/(8×1)=18Kpa。
施工组织设计拟采用φ48×3.5满堂钢管支架，间距为90?×90?，步距为1.5m,箱梁的底板采用复合竹胶板，竹胶板下采用10?×6?木档。
模板体系荷载按规范规定：P2=0.75Kpa。
砼施工倾倒荷载按规范规定：P3=4.0Kpa。
砼施工振捣荷载按规范规定：P4=2.0Kpa。
施工机具人员荷载按规范规定：P5=2.5Kpa。
1、强度计算
ΣG=(18+0.75) ×0.9×0.9=15.19kN
ΣQ=(4.0+2.0+2.5) ×0.6×0.8=4.08kN
1.2SG+1.4 SQ’=1.2×15.19+1.4×4.08=23.94kN
已知钢管φ48×3.5 I=2.06×105?4 A=489.303?2
σ=N/An=23.94×1000/489.303=48.93(N/?2 )≤f=205(N/?2 )
强度符合要求
2、刚度（挠度）计算
木档的E=1.0×104 N/?2 ,I=5.0×106?4
q=(18+0.75)×1.2=22.5 Kpa。
由于在90?×90?范围内，10?×16?木档并不是全部布满，中间留有空隙。在90?×90?内拟布置4档10?×6?方木，则
q1=22.5×90/6/4=67.5 Kpa,则
V=5×22.5×1000×(90/6/4)4/(384×1.0×104×5.0×106 ) =1.05?≤900/400=2.25?
刚度符合要求。
3、稳定性计算
已知采用φ48×3.5 i=1.58?，钢管的步距为1.5m
l○=1.55×1.5=2.325m
λ=2.325×100/1.58=147.15
查得ψ=0.320
N/(ψA)= σ/ψ =48.93/0.320=152.9(N/?+ )≤f=205(N/?+ )
稳定性符合要求
4、地基承载力计算
p=23.94×1000/(900×900)=0.029(N/?+ ) ≤20(N/?2 )
地基承载力符合要求
（2）支架搭设
立杆底脚均垫以底座或垫板，立杆接头采用对接方式，并在支架顶端用搭接方式调整标高。对于每个立杆搭接其扣件数不得少于3个，且端部扣件盖板的边缘至杆端距离不应小于100?，立杆搭接长度不得少于1m。
脚手架必须设置纵、横向扫地杆。纵向扫地杆应采用直角扣件固定在距底座上皮不大于200?处的立杆上。横向扫地杆亦采用直角扣件固定在紧靠纵向扫地杆下方的立杆上。
立杆上的对接扣件应交错布置：两根相邻立杆的接头不应设置在同步内，同步内隔一根立杆的两个接头在高度方向错开的距离不宜小于500?；各接头中心至主节点的距离不宜大于步距的1/3。
支架应设置剪刀撑，剪刀撑的斜杆与地面的倾脚宜在 45°~60°之间，每道剪刀撑宽度不应小于4跨，长度不应小于6m, 剪刀撑底脚必须撑在地面上。
满堂支架四边与中间每隔四排支架立杆应设置一道纵向剪刀撑，由底至顶连续设置。
为了便于调节支架顶部高度，在支架顶部设置可调顶托。顶托上面先横向支垫10cm×6cm的木方，木方上再支垫10cm×6cm方木纵梁，间距为20cm，每一排纵梁接头处交错布置，用钯钉与横梁固定牢靠。调节可调顶托高度使方木均匀受力，顶部调整高度严格控制在3cm以内，以确保架子顶自由端的稳定。
5.预应力施工
5.1本工程设计
预应力钢绞线，采用фj15.24mm（单根截面积140mm2）高强度低松驰钢绞线。其主要力学性能指标：弹性模量E=1.95×105Mpa；标准强度=1860Mpa。
①钢绞线进场应分批验收，验收时应对质量证明书、包装、标志和规格等进行检查，同时，应分批检验（每批重量不大于60t），在每批钢绞线中任取3盘（如每批少于3盘则每盘取）中取样，按“规范”要求进行表面质量、直径偏差和力学性能试验。合格后方能使用。
②锚具
本区段工程的锚具采用OVM群锚体系，其类型规格：锚具进场时应按出厂合格证和质量证明书核查其锚固性能、类别、型号、规格和数量，同时还应分批（锚具以不超过1000套组为一个验收批）抽样按“桥规”要求进行外观检查、硬度检验、静载锚固性能试验。若经检验其锚固性能不可靠或承载能力不够，则不得用于施工。
张拉时，千斤顶所用的工具锚和限位板，除与千斤顶配套外，还必须同锚具产品相配套。尤其是限位板的止口深度、孔间距，须符合锚具产品厂提出的要求，防止对张拉产生致命影响。
盖帽：由于本工程采用真空辅助压浆工艺。为此，预应力锚具应满足锚具组装件自身密封的要求，配置密封盖帽，盖帽与锚座可靠密封联结后，使预应力系统能达到－0.08Mpa真空度，盖帽除能承载一定的压力，并有相应的排浆、观察孔，以满足施工工艺的要求。
③预应力孔道
波纹管以及配件组成的预应力成孔系统，应满足后张预应力真空辅助压浆施工的需要，管和管之间的连接，采用密封连接装置，此装置应带有孔道压浆过程的排气、排水、排浆和观察功效的排浆管。
波纹管材料进场后，按技术规范要求进行验收检验。
④预应力材料的贮放、保管：
进场后的预应力材料设专人保管，在存放、搬放、操作过程中要进行妥善、有效保护，避免机械操损伤和有害的锈蚀。材料不得露天贮存，不得直接堆放在地面上。波纹管的堆放高度小于2m。
5.2 预应力筋制作
①预应力筋下料长度：《施工图》中标出的钢束下料长度为钢束径向投影至线路中心线的平均长度，不能作为实际下料依据。为此，需根据箱梁预应力筋设计平弯程度，锚具类型、千斤顶型号等因素，经过计算确定。
②预应力筋下料注意事项
a、切割场地应平整、硬化，有防雨、防潮措施；
b、下料要有专人负责，量尺准确、材料顺直；
c、钢绞线切断：宜采用砂轮切割机，以保证切口平整、线头不散，不得采用电弧切割。要严防设备漏电、砂轮切割机伤人。
d、下料后要及时编号，编号用胶带贴于材料两端，当每束下料好，需用细铁丝分段绑扎，并用防雨材料盖好，以免锈蚀。
③、预应力钢束穿束
预应力钢束采用先穿法，即在波纹管埋设好后先穿束，后浇砼。钢束可单根穿入。采用单根穿入时，应按一定顺序进行，以免钢绞线在孔道内人为打叉现象，采用整束穿入时，钢绞线应排列理顺，沿长度方向每隔2cm~3cm用铁丝捆扎一道，对长度较长的整束穿入时，应套上穿束器，由引线牵引设备从另一端拉出。
5.3 预应力张拉程序及工艺
①预应力张拉前准备工作
a、对《施工图》提供的预应力筋伸长值进行复核计算，并报监理工程师认可。
对待应力张拉顺序、张拉程序及现场施工操作说明等应报监理工程师认可。
b、待箱梁混凝土达到设计强度的100%以上，才能进行施加预应力。
c、张拉设备检查、标定
预应力张拉装备由张拉千斤顶、油泵及其附近等组成。千斤顶与压力表必须配套标定，当千斤顶使用超过6个月或200次或使用过程中出现不正常现象或检修以后均应重新标定，标定后应报监理工程师认可。
张拉装置技术性能应良好，油量净洁、充足，使用优质矿物油（一般冬天用10号机油，夏天用20号机油，也可用2号或3号锭子油）。张拉装置各部件接头应密封，不得有漏油现象。
d、预应力孔道内应畅通，锚具、垫板接触处板面上的焊渣、砼残渣等要清除干净。
核对锚夹具质量检验记录，并再次进行外观检查，看有无裂缝、变形或损伤情况。检查合格后，用汽油（或煤油）擦除油污、脏物。锚夹具正确地安装在预应力钢束上。
e、模板与支架的检查：由于施加预应力，砼必将产生弹性变形，同时引起轴向缩短，上、下方向的挠曲，水平方向的挠曲等，使砼产生预想不到的裂缝。为此，对轴向弹性收缩有约束作用的侧模板，内模板要拆除；模板与支架有约束支座在顺桥方向移动和旋转部位的地方要拆除；一般情况，施加预应力引起的梁轴向缩短量，每米梁长约为0.2mm，在进行施工时应进行观察，以便调整。
f、张拉千斤顶应具有简单、牢固、便于操作的支撑，施工现场机具应严防触电和机械伤人事故发生，制定相应安全技术措施，严禁预应力筋正前方站人。
②预应力张拉顺序
按设计张拉顺序张拉
在上述要求顺序情况下，再遵循张拉时均匀对称、产生偏心荷载小的原则进行安排各束钢束张拉。
③张拉程序
a、预应力钢束张拉程序
0→初应力→ （持荷3min锚固）
为钢绞线锚下控制应力
b、钢绞线锚下控制应力
=0.75×1860＝1395Mpa
设计中锚下控制应力包括预应力的预应力损失，但不包括锚头摩阻损失，因此，进行预应力钢束张拉时，预应力筋的实际张拉控制应力必须加上锚头摩阻引起的应力损失，但最大不能超过规范的规定，即为0.8=1488Mpa。
c、张拉钢束张拉控制力
《施工图》中提供锚下控制应力时各类钢束的张拉控制力如下：单束张拉力为2908.5kN。
实际施工时总张拉吨位，根据锚具供货厂家提供的锚圈口损失系数（或现场测试结果）进行计算，总张拉吨位为Ay+Fy（圈口损失），并应满足不得超过0.8Ay。
d、连续梁预应力钢束的预应力采用张拉力与延伸量双控，以张拉力控制为主。以伸长值进行校核，实际伸长值与计算的理论伸长值允许-6%~+6%的误差，如果超出此误差，应暂停张拉，待查明原因并采取措施予以调整后，方可继续张拉。
e、预应力筋伸长值的计算与校核
预应力筋的理论伸长值△L（mm）
△ L=PρL/AyEρ计算
式中：Pρ―预应力筋平均张拉力（N）；
L―预应力筋的长度（mm）；
Ay―预应力筋的截面积（mm2）；
Eρ―预应力筋的弹性模量（N/mm2），一般Eρ=1.90×105；
预应力筋平均张拉力Pρ（N），Pρ= 。预应力筋为直线时Pρ=P。
式中：P―预应力筋张拉端张拉力（N）；
x―从张拉端至计算截面的孔道长度（m）；
θ―从张拉端至计算截面曲线孔道部分切线的夹角之和（rad）；
k―孔道每束局部偏差对摩擦的影响系数；
μ―预应力筋与孔道壁的摩擦（阻）系数，塑料波纹管的摩擦（阻）系数μ=0.12~0.15。
在《施工图》中，已标出各钢束从初应力锚固应力的理论伸长量。在预应力施工前应进行复核计算，并将预应力计算结果报监理工程师认可后方进行预应力可施工（预应力张拉施工方案另行上报）。
实际伸长值的量测
张拉采用分级张拉，总共分四级张拉。先张拉到初应力（10% ），然后到20%，再到60%，然后控制应力为，最后到张拉到总张拉吨位，持荷3min，然后锚固。在张拉过程中做好张拉记录，量测每级张拉情况下预应力筋的伸长值。在张拉纵向预应力筋时。
预应力筋采用两端张拉时，两端千斤顶升降速度应大致相等，两端都达到分级张拉控制力后，两端同时进行量测伸长值，量测后再循次继续进行张拉，一直到锚固。每一级的张拉伸长值，为同一级两端量测值之和。
实际伸长值△L实＝△L1+△L2。
式中：△L实―预应力筋张拉的实际伸长值（mm）；
△L1―从初应力至控制应力间的实测伸长值（mm）；
△L2―初应力以下推算伸长值（mm），可采用10%~20%的伸长值。
f、锚固、封锚
预应力钢束张拉至总张拉吨位（锚下控制力时的张拉吨位+圈口损失吨位），稳压3min后，缓慢旋松截止阀，千斤顶慢慢降压，并把钢绞线整齐地锚固在锚具内。确定锚固正常后，千斤顶回油缸进油，回复直至千斤顶外露30~40mm，停机施工后，按大桥专用规范，向监理工程师递交张拉施工相关记录。
张拉作业施工时，必须有监理工程师旁站。同时应按规范要求作好记录。预应力钢束张拉完毕，并符合规范要求后，在距锚具80mm处用砂轮切割器切割端头多余的钢绞线，不能采用氧、乙炔或电弧切割，以防止夹片、钢绞线受热退火而滑丝。随后及时用掺加107胶的砂浆将锚具封锚，并在48小时内进行管道压浆。
g、预应力筋断丝、滑丝限制及滑丝事故处理
连续梁张拉施工时，每束钢绞线单根钢绞线内的断丝不得超过1丝，每个断面断丝之和不超过该断面钢丝总数的1%。在张拉过程中出现个别钢绞线滑丝时，可用YDQ250型千斤顶处理，先将该根钢绞线进行脱锚，换去旧夹片，装上新夹片，并按张拉程序重新张拉钢绞线至锚固。若有严重滑丝，应将该束钢绞线全部卸荷，找出原因并解决后重新张拉。
6.质量控制及措施
信誉至上，质量第一是企业的宗旨，质量是企业的生命，本承包人的质量目标是确保优良工程。具体要求：单位工程一次检查合格率达100％，优良率达90％以上，为实现上述施工质量目标，本承包人在施工中将采取以下措施：投入精干的质量管理人员，先进的机械设备及严密的检测手段，科学管理，按 IS09001质量标准进行质量管理，切实开展全面质量管理活动(TQC活动)，实行全员、全过程、全方位的质量管理方法，用工作质量保证工序质量，以工序质量保证整个工程质量。
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