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摘要:現澆箱梁作為橋梁上部的主要結構形式,以其獨有的優點廣泛應用于公路工程的施工中,因梁體在橋梁結構體系中的重要地位,深入研究這種施工工法有利于施工水平的盡快提高。本文說明了現澆箱梁的施工工藝流程,對其重點環節的施工工法進行了詳細闡述。
關鍵詞:現澆箱梁,施工工法,支架,混凝土,預應力
一、現澆箱梁的施工工藝流程
現澆箱梁施工采用就地搭設滿堂支架,分段綁扎鋼筋、分段分層澆筑混凝土的方法,其施工工藝流程如下:地基處理→搭設支架→安裝底模和支座→全孔預壓→安裝側模→綁扎鋼筋→定位波紋管→安裝內模→澆筑底板和腹板砼→綁扎頂板鋼筋→澆筑頂板混凝土(養護)→穿鋼絞線、張拉壓漿→拆模板和支架。
二、重點環節施工工法
(一)地基處理
為了保證支架所產生的沉降不影響箱梁整體的質量,必須對原地面加以處理,將原地面土、碎渣等軟弱地層進行換填、整平、碾壓。最后鋪設一層30cm左右的三七灰土或砂礫,碾壓至壓實度達到94%以上,并整平形成雙向橫坡,便于排水。為了保證地基的穩定性和一定的承載力,在灰土上或砂礫上最好鋪一層塑料布,防止雨水浸泡,并在地基兩邊預留縱向排水溝,將地面上水引出,降低地基土的含水量。
(二)現澆梁支架搭設
現澆箱梁目前普遍采用碗扣式支架,具有以下優點:接頭構件合理、結構強度高、力學性能好、軸心受力、立桿荷載是扣件架的2.6倍。便于拆裝,自鎖能力強,抗剪、抗彎、抗扭強度大,勞動強度低,一般不需要專業人員安裝,避免螺栓作業,用一把鐵錘即可完成作業,在橋梁現澆支架中使用,可做到省時、省力、安全、可靠。
現澆梁支架的剛度和穩定性會直接影響梁體的質量和外觀,是現澆梁施工成敗的第一個重要環節。而碗扣式支架方的法要求地基基礎表面一定要堅實平整,在搭設過程中尤其應注意調整支架的垂直度。而最主要的則是對支架的剛度、韌性等進行細致的計算,在計算通過后,才可進行組裝施工。計算要點如下:
1、考慮因素
(1)混凝土灌注過程中不均勻分布時的支架最不利檢算;
(2)施工時附加預應力產生的附加變形對支架的影響。
2、荷載組合檢算
(1)強度檢算:荷載包括支架自重、模板自重、梁體自重、施工荷載、澆筑混凝土時的沖擊荷載(4千牛/平米);對于多跨連續梁支架還應考慮基礎沉降的影響在計算強度時考慮沖擊系數為1.12;
(2)穩定性檢算:模板和支架的迎風面積、支架高度、計算風壓、風力系數及施工中的水平力和豎向力的影響。
碗扣支架一般采用如下程序進行搭設:根據箱梁底面及地面標高差,預先選配好立桿規格并擬定縱橫水平拉桿布置圖(做支架受力驗算,確定縱橫水平間距)→在地基上鋪設枕木→下托定位、安裝下部力桿和縱橫向水平桿→測量調整水平拉桿和基準標高并瑣緊立桿碗扣→扶正立桿縱向垂直、拉桿橫向水平→放置腳手板→繼續接高上層立桿和水平拉桿→安裝上托→接正立桿垂直度、扣緊水平桿→放置橫木。
(三)模板安裝
由于上部結構通常會對其外觀表面光潔度要求較高,底板和側模應采用定型鋼模板,內模可利用木模板,接縫處采用玻璃膠封死,以防漏漿。安裝底板前應對底板下的龍骨進行調整,所有標高的調整必須在龍骨上完成,底板的安裝要保證接縫平整,不能有懸空和翹曲,對于四塊根的結合處以及每塊的中心標高進行檢測做到大面平整。其中控制重點是怎樣防止內模的移動。
1、防止內模上浮。內模上浮是箱梁施工中常遇到的問題,它嚴重影響構件的截面尺寸。施工中可采用在內模頂部施加一組垂直壓力的方法,防止內模上浮。即:在橫向槽鋼上栓接鋼管,鋼管抵在內模頂板上,槽鋼兩端用緊固螺栓拉結在兩側外模鋼支撐上,兩側外模鋼支撐與底模固定,即可有效防止內模上浮。
2、防止內模的左右位移。為了固定內模使其無偏移軸線位置,采用高強混凝土塊和方木將內模與外側模頂牢,在澆筑混凝土時將方木逐步拿走。
3、內模的底板采用活動板。將內模的底板做成分塊活動板,澆筑底板混凝土前將底板掀起,待澆筑完底板混凝土后,將內模底板放下,固定后,接著澆筑腹板混凝土。未采用活動板時如果施工工藝安排不當,底板與側板之間會產生接縫,影響箱梁的整體性。采用活動板后,就可以將鋼筋、模板全部安裝好,既可保證混凝土的質量,又大大提高工效。
(四)施工預拱度和支架預壓
在支架上澆筑梁體時,因重力作用要發生一定的下沉和撓度,使梁體的線型受到影響。為使梁體在拆模后獲得設計規定的外形,在施工時必須設置一定數值的預拱度。而要精確計算出其數值,就應全面考慮以下因素:卸支架后上部構造本身及活載一半所產生的豎向撓度;支架在荷載作用下的彈性壓縮;支架在荷載作用下的非彈性變形;支架基底在荷載作用下的非彈性沉陷;由混凝土徐變引起的徐變撓度;預應力反拱度等。根據梁的撓度和支架的變形所計算出來的預拱度之和,為預拱度的最高值。而支架在荷載作用下的彈性及非彈性壓縮變形,通常采用支架預壓的方法消除。
支架搭設完畢,裝完底模后,用沙袋對支架進行梁體荷載的100%進行等載預壓,消除支架的非彈性變形。壓前需在每跨布設觀測點,在壓前及壓上后每日測同一點下沉量并進行記錄,同時檢查碗扣支架整體有無偏移,桿件有無壓彎及變形,方木有無壓裂等幾項指標。在支架停止沉降后,取下沙袋卸載,分析數據,確定彈性下沉量及非彈性下沉量,以其為依據調整頂托高度,使施工后保持其設計位置準確。
(五)波紋管安裝及鋼絞線穿束
首先按設計圖紙要求在箱梁肋上準確布置波紋管的定位筋,縱向間距應小于1m,橫向位置按設計圖紙上的坐標定位。在波紋管接頭處一定要將波紋管接口用小錘整平,以防在穿束時引起波紋管翻卷,嚴重時會導致管道堵塞。還要檢查波紋管是否因為焊接等原因產生破損或變形,若發現一定要在澆筑混凝土之前補好。在與錨墊板接頭處,一定要用膠帶或其他東西堵塞好以防水泥漿滲進錨孔內。
鋼絞線在穿束之前要做好以下準備工作:
1、清洗錨頭上的各種雜物以及多余的波紋管。
2、用高壓水沖洗孔道。
3、在干凈的水泥地坪上編束,以防鋼束受污染。
4、卷揚機上的鋼絲繩要換成新的并要認真檢查是否有破損處。
5、在編束前應用專用工具將鋼束梳一下,以防鋼絞線絞在一起。
6、將綱束端頭做成圓錐狀,用電焊焊牢,表面要用砂輪修平滑,以防鋼束在波紋管接頭處引起波紋管翻卷,堵塞孔道。
若預應力束孔道是曲線狀,用人工穿束就比較困難,通常將鋼絲繩系在高強鋼絲上,用人先將高強鋼絲拉過孔道,然后將鋼絲繩頭用直徑12的半圓鋼環與鋼束頭經焊接而在一起,開啟卷揚機將鋼束徐徐拉過孔內,在鋼束頭進孔道時,用人工協助使其順利入孔。如果在鋼束穿進過程中堵塞,要立即停止,查準堵塞管位置,鑿開砼清除管道內的堵管雜物,繼續用卷揚機將鋼束拖過孔道。
(六)梁部混凝土澆筑
箱梁混凝土澆灌一般情況下分兩次進行。第一次澆筑底板和腹板部分,第二次澆筑頂板部分,兩次澆筑的接茬按施工縫處理。這種分解相對來說對箱梁的質量影響最小,施工也比較方便。工藝要點:
1、混凝土澆灌應盡量加快混凝土的澆筑速度。為達到橋跨結構的整體性要求和防止澆筑上層時破壞下層,澆筑層次的增加須有一定的速度,須使次一層的澆筑能在先澆筑的一層混凝土初凝以前完成。
2、振搗棒插入時必須注意不要接觸到波紋管,以防止漏漿或位移。
3、加強混凝土的養護,混凝土澆筑初凝后立即進行養護。在養護期間,應使其保持濕潤,防止雨淋、暴曬和受凍。因此,對混凝土外露面,待在表面收漿、凝固后即用草簾等物覆蓋,并應經常在模板及草簾上灑水。考慮到結構物對徐變撓度的較高要求,灑水養護時間要盡量延長.以減少環境的影響。
4、混凝土在養護期間或未達到一定強度之前,防止遭受振動。因此,在強度未達到2.5MPa 以前,禁止踩踏,并不得安裝其上層結構的模板及支撐物等設施。
(七)預應力張拉
當混凝土強度達到設計強度的90% 以上,且混凝土齡期不少于7d 時,才能進行預應力張拉。在張拉作業之前對千斤頂、油壓表及油泵進行標定,并繪制標定曲線,張拉時,按標定曲線配套使用。并檢查錨具及預應力鋼束安裝是否正確。
張拉前安裝工作錨,然后用鐵管在夾片后套在鋼絞線上將夾片輕輕地打入錨環,要使夾片均勻,完畢后安裝限位板、千斤頂及工具錨,安裝工具錨夾片時同樣用鐵管將夾片均勻打入工具錨內。張拉時兩端必須同時對稱進行,在進行以上作業時,千斤頂懸掛在鐵架上,調整錨圈、墊板及千斤頂位置,使孔道、錨具和千斤頂三者之間軸線相吻合。
主梁鋼束張拉步驟為: 0→10%σcon(持荷3min)→103%σcon(持荷5min)→σcon→錨固。梁的兩側同時張拉,實施張拉時先進行預張拉(張拉至10%σcon) ,靜立3 min,使鋼絞線受力調整均勻,然后用鋼尺量測出此時活塞伸出量,接著兩端對稱張拉至控制應力的103%,持荷5min,量測活塞相應的伸出量,卸荷至0,量測活塞相應的伸出量。理論伸長值和實際伸長值差值應控制在5%的范圍內。
張拉操作過程中,嚴禁千斤頂正后方站人,以防錨具夾片、鋼絞線彈出傷人。
結語
現澆箱梁在橋梁結構體系里有重要地位,因此必須重視其施工工法,對重點環節的施工加以控制和提高,不斷提高現澆箱梁的施工水平,從而保證橋梁整體的施工質量和施工進度。
參考文獻
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