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        福建預(yù)制箱梁關(guān)鍵技術(shù),工程人必知!

        信息來源:sdjlml.com | 發(fā)布時(shí)間:2020年09月09日

          預(yù)制箱梁因其經(jīng)濟(jì)性、安全、美觀等特點(diǎn),在全,國得到廣泛使用,使用效果也非常好。中小跨徑橋梁實(shí)際運(yùn)營汽車荷載越現(xiàn)行規(guī)范汽車荷載標(biāo)準(zhǔn)的問題突出,大跨徑橋梁的實(shí)際運(yùn)營汽車荷載與規(guī)范汽車標(biāo)準(zhǔn)的適應(yīng)性相對(duì)較好。本文介紹預(yù)制預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁設(shè)計(jì)及施工關(guān)鍵技術(shù)問題,對(duì)設(shè)計(jì)師及施工技術(shù)人員都有實(shí)質(zhì)性的幫助……
          

        預(yù)制箱梁


          設(shè)計(jì)、施工中存在的主要問題
          
          1 我國現(xiàn)役橋梁存在耐久性不足問題
          
          2 橫隔板的設(shè)置問題
          
          3 矩鋼束采用扁錨問題
          
          負(fù)彎矩鋼束采用扁型波紋管時(shí)容易出現(xiàn)漏漿堵塞管道,影響穿束,且壓漿很難保,證飽滿,影響結(jié)構(gòu)耐久性。
          
          4 負(fù)彎矩波紋管在支點(diǎn)附近與支點(diǎn)加強(qiáng)粗鋼筋在同一豎直面上,存在干擾。
          
          5 梁端鋼束張拉錨具與底板粗鋼筋干撓。
          
          6 底板鋼束在支點(diǎn)附近與箍筋干撓問題。
          
          7 支座承載力
          
          06版《公路橋梁板式橡膠支座規(guī)格系列》減少了圓形支座型號(hào),原來是25mm一級(jí),現(xiàn)在是50mm一級(jí),同樣尺寸的支座承載力減少較多。按現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn),所需支座型號(hào)需增加5~10cm,導(dǎo)致梁底截面較為緊張,大跨徑時(shí)不得不改用矩形橡膠支座或盆式支座。
          
          8 扁波紋管縱向連接問題
          
          曲線上橋梁,鄰近孔橫坡存在變化,如兩孔預(yù)制梁橫坡不一致,兩波紋管位置會(huì)有錯(cuò)臺(tái)。
          
          9 底板偶有縱向裂縫:主要在箱梁中央部位,裂縫呈斷續(xù)或連續(xù)狀,一般貫穿箱梁底板,縫寬在0.1㎜—0.25㎜之間。
          
          10 偶有濕接縫縱向裂縫
          
          預(yù)制箱梁設(shè)計(jì)及計(jì)算要點(diǎn)
          
          一、主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn):
          
          1、汽車等級(jí):公路-Ⅰ級(jí);
          
          2、設(shè)計(jì)安全等級(jí):一級(jí),橋梁結(jié)構(gòu)的重要性系數(shù)取1.1;
          
          3、環(huán)境類別:Ⅰ類(一般環(huán)境);
          
          4、環(huán)境作用等級(jí):B級(jí)。
          
          二、結(jié)構(gòu)體系
          
          20、25、30、35、40m箱梁采用先簡支后橋面連續(xù)體系;35m、40m箱梁采用先簡支后結(jié)構(gòu)連續(xù)體系;30m以下跨徑簡支箱梁經(jīng)濟(jì)性較為明顯,所以采用簡支結(jié)構(gòu);35m、40m箱梁簡支與連續(xù)造價(jià)相當(dāng),提供兩種選擇。
          
          預(yù)制梁頂板設(shè)計(jì)成2%的橫坡,底板設(shè)計(jì)成平坡,邊梁頂寬按2.85m設(shè)計(jì),中梁頂寬按2.4m設(shè)計(jì),底寬均設(shè)計(jì)成1m。懸臂設(shè)0.2m的等直段,便于調(diào)整曲線橋的弓弦差。
          
          40m簡支箱梁由于受力較大,需要加大截面尺寸。處理方法有兩種:一是加大梁高10cm,很有效果,但導(dǎo)致簡支和連續(xù)箱梁模板不一致;二是適當(dāng)加高頂板厚度(加2cm),梁高相應(yīng)增加2cm,能達(dá)到同樣效果。三是端橫梁厚度均采用300mm,35m、40m連續(xù)箱梁中橫梁厚度采用400cm。四是30m及以下跨徑不設(shè)置跨中橫隔板,35m、40m跨徑跨中設(shè)置一道橫隔板。
          
          考慮到箱室內(nèi)不設(shè)置隔板方便施工,也有利于內(nèi)模的立模和脫模,受力上也影響不大,所以采用空心橫隔板,厚度采用200mm。
          
          簡支箱梁橫向采用單支座,一聯(lián)均采用板式固定支座;連續(xù)箱梁端支點(diǎn)采用滑板式橡膠支座,橫向設(shè)置兩支座,中支點(diǎn)采用板式固定支座,橫向采用支座。
          
          伸縮縫預(yù)留槽:簡支箱梁聯(lián)端設(shè)置80型淺埋式伸縮縫,不需要預(yù)留槽口。連續(xù)箱梁聯(lián)端設(shè)置80、160型兩種,160型伸縮縫需預(yù)留槽口。
          
          主要材料: 預(yù)制主梁、端橫梁、中橫梁、跨中橫隔板均采用C50混凝土;調(diào)平層采用C40混凝土。HRB400鋼筋。預(yù)應(yīng)力鋼絞線采用抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值=1860MPa、公稱直徑d=15.2mm的低松弛高強(qiáng)度鋼絞線。錨具均采用圓形錨具,型號(hào)主要為YM15-4、YM15-5、YM15-6三種,預(yù)應(yīng)力管道均采用圓形金屬波紋管。
          
          三、計(jì)算要點(diǎn):
          
          主梁按后張法A類預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件設(shè)計(jì)。不考慮調(diào)平層參與受力。滿足11cm瀝青+10cm調(diào)平層和15cm混凝土鋪裝的受力要求。
          
          連續(xù)梁所有濕接頭混凝土一次澆筑完成,負(fù)彎矩鋼束的張拉順序是先兩側(cè)后中間。
          
          橋面板采用公路-Ⅰ級(jí)車輛荷載×1.3進(jìn)行設(shè)計(jì)配筋,懸臂板按護(hù)欄防撞等級(jí)為SS級(jí)進(jìn)行設(shè)計(jì)配筋。
          
          橫梁及橫隔板驗(yàn)算荷載為公路-Ⅰ級(jí)車道荷載,荷載提高系數(shù)同主梁。
          
          主要設(shè)計(jì)參數(shù):
          
          1、混凝土:重力密度γ=26.0kN/;
          
          2、瀝青混凝土:重力密度γ=24.0kN /;
          
          3、年平均相對(duì)濕度: 80%;
          
          4、錨下控制張拉力:;
          
          5、錨具變形與鋼束回縮值(一端):  △L=6mm;
          
          6、管道摩阻系數(shù):      μ=0.25;
          
          7、管道偏差系數(shù):      κ=0.0015  1/m;
          
          8、鋼束松弛系數(shù):      ζ=0.3;
          
          9、地基及基礎(chǔ)不均勻沉降:5mm(僅用于連續(xù)箱梁);
          
          10、梯度溫度:豎向日照正溫差的溫度基數(shù)按100mm瀝青混凝土鋪裝層,考慮一半厚度的混凝土調(diào)平層折減后采用;豎向日照反溫差為正溫差乘以-0.5;
          
          11、汽車荷載分項(xiàng)系數(shù)取值:20m、25m、30m箱梁取1.8,35m取1.7,40m取1.6。
          
          12、存梁時(shí)間:30~90d。
          
          界限承載能力驗(yàn)算:
          
          1)20m、25m、30m、35m、40m跨簡支箱梁 強(qiáng)度富裕量4.6%~14.7%,截面強(qiáng)度均能滿足梁長增加500mm的受力要求。
          
          2)35m跨連續(xù)箱梁跨中截面抗彎強(qiáng)度富裕7.2%~13.9%,支點(diǎn)截面富裕32.9%~46.7%。
          
          3)40m跨連續(xù)箱梁跨中截面抗彎強(qiáng)度富裕4.5%~9.3%,支點(diǎn)截面富裕33.5%~44.3%。
          
          4)邊梁和中梁安全度相當(dāng)。
          
          抗裂驗(yàn)算:
          
          短期效應(yīng)組合下各跨徑截面抗裂強(qiáng)度均滿足規(guī)范要求,跨中截面壓應(yīng)力儲(chǔ)備均在1MPa以上。連續(xù)箱梁支點(diǎn)上緣拉應(yīng)力也未出規(guī)范允許值。
          
          持久狀態(tài)應(yīng)力驗(yàn)算:
          
          標(biāo)準(zhǔn)值效應(yīng)組合作用下,各跨徑截面正應(yīng)力均滿足規(guī)范要求。出現(xiàn)在28m路基40m簡支箱梁中梁跨中上緣,為15.5MPa,小于規(guī)范允許值16.2MPa。
          
          根據(jù)箱梁腹板箍筋設(shè)置,支點(diǎn)主拉應(yīng)力小允許-2.83MPa,跨中主拉應(yīng)力小允許-2.26MPa,箱梁各截面主拉應(yīng)力均滿足要求。
          
          在汽車荷載作用下,各跨徑箱梁跨中長期撓度均未出規(guī)范允許值L/600,且未過規(guī)范允許值的1/3。
          
          小結(jié):
          
          1)各跨徑箱梁界限承載能力均滿足受力要求,小富裕度4.5%,滿足梁長增加±500mm的受力要求,邊梁和中梁安全度相當(dāng)。
          
          2)在短期荷載組合作用下截面抗裂均滿足規(guī)范要求,且跨中有1MPa以上的壓應(yīng)力儲(chǔ)備,連續(xù)梁支點(diǎn)上緣拉應(yīng)力也未出本項(xiàng)目規(guī)定的-1.5MPa。
          
          3)主拉應(yīng)力較大值出現(xiàn)在跨中下緣和支點(diǎn)上緣,需按規(guī)范要求驗(yàn)算箍筋間距,經(jīng)驗(yàn)算箍筋設(shè)置也滿足受力要求。
          
          4)截面剛度完全滿足正常行車要求,活載作用下跨中長期撓度均未出規(guī)范允許值L/600的1/3。
          
          負(fù)彎矩鋼束采用圓錨(取消腹板處的張拉槽口,鋼束均在頂板上布置),采用扁型波紋管時(shí)容易出現(xiàn)漏漿堵塞管道,影響穿束,且壓漿很難保-證飽滿,影響結(jié)構(gòu)耐久性。
          
          加大濕接頭處負(fù)彎矩鋼束縱向連接空間:曲線上橋梁,鄰近孔橫坡存在變化,如兩孔預(yù)制梁橫坡不一致,前后梁波紋管位置會(huì)有錯(cuò)臺(tái)。設(shè)計(jì)可將縱向濕接頭寬度加寬到778mm,這樣可以用兩個(gè)13m的圓弧過渡,過渡更為平緩。
          
          鋼束線形優(yōu)化:
          
          
          可將20、25、30m箱梁底板厚度改為300mm,40m箱梁底板厚度改為360mm,鋼束中心適當(dāng)上抬,避免錨墊板與底板粗鋼筋的干撓。
          
          底板鋼束位置優(yōu)化:適當(dāng)內(nèi)移底板鋼束,避免在變厚段及支點(diǎn)附近與腹板箍筋干撓。
          
          底板箍筋優(yōu)化:由于混凝土收縮和施工的原因,底板可能會(huì)出現(xiàn)縱向裂縫,設(shè)計(jì)時(shí)可將底板上、下層橫向鋼筋改為閉合“箍筋”,確保底板橫向鋼筋的有效,從而增強(qiáng)底板橫向抗裂性。
          
          斜橋聯(lián)端橫梁箍筋采用正布時(shí)不便于立模、拆模,給施工造成麻煩,箍筋可改為斜向布置。
          
          增加腹板處混凝土骨料下落空間:為配合耐久性設(shè)計(jì)要求,可將凈保護(hù)層改為30mm,分布鋼筋放在箍筋內(nèi)側(cè)。外側(cè)就有43mm的空間下混凝土,比原來(26mm)增加17mm的空間,有利于粗骨料的通過。
          
          箱梁頂面預(yù)埋抗剪鋼筋,增強(qiáng)主梁和調(diào)平層的結(jié)合,抗剪鋼筋采用[形鋼筋,可同時(shí)作為調(diào)平層鋼筋網(wǎng)的定位鋼筋。
          
          端橫梁如果采用二次澆筑,內(nèi)模拆除更為方便,內(nèi)模也就可以采用大塊模板,保-證箱梁澆筑質(zhì)量。
          
          濕接縫橫向鋼筋連接盡量采用綁扎連接,避免焊接困難。
          
          預(yù)應(yīng)力鋼束與普通鋼筋布置
          
          預(yù)應(yīng)力鋼束布置:
          
          24.5m路基較28m路基鋼束用量有所減少,同一路基寬度邊梁和中梁受力不同,鋼束設(shè)置也有一定差異。
          
          連續(xù)梁的正彎矩鋼束布置特點(diǎn)與簡支梁相當(dāng),負(fù)彎矩鋼束布置在頂板中,在頂板開設(shè)人洞張拉鋼束,將負(fù)彎矩區(qū)頂板適當(dāng)加厚。
          
          普通鋼筋布置:主梁粗鋼筋布置時(shí)為避免混凝土受拉邊緣出現(xiàn)裂縫時(shí),梁不致因配筋過少而脆性破壞,規(guī)范要求部分預(yù)應(yīng)力混凝土受彎構(gòu)件中普通受拉鋼筋的截面面積不應(yīng)小于0.3% 。設(shè)計(jì)時(shí)可控制主筋配筋率在0.5%左右。
          
          為確保預(yù)制梁鋼筋骨架成型,在箍筋四角均設(shè)置有粗鋼筋,粗鋼筋直徑與底板粗鋼筋相同。
          
          頂板橫向主筋布置:預(yù)制主梁頂板鋼筋采用   12,布置間距100mm,邊梁懸臂設(shè)置了護(hù)欄防撞加強(qiáng)鋼筋,鋼筋直徑為   16,布置間距為100mm。
          
          箍筋布置:各跨箱梁腹板箍筋均采用   12鋼筋,腹板變厚段到支點(diǎn)箍筋間距采用100mm,跨中段箍筋間距采用200mm。底板箍筋也采用   12鋼筋,布置間距同腹板箍筋。
          
          分布鋼筋布置:頂板、腹板、底板分布鋼筋均采用   10鋼筋,腹板、底板分布鋼筋間距采用100mm。
          
          錨下加強(qiáng)鋼筋布置:錨下加強(qiáng)鋼筋采用φ12鋼筋,錨下布置三排,豎向長筋為錨下受力主筋必須設(shè)置彎鉤,橫向短筋采用直筋,未設(shè)置彎鉤。
          
          濕接縫鋼筋布置:濕接縫橫向鋼筋采用環(huán)形鋼筋,一般要求濕接縫環(huán)形鋼筋與主梁外伸鋼筋采用綁扎連接,考慮到24.5m路基濕接縫寬度較窄,環(huán)形鋼筋自錨長度有些不足,要求隔根焊接隔根綁扎。
          
          端橫梁鋼筋布置:端橫梁鋼筋分成預(yù)制和現(xiàn)澆兩部分,兩預(yù)制梁端橫梁鋼筋與現(xiàn)澆橫梁中的短鋼筋采用焊接連接。
          
          中橫梁鋼筋布置:35m、40m連續(xù)箱梁采用墩頂現(xiàn)澆中橫梁將前后兩孔箱梁連成連續(xù)結(jié)構(gòu)。縱向兩孔箱梁頂?shù)装宕咒摻畈捎孟嗤睆降亩啼摻钸M(jìn)行焊接連接,其它分布鋼筋相互綁扎連接。
          
          跨中橫隔板鋼筋布置:35m、40m跨箱梁跨中設(shè)置了跨中橫隔板,跨中橫隔板分成預(yù)制和現(xiàn)澆兩部分。兩預(yù)制梁跨中橫隔板外伸鋼筋與現(xiàn)澆橫梁中的短鋼筋采用焊接連接。
          
          調(diào)平層中鋼筋網(wǎng)采用φ10鋼筋現(xiàn)場加工而成,縱橫間距10cm×10cm縱向鋼筋在中支點(diǎn)處要求保持連續(xù),不得截?cái)唷?/span>
          
          注意事項(xiàng)
          
          一、圖紙注意事項(xiàng):
          
          1 在梁長需要調(diào)整時(shí),僅調(diào)整跨中等截面段長度,梁端及腹板變厚段不得調(diào)整,連續(xù)結(jié)構(gòu)負(fù)彎矩槽口距梁端距離保持不變。
          
          2 簡支箱梁現(xiàn)澆濕接縫在橋面連續(xù)處應(yīng)斷開,濕接縫縱向鋼筋不連續(xù);連續(xù)箱梁在中支點(diǎn)處濕接縫是連續(xù)的,縱向鋼筋不得截?cái)唷?/span>
          
          3 橋梁的斜交方向,應(yīng)根據(jù)橋型布置圖所示的斜交角和方向進(jìn)行箱梁預(yù)制,嚴(yán)防反方向預(yù)制。
          
          二、施工注意事項(xiàng):
          
          箱梁預(yù)制:
          
          整體式路基外邊梁和分離式路基的兩側(cè)邊梁懸臂端部預(yù)留100mm暫不預(yù)制,待澆筑外包護(hù)欄時(shí)一起澆筑,但鋼筋需照常伸出不得截?cái)唷e^下加強(qiáng)鋼筋與錨具自帶的螺旋鋼筋應(yīng)同時(shí)使用,不得只設(shè)置一種。護(hù)欄預(yù)埋鋼筋必須預(yù)埋在預(yù)制梁內(nèi);支座處梁底混凝土楔形塊應(yīng)與預(yù)制梁混凝土同時(shí)澆筑。梁端2m范圍內(nèi)、管道密集部位及錨固區(qū),應(yīng)嚴(yán)格控制混凝土的振搗及養(yǎng)生,確保混凝土的質(zhì)量。
          
          反預(yù)拱度建議值未考慮豎曲線的影響,設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)根據(jù)豎曲線半徑調(diào)整反預(yù)拱度的設(shè)置值;預(yù)應(yīng)力管道也應(yīng)同時(shí)設(shè)反拱度。梁體混凝土澆筑應(yīng)連續(xù)澆筑、一次成形,每片預(yù)制梁澆筑總時(shí)間不宜過6h。預(yù)制梁混凝土拌和物入模溫度宜在5℃~30℃。
          
          安裝箱梁內(nèi)模時(shí),箱內(nèi)端橫梁處的箍筋和分布鋼筋允許從中截?cái)喟庀蛳淞簝?nèi)壁,箱梁內(nèi)模由梁端脫模,脫模后將截?cái)噤摻钸M(jìn)行等強(qiáng)度補(bǔ)強(qiáng)。箱內(nèi)端橫梁混凝土及堵頭混凝土通過梁端頂板預(yù)留槽澆筑。
          
          用于同一跨中各箱梁的混凝土澆筑時(shí)間差、終張拉時(shí)的混凝土齡期差不宜過10d。后期存在新老混凝土連接的結(jié)合面必須在預(yù)制梁場進(jìn)行鑿毛,預(yù)制梁結(jié)合面表層混凝土鑿去5~10mm,在澆筑后期混凝土?xí)r濕潤表面并座漿,以保-證新老混凝土的良好結(jié)合。
          
          預(yù)應(yīng)力工藝:
          
          為有效控制預(yù)制梁生產(chǎn)過程中微裂縫的產(chǎn)生,35m、40m箱梁鋼束在移梁前宜分兩次進(jìn)行張拉(預(yù)張拉和終張拉),30m及以下跨徑箱梁要求一次張拉預(yù)應(yīng)力鋼束。鋼束錨下終張拉控制應(yīng)力為0.75fpk=1395Mpa,錨外張拉控制應(yīng)力還需考慮鋼束與錨圈口之間的摩擦損失,錨口摩阻損失暫按3%考慮。
          
          預(yù)制梁運(yùn)輸、起吊、就位過程中應(yīng)注意采取有效措施確保箱梁的橫向穩(wěn)定。橫向濕接縫澆筑時(shí),應(yīng)按施工規(guī)范要求安裝底模,為嚴(yán)防漏漿,模板周圍采用高強(qiáng)止?jié){橡膠條止?jié){。裸梁堆放不應(yīng)過兩層,應(yīng)適當(dāng)遮蓋,不宜曝曬曝寒。
          
          負(fù)彎矩張拉槽口底層鋼筋嚴(yán)禁截?cái)啵蠈愉摻羁蓮闹薪財(cái)嚓騼蓚?cè),待鋼束張拉完成后,再等強(qiáng)度補(bǔ)強(qiáng)。
          
          所有混凝土澆筑后均需進(jìn)行保濕養(yǎng)護(hù)。預(yù)制梁拆模時(shí)梁體混凝土芯部與表層、箱內(nèi)與箱外、表層與環(huán)境溫度差均不宜大于15℃,氣溫急劇變化時(shí)不宜拆模。
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