公路混凝土连续箱梁施工工艺

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　　摘要：本文在公路预应力混凝土简支转连续箱梁桥的设计方法和施工工艺研究方面虽然取得了一些研究成果，但由于桥梁结构的复杂性、多样性及省冬寒的气候条件特点，还没有形成系统的对该类结构使用后期效果进行全面评价，所以，以后打算开展对预应力混凝土简支转连续箱梁桥成桥后期使用效果及所发现的病害类型处理措施进行进一步的研究工作，为预应力混凝土简支转连续箱梁桥的发展奠定基础。通过对本桥上部结构的分析计算，满足现行规范的指标要求，结构基本合理。
　　关键词：公路混凝土；简支转连续箱梁；施工工艺
　　0 引言
　　 大桥位于南营村东南约1km 处。河道长度24km，流域面积191.6km2，设计流量600m3/s。本桥跨越桥位处的工程地质：表层为碎石土和漂石，层厚1m～2m，其下为全风化及强风化花岗岩。桥位处纵断线位较高，路线与水流方向垂直，为减小桥墩阻水面积，桥墩采用双柱式墩，上部配孔采用2-（5×30）m 预应力混凝土简支转连续箱梁，交角90°,桥梁全长307m。桥台为肋板台，墩、台均为扩大基础。
　　1 构造措施
　　 简支转连续箱梁施工采用工厂预制，吊装就位后，现浇湿接缝和接头，张拉顶板预应力，拆除临时支座，形成5 孔一联连续箱梁。为减轻安装重量和增加横向整体性，在各箱之间设置横向湿接缝，每联端部横梁部分与箱梁同时预制，各墩顶横梁现浇。为满足锚具布置的需要，箱梁端部在箱内侧加厚，腹板内预应力钢束除竖弯外，在主梁加厚段尚有平弯。与此相应的锚固面在三个方向倾斜，使预应力钢束张拉时垂直于锚固端面。为了扩散应力，预应力锚具在梁端布置力求均匀。由于本设计为部分预应力构件，故跨中底板下层钢筋和支点处顶板上层钢筋根据承载能力极限状态计算设置。钢绞线弯折处采用圆曲线过渡，管道必须圆顺，预制箱梁定位钢筋在曲线部分以间隔50cm、直线段间隔为100cm 设置一组，顶板负弯矩钢束的定位钢筋每隔100cm 设置一组。箱梁顶板负弯矩钢束的钢波纹扁管应在预制箱梁时预埋，在箱梁安装好后，浇注连续接头段前应将对应的扁管连接好。预制箱梁简支安装时的临时支座，可采用硫磺砂浆制成，硫磺砂浆内埋入电热丝，采用电热法解除临时支座。
　　2 施工工艺流程与要求
　　2. 1 施工工艺流程
　　 首先，在预制场预制箱梁，待混凝土强度达到设计强度的100%后，张拉正弯矩区预应力钢束，压浆并及时清理箱梁底板通气孔。在桥墩顶预定位置设置临时支座并安装好永久支座，逐孔安装箱梁，使箱梁置于临时支座上，此时为简支结构状态，之后连接桥面钢筋与横梁钢筋，连接接头段钢筋，设置接头钢束波纹管并穿束。在日温最低时（不高于+20℃且各现浇段的浇筑气温应基本相同，温差应控制在5℃以内）浇注连续接头、中横梁及两侧与顶板钢束同长范围内的桥面整体化混凝土。达到设计强度的100%时，张拉顶板钢束并压浆。接头完成后，由跨中向支点浇注剩余部分的桥面整体化混凝土，浇注完成后，拆除一联内的临时支座，完成体系转换。拆除临时支座时应特别注意严防高温影响橡胶支座质量。喷洒防水层、安装伸缩装置、进行桥面系施工。
　　2. 2 施工工艺要求
　　 张拉预制底座应坚固、无沉陷，并考虑利于排水，防止由于排水不畅造成地基下沉。底座的反拱度值应参照设计文件所提供的反拱度值(为理论计算值，为建议值)、结合实际施工和生产性试制梁的张拉情况确定。模板必须保证必要的强度、刚度和稳定性，能可靠地承受施工过程中的各项荷载，保证箱梁各部形状、尺寸符合设计要求。模板分块应结构合理、装拆方便，并充分考虑模板的适应性和周转率。箱梁外模应采用定型钢模或大块高强度覆膜竹胶合模板，模板表面应光洁、无变形，接缝严密不漏浆。在同一结构中应采用同一类别的脱模剂，脱模剂不得用废机柴油，也不得使用易粘在混凝土上或使混凝土变色的油料。内模宜采用木模、钢模、钢木组合模。内模定位应准确、牢固，不得有错位、上浮、涨模等情况。钢模板的面板变形不应超过1.5mm。模板挠度:外模不应超过模板两支点距离1/400、内模不应超过两支点距离1/250。钢筋接头当钢筋直径≥12mm 时，采用焊接；当钢筋直径<12mm 时，可采用绑扎。预应力钢材：施工过程中钢绞线的截断宜采用切断机或砂轮锯，不得使用电弧。钢波纹管：金属钢波纹管可采用成品镀锌钢波纹管或用镀锌钢带制作，但钢带厚度对于负弯矩束扁波纹管应不小于0.35mm；对于箱梁内圆截面波纹管厚度应不小于0.30mm。箱梁混凝土的原材料要求水泥应采用不低于52.5号的硅酸盐水泥或不低于52.5 号的普通硅酸盐水泥，同一座桥的箱梁应采用同一品种水泥，不得采用复合水泥或变质水泥；粗骨料应采用连续级配的坚硬碎石，碎石宜采用锤击式破碎生产。碎石最大粒径不宜超过2cm，以防混凝土浇筑困难或振捣不密实；细骨料宜采用级配良好、质地坚硬、颗粒洁净的河沙，且不含结块、软弱或针片状颗粒，无黏土、尘土、盐碱、壤土、云母、有机物或其它有害物质，并有合适的细度模数，使用前应冲洗；可掺加一定量的减水剂，减水剂中应无氯化钙；不得使用加气剂。箱梁混凝土的配合比，应以质量比计并应通过设计和试配选定。配制的混凝土拌和物应满足和易性、凝结速度等施工技术条件，制成的混凝土应符合强度、耐久性等质量要求，提高混凝土的和易性不宜采用加大含砂率和水泥的方法，混凝土强度亦不宜配制过高。
　　 混凝土拌和物的坍落度应根据施工条件确定，箱梁预制宜选用70mm 左右。混凝土的水灰比应控制在0.35～0.45 之间，水泥用量最小不得小于360kg/m3， 最大不宜大于500kg/m3混凝土应在试配时做静抗压弹性模量试验，以满足对混凝土静抗压弹性模量的要求。拌制混凝土应按批准的配合比进行施工，各种衡器应保持准确；对骨料的含水率应经常进行检测，据以调整骨料和水的用量。混凝土应保证充分的机械搅拌时间。混凝土的运输应满足浇筑工作不间断并使混凝土运到浇筑地点时仍能保持均匀性和规定的坍落度。对钢筋、预埋件、波纹管、混凝土保护层厚度（垫块）及模板满足设计要求后，才能浇筑混凝土，浇筑前必须清除模板中杂物。在浇筑时，应检查混凝土的均匀性和坍落度。混凝土可采用底板、腹板、顶板全断面由梁一端向另一端斜向循序渐进的方法进行，浇筑完一段底板后需扣牢底板顶模板；或用先浇底板和2/3 高度的腹板，再浇筑剩余腹板、顶板，若腹板处先后浇筑的时差超过混凝土的初凝时间，应按施工缝处理。
　　 箱梁腹板与底板及顶板连接处的承托、预应力钢材锚固钢筋密集部位，应特别注意振捣。箱梁混凝土应以多个小功率附着式振捣器振捣为主，局部不易振实处以插入式振捣器辅助振捣，以确保混凝土振捣密实。附着式振捣器布置要均匀，间隔距离不得超过有效半径的两倍；插入式振捣器应避免触及预应力管道。混凝土的浇筑应连续进行。混凝土密实的标志是混凝土停止下沉、不再冒出气泡、顶板表面呈现平坦、泛浆。浇筑混凝土时应防止模板、钢筋、波纹管等的松动、变形、破裂和移位。混凝土初凝后，模板不应有振动。混凝土浇筑完成，表面收浆干燥后，应及时养护(若在波纹管内放置芯棒，注意抽动的适宜时间)。混凝土强度建议达到设计强度的80%、或根据现场施工试验结果，并征得监理工程师同意后方可拆模，拆模时应防止损伤混凝土。预制箱梁及湿接缝钢筋构件均现场绑扎或焊接，尤其是箱梁顶板横向连接钢筋，要牢固定位。箱梁正弯矩预应力孔道波纹管，应有一定强度。安装位置准确，管节连接平顺，孔道锚固端的预埋钢板应垂直孔道中心线。箱梁负弯矩预应力孔道为扁波纹管，为防止混凝土浇筑过程中波纹管变形过大，可在管内放置芯棒。每联边跨箱梁预制时应注意预埋伸缩缝的预埋钢筋。应在钢筋与模板间采用可靠的垫块，以保证混凝土保护层厚度。钢绞线和锚具质量必须得到可靠保证，张拉用千斤顶在使用前应全面进行校定。钢绞线张拉控制应力应考虑锚口摩阻损失(锚口摩阻损失应在施工时测定或由厂家提供)，钢绞线不得采用超张拉，以免钢绞线张拉力过大。钢绞线张拉程序如下：0σk→0.1σk→0.2σk→张拉控制应力σk(含锚口摩阻损失)持荷5min 锚固。钢绞线采用双控，以钢绞线伸长量校核，钢绞线伸长量的量测应注意：0σf→0.1σk 的伸长量采用推算的方法，即以0.1σk 张拉到0.2σk 的钢绞线伸长量作为0σk→0.1σk 的伸长量。实测伸长值与理论伸长值的差值应控制在±6%以内。混凝土的强度达到设计值的100%时及时进行张拉，每片箱梁张拉时横桥向对称张拉，顶板负弯矩钢束单个锚具采用整体张拉。箱梁上拱度的观测：预制箱梁张拉完毕后应注意观测跨中1d、3d、7d、14d、30d、60d、90d 的上拱值并作好记录(要考虑底座支点的沉降)，绘出其变化曲线并注意与理论计算值比较，正负差异控制不超过20%。预应力张拉完毕后应及时灌浆。压浆前，须将孔道清洗洁净、湿润，如有积水应用吹风机排除。水泥浆应由525# 硅酸盐水泥或525# 普通硅酸盐水泥和水组成(通过试验可掺入适量的膨胀剂)。水泥浆28d 抗压强度应不小于50MPa(用70.7mm 立方体测试)严格控制水泥浆的泌水率、不受压缩的膨胀率和流动性，严格控制孔道的灌浆工艺以保证孔道灌浆密实，水泥浆强度达到40MPa 时，箱梁方可吊装。梁存放场地，应整平夯实，并考虑排水，防止由于排水不畅造成地基下沉；主梁应按吊装顺序编号存放，主梁存放应在梁底支点附近采用垫木，主梁存放不宜超过两层，层与层之间也应设垫木；主梁存放期宜按照设计规定执行，采用仪器观察主梁存放期的变形，并做好记录；主梁存放时，及时将预制箱梁通气孔疏通，以避免箱梁产生过大的温度应力。箱梁吊装前的准备工作:在墩台盖梁上标注永久性支座、临时性支座及箱梁腹板边缘位置；检查箱梁预埋件位置；校正湿接缝位置处横梁钢筋位置；凿除处理层、混凝土表面的水泥砂浆和松弱层；安装好临时支座及永久性支座，临时支座采用硫磺砂浆应试验配合比。
　　3 结束语
　　 目前，在简支转连续结构体系的施工工艺上，存在一定的分歧，对后连续端部的浇筑顺序、后连续预应力的张拉顺序以及后连续端部的浇筑方式缺乏统一的认识。结合实际工程，提出其设计、施工要点及对施工工艺控制的要求。该施工工艺对该类结构的推广、发展是十分重要的。

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