8.悬臂现浇连续梁施工工艺及要点
8.1 0号段施工技术要求
(1)底模铺设
调整支架高程后铺设底模,底模采用竹胶板。竹胶板板间拼缝应严密,不得有错台、翘曲或较大缝隙,防止浇筑混凝土时漏浆及底板不平顺。0号块底模完成后等载预压,消除非弹性变形,设观测点测量弹性变形,作为施工高程依据。
(2)临时支座、永久支座安装
临时支座浇筑时在支座顶、底面涂隔离剂,便于体系转换时凿除,临时支座通过预埋筋与墩柱及梁体固结。根据当地最高与最低温度,计算由此产生的连续梁伸缩量和支座位移量,确定0号段底部永久支座安装时预留的偏移量。永久支座垫石必须严格抹平,以确保支座安装水平。支座螺栓通过环氧树脂砂浆与墩柱固结牢靠。
(3)模板安装。精确定出梁中心线及底板边线,架立侧模,模板采用定型组合钢模。
(4)钢筋绑扎及预应力管道定位。钢筋绑扎按设计图纸及规范要求进行,严格控制钢筋的下料、加工,做到钢筋出场验收合格。钢筋绑扎中,事先要安排好钢筋绑扎的先后次序,选择好钢筋保护层的支垫方式。注意各种预埋件及预埋孔的位置、尺寸、规格,不得遗漏。预应力管道定位要准确。为避免施工过程中,预应力管道进浆堵塞,在管道内穿入直径稍小的硬塑管防止堵塞。
(5)混凝土浇筑。混凝土浇筑采用泵送方式。搭设混凝土作业平台,在顶板上预留天窗,布置输送混凝土的漏斗和串筒。从底板开始前后、左右对称浇筑0号段混凝土,混凝土浇筑顺序由1号段中心分别向1号段分层浇筑,先底板后顶板。待底板浇筑完成后,一次性将顶板浇筑完成。
(6)养护及预应力施工。混凝土浇筑完成后,加强对梁段尤其是箱体内侧与外侧的洒水养护。当混凝土强度和养护期达到设计要求后,张拉预应力束并封头压浆。
8.2悬浇段施工
(1)挂篮施工
①挂篮安装
挂篮结构构件运达施工现场后,利用吊车或塔吊吊至已浇梁段顶面,在已浇好的0块开始,每段悬浇的长度均按设计要求进行,每块采用一次浇筑完成。在悬臂挂篮施工前建立连续梁线型控制点,桥梁中线控制点。
箱梁块模板与前段梁段紧密结合,严格按设计要求进行接缝处理,严防接缝处错台和漏浆。挂篮底模后下横梁刚度要大,采用强度高的后短吊带收紧,以防底板接缝处错台和漏浆。内、外侧模在后一块搭接处事先预埋好"H"型螺母或拉杆孔,在浇筑下一阶段混凝土前利用此螺母或孔收紧模板。
每节梁段混凝土在初凝前一次浇筑完成,浇筑砼时,从悬臂端部开始向根部顺序浇筑,在根部与前段混凝土连接,在浇筑过程中随时调整由于梁段自重在挂篮上产生的挠度避免产生裂缝。悬臂浇筑的要点是,在混凝土浇筑时力求两端平衡。为有效控制箱梁两端的混凝土浇筑重量偏差,严格两端的混凝土浇筑的盘数,一盘一盘控制,两端交叉泵送,做到两端混凝土等量对称进行,浇筑速度一致,使悬臂端砼数量误差不超过要求。
悬臂浇筑过程中,作好箱梁块悬浇的监测、监控工作。在每个块件的前端顶、底板设置几处观测点,测出每个阶段的高程变化情况,以控制箱梁块的抬高量和箱梁悬浇过程中的线型。
①挂篮前移:在前一梁段施工完毕后,解除放松各吊点,使模板脱离梁体,解除梁上后锚点,进行锚固转换,行走小车托力转换在滑道上,通过手拉葫芦拖拉主桁,整个挂篮前移动至下一梁段位置。
②挂篮调整及锚固:挂篮就位后,进行主桁和底篮后锚安装,然后通过测量仪器进行中线、高程测量、定位,通过千斤顶进行标高调整,经过检查确定合格后,最后进行全面锚固。悬臂浇筑过程中,作好箱梁块悬浇的监测、监控工作。在每个块件的前端顶、底板设置几处观测点,测出每个阶段的高程变化情况,以控制箱梁块的抬高量和箱梁悬浇过程中的线型。
③模板就位
梁段模板安装的尺寸允许偏差和检验方法,符合相关规范规定。
④普通钢筋、预力筋安装及张拉,混凝土浇筑及养护见前面章节。
8.3合拢段施工及结构体系的转换
连续箱梁合拢施工时先边跨合拢,再中跨合拢。合拢温度符合设计要求,合拢段两端悬臂标高及轴线允许应符合设计或规范要求。
8.3.1.边跨合拢
⑴施工准备
①悬臂梁段浇注完毕,拆除悬臂挂篮;
②清除箱顶、箱内的施工材料、机具,用于合拢段施工的材料、设备放至墩顶;
③在两悬臂端预备配重水箱;
④期气温变化规律测量记录。
⑵边跨合拢段支架及模板
边跨合拢段与边跨等高度现浇段一样,采用型钢支架支模施工。悬臂梁段浇注完毕,拆除挂篮,接长边跨等高度现浇段支架托梁,并于悬臂端箱梁底板锚固。外模及底模采用挂篮模板,内模采用组合钢模。
⑶设平衡重
在合拢段两边的悬臂端分别吊装平衡重(各为合拢段重的一半)。
⑷普通钢筋及预应力管道安装
普通钢筋在地面集中加工成型,运至合拢段绑扎安装。底板束管道安装前,试穿所有底板束,发现问题及时处理。合拢段底板束管道采用钢管,或者用双层波纹管替代,管道内穿入钢绞线芯模,以保证合拢段混凝土浇注后底板束管道的畅通。其余预应力束及管道安装同箱梁悬灌梁段。
⑸合拢锁定
合拢前使悬臂端与边跨等高度现浇段临时连接,尽可能保持相对固定,以防止合拢段混凝土在浇注及早期硬化过程中发生明显的长度改变,锁定时间按合拢段锁定设计执行,临时"锁定"是合拢的关键,合拢"锁定"遵循又拉又撑的原则,劲性骨架采用"预埋钢板+连接型钢+预埋钢板"结构,其断面面积及支承位置根据锁定设计确定,合拢时,在两预埋钢板之间设置连接型钢,连接型钢布置在箱梁体外。
⑹浇注合拢段混凝土
合拢段混凝土浇注过程中,按新浇注混凝土的重量分级卸去平衡重(即分级放水),保证平衡施工。合拢段混凝土选择在一天中气温较低时进行浇注,可保证合拢段新浇注混凝土处于气温上升的环境中,在受压的状态下达到终凝,以防混凝土开裂,混凝土的浇注速度每小时10m³左右,3~4小时浇完。
⑺预应力施工
合拢段永久束张拉前,采取覆盖箱梁悬臂并洒水降温以减小箱梁悬臂的日照温差。底板预应力束管道安装时要采取措施保证管道畅通,待合拢段混凝土达到设计强度和相应龄期后,先张拉边跨顶板预应力束,再张拉底板第一批预应力束,按照设计要求的张拉吨位及顺序双向对称进行张拉。横向、竖向及顶板纵向预应力施工同箱梁悬灌梁段施工。
⑻直线段支架下落,拆除模板及支架。
8.3.2.中跨合拢
(1)吊架及模板安装
中跨合拢梁段采用合拢吊架施工,合拢吊架和模板采用施工挂篮的底篮及模板系统。
安装步骤为:
①将挂篮的底篮整体前移至合拢段另一悬臂端;
②在悬臂端预留孔内穿入钢丝绳,用滑车吊起底篮前横梁及内外滑梁的前横梁;
③拆除挂篮前吊杆;
④用卷扬机调整所有钢丝绳,使底篮及内外滑梁移到相应位置,安装锚杆、吊杆和联接器将吊架及模板系统锚固稳定;
(2)设平衡重
采用在悬臂端的水箱中加水的方法设平衡重,近端及远端所加平衡重吨位由施工平衡设计确定。
(3)合拢锁定
合拢前使合拢段两共轭悬臂端临时连接,尽可能保持相对固定,以防止合拢段混凝土在浇筑及早期硬化过程中发生明显的长度改变。合拢前除悬臂端按平衡要求设置平衡重外,如施工控制有要求时还将对合拢段处采取调整措施。
合拢段劲性骨架采用"预埋钢板+连接型钢+预埋钢板"结构,其断面面积及支承位置根据锁定设计确定,合拢时,在两预埋钢板之间设置连接型钢,连接型钢布置在箱梁体外。
(4)浇筑合拢段混凝土
中跨合拢段混凝土要在一天温度最低的时候浇筑。浇筑时,根据混凝土浇筑的速度即使泄水箱配重,防止不平衡浇筑而出现安全质量重大事故。
8.4.钢筋工程
钢筋由工地集中加工制作,运至现场由吊车提升、现场绑扎成型。
箱梁顶板、腹板内有大量的预埋波纹管,为了不使波纹管损坏,一切焊接在波纹管埋置前进行,管道安装后尽量不焊接,当普通钢筋与波纹管位置发生矛盾时,适当移动钢筋位置,准确安装定位钢筋网,确保管道位置准确。
钢筋绑扎前由测量人员复测模板的平面位置及高程,其中高程包括按吊架的计算挠度所设的预拱度,无误后方进行钢筋绑扎。纵向普通钢筋在两梁段的接缝处的连接方法及连接长度满足设计及规范要求。
悬灌梁段及现浇段钢筋绑扎流程:先进行底板普通钢筋绑扎及竖向预应力钢筋梁底锚固端(包括垫板、锚固螺母及锚下螺旋筋)的安装,再进行腹板钢筋的绑扎、竖向波纹管及预应力钢筋的安装、腹板内纵向波纹管的安装,最后进行顶板普通钢筋的绑扎、顶板内纵向波纹管的安装、横向钢绞线及波纹管的安装。
钢筋工程施工注意事项:
⑴在底板和腹板钢筋绑扎完毕进行腹板及顶板模板安装时,应在箱梁内铺设脚手板,不许踩踏底板钢筋。
⑵管道定位网如设计数量不够时,应加密,确保管道位置正确。
⑶钢筋伸出梁段端头的搭接长度满足设计要求,节段钢筋的接头连接按设计要求搭接,如无要求时,采用绑扎搭接。
⑷钢筋的保护层用与梁体同标号的砂浆垫块支垫。
⑸铺设钢筋的位置与预应力管道发生矛盾时保证预应力管道的位置准确。
8.5.预埋件
预埋件分为结构预埋件和施工用预埋件。安装预埋件时先进行施工放样,在每次浇筑混凝土之前,仔细检查各预埋件的数量并复测其位置,确认无误后方进行混凝土浇筑。
8.6.混凝土工程
混凝土采用搅拌车运送到墩位,泵送入模,每块一次浇筑完成。
混凝土的运输能力满足其初凝和浇筑速度的需要,混凝土浇筑连续进行,浇筑工作不得间断,混凝土运到浇筑地点后保持良好的和易性和规定的坍落度。
当混凝土倾落高度超过2m时,通过串筒等减速设施下落。
悬臂施工的两个对称块及横断面平衡灌注。每个块混凝土浇筑按斜向分段、水平分层、连续浇筑。纵向从悬臂端向接缝端方向分层浇筑振捣,以克服挂篮变形引起主梁开裂。横桥向需对称于桥中线浇筑以防挂篮受扭。灌注顺序:先底板,再腹板,最后灌注顶板。在浇筑箱梁底板、腹板砼时控制其浇筑速度,加强振捣,切忌因浇筑速度过快导致翻浆、预应力孔道上浮及蜂窝麻面现象。
混凝土振捣采用插入式振动器。振捣棒避免碰撞模板、钢筋。对钢筋密集区、有预埋件区域、预应力锚具区域、腹板与底板倒角处等区域须加强振捣。
混凝土随灌随振捣,避免漏振、欠振或过振。
混凝土入模过程中,随时保护管道不被碰瘪、压扁,混凝土未捣实前,切忌操作人员在混凝土面上走动,以免引起管道下垂,致使混凝土"搁空"、"假实"现象发生。灌注腹板混凝土时,为避免松散混凝土留在顶上,待灌注顶板混凝土时,这些混凝土已初凝,易使顶板出现蜂窝,故在灌注腹板混凝土时,进料口周边用卸料钢板盖住。
在腹板与底板倒角处,注意振捣密实,灌注腹板混凝土后,不得再振捣底板混凝土,以防止腹板梗角处混凝土外鼓,上部悬空,出现空洞。
灌注混凝土时,要防止锚垫板位移和倾斜,防止管道踩扁和移动。
混凝土浇筑过程中要有专人检查模板,防止漏浆、跑模。
混凝土灌注后,必须对梁体底板、顶板面进行两次收浆,清除多余混凝土,保证梁体尺寸和封闭收缩裂纹。主梁顶面必须用木抹收浆抹平,现场每隔1~2m设置一个高程控制点,保证主梁混凝土面平整,纵横向坡度符合要求。
冬季施工时,按规范中冬季施工的有关规定办理,采取防寒措施。必要时可采取水和砂子加温,以提高混凝土的温度。严禁用含冰的粗、细骨料拌和混凝土。入模时混凝土温度根据具体保温方法确定,一般细薄截面在10度以上。
混凝土浇筑完成后进行挂篮的高程测量,并与浇筑前挂篮的高程数据进行比较,为后续施工取得经验数据,提供参考。
砼浇筑完毕后,顶面采用土工布覆盖并浇水养护,箱内及腹板采用渗水法养护。
8.7.预应力工程
三向预应力施工按先纵向后竖向再横向的顺序进行。
⑴预应力筋及其管道的安装
①竖向预应力
为确保竖向预应力筋的位置准确、垂直,在中部采用定位钢筋、在顶面用角钢定位。竖向预应力筋锚固端与墩身钢筋位置发生矛盾时,保证锚垫板和锚下螺旋筋的位置准确而调整墩身钢筋位置。竖向预应力钢筋用切割机切割,预应力钢筋要垂直预先安装。
②纵向预应力
纵向预应力管道,设置定位钢筋定位,管道中穿入胶管保持管道顺直,在混凝土浇筑过程中,经常转动胶管,以防预应力波纹管漏浆"凝死"胶管,在混凝土浇筑完毕初凝后抽出。纵向预应力钢绞线用穿束机穿短束,卷扬机整束牵引穿长束。
③横向预应力
横向预应力钢绞线及波纹管在竖向和纵向预应力管道安装完毕后安装。横向预应力钢绞线采用先穿后安的方法。
④预应力孔道安装注意事项:
连续梁预应力管道随梁段悬臂灌注而逐段接长,管道接头数量众多,保证管道畅通,采取的措施是:
A.管道接头处用胶带纸缠绕,再绑扎几道铁丝,加强接头的严密性。
B.浇筑砼时,振捣人员熟悉管道位置,严禁振捣棒与波纹管接触,以免管壁受伤,造成漏浆。
C.加强岗位责任制,严格执行管道安装操作工艺要求。
D.在砼浇筑过程中,派专人用略小于波纹管直径的通孔器通孔,使漏入管道内的水泥浆在未凝固前被掏出或赶成薄层。
⑵预应力张拉及锚固
预应力张拉设备使用与锚具相配套的千斤顶及油泵,使用前先进行标定,确保张拉质量。张拉时做到对称、平衡。
①预应力张拉
A.纵向预应力
纵向预应力采用穿心式千斤顶张拉,张拉顺序为先腹板束,后顶板束,左右对称张拉。
B.横向预应力
横向预应力钢束为扁形锚具锚固,利用悬臂板的支架搭设工作平台,由0段向两边与桥轴线对称单向张拉。竖向预应力张拉分二次张拉,确保竖向预应力值。
D.预应力筋张拉采用张拉力与伸长量双控,以张拉力为主,实际伸长量与计算伸长量差值控制在±6%以内,张拉时混凝土强度必须达到设计规定强度以上,张拉步骤严格按照设计或规范要求进行。
E.施工过程中若出现异常现象(如滑丝、断丝、锚具损坏)立即停止操作进行检查,并作出详细记录。若锚具损坏或滑丝、断丝根数超出规范规定,则采取重新张拉或换束后重新张拉锚固。张拉施工时严格按设计要求和规范进行,并填好施工记录。
②压浆及封锚
A.压浆管的布置
纵向预应力除在两端分别设置压浆孔和出浆孔外,还需按规范要求在中间设接力压浆孔。横向和竖向预应力管道,每一段设压浆嘴、排气孔各一个。
B.压浆
预应力管道压浆采用不低于设计等级的水泥浆,并按规定比例加入符合要求的膨胀剂。施工中采用真空压浆工艺,使得管道水泥浆更密实。竖向预应力钢筋压浆时,由相连的一根向另一根压浆,纵、横向预应力管道由一端向另一端压浆。
压浆注意事项:压浆前先用清水清洗预应力管道,然后用空压机将管内积水吹净。严格按规范要求配浆及压浆,压浆时注意观察有无串孔、漏浆,做好压浆记录。若串孔,立即检查原因,及时处理。
真空辅助压浆工艺:后张预应力筋的腐蚀主要原因是压浆不密实,浆体中常含有气泡,凝固后变成孔隙;同时水泥浆易离析、泌水,使压浆不饱满,水还会沾着气泡形成孔隙,渗漏腐蚀预应力筋,为工程留下隐患。而真空辅助灌浆就是采用真空泵抽吸预应力孔道内的空气,使孔道压力达到-0.1MPa左右的真空度,然后在孔道的另一端用压浆机以大于0.7MPa的压力将拌制好的水泥浆压入预应力孔道,以提高孔道压浆的密实度,减少气泡的形成。
C.封锚:对于需封锚的锚具,压浆后先将其周围冲洗干净并对梁端砼凿毛,然后设置钢筋网浇筑封锚砼。封锚砼的强度符合设计规定,一般不低于构件砼强度等级值的80%。必须严格控制封锚后的梁体长度。
③预应力工程施工注意事项
连续梁预应力管道随梁段悬臂灌注而逐段接长,管道接头数量众多,保证管道畅通,采取的措施是:
A.管道接头处用胶带纸缠绕,再绑扎几道铁丝,加强接头的严密性。
B.浇筑砼时,振捣人员应熟悉管道位置,严禁振捣棒与波纹管接触,以免管壁受伤,造成漏浆。
C.加强岗位责任制,严格执行管道安装操作工艺要求。
D.在砼浇筑过程中,派专人用略小于波纹管直径的通孔器通孔,使漏入管道内的水泥浆在未凝固前被掏出或赶成薄层。
8.8.连续箱梁悬灌施工线形控制
为确保施工中结构的可靠性和安全性以及保证桥梁线形及受力状态符合设计要求,对桥梁悬臂施工进行控制。
⑴线形控制相关参数的测定
①挂篮的变形值
施工挂篮的变形难以准确计算,要通过挂篮荷载试验测定。在挂篮拼装后,采用反压加载法进行荷载试验,加载量按最不利梁段重量计算确定。分级加载,加载过程中测定各级荷载下挂篮前端变形值,可以得到挂篮的荷载与挠度关系曲线。
②施工临时荷载测定
施工临时荷载包括施工挂篮、人员、机具等。
③箱梁混凝土容重和弹性模量的测定
混凝土弹性模量的测试主要是为了测定混凝土弹性模量E随时间的变化规律,即E—t曲线,采用现场取样通过万能试验机进行测定,分别测定混凝土在7、14、28、56天龄期的E值,以得到完整的E—t曲线。
混凝土弹性模量和容重的测量通过现场取样,采用试验室的常规方法进行测定。
④预应力损失的测定
预应力损失分几种,本标段桥施工中主要测定纵向预应力钢绞线的管道摩阻损失,以验证设计参数取值和实际是否相符,根据有效预应力计算由预应力施工引起的悬臂挠度。测定时,在预定的测点位置,将波纹管开孔,采用电阻应变片和电阻应变仪测量钢绞线的实际管道摩阻损失。
⑤混凝土的收缩与徐变观测
混凝土的收缩与徐变采用现场取样,进行7天、14天、28天、90天的收缩徐变系数测定,在测定结果没有以前,采用以前施工中相同或相似条件下同等级混凝土的试验数据。
⑥温度观测
温度是影响主梁挠度的最主要的因素之一,温度变化包括日温度变化和季节变化两部分,日温度变化比较复杂,尤其是日照作用,季节温差对主梁的挠度影响比较简单,其变化是均匀的。因此为了摸清箱梁截面内外温差和温度在截面上的分布情况,在梁体上布置温度观测点进行观测,以获得准确的温度变化规律。
⑵施工预拱度计算
在桥梁悬臂施工的控制中,最困难的任务之一就是施工预拱度的计算。箱梁预拱度计算根据现场测定的各项参数由专业施工控制程序计算得出。
⑶悬臂箱梁的施工挠度控制
①根据预拱度及设计标高,确定待悬灌梁段立模标高,严格按立模标高立模。
②挠度观测资料是控制成桥线型最主要的依据,在现场成立专门的观测小组,加强观测每个节段施工中混凝土浇筑前后、预应力张拉前后4种工况下悬臂的挠度变化。
每节段施工后,整理出挠度曲线进行分析,及时准确地控制和调整施工中发生的偏差值,保证箱梁悬臂端的合拢精度和桥面线型。为了尽量减少温度的影响,挠度的观测安排在早晨太阳出来之前进行。
③合拢前将合拢段两侧的最后2~3个节段在立模时进行联测,以保证合拢精度。
⑷高程监测
①高程测点布置与监测安排
在每个箱梁节段上布设二个对称的高程控制点,以监测各段箱梁施工的挠度及整个箱梁施工过程中是否发生扭转变形。
②测量仪器选择与测量时间安排
A.仪器及元件选择
应力监测采用钢弦变计作为应力传感元件按测点位置埋置在箱梁混凝土中,其导线引出混凝土面保护好,测量时用频率接收仪测量其频率,将频率换算成应变,最后可得出测点位置混凝土的应力。
B.应力测点布置
墩顶现浇段中心、箱梁悬臂根部、L/8、L/4、3L/8、L/2(其中L为大桥主跨跨度)截面及边跨端部为控制截面。除上述外,还需对支座反力进行监测。
根据监测结果,可了解施工阶段箱梁的受力状态,保证施工安全。同时,成桥后亦可继续测量各点应力,验证大桥的设计承载能力。
8.9.现浇梁施工质量通病及预防措施
(1)露筋
①产生原因
A.混凝土振捣时钢筋垫块移位,或垫块太少,钢筋紧贴模板,致使拆模后露筋。
B.钢筋混凝土构件断面小,钢筋过密,如遇大石子卡在钢筋上水泥浆不能充满钢筋周围,使钢筋密集处产生露筋。
C.混凝土振捣时,振捣棒撞击钢筋,将钢筋振散发生移位,因而造成露筋。
②预防措施
A.钢筋混凝土施工时,注意垫足垫块,保证厚度,固定好。
B.钢筋混凝土结构钢筋较密集时,要选配适当石子,以免石子过大卡在钢筋处,普通混凝土难以浇灌时,可采用细石混凝土。
C.混凝土振捣时严禁振动钢筋,防止钢筋变形位移,在钢筋密集处,可采用带刀片的振捣棒进行振捣。
(2)墩顶梁段(零号块)临时固结不牢
①原因分析
A.临时固结措施选用不当。
B.对临时固定结构的计算及稳定性验算考虑欠周到。
②预防措施
A.正确选用临时固结方式和采用可靠的支承措施。
B.临时固结或支承措施的要求是固结和支承可靠,确保施工中的的稳定与安全,同时又能在体系转换时,方便快捷地解除约束。
C.正确设置临时支座。
(3)起步段(零号段两侧安装挂篮的起始节段)线形偏差过大
①原因分析
A.起步段长度选择不当,对安装吊蓝要求考虑不周。
B.支架设计未经整体刚度、稳定性验算。支架未经预压或抛高不够。结构弹性、非弹性变形过大或地基沉降过大。
C.施工时实际工况与设想相差过大,对施工中可能发生的因素考虑不周。
②预防措施
A.为拼装挂篮,需在桥墩中心两侧先用支架浇筑一定长度的梁段,称为起步段。其施工支架可视实际情况,分别支承在墩身、承台或经过加固的地基上。该起步段可在零号段完成后利用支架对称浇筑,亦可将起步段与零号段同时浇筑。
B.起步段有足够的长度能满足两侧拼装挂篮的作业长度。同时确定其长度时与全桥节段施工相协调,混凝土工艺与机械设备与工程量相配套。
C.施工支架的长度视所选用的挂篮拼装的需要而定。支架顶面与箱梁底面纵向线形的变化一致。支架有扇形、门形等。
D.为了减少支架变形,除了考虑支架的强度和刚度外,还尽可能增大支架的整体性,并采用等荷载预压,设置抛高及调整措施,以减少支架变形对混凝土箱梁质量的影响。
E.支架上模板安装及混凝土浇筑,符合模板施工和混凝土施工的要求。
(4)支座安装缺陷
①原因分析
A.墩顶支座安装面不平整,未经修整找平。
B.支座中心线与标高未经校核,放样不准。
②预防措施
A.安装永久支座的墩顶表面按设计标高修整,并精确放样。在墩顶画出中心线或轮廓线,并需经复核。
B.支座除标高符合设计要求外,还保持平面的两个方向水平,支座的四角高差不得大于2mm。
C.支座中心线与主梁中心线平行。
D.安装地脚螺栓时,螺杆顶面不得低于螺母的高度。
E.考虑橡胶的压缩,在安装支座时一般抬高10mm,以便在体系转换后保证成桥时的梁顶面设计标高。
F.用悬臂浇筑法施工的连续梁,一般先将墩顶梁段(即零号块)与桥墩临时固定,合拢前由各墩临时支座承受反力,而永久支座不受力。合拢后,临时支座的反力全部按连续梁支点反力的要求进行转换。此时,支座反力的调整,以标高控制为主,反力作为校核。
(5)混凝土质量不稳定
①原因分析
A.对悬浇施工的每一节段未作详细的混凝土施工工艺流程。
B.未遵守预应力混凝土箱梁悬臂浇筑"由前往后,两腹向中对称浇筑"的基本施工顺序。
C.对配备适合各节段特点的机具、设备与人员配备考虑不周。
②预防措施
A.根据零号段、起步段与以后各节段的分段及结构特点,制定各节段的施工工艺流程。
B.根据梁段的位置、工程量,配备合理的机具,运输吊装工具及人力,并有付突发不测情况的预案。
C.按照季节、气象条件选择合理的混凝土配合比及合适的浇筑、养生、张拉工艺。
D.混凝土浇筑遵守"由前往后,两腹向中对称浇筑"的基本施工顺序。两腹板对称同时浇筑,然后浇筑中间部位的底板;浇筑顶板及翼板混凝土时,从两侧向中央推进,以防发生裂缝。
E.两侧悬臂要对称均衡浇筑,若遇到特殊情况不能均衡时,按设计验算平衡重工况。原则上节段两端最多不得相差半个节段的混凝土重量。悬臂浇筑施工过程中,为确保施工期间结构的稳定,需采用临时锚固或支承措施。
(6)中跨合拢段施工线形偏差过大
合拢段混凝土发现裂缝,合拢处下挠,线形与设计不符。
①原因分析
A.当悬臂较长时,由于结构的恒栽和施工重量将产生较大的挠度,这些施工变形在各节段施工过程中经过不断调整后,将最后反映在合拢段两端。如果高差过大或合拢段施工不当,将不仅使合拢段两端变形过大,还会影响全桥最终的线形和成桥后的受力状态。
B.对影响合拢段的各项因素,如温度、临时"锁定装置"的刚度,强度、混凝土工艺、体系转换的方式与时机等考虑不周。
C.施工组织、技术措施不当。
②预防措施
A.按照设计要求,正确制定合拢段施工顺序。
B.临时锁定合拢段两端。
C.做好合拢段混凝土浇筑前的准备工作。
D.做好合拢段混凝土的浇筑和养护工作。
E.按设计要求完成结构体系转换。
(7)箱梁常见裂缝
①原因分析
A.主桥总体设计中对箱梁截面尺寸的拟定不合理,其中包括梁高,腹板及顶板厚度尺寸,承托布置及尺寸。
B.设计抗弯剪能力不足。
C.未合理考虑温度应力。
D.对超静定预应力混凝土连续梁桥设计中的次内力影响估计不足。
E.预应力束布置不合理。
F.预应力张拉未达到设计要求。
G.材料自身强度不足。
H.施工技术差错或未考虑施工精度的误差。
②预防措施
A.设计时除了按有关规范进行主应力计算外,还要对各种应力,尤其是局部应力的可能分布状态要有足够的的定性分析和进行必要的定量分析。以便优化调整箱梁截面尺寸,合理布置预应力束;对预应力钢束锚固端两侧的危险截面应加以验算。
B.布置适量的普通钢筋,以提高箱梁结构局部区域的抗裂性能,增加构件的局部强度,取用合理的技术经济指标。
C.精心施工,充分考虑施工中的各种不利因素,对施工方法、材料强度及预应力张拉工艺等需要有可靠的保证,做到符合设计要求。
D.对工程中出现的裂缝应作详细的调查,进行科学的分析。必要时还应进行有关试验和测试,对症下药。采取相应的对策。以确保结构的强度、安全性和耐久性。
(8)箱梁底板在沿预应力钢束波纹管位置下出现的纵向裂缝
①原因分析
A.预应力钢束的波纹管的保护层厚度偏薄,加上采用的高标号水泥用量偏多,水泥浆含量偏大,导致较大的收缩变形。由于箱梁结构的内约束,包括底板截面的不均匀收缩和波纹管对混凝土收缩的约束作用,导致较大的混凝土收缩应力,超过了当时混凝土的抗拉强度,从而出现沿波纹管纵向的裂缝。
B.箱梁底板横向分布钢筋间距偏大。
C.箱梁底板预应力钢束布置不合理。
D.混凝土振捣不密实,养护措施不到位。
E.张拉预应力钢束时的混凝土龄期偏小。
②预防措施
A.改进混凝土的配置,优化降低混凝土收缩变形的材料配合比。其中包括水泥用量、水灰比、外加剂等。
B.采取技术措施,确保预应力钢束的波纹管的保护层厚度。
C.对底板构造钢筋和底板预应力钢束的间距采取合理布置。
D.加强对箱梁底板混凝土外表面的养护。
E.适当延长混凝土张拉龄期。
(9)箱梁腹板出现斜向裂缝
①原因分析
A.出现与底板呈45度斜裂缝的原因极大可能是该区域的主拉应力超过了该处的预应力束和普通钢筋的抗剪及混凝土的抗拉强度。也有可能是混凝土拆模过早,混凝土尚未达到其设计抗拉强度。
B.出现沿预应力钢束管道方向的裂缝的原因往往是由于预应力钢束张拉时,管道及其周边混凝土受到集中的压应力。
C.混凝土未达到拆模、张拉的龄期。
D.腹板的非预应力普通钢筋网的钢筋间距过大,不能满足抗裂要求。
E.施工时临时荷载超载或在作用点产生过大的集中应力。
②预防措施
A.悬臂现浇混凝土箱梁腹板斜向裂缝的出现往往是设计、施工、材料、工艺等综合因素作用的结果,原因复杂。这里我们主要针对施工产生的原因进行分析。
B.施工工况、工艺流程必须与设计相符。如有变更应立即与设计单位联系,核算无误后施工。
C.混凝土未到龄期和强度,不得拆模。
D.施工时严格控制施工荷载,不得有超载或有不同于设计工况的集中荷载。
E.确保混凝土的保护层厚度及其质量。
(10)预应力钢束张拉时,钢束伸长值超出允许偏差值
①原因分析
A.实际使用预应力钢材弹性模量和钢束截面积与设计计算值不一致。
B.由于预应力预留孔道的位置不准确,波纹管形成空间曲线,使张拉时钢束的摩阻力变大,当张拉到设计吨位时,预应力钢束的伸长值偏小。
C.预应力施工工序不规范。
D.千斤顶与压力表等预应力机具未能按规定定期进行校验。
②预防措施
A.预应力筋在使用前必须按实测的弹性模量和截面积修正计算。
B.正确量得预应力筋的引伸量,按计算的引伸量误差修正伸长值。
C.确保波纹管的定位准确。
D.若实际发生的摩阻力偏大,预应力钢束张拉后的实测值相差较大,此时考虑使用备用孔道增加预应力钢束。
(11)预应力筋的断丝和滑丝
①原因分析
A.实际使用的预应力钢丝或钢绞线直径偏大,锚具与夹片不密贴,张拉时易发生断丝和滑丝。
B.预应力钢束没有或未按规定要求梳理编束,使得钢束长短不一或发生交叉,张拉时造成钢束受力不均,易发生断丝。
C.锚具与夹片的尺寸不准确,夹片的锥度误差大,夹片的硬度与预应力筋不配套,易发生断丝和滑丝。
D.锚圈放置位置不准确,支承垫块倾斜,千斤顶安装不正,也会造成预应力钢束的断丝。
E.施工焊接时,把接地线接在预应力筋上,造成钢丝间短路,损伤预应力筋,造成预应力钢束的断丝。
②预防措施
A.穿束前,预应力钢束必须按技术规程进行梳理编束,并正确绑扎。
B.张拉前锚具与夹片需要按规范要求进行检验,特别对夹片的硬度一定要进行测定,不合格予以更换。
C.张拉时锚具、千斤顶安装要准确。
D.当预应力钢束张拉到一定吨位时,如发现油压回落,再加油压又回落,这时有可能发生断丝,若这样,需更换预应力钢束。
E.焊接时严禁利用预应力筋作为接地线,也不允许电焊烧伤波纹管与预应力筋。
F.张拉前必须对预应力筋进行清理,如发生预应力筋锈蚀应重新更换。
(12)锚具碎裂
①原因分析
A.锚具(锚板、锚垫板、夹片)热处理不当,硬度偏大,导致钢材延性下降太多,在高应力下发生脆性断裂。
B.锚具钢本身存在裂纹、砂眼、夹杂等隐患或因热处理淬火、锻压等原因产生裂缝源,在受到高应力的集中作用裂缝发展碎裂。
②预防措施
A.加强对锚夹具的出厂前和工地检验,锚夹具的技术要求应符合我国国家标准《预应力筋用锚夹具和连接器》(GB/T14370—93)类锚具的要求。有缺欠、隐患或热处理后质量不稳定的产品一律不得使用。
B.立即更换有裂缝和已碎裂的锚具。同时对同批量的锚夹具进行逐个检查,确认合格后才能继续使用。
(13)锚垫板面与孔道轴线不垂直或锚垫板中心偏离
①原因分析
锚垫板安装时没有仔细对中,垫板面与预应力索线不垂直。造成钢绞线或钢丝束内力不一,当张拉力增加到一定程度时,力线调整,会使锚杯突然发生滑移或抖动,拉力下降。
②预防措施
A.锚垫板安装应仔细对中,垫板面应与应力索的力线垂直。
B.锚垫板要可靠固定,确保在混凝土浇筑过程中不会移动。
(14)锚头下锚板处混凝土变形开裂
①原因分析
A.通常锚板附近钢筋布置很密,浇筑混凝土时,振捣不密实,混凝土疏松或仅有砂浆,以致该处混凝土强度低。
B.锚垫板下的钢筋布置不够、受压区面积不够、锚板或锚垫板设计厚度不够,受力后变形过大。
②预防措施
A.锚板、锚垫板必须有足够的厚度以保证其刚度。锚垫板下应布置足够的钢筋,以使钢筋混凝土足以承受因张拉预应力索而产生的压应力和主拉应力。
B.浇筑混凝土时应特别注意在锚头区的混凝土质量,因在该处往往钢筋密集,混凝土的粗骨料不易进入而只有砂浆,会严重影响混凝土强度。
(15)滑丝与断丝
①原因分析
A.锚夹片硬度指标不合格,硬度过低,夹不住钢绞线或钢丝;硬度过高则夹伤钢绞线或钢丝,有时因锚夹片齿形和夹角不合理也可以引起滑丝与断丝。
B.钢绞线或钢丝的质量不稳定,硬度指标起伏较大,或外径公差超限,与夹片规格不相匹配。
②预防措施
A.锚夹片硬度除了检查出厂合格证外,在现场应进行复检,有条件的最好进行逐片复检。
B.钢绞线或钢丝的直径偏差、椭圆度、硬度指标应纳入检查内容。如偏差超限,质量不稳定,应考虑更换钢绞线或钢丝的产品供应单位。
C.滑丝断丝若不超过规范允许的数量,不予处理,若整束或大量滑丝和断丝,应将锚头取下,经检查并更换钢束重新张拉。
(16)波纹管线形与设计偏差较大
①原因分析
浇筑混凝土时,预应力管道没有按规定可靠固定。管道被踩压、移动、上浮等,造成管道变形。
②预防措施
A.要按设计线形准确放样,并用U形钢筋按规定固定管道的空间位置,再用细铁丝绑扎牢固。曲线及接头处U形钢筋应该加密。
B.浇筑混凝土时要注意保护管道,不得踩压,不得将振捣棒靠在管道上振捣。
C.应有防止管道上浮的措施。
(17)波纹管漏浆堵管
①原因分析
A.预应力索管(波纹管)接头处脱开漏浆,流入孔道。
B.预应力索管(波纹管)破损漏浆或在施工中被踩、挤、压瘪。
②预防措施
A.使用波纹管作为索管的,管材必须具备足够的承压强度和刚度。有破损管材不得使用。波纹管连接应根据其号数,选用配套的波纹管。连接时两端波纹管必须拧至相碰为止,然后用胶布或防水包布将接头缝隙封闭严密。
B.浇筑混凝土时应保护预应力管道,不得碰伤、挤压、踩踏。发现破损应立即修补。
C.浇筑混凝土开始后,在其初凝前,应用通孔器检查并不时拉动疏通;如采用预置预应力束的措施,则应时时拉动预应力束。在混凝土浇筑结束后再进行一次通孔检查。如发现堵孔,应及时疏通。
D.确认堵孔严重无法疏通的,应设法查准堵孔的位置,凿开该处混凝土疏通孔道。
E.如不能采用凿开混凝土的办法恢复堵孔的预应力而不得不将其废弃,则起用备用预应力管道或与设计商量采用其他补救措施。
(18)张拉后预应力筋延伸率偏差过大
①原因分析
A.预应力筋的实际弹性模量与设计采用值相差较大。
B.孔道实际线形与设计线形相差较大,以致实际的预应力摩阻损失与设计计算值有较大的差异或实际孔道摩阻参数与设计取值有较大的出入也会产生延伸率偏差过大。
C.初应力用值不合适或超张拉过多。
D.张拉钢束过程中锚具滑丝或钢束内有断丝。
E.张拉设备未做标定或表具读数离散性过大。
②预防措施
A.每批预应力筋应复验,并按实际弹性模量修正计算延伸值。
B.校正预应力孔道的线形。
C.按照预应锚具力筋的长度和管道摩阻力确定合适的初应力值和超张拉值。
D.检查和预应力筋有无滑丝和断丝。
E.校核测力系统和表具。
(19)预应力损失过大
①原因分析
A.锚具滑丝或钢绞线内有断丝。
B.钢束的松弛率超限。
C.量测表具数值有误,实际张拉值偏小。
D.锚具下混凝土局部破坏变形过大。
E.钢束与孔道间的摩阻力过大。
②预防措施
A.检查预应力筋的实际松弛率,张拉钢索时应采用张拉力和引伸量双控制。事先校正测力系统,包括表具。
B.锚具滑丝失效,应预更换。
C.钢束断丝率超限,应将锚具、预应力筋更换。
D.锚具下混凝土局部破坏,应将预应力释放后,用环氧混凝土或高强度混凝土补强后重新张拉。
E.改进钢束孔道施工工艺,使孔道线形符合设计要求,必要时采用减摩剂。
(20)张拉预应力后结构产生较大的扭曲变形
①原因分析
张拉顺序未按设计要求进行操作,构件受力严重不对称。
②预防措施
张拉时按照设计要求的顺序进行,左右对称施加预应力张拉速度应一致。
(21)预应力孔道压浆不密实
①原因分析
A.灌浆前孔道未用高压水冲洗,灰浆进入管道后,水分被大量吸附,导致灰浆难以流动。
B.孔道中有局部堵塞或障碍物,灰浆被中途堵住。管道排气孔堵塞,灌浆时空气无法彻底排出。
C.灰浆在终端溢出后持荷继续加压时间不足。
D.灰浆配置不当。如所有的水泥泌水率高(3h后超过3%),水灰比大(大于0.5)灰浆离析等。
②预防措施
A.孔道在灌浆前应以高压水冲洗,除去杂物、疏通和润湿整个管道。
B.配置高质量的浆液。灰浆应具有良好的流动速度并不易离析,掺入适量的减水剂和微膨胀剂,但不得掺入对管道和钢束有腐蚀作用的的外掺剂,掺量和配方应试验确定。
C.管道及排气口应通畅。压浆时应从低处往高处压(参考压力0.3~0.5Mpa),待高端孔眼冒溢浓浆后,堵住排气口持荷(0.5~0.6Mpa)继续加压,待泌水流干后在塞住孔口。
D.对管道较长或第一次压浆不够理想的,进行二次压浆。
8.10质量标准
(1)悬臂浇筑梁实测项目见表19悬臂浇筑梁实测项目
表19悬臂浇筑梁实测项目
注:L为梁跨径。
(2)外观检查
① 线形平顺,粱顶面平整,各孔无明显折变,不符合要求时减1~3分。
② 相邻块件色泽一致,接缝平整密实,无明显错台。每孔出现两处及以上明显错台(≥3mm)时,减2分。
③ 混凝土表面不得出现蜂窝麻面,如出现必须进行修整,并减1~4分。
④ 梁体出现非受力裂缝,减1~3分。裂缝宽度超过设计规定或设计未规定时超过0.15mm必须处理。
⑤梁体内外不应遗留建筑垃圾、杂物、临时预埋件等。不符合要求时减1~3分并应清理干净。
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