后張法預應力混凝土簡支箱梁要點

1、京滬高速鐵路 900T雙線整孔后張法預應力混凝土簡支箱梁施工要點王煥強韓鳳林孫強李元（中國水電集團京滬高鐵三標段三工區(qū)七局）摘要：本文結合京滬高速鐵路長清制梁場900T 雙線整孔后張法預應力混凝土簡支箱梁地施工過程,簡要論述三項關鍵工序、高性能混凝土耐久性指標地保證措施、減小箱梁后期徐變地相關施工措施及注意地要點, 以確保滿足高速鐵路運營地安全性、高速度、高平順性和舒適度.關鍵詞：高速鐵路；后張法；預應力；箱梁1 概述京滬高速鐵路正線全長1318Km,橋梁占正線長度80%以上 . 橋梁施工大量采用32、24m 雙線單箱單室整孔后張法預應力混凝土簡支箱梁, 采用高性能混凝土結構設計使用年限為10

2、0 年 . 采用“ ZK 標準活載”即0.8UIC （國際鐵路聯(lián)盟標準活載）, 橋梁設計速度目標值是300 350km h. 要求橋梁整體剛度滿足機車行車地安全性、平穩(wěn)性以及旅客地乘坐舒適性.支座中心線孔風通×）角側徑外孔水泄）角倒（圖 1-1 ：通橋（ 2008 ） 2322A- 概圖（適用 CRTS-型板）其中 32m雙線整孔單箱單室等高度截面箱梁, 全長 32.6m, 梁寬 12.0 m,梁高 3.05m, 底寬混凝土 334.71m3, 梁體重 836.8T. 梁端頂板、底板及腹板局部向內(nèi)側加厚. 例如跨度31.5m 簡支箱梁截面尺寸如圖1-1 所示 .具體參見：時速 350

3、 公里客運專線鐵路無砟軌道后張法預應力混凝土簡支箱梁（預制、雙線、跨度 32m） 通橋（ 2008） 2322A- .雖然該梁型具有剛度大、抗沖擊力強、穩(wěn)定性好、噪聲小、便于維護保養(yǎng)等優(yōu)點, 但同時也具有結構復雜、工藝新穎、技術含量高、自身體積大、重量重、寬跨比大等特點. 因此 , 這種箱梁地預制1 / 7難度較大 , 具有新材料使用廣、新技術要求高、施工復雜地特點. 我公司長清制梁場在京滬高速鐵路施工中負責799 榀 ( 其中 739 榀 32 m、60 榀 24 m) 箱梁預制工作 . 本文簡要介紹長清制梁場地箱梁預制施工關鍵工序地施工要點, 以期拋磚引玉 , 供大家參考 .2 箱梁預制工

4、藝2 1 預制工藝流程后張法預應力混凝土簡支箱梁地預制工藝流程見圖2-1 ：底腹板鋼筋綁扎、報驗原材料進場、檢驗頂板鋼筋綁扎、報驗混凝土準備鋼絞線檢驗、 下料鋼絞線穿束箱梁橫移準備真空壓漿設備準備底模、外模安裝報驗支座、防落梁預埋件安裝底腹板鋼筋吊裝入模管道坐標及保護層調整內(nèi)模安裝、端模安裝端模、內(nèi)模修整頂板鋼筋吊裝入模鋼筋、模板報檢箱梁混凝土澆筑混凝土布料機、拖泵混凝土養(yǎng)護撥膠管、孔道清理箱梁端、內(nèi)模拆除預應力束預、初張拉900t 搬梁機起吊、橫移箱梁箱梁終張拉張拉設備準備真空輔助壓漿真空壓漿材料準備箱梁交庫存放2 / 7預制箱梁施工工藝流程圖2.2 箱梁預制關鍵工藝1）混凝土灌筑工藝混凝土

5、地澆筑采用連續(xù)澆筑、一次成型, 澆筑時時間不宜超過6h；由實驗室對混凝土拌和物進行坍落度損失實驗, 根據(jù)多次實驗結果,確定混凝土拌和物地滯留時限和間隔時限（上下兩層混凝土） .滯留時限確定為45 min, 間隔時限亦為1 小時 , 在上下兩層混凝土澆筑時 , 盡量壓縮其間隔時間 , 避免因時間過長 , 造成混凝土表面出現(xiàn)條狀色差 .區(qū) 域 5m兩側對稱進行澆筑c區(qū) 域 4區(qū) 域 409mc區(qū) 域 2區(qū) 域 208m區(qū) 域 3c07區(qū)域1區(qū)域1第5區(qū)域第4區(qū)域第2區(qū)域1、3區(qū)域圖 2-2 箱梁澆筑示意圖灌筑總地順序為“先底腹板倒角、再下腹板、再底板、再上腹板、最后頂板”；總地原則為“由一端向另一

6、端進行、左右對稱、斜向分段、水平分層”. 當澆筑至距另一梁端6 8m時 , 由另一梁端開始向回澆筑, 然后合攏 . 用 2 臺 HG18型布料機對稱布料、連續(xù)澆筑, 以水平分層地工藝左右對稱進行 , 前后兩層混凝土地間隔時間不得超過1 小時 . 混凝土拌和物入模前進行含氣量地測定, 含氣量控制在 2%4%,混凝土入模前測定模板溫度, 并作好記錄及調整. 模板溫度控制在5 35 , 混凝土拌和物入模溫度控制在5 30 . 混凝土地振搗以插入式振搗為主, 以高頻側振為輔. 腹板混凝土澆筑時在橋面鋼筋腹板頂部兩側鋪竹膠板, 防止混凝土灑落其他部位及污染橋面.澆筑底腹板倒角處混凝土, 也就是從底模往上

7、0cm 70cm 部分混凝土 , 采用插入式振動棒搗固密實 , 高頻振搗器輔助振搗. 第 1 區(qū)域從一端向另一端澆筑24m遠 , 留下約 1/3 地底腹板倒角等第2 區(qū)域下料時澆筑 . 為了保證支座板處混凝土振搗密實, 在端模上開孔對支座板處進行振搗, 并且在支座下面地底模下方安置附著式振搗器加強振搗.2）預應力張拉工藝京滬高速鐵路采用CRTS-型板式無砟軌道, 預應力鋼束布置按二期恒載120 140kN/m、 140160kN/m、160 180kN/m 三檔進行設計、施工. 因此每榀箱梁地預施加應力必須根據(jù)此箱梁實際所處線路樁號位置地綜合情況進行應力調整, 以滿足箱梁地剛度及抗裂性地要求.

8、 并且須通過鐵道部質檢中心或者鐵科院實驗確定由于梁場地生產(chǎn)工藝和產(chǎn)品不同引起地管道、錨口、喇叭口等瞬時摩阻引起地預應力損失值, 根據(jù)實測數(shù)據(jù), 報請中鐵咨詢設計院由設計人員對預應力束張拉值進行調整, 以3 / 7保證各束預應力值符合設計要求.長清制梁場預應力作業(yè)按預張拉、初張拉和終張拉三個階段進行. 張拉前清除管道內(nèi)雜物及積水.帶模預張拉 , 混凝土強度達到設計強度地 60%,內(nèi)模板松開 , 不對梁體壓縮造成阻礙 . 箱梁終張后需實測彈性上拱度 , 實測彈性上拱值不大于 1.05 倍地設計計算值 , 終張拉 30d 后實測上拱值在± L/3000(L 為梁跨度 ).3）真空壓漿工藝張

9、拉完成后 , 切割鋼絞線后外露40 50mm清除錨座面、密封槽及裝配螺孔內(nèi)地水泥漿密封錨頭壓漿前準備工作抽真空及配置漿液壓漿停抽真空和保壓工后清理封錨.壓漿設備采用吳橋縣山泉建筑機械廠生產(chǎn)地GSZ700型壓漿臺車 （配備吳橋縣山泉建筑機械廠生產(chǎn)地 MBV80型預應力用水環(huán)真空泵, 負壓能達0.097MPa、 SQG45A灌漿泵） 和無錫華群機械有限公司生產(chǎn)地JS-300 型自動壓漿臺車. 水泥漿外加劑采用北京巨通物流有限公司生產(chǎn)地TK-G- 型管道壓漿劑 . 壓漿用水泥為PO42.5 硅酸鹽水泥 .本梁場理論壓漿配合比：水泥：壓漿料=9： 1；各種材料地稱量以質量計, 精確到1%,性能符合鐵路

10、后張法預應力混凝土梁管道壓漿技術條件（TB/T3192-2008 ）要求 .3高性能混凝土耐久性指標地保證措施3 1 原材料檢驗長清制梁場為確保箱梁100 年使用壽命 , 保證高性能混凝土地耐久性, 嚴格進行混凝土材料地選定 , 并結合濟南站泰山站段T2 環(huán)境 , 要求混凝土地各項耐久性指標均符合客運專線高性能混凝土暫行技術條件 、鐵路混凝土耐久性設計暫行規(guī)定及其補充文件地各項規(guī)定, 并滿足客運專線預應力混凝土預制梁暫行技術條件地要求. 同時 , 所選用地原材料必須有供應商提供地出廠合格證,梁場實驗室根據(jù)認證細則要求進行實驗檢驗.3 2 模板制造安裝箱梁模板地制造精度、安裝精度直接影響到箱梁地

11、結構尺寸, 因此在模板地招標、合同及進場驗收均嚴格執(zhí)行 客運專線預應力混凝土預制梁暫行技術條件表 1 要求 . 嚴格按照梁型設置預設反拱,長清制梁場32m箱梁采用下式計算：y=17X2/16.32.其次 , 重點對箱梁混凝土地保護層進行監(jiān)控, 確保完全符合保護層厚度地要求, 尤其注意倒角位置鋼筋N44、 N44-1、 N44-2 與模板地間距.3 3 鋼筋綁扎由于通橋（ 2008 ）2322A 型箱梁橫向、豎向均為普通鋼筋結構, 因此鋼筋位置地正確與否直接影響到結構受力性能. 長清制梁場地箱梁鋼筋采用了底腹板與頂板分離地綁扎形式, 雖然分別在綁扎胎具上進行分體綁扎地工效速度較快, 但是在頂板鋼

12、筋安裝入模就位工序上占用時間過多, 并且保護層尺寸控制十分困難, 常常出現(xiàn)倒角鋼筋保護層尺寸偏差過大地問題, 因此 , 通過對實際地工藝對比, 建議今后地箱梁鋼筋綁扎采取整體式綁扎后滑移進內(nèi)模地工藝形式.3 4 高性能混凝土地澆筑澆筑過程中注意混凝土地工作性能、模板溫度、混凝土入模溫度、塌落度、擴展度、泌水率等現(xiàn)場實驗檢測工程, 并作強度及彈模試件.橋面混凝土施工是箱梁混凝土灌注地最后工序, 京滬高速鐵路采用通橋（2008）2322A 型箱梁橋面為 6 面坡 , 并且由于該梁適用CRTS-型軌道板 , 橋面連接套筒144 個, 并且預留剪力齒槽、側向擋塊、橋面加高臺 , 梁面平整度及坡度控制復

13、雜, 因此需要嚴格控制梁面處理施工地質量, 采用坡度工裝 ,4 / 7同時注意邊整平邊覆蓋, 避免因失水過快造成橋面高性能混凝土開裂.3 5 拆?；炷翉姸?、溫度控制900T 高速鐵路箱梁拆模前有嚴格地要求, 首先混凝土地強度達到60%以上 , 梁體地混凝土芯部與表層、箱內(nèi)與箱外、 表層與環(huán)境溫差不大于15 , 拆除端模后 , 松開內(nèi)模但不拆除內(nèi)模即進行預張拉,此時注意兩個梁端內(nèi)?？涨槐仨氉龅綋躏L隔離嚴禁空氣對流穿膛, 待梁體進行初張拉后立即移出內(nèi)模 , 在拆除內(nèi)模地過程中注意操作正確 , 確保梁體棱角完整 . 并采用 900T 搬梁機移梁出制梁臺座至存梁臺座 .需要注意濟南地區(qū)秋冬及初春早晚

14、氣溫急劇變化時候不宜貿(mào)然拆模 . 3 6 箱梁預應力施工控制后張法預應力混凝土預制梁張拉施工具體工藝要點見前文所述, 需要強調地是為確保梁體地耐久性 , 預應力終張拉地條件除了彈模和強度外, 要求齡期必須大于10 天 . 其次是 , 京滬高速鐵路地900T 箱梁分直線無聲屏障、直線有聲屏障、曲線無聲屏障、曲線有聲屏障4 類梁 , 施加預應力時必須根據(jù)線路橋梁表, 結合站前四電專業(yè)確定相應梁所承受地相應地不同級別地二期恒載進行調整.3 7 管道壓漿材料及工藝控制預應力混凝土簡支箱梁終張拉后24 小時到 48 小時之間完成真空輔助管道壓漿, 根據(jù)鐵道部要求,壓漿材料必須滿足客運專線預應力混凝土預制

15、梁暫行技術條件及鐵路后張法預應力混凝土梁管道壓漿技術條件 （ TB/T3192-2008 ）地要求 .3 8 梁體預埋件地材質要求及精確定位安裝根據(jù)箱梁設計圖紙及暫行技術條件、認證細則要求, 所有進入梁體地預埋件均應位置精確, 預埋鋼板平整、預埋鋼筋綁扎焊接牢固, 為確保箱梁結構地耐久性, 所有預埋件根據(jù)所處位置不同均進行了相應地防腐處理, 即：多元合金共滲或滲鋅+封閉層處理（支座預埋件、防落梁預埋件及接觸網(wǎng)預埋鋼板 1）；多元合金共滲+達可樂 +封閉層處理（接觸網(wǎng)支柱預埋螺栓基礎面以下150mm及外露部分）；滲鋅處理 （防落梁擋塊及除接觸網(wǎng)支柱預埋螺栓以外地部件）. 在上述部件進入梁體前必須

16、經(jīng)相關單位檢測檢驗合格后方可使用.3 9 封錨施工控制封錨前必須對錨穴進行鑿毛處理, 并利用一端帶鉤一端帶螺紋地短鋼筋安裝于錨墊板螺栓孔, 與錨穴內(nèi)鋼筋網(wǎng)綁扎在一起, 保證封錨混凝土與梁體連為一體. 封錨后進行防水處理, 梁端底板及腹板地錨穴外側全部涂刷防水涂料.3 10 橋梁端伸縮縫結合通橋（ 2008） 8388A, 京滬高速鐵路CRTS-型軌道底座板在梁伸縮縫處連續(xù)鋪設, 在梁端底座板處不設置擋水臺, 梁端防水伸縮縫必須設置在梁面, 因此預制梁時注意預埋伸縮縫型鋼, 并確保位置精準 .4 關于控制箱梁后期徐變上拱地施工相關措施京滬高速鐵路900T 預應力混凝土簡支箱梁截面長期處于預應力偏

17、心受壓狀態(tài), 下緣預壓應力大,上緣預應力為零, 或存在少量地拉應力, 隨著時間地變化, 逐漸產(chǎn)生不同地塑性變形. 下緣壓縮最大,向上逐漸減小, 故變形后下緣縮短, 上緣伸長 , 因而出現(xiàn)梁體向上拱起, 即徐變上拱 . 箱梁徐變隨持荷時間（ t-t0）地發(fā)展按下式計算：5 / 7tt 00.3(t t0 )H0(t t )1.2 RH18H1501h250 1500100100式中： (t-t0) -徐變隨持荷時間地發(fā)展系數(shù)；(t-t0) -持荷時間（天） ； H -與相對濕度和理論厚度有關地調整系數(shù)；RH -大氣環(huán)境地相對濕度（%）；h -構件地理論厚度（mm）.其危害直接影響梁上軌面地平整度

18、, 對高速鐵路列車行車地安全性和乘坐地舒適性不利. 國內(nèi)早期梁體徐變普遍偏高, 平均 6cm.部分營運線路曾因此問題導致火車緩行, 并且換梁 . 因此 , 徐變上拱過大將會對鐵路安全運營造成極大影響.通過實驗對比分析, 在施工控制方面影響徐變上拱地主要因素有：（ 1）水灰比和水泥用量水灰比相同 , 徐變變形隨水泥用量增多而提高；水泥相同, 徐變變形隨水灰比增大而提高.（ 2）骨料地力學性能骨料對徐變有約束作用, 不同巖石骨料混凝土使徐變增大地次序為：石灰?guī)r、石英巖、礫石、花崗巖及砂巖 .（ 3）施加預應力時梁體地彈性模量徐變上拱地大小取決于施加預應力時梁體地彈性上拱量. 在施加預應力前, 檢驗

19、混凝土彈性模量.控制預應力調整數(shù)值.（ 4）施加二期恒載地時間間隔間隔時間越長 , 二期恒載影響越小 .針對上述各方面地因素, 長請制梁場在箱梁預制過程中主要采取了以下減小后期徐變地施工措施：（ 1）在滿足高性能混凝土強度與和易性條件下, 采用較低地水泥用量和水灰比, 并采用低堿水泥（ 0.6%） , 確保混凝土地耐久性.（ 2）混凝土骨料 , 選用彈性模量較高地巖石和適當級配, 母巖強度必須達到為C50 地 2 倍以上地抗壓強度 . 對骨料進行堿活性實驗, 嚴禁使用堿 - 碳酸鹽反應地活性骨料和膨脹率大于0.2%地堿 - 硅酸鹽反應地活性骨料.（ 3）采用自動化溫控系統(tǒng)控制蒸汽養(yǎng)護 , 嚴格遵守“靜停、升溫、恒溫、降溫”四階段地溫度控制要求 .（ 4）在對梁體施加預應力前 , 針對預張拉、 初張拉、終張拉三階段 , 除檢驗每階段混凝土強度外 ,同時檢查混凝土地彈性模量, 確保彈性模量和強度同時符合要求, 方可進行張拉施工. 張拉作業(yè)實行“雙控” , 嚴禁超張拉 .（ 5）采取措施有效降低管道摩阻、管道偏差系數(shù). 長清制梁場由于早期實測錨口及喇叭口損失6 / 7為 4.8%, 管道摩阻系數(shù)0.6239, 管道偏