先張法橋面板施工技術(shù)

1、先張法空心板施工技術(shù)在遼中西互通式立交橋中的應(yīng)用姜 海 包 鋒（核工業(yè)西南建設(shè)集團(tuán)公司，四川 成都 610021）摘 要：文章介紹了先張法橋面板技術(shù)的施工流程，并結(jié)合遼中西互通式立交橋的建設(shè)，闡述了先張法橋面板技術(shù)在工程中的具體應(yīng)用。關(guān)鍵詞：先張法；張拉臺(tái)座；橋面板；施工技術(shù)一、工程概況遼中西互通式立交橋橋面板共有861片，跨徑有6米25米9種，板高有0.3米1.25米10種，底板寬有0.99米、1.245米、1.295米、1.39米、1.49米、1.391.59米7種，板交角有15°50°斜交和正交。預(yù)應(yīng)力筋采用高強(qiáng)度低松弛鋼絞線，規(guī)格有s12.7、s15.2兩種，標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)

2、度Ryb=1860Mpa，控制張拉力k=1395 Mpa，采用單根張拉和砂箱整體放松的方法施工，按設(shè)計(jì)要求待砼強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度100%，且齡期滿10天方可松張。板體砼標(biāo)號(hào)為C30、C40、C50共3種。二、張拉臺(tái)座建設(shè)橋面板均在預(yù)制場(chǎng)集中預(yù)制，預(yù)制場(chǎng)設(shè)在主線橋51#臺(tái)下萬(wàn)子村附近的稻田內(nèi)。場(chǎng)內(nèi)建設(shè)有16線生產(chǎn)地膜， 2臺(tái)MH20-22跨梁龍門吊，4個(gè)料場(chǎng)（均硬化及砌有隔離墻），2個(gè)水泥棚（分別儲(chǔ)存P.O42.5水泥及P.52.5R水泥），1個(gè)盤圓鋼筋拉直場(chǎng)地，1個(gè)鋼筋半成品加工棚，1座砼攪拌系統(tǒng)，1個(gè)存放量為210片（20m板）的臨時(shí)存梁區(qū)。具體詳見附圖-1。張拉臺(tái)座是先張法預(yù)應(yīng)力工藝中的主要

3、設(shè)備，本項(xiàng)目擬建重力式墩加壓桿的兩用臺(tái)座，重力式墩為主要受力結(jié)構(gòu)，壓桿主要是為方便安裝模板，同時(shí)也承受部分壓力。它由壓桿、端柱、臺(tái)面及橫梁、定位板等組成，根據(jù)橋面板的規(guī)格、數(shù)量和工期，擬建16線臺(tái)座，南北各8線，其中南側(cè)有4線長(zhǎng)56.0m，其余12線長(zhǎng)66.2m?？紤]到底板寬變化較大為了滿足進(jìn)度要求，同時(shí)方便后期改建成139、124.5、129.5、139159臺(tái)面，建6線寬99，10線寬149。1壓桿壓桿是支撐兩端端柱的構(gòu)件，它主要用于方便安裝模板，同時(shí)也承受部分壓力。壓桿長(zhǎng)度根據(jù)預(yù)制板長(zhǎng)度而定，壓桿長(zhǎng)66.2m（56.0m），斷面尺寸為60×30，主筋采用612鋼筋，箍筋采用62

4、00，距端柱L/5范圍內(nèi)間距加密為100，用C30砼澆筑，澆筑時(shí)應(yīng)澆搗密實(shí)，以減小壓縮變形，在其頂面每隔50cm埋置環(huán)形鋼筋，以便于安裝外模。由于壓桿細(xì)長(zhǎng)，除兩端各設(shè)一道橫墻外，中間另設(shè)橫墻（斷面40×30），間距為13m，將壓桿連成整體，加強(qiáng)穩(wěn)定，減少橫向變形, 具體詳見附圖-4。2端柱端柱是張拉臺(tái)座的主要部分，所有施加的張拉力均由端柱承擔(dān)。為了保證張拉時(shí)不超過(guò)規(guī)定的變形和位移，端柱應(yīng)有足夠的強(qiáng)度和剛度。端柱采用兩段36號(hào)工字鋼和鋼板組合而成，為了增加其剛度沿高度方向加焊三道加勁板。詳見附圖-5。端柱的組合應(yīng)特別精細(xì)，焊接過(guò)程中應(yīng)避免工字鋼變形翹曲，安裝位置必須準(zhǔn)確，要求豎直，兩端

5、柱的受力面須在同一平面上，且垂直臺(tái)座中心線，高度以控制的鋼絞線標(biāo)高為準(zhǔn)。具體施工中，采取先在端柱位置澆筑基礎(chǔ)砼，用水平儀控制高程、放線，再將兩個(gè)端柱用鋼筋點(diǎn)焊臨時(shí)連接，使豎直面處于同一平面，然后再調(diào)整豎直面，使其垂直于水平面。定位準(zhǔn)確后，最后澆筑基礎(chǔ)及牛腿C30砼。3臺(tái)面臺(tái)面基礎(chǔ)應(yīng)填平夯實(shí)，避免沉陷，然后在其上澆筑10厚素砼，將基礎(chǔ)封閉，以利隔水。臺(tái)面寬度和預(yù)制橋面板寬度相同，并高出基礎(chǔ)5，便于安裝邊模板時(shí)夾住臺(tái)面。布設(shè)間距200×200的鋼筋網(wǎng)，澆筑C30砼，厚度為30，抹平壓光。在澆筑砼前，應(yīng)反過(guò)來(lái)以端柱受力面重新確定臺(tái)座中心線（互相垂直），以端柱受力中心作為鋼絞線標(biāo)高，從而消除

6、端柱在安裝時(shí)的誤差，以控制臺(tái)面的中心線和標(biāo)高，以保證鋼絞線在橋面板中處于設(shè)計(jì)高度的同一水平面上。具體詳見附圖-2。4橫梁橫梁是將預(yù)應(yīng)力鋼絞線的張拉力傳給端柱的構(gòu)件，用2I45b工字鋼和鋼板組合而成，長(zhǎng)200，寬49，高30。詳見附圖-5。在施工中橫梁組合成的斷面要方正，焊接鋼板時(shí)應(yīng)避免工字鋼變形翹曲，中間縫寬4，鋼絞線由此穿過(guò)。橫梁安裝要力求水平，并使橫梁高度的中點(diǎn)與鋼絞線高度在同一高度，長(zhǎng)度中心對(duì)準(zhǔn)臺(tái)面中心。5定位板定位板是固定鋼絞線位置的構(gòu)件，用一塊鋼板按設(shè)計(jì)尺寸精確放線鉆孔而成?？讖奖蠕摻g線直徑略大，便于穿鋼絞線。定位板必須在橫梁固定后，才能在橫梁上將定位板定位。定位時(shí)，用水準(zhǔn)儀控制孔眼

7、中心標(biāo)高，使鋼絞線軸線與孔眼中心在同一標(biāo)高；用經(jīng)緯儀控制其中點(diǎn)，使定位板中線與臺(tái)面中心線重合。位置確定后，定位板與橫梁采用貼邊圍焊，使定位板與橫梁形成整體。三、張拉臺(tái)座驗(yàn)算按整體式臺(tái)座進(jìn)行受力驗(yàn)算，按最不利時(shí)即同時(shí)張拉8線考慮，即整體式臺(tái)座總受力為P=1395×139×19×829473.6KN?，F(xiàn)澆C30混凝土，其容許軸心受壓應(yīng)力為a=10.5Mpa，容許彎曲受壓應(yīng)力為w=13.0Mpa，抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值為fc=14.3 Mpa，容重r=25KN/m3；受力鋼筋采用級(jí)鋼筋，其容許抗壓應(yīng)力為s=185Mpa，抗拉壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值為fy=300 Mpa。1、抗傾覆驗(yàn)算根據(jù)

8、牛腿構(gòu)造圖(附圖-3)有：G12×4×22×254400 KN L1=3.7mG2=1/2(0.6+2.3)×1.7×22×251355.8 KN L2=1.1m平衡力矩Mp=GiLi=4400×3.7+1355.8×1.117771.4 KN傾覆力矩Mq=P×h=29473.6×0.247=7280 KN.m抗傾覆安全系數(shù)K=Mp/Mq=17771.4/7280=2.4>1.5故臺(tái)座抗傾覆安全2、抗滑移驗(yàn)算臺(tái)座抗滑移力N=N+F+E+N抵（1）求臺(tái)面墊層抵抗力N臺(tái)面墊層混凝土強(qiáng)度為C30

9、，厚10cm，由此查資料有抵抗力為300KN/m，則臺(tái)面墊層抵抗力為：N=300×226600 KN（2）求摩擦力F中壓桿為0.3×0.6m，邊壓桿為0.78×0.6m，總長(zhǎng)66.2m，則壓桿重力G(0.3×0.6×66.2×7+0.78×0.6×66.2×2)×25=3634.5KN，砂土摩擦系數(shù)為0.4，則摩擦力F：F（Gi+ G）=3756.1 KN（3）求主動(dòng)土壓力EE=(1/2)h2KaB=0.5×18×22×0.301×22=238.4 KN（

10、4）壓桿抵抗力N抵壓桿受到土體的約束，因此不考慮其長(zhǎng)細(xì)比的影響，取穩(wěn)定系數(shù)為1，則壓桿抵抗力N抵：N抵0.9(fcAc+fyAs)=0.9×14.3×(300×600×7+780×600×2)+300×(678.24×9+452.4)=30032.8 KN抗滑移安全系數(shù)KKN/p=(N+F+E+N抵)/P=1.4>1.3故抗滑移安全3、壓桿驗(yàn)算（1）壓桿受力N桿P-F-E-N=29473.6-3756.1-238.4-6600=18879.1 KN（2）壓桿軸心受壓應(yīng)力N桿/Ac=18879.1×1

11、03/(300×600×7+780×600×2)=8.6 Mpa <a=10.5Mpa故壓桿砼能夠承受其壓力。4、牛腿驗(yàn)算牛腿端柱采用2根I36b工字鋼和4塊邊長(zhǎng)為6cm×33cm加肋鋼板組合成型鋼，按集中荷載懸臂梁考慮。P(1395×139×19)/2=1842.1KNM=Pl=1842.1×0.247=455.0 KN.m工字鋼：I1=2×16530×10-8m433060×10-8m4W1=2×919×10-6m31838×10-6m3A1=2

12、×83.5×10-4m2167×10-4m2加肋鋼板：I2=4×6×333/1271874×10-8m4W2=4×6×332/64356×10-6m3A2=4×6×33792×10-4m2有：Ix= I1+ I2104934×10-8m4Wx= W1+ W26194×10-6m3A= A1+ A2=959×10-4m2則：彎曲應(yīng)力：M/ Wx =73.46MPa<f=315 MPa剪應(yīng)力：p/ A =19.2MPa<=185 MPa撓

13、度：fmaxpl3/(3EIx)=0.44mm<l/400=0.62mm故牛腿滿足要求5、橫梁驗(yàn)算鋼橫梁采用2根I45b工字鋼和4塊截面尺寸為2cm×42cm加肋鋼板組合成型鋼，按均布荷載簡(jiǎn)支梁考慮。q=（1395×139×19）/2=1842.1KN/m(計(jì)算跨徑為2m)M1/8ql2=921KN.m工字鋼：I12×33760×10-8m4=67520×10-8m4W12×1500×10-6m3=3000×10-6m3A12×111×10-4m2=222×10-4m2

14、加肋鋼板：I24×2×423/12=49392×10-8m4W24×2×422/6=2352×10-6m3A24×2×42=336×10-4m2有：Ix=I1+I2=116912×10-8m4Wx=W1+W2=5352×10-6m3A=A1+A2=558×10-4m2則：彎曲應(yīng)力：M/ Wx =172.1Mpa<f=315Mpa剪應(yīng)力：(1/2)ql/A=33Mpa<f=185Mpa撓度：fmax=5ql4/(384EIx)=0.65mm<l/400=5mm

15、，且<2mm故橫梁滿足要求四、預(yù)應(yīng)力施工1張拉設(shè)備檢驗(yàn)張拉前，為了保證張拉力的準(zhǔn)確性，將千斤頂、油壓表、電動(dòng)油泵編號(hào)配套一起校驗(yàn)，進(jìn)行“油壓值輸出力”的標(biāo)定，測(cè)出油壓表與油壓千斤頂?shù)膶?shí)際作用力之間的關(guān)系，確定校準(zhǔn)方程。2預(yù)力筋伸長(zhǎng)值計(jì)算 梁場(chǎng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及鋼絞線有效長(zhǎng)度計(jì)算 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)夾片錨具（厚50） 橫梁（寬490） 臺(tái)座（長(zhǎng)66200或56000） 砂箱（長(zhǎng)400180砂子） 定位板（厚20） 有效長(zhǎng)度計(jì)算 66.2米臺(tái)座：L=66200+490×2+50×2+20×2+400+180=67900 56.0米臺(tái)座：L=56000+490×2+50&

16、#215;2+20×2+400+180=57700 計(jì)算數(shù)據(jù)和公式1.L=L1+L2=PpL/ApEpL鋼絞線總伸長(zhǎng)量Pp鋼絞線張拉力Ap鋼絞線截面面積Ep鋼絞線彈性模量L鋼絞線有效長(zhǎng)度L1初應(yīng)力以下鋼絞線伸長(zhǎng)量L2初應(yīng)力以上鋼絞線伸長(zhǎng)量2.計(jì)算數(shù)據(jù)s15.2鋼絞線：Ap=1392 Ep=202Gpa Pp=×Ap=1395Mpa×Aps12.7鋼絞線：Ap=98.72 Ep=202Gpa Pp=×Ap=1395Mpa×Ap 理論伸長(zhǎng)值計(jì)算 66.2米臺(tái)座：L= =PpL/ApEp=1395×139×67900/139

17、15;2.02×105=469 56.0米臺(tái)座：L= =PpL/ApEp=1395×98.7×57700/98.7×2.02×105=398 張拉控制伸長(zhǎng)值（按要求取06%）66.2米臺(tái)座：46949756.0米臺(tái)座：398422 油表讀數(shù)計(jì)算（以s15.2鋼絞線為例）根據(jù)要求鋼絞線采用單根張拉，以及擬采用10%為初應(yīng)力，20%與10%伸長(zhǎng)值差值為初應(yīng)力以下推算值，計(jì)算10%，20%，張拉力相對(duì)應(yīng)的油表讀數(shù)。張拉力10%：F=Ap×10%=1395×139×10%=19.39KN20%：F=Ap×20%=

18、1395×139×20%=38.78KN100%：F=Ap=1395×139=193.9KN油表讀數(shù)根據(jù)千斤頂檢驗(yàn)報(bào)告的校準(zhǔn)方程，P=-3.3×10-5F2+0.235347F+0.388799（06148千斤頂，401油表）；P=-4.1×10-5F2+0.240583F-0.45453（06148千斤頂，620油表），將各級(jí)張拉力分別代入校準(zhǔn)方程計(jì)算相應(yīng)的油表讀數(shù)，計(jì)算結(jié)果見下表： 單位：MPa千斤頂編號(hào)06148油表編號(hào) 張拉力（kN）40162010%4.94.220%9.58.8100%44.844.73預(yù)力筋下料及安裝預(yù)應(yīng)力筋安裝前

19、，應(yīng)先將橋面板底板鋼筋綁扎好，支座預(yù)埋鋼板安裝完畢，臺(tái)面清理干凈，作失效段的PVC管按設(shè)計(jì)長(zhǎng)度下料備好，另外，成捆鋼絞線放置張拉端附近用鋼管架固定。穿鋼絞線時(shí)應(yīng)從一端的定位板穿入穿向另一端，凡設(shè)有失效段的鋼絞線應(yīng)將PVC管穿入后再將鋼絞線穿入另一端的定位板。夾具在張拉過(guò)程中起到臨時(shí)錨固的作用，放松后取下重復(fù)多次使用，為了放松后能方便取出夾具，在夾片表面涂少許黃油（地板臘），再裝入錨環(huán)。夾具一般先裝固定端，夾片距鋼絞線端頭5，三個(gè)夾片裝入錨環(huán)要齊平，用彈簧圍成一整體。張拉端用力將鋼絞線大致拉直后，預(yù)留20左右，以保證安裝錨環(huán)后千斤頂能夠夾住鋼絞線，用砂輪機(jī)切斷鋼絞線，鋼絞線端頭要大致齊平，再裝入

20、錨環(huán)。4. 預(yù)力筋張拉鋼絞線張拉采用穿心式液壓千斤頂單根張拉的方法施工。張拉時(shí)嚴(yán)格按照從中間到兩邊對(duì)稱進(jìn)行張拉，以張拉力為主要控制，以伸長(zhǎng)值復(fù)核，按要求伸長(zhǎng)值偏差控制在06%之間，若超出此范圍應(yīng)停止張拉，待查出原因后方可繼續(xù)張拉。鋼絞線張拉極其容易發(fā)生安全事故，操作人員必須站在安全區(qū)內(nèi)操作，臺(tái)座兩端禁止站人，并在壓桿預(yù)埋環(huán)形鋼筋內(nèi)，橫向穿入16鋼筋，將鋼絞線壓住，一般先張拉到80%，等芯模安裝完畢后，在砼澆筑前再?gòu)埨?00%，以防備夾片滑脫鋼絞線卷起，發(fā)生安全事故。鋼絞線張拉程序按照施工規(guī)范要求，低松弛鋼絞線，具有自錨性能的夾具，采取0初應(yīng)力（持荷2min錨固）,實(shí)際操作采取：10%以下調(diào)直

21、10%20%（持荷2min錨固）尺量千斤頂行程L1尺量千斤頂行程L2，松千斤頂，作標(biāo)記 尺量20%到段鋼絞線伸長(zhǎng)量L3鋼絞線實(shí)際伸長(zhǎng)值L=L3+（L2-L1）×25預(yù)力筋放松設(shè)計(jì)規(guī)定：空心板砼強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度100%，且齡期達(dá)到10天，可以放松預(yù)應(yīng)力鋼絞線。鋼絞線放松系統(tǒng)采用砂箱，即在鋼絞線張拉前預(yù)先在砂箱內(nèi)裝入18的干細(xì)砂，待放張時(shí)，將砂箱內(nèi)干細(xì)砂緩慢放出，橫梁回縮，從而達(dá)到鋼絞線放松目的。鋼絞線放松時(shí)，2人各拿1鋼尺，同時(shí)打開砂箱蓋讓干細(xì)砂緩慢流出，用鋼尺量砂箱回縮量，報(bào)出讀數(shù)，以控制橫梁兩端同步回縮，防止因回縮不同步，部分鋼絞線受力過(guò)大，損壞砼。砂箱內(nèi)干細(xì)砂全部放出，鋼絞線放松

22、完畢。鋼絞線放松過(guò)程中一定要緩慢，且連續(xù)。張拉端的構(gòu)件位移較大，銳角端部砼容易被崩掉，采取加設(shè)鋼筋的措施加以保護(hù)。鋼絞線切割：按照設(shè)計(jì)圖紙鋼絞線編號(hào)從小到大，對(duì)稱切割，即先切斷無(wú)失效段的鋼絞線，再切斷失效段短的鋼絞線，最后切斷失效段最長(zhǎng)的鋼絞線。有失效段的鋼絞線一般都是帶力的狀態(tài)下切斷，為了避免鋼絞線崩斷損壞端部砼，以及鋼絞線回縮，采取二次切割的辦法，先在離構(gòu)件不小于50切斷鋼絞線，再帖著構(gòu)件端部切斷鋼絞線，鋼絞線切割采用砂輪機(jī)切割，不得采用氧氣或電弧切割。五、橋面板預(yù)制1鋼筋綁扎在底板及腹板鋼筋綁扎之前，將底模鋼板打磨除銹，涂刷機(jī)油，墊小木板，再按設(shè)計(jì)圖紙布設(shè)鋼筋及綁扎，支座預(yù)埋鋼板也在此時(shí)

23、安裝牢固。待穿完鋼絞線，模板安裝完畢，再綁扎頂板鋼筋，綁扎時(shí)鋼筋主筋根數(shù)，間距以及保護(hù)層等，要符合設(shè)計(jì)圖紙要求。伸縮縫預(yù)埋筋、邊板防撞墻預(yù)埋筋，也在頂板鋼筋綁扎時(shí)一起安裝。2模板安裝外模采用廠家加工鋼模板，芯模：13m以上橋面板采用廠家加工鋼模板，頂面采用木板加鋪鐵板，13m及其以下橋面板采用充氣膠囊，端頭模板采用鋼模板，模板要求有足夠的強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性。底板及腹板鋼筋綁扎好及鋼絞線張拉到20%，并經(jīng)監(jiān)理檢驗(yàn)合格后，安裝外模，外模與臺(tái)面接觸部分，用高級(jí)特種膠帶粘貼，以防漏漿，兩側(cè)用12mm螺紋鋼筋作成彎勾與壓桿環(huán)形鋼筋連接，兩外模頂面用鋼管做拉桿連接，兩外模底面用鋼管與壓桿支撐連接，穩(wěn)定外模

24、。外模初步安裝好，安裝芯模鋼模板，用預(yù)先按設(shè)計(jì)尺寸預(yù)制好的混凝土墊塊，支墊芯模底面和側(cè)面，鋪設(shè)芯模頂面木板及鐵板。校核模板，確保構(gòu)件的結(jié)構(gòu)尺寸，使頂面倒角棱線在一條直線上。端頭模板安裝，必須保證構(gòu)件的交角及長(zhǎng)度尺寸，模板要豎直，避免構(gòu)件端頭傾斜。鋼模板安裝，接縫必須嚴(yán)密，模板表面打磨干凈，涂刷脫模劑，接縫處用膠帶或海綿填塞嚴(yán)密，安裝牢固，以防砼澆筑時(shí)變形。充氣膠囊作芯模時(shí)，在底板砼澆筑完畢再安裝，安裝時(shí)應(yīng)符合下列要求： 充氣膠囊在使用前應(yīng)經(jīng)過(guò)檢查，不得漏氣，安裝時(shí)應(yīng)有專人檢查鋼絲頭，鋼絲頭應(yīng)彎向內(nèi)側(cè)，膠囊涂刷隔離劑，每次使用后，應(yīng)妥善存放，防止污染、破損老化。 從開始澆筑砼到膠囊放氣時(shí)止，其充

25、氣壓力保持穩(wěn)定。 澆筑砼時(shí)，為防止膠囊上浮和偏位，應(yīng)采取有效措施，加以固定，并應(yīng)對(duì)稱平衡進(jìn)行澆筑。（現(xiàn)采取的措施：定位鋼筋由設(shè)計(jì)的6改為10，底部彎勾勾在底板鋼筋上并點(diǎn)焊，間距不大于30，端頭應(yīng)加密到15cm。），模板安裝詳見下圖： 3砼澆筑砼澆筑前，將鋼絞線張拉到100%，檢查伸長(zhǎng)值是否符合要求，經(jīng)監(jiān)理檢查鋼筋和模板合格后，盡快澆筑砼，以減少預(yù)應(yīng)力損失。砼由攪拌系統(tǒng)攪拌，用料斗及軌道平車運(yùn)至澆筑部位處，用龍門桁車電動(dòng)葫蘆提升入模進(jìn)行澆筑。6-13m橋面板，用充氣膠囊作芯模，先澆筑底板砼，待膠囊安裝好再一次性澆筑腹板及頂板；16-25m橋面板，先澆筑底板和腹板砼，底板砼由專人負(fù)責(zé)振搗和抹平，再澆筑頂板砼，此次振動(dòng)棒插入到腹板底避免出現(xiàn)施工接縫。砼澆筑完畢，等砼收干后進(jìn)行頂板表面二次抹面，起到增加表面粗糙和防止