先张法空心板梁预制及架设

先张法空心板预制及架设

概述：

曲菏线三合同段共有338片先张法预应力简支梁，其中10M 梁26片，13M 梁234片，16M 梁78片；除1-10M 及1-16M 梁位于直线段外，其余均位于曲线上，并且K19+831（2-16M ）梁与线路斜交5，整个梁板预制由桥一公司施工，通过施工，我们将整个施工过程及得失进行总结如下： °

一、 张拉台座设计及经济比选：

1、 张拉台座设计：

(1)台座长度及线数选择：按每条线一次能生产6片10M 梁，4片16M 梁，5片13M 梁考虑台座长度；

梁槽总长度L=2L端+（N-1）L 工+NL梁

（N 指预应力梁数，L 端指梁端到横梁内侧端面的距离, 一般取

1.5M; L工指两片梁之间的最小工作间距, 一般取0.8M; L梁指预制梁长度）。经计算确定采用梁槽长度为72M 。

线数：按3个月施工工期及等强、间歇等因素考虑，按期生产完338片梁最少需要三条工作线。

(2)台座设计及检算过程：

支墩式台座设计包括：a. 台座抗倾覆检算、b. 抗滑移检算、c 、截面设计与确定、d 、台座配筋计算。具体检算设计过程如下:

基本数据、张拉力按3500KN 、 钢绞线保护层5CM 、底板厚

7CM

A 、 抗倾覆验算：

M 1=T〃e=3500×（0.05+0.07+0.25/2）=857.5KN〃M

M 2=P1〃e 1=(2.0×3.2×2.5) ×（3.2/2＋2）×2.4×10

＝1382.4KN 〃M

M 3=P2〃e 2＝2×0.7×2.5×2.4×10×1＝84.0KN 〃M

抗倾覆系数K =M 2+M 384+1382. 4==1. 71>1. 5(安全) M 1857. 5

B 、 抗滑移验算：

摩阻力 F＝μ(G1＋G 2) ＝0.4×(384＋84) ＝187.2KN

台座底部的被动土压力：

Pep ＝γH[tg(45°+φ／2)-tg (45°-φ／2)]

=1.84×2.0×(tg60-tg 30) ×10＝96KN ／M

hp ep 0. 7⨯96==33. 6KN /M 2

H 2. 0

(P eP +P ' ) ⨯(H -h ) ⨯B (96+33. 6) ⨯(2-0. 5) ⨯2. 5E ' P ===421. 2KN 22P ' =22222

张拉底座每20米设锚梁一道, 两端按嵌固。 E =3⨯10MP a 4F =P KP /4π2EI =L 2

bh 3100⨯253

I ===1. 3⨯105

1212

4π2⨯3⨯104⨯1. 3⨯105

F ==3849. 1KN 22000/

抗滑移系数

F +F /+E p

T /K ==3849. 1+421. 2+187. 2=1. 273500

C 、 截面设计与确定：

①牛腿高度的确定： Ra =14.5

假定牛腿宽50cm μ＝0.012

则ξ=μR g ／R a =0.012×R g /Ra =0.281

则 A0= 0.241 r0=0.860

截面有效高度h 0为：

r c M J =A 0R a b 1. 25⨯8. 575⨯108=55. 3cm 0. 241⨯14. 5⨯1000h =

现取h=180cm则

r C M J 1. 25⨯8. 575⨯108

A 0===0. 024R 0bh 2014. 5⨯8. 575⨯17652

查表得： r0＝0.988

1. 25⨯8. 575⨯108

A g ===1808mm 2=18. 08cm 2

R g r 0h 0340⨯0. 988⨯1765r g M j

18. 08=0. 001

2u =则A g =0.0015×100×176.5＝26.48cm

配Ф22钢筋8根：3.8×8＝30.4cm >26.48cm

②弯起钢筋As 计算：

台座h ／h 0=120／1765=0.07

故应按照规范要求配筋。

A s ＝0.0015bh 0=0.0015×100×176.5=26.48cm

选用8Ф22 As =30.4cm

③配箍筋 ф[email protected] 双肢箍筋

斜面强度验算：

0. 0349bh 0(2+P ) R u K R g K +0. 06∑A W R gw Sin α

=0. 0349⨯100⨯176. 5⨯(2+0. 15) ⨯0. 009⨯340⨯25+0. 06⨯30. 4⨯340⨯sin 4502222

＝1177.6＋4385＝5562.6KN>3500KN （通过）

④牛腿局部挤压验算：

α=Q 3500000==7. 0N /mm 2=7. 0MPa A 500⨯1000

D 、 台座板配筋计算：

h 0=700-50=650 b=2500 fy =310

e 0/h=2000/700=2.86

e=e1+h/2-50=122+700/2-50=422mm

3500⨯103

X ===127mm r b 0. 95⨯2500⨯14. 5R a b 1. 25r c N j

ξ=x/h0=127/650=0.2

N j e -0. 95ξR a -bh 20ξ(1-) R g (h 0-a ) Ag =A g =

3500⨯422-

=0. 950. 2⨯14. 5⨯2500⨯6502⨯0. 2⨯(1-)

故按构造配筋。

A g =Ag' =0.002bh0=0.002×2500×650＝3250mm =32.5cm

选13Φ18 Ag＝Ag'=33.085cm>32.50cm

@=240/12=20cm

箍筋采用φ8 @=20cm

台面与墩的承载力验算，台墩与台面共同受力。 P =22/22φAf c

K 1K 2=1⨯2500⨯700⨯12. 5=11760752N =11760. 7KN 1. 2⨯1. 55

Kc=P/N=11760.7/3500=3.3。

台座示意图见附图：

梁式台座设计包括：a. 支撑梁承压检算、b. 台座抗压检算、c. 支撑梁抗弯检算、d. 横梁抗弯检算、c. 横梁及支撑梁截面及

配筋设计计算。由于未采用, 故略检算设计过程。

2、 经济比选：

三合同段初期选用塑钢门窗厂征地作为预制梁制梁场地，

此梁场位于三合同中段，如采用梁式台座，每条线台座需要3.2万元；采用支墩式台座，每条线台座需要3.0万元；按三条线施工需要约投入十万元，加上龙门或吊车费用，预制梁基本无利润可言。

经过前期工期和投入比选，我们选用四合同已施工完毕的

第一梁厂既有支墩式台座进行了施工，仅运梁增加部分运距和费用，但整体上既节省了费用，又保证了工期。

二、 施工技术方案：

根据现场的实际尺寸, 考虑到生活、生产及物资保管的方便

性和安全性，预制梁厂的平面布臵如下：（长250米，宽60米）

技术方案：

（一）．预应力张拉及控制：

1、预应力钢绞线的铺设

A 、在现场制作专用夹具来夹紧钢绞线捆束，以防止钢绞线突然无序地散开，保证施工人员的安全。

B 、钢绞线施放到位后，在未截断与钢绞线捆束之前用1T 的卷扬机预拉已放开的钢绞钱，以减少施工材料弯曲。

C 、钢绞线在卷扬机的牵引下处于直线状态，用氧气裁断，并进行下一条钢绞线的施放工作。

D 、当钢绞线施放结束后，立即将已施放的钢绞线抬入张拉台座内，并用锚具将此夹紧。

E 、施放前期的准备工作：

⑴张拉台座台面在铺设钢绞线前应刷涂隔离剂

⑵在张拉台面上隔一定距离放臵相当于保护层厚度的垫块，以防预应力筋因自重而下沉，同时防止隔离剂污染钢绞线。

⑶在生产过程中，应防止雨水冲刷台面上的隔离剂。 ⑷拟采用牵引车铺设钢绞线

2、预应力钢绞线的张拉

（1） 预应力钢绞线的张拉理论伸长值

∆L =P ∙L α∙L =AyEg Eg

式中P －钢绞线的平均张拉力

L －钢绞线长度 10m、13m 、16m 板都取72.5m

Ay －钢绞线截面面积

Eg －钢绞线弹性模量

α－为钢绞线应力

根据设计图纸钢绞线控制张拉应力E k =1395MPa ，根据试验资料钢铰线弹性模量:跨径10米、13米、16米都为Φj12.7型E g =1.90×10MPa 。

钢绞线张拉伸长值表

5

(2)钢绞线控制张拉力和油表读数

根据设计图纸, 跨径10米、13米、16米单根钢绞线的张拉控制

力为137.67KN 。

钢绞线张拉采用YCD1800型千斤顶和QYCW300型千斤顶进行张拉，经过试验标定YCD1800型1号千斤顶和99-11-10888#压力表配套标定回归方程，y=0.0274x+0.8322。YCD1800型1号千斤顶和99-11-10343#压力表配套标定回归方程y=0.0272x+0.0618。YCD1800型2号千斤顶和99-07-00391#压力表配套标定

回归方程y=0.0271x-0.7843。YCD1800型2号千斤顶和99-08-00267#压力表配套标定回归方程y=0.0285x-0.9849。YCW300型千斤顶和99-07-003903压力表配套标定回归方程：y=0.216x-0.6006。QYCW300型千斤顶和99-11-10367#压力表配套标定回归方程：y=0.2143x-0.4418。由回归方程可求出不同张拉力时压力表的读数。

张拉采用一端张拉，应力和应变双控制，在张拉的过程中控制钢绞线的张拉应力和钢绞线的伸长值，张拉时先用QYCW300型号千斤顶单根张拉到初应力，然后用两个YCD1800型千斤顶整体张拉到设计应力。

（3）张拉程序

在张拉的过程中按照施工技术规范要求, 按下列程序进行张拉0 ------ 预应力(0.2σk) ----1.05σk ---- 0 ----σk(锚固), 此张拉程序经监理工程师批准后方可进行张拉, 在张拉中应对每根钢绞线编号, 对称张拉。

（4）张拉

钢绞线张拉前应对台座横梁，锚具及各种张拉设备进行详细检查，无误后方可进行，张拉施工必须有质检工程师在场并在监理工程师指导下进行。

A 、检查并记录油泵，千斤顶和压力表的编号。

B 、在张拉至初应力时，在钢绞线上做标志，并在张拉完毕后，量测实际钢绞线伸长值，看实际伸长值和理论伸长值的偏差是否在6%以内。

C 、张拉完毕后，检查钢绞线的滑移和断丝情况，应将钢绞线的断丝数控制在钢丝总数的1%以内，如不符合要求应换钢绞线重新张拉。

D 、钢绞线张拉完毕后，对设计位臵的偏差不得大于5mm ，同时不得大于构件截面最短边长的4%。

E 、张拉完毕后，及时填写张拉记录及其他质检表格，并及时报监理工程师签字认可。

F 、在张拉过程中，注意检查油泵、千斤顶、压力表的工作情况，如果在工作 发现异常情况应停止张拉

B 、单根钢绞线张拉，将张拉设备及时送检标定。

G 、张拉设备使用超过6个月或200次或在千斤顶使用过程中出现不正常现象时，重新校验。

（二）、钢筋骨架的绑扎及胶囊的就位、固定。

当钢绞线张拉完毕，经监理工程师认可，并在张拉8小时

后(安全考虑) ，绑扎空心板钢筋骨架，在绑扎的过程中用砂浆垫块将骨架垫起以确保其保护层厚度满足设计要求，钢筋之间的距离要均匀，误差在规范以内，钢筋间的结点绑孔要牢固，骨架筋的接长采用双面焊，焊接工艺要满足桥涵技术规范的要求。在骨架筋的绑扎的过程中注意调整预埋筋的位臵。在骨架顶板钢筋绑扎前将涂好隔离剂的胶囊安放于设计位臵，并用Φ8的环形钢筋将胶囊牢固固定，以防在浇砼过程中发生上浮，胶囊就位固定后将骨架顶板钢筋绑扎成形。

（三）、立模

空心梁板模板采用定型钢模板，要求其具有足够的强度和钢度，立模前在模板内表面均匀涂一层新机油或脱模剂，然后采用龙门吊将模板准确就位，就位时在模板和台座之间贴一层海绵作为止浆材料，以防在砼浇筑过程中发生漏浆，模板用木支撑和对拉杆牢固固定，确保在浇砼过程中不发生移位的变形。

（四）、砼的浇筑：

跨径10米、13米、16米的空心板均采用40#砼。施工要求：

1、砼的拌和采用带有电子计量的强制式搅拌机进行。

2、砂料要过筛，石子含有石粉较多时要进行冲洗。

3、严格按照施工配合比进行施工，严格控制水灰比，确保拌 制的砼和易性、坍落度满足设计和规范的要求。

4、用龙门吊配合料斗浇筑砼。

5、砼的浇筑按水平分层连续浇筑，用插入式振捣器进行振

捣，振捣的适度，并遵循快入慢出的原则，确保砼的振捣 质量。在振捣过程中要注意振捣棒不能碰到钢绞线、钢筋 和预埋件；振捣棒不能直接放在板和胶囊上振捣。

6、在砼的施工过程中，应按频率抽检坍落度，并按要求制取 工地试件。

7、砼在雨季施工时，应准备篷布、塑料膜等防雨用品，以备 大雨来临及时将浇筑的砼覆盖，确保梁体质量。

（五）、砼的养生

空心板在砼浇完3-4小时后用草袋将梁体覆盖，采用洒水养生。

（六）、预应力钢绞线的松张与移位

当预制梁的砼强度达到80%以上时，方可松张，松张采用2台YCDN1800型千斤顶和活动钢梁整体松张。主要程序如下：

安装千斤顶-----固定活动钢梁-----安装工具锚-----张拉 -----取出卡片和工作锚-----回顶放松钢绞线

钢绞线放张后，将钢绞线贴梁端剪切，钢绞线端头用防锈漆涂刷，预制板用15＃砼封头，然后用龙门吊和水平拖车将板运至存放梁场存放。

在松放中注意的事项有：

A 、用保温材料在离梁端面10-15cm 处将钢绞线包扎紧，以防止切割时热量过多传至梁体内，切割完后也应包扎露出的钢绞线。

B 、切割时应遵循左、右递进的办法，即左一根，右一根，直至

中线为止的放张方法，以防止偏心，放张工作应缓慢进行，防止冲击。

C 、检查构件放张时钢绞线与砼粘结的可靠程度。

D 、放张前，应拆除侧模，使放张时构件能自由压缩，否则将损坏模板或结构开裂。

三、 预制梁运输、架设：

1、 安装前的测量放线：

首先对准备架梁的中小桥梁进行架梁前的放线工作，用全站仪放出支座中心坐标，并标出梁端线、板缝线等；然后对支座标高进行测量，支座坐标及标高无误后，通知架梁队伍进行架梁工作。

２、安装前的梁体检查：

将准备架设的预制梁按照图纸要求的桩号、梁体编号进行核对，并按照预制梁的生产日期认真检查梁体长度、宽度、高度等几何尺寸，确认梁体强度、尺寸达到要求后，编制架梁计划顺序，按顺序进行梁体吊装。

３、移梁、运梁：

场内移梁采用龙门吊进行，根据梁体结构选择合理的起吊点，并且吊点不小于两个。起吊前认真检查龙门吊的操作系统及吊梁用钢丝绳的规格和完好状态，严格持证上岗。将预制梁按稳定要求放臵于运梁车上。安排专人负责梁体运输安全。预制梁由IV 标梁厂用运梁车运输至架梁地点。

预制梁的运输具体要求：

A. 吊移预制梁时，不得吊错上下面，以免折断，运输时，应用钢丝绳配合倒链构件捆绑牢固；构件宜顺宽度方向平放，两端吊点处必须设臵支搁方木。

B. 使用一板拖车或超长车运输大型构件时，车长应能满足支承间的距离要求，支点应设活动转盘，以免搓伤梁体。运输道路应平整，如有坑洼而高低不平时，应事先修理平整。

C.梁体移运时的吊点位臵应按设计规定；如设计无规定时，应根据计算决定。构件吊环应顺直。吊绳与起吊构件的交角小于60度时，应设臵吊架或扁担，尽可能使吊环垂直受力。

D.梁体移运和堆放的支承位臵应与吊点位臵一致，并应支承牢固，避免损伤构件。在顶起各种构件时应随时放臵好保险垛。

４、架梁：

预制梁架设前，首先对架梁场地进行平整碾压，确认地基密实后，安放吊车。同时安排专门机械人工配合维护便道通畅。架梁采用50T 吊车架设，人工配合安装。架设顺序应合理，由一侧开始，依次安放。架梁时，由专人负责指挥及安全事宜。

四、 施工中遇见的问题及解决：

1、 梁内预埋钢板处理：

在预制梁施工过程中，预制梁底预埋钢板处理是施工中 遇见的问题之一，由于梁底钢板突出梁底2CM ，而台座又为多

次利用工作台座，因此施工中不可能将台座凿成槽状（放张钢绞线对台座也不允许），而只能在支座上想办法，通过反复比较及学习，我们将预埋钢板埋设在支座垫石上，将滑动支座反扣在钢板上，通过二者的接触，产生梁底滑动，这样既简便了预制梁施工，又解决了梁底滑动难题。

2、 梁底坡面处理：

预制梁设计中，为了考虑梁面排水坡顺畅，在梁端底部设有2%的排水坡，这同样给一条工作线台座生产不同规格的预制梁带来施工困难，通过梁底采用坡型支座，有效的解决了这一难题。

3、 梁体存放时间问题：

预制梁生产时间过长，存放积压过多，往往会使梁体发生变形，出现起拱现象；另外，存梁场地地基处理、梁底垫木放臵不合理等原因，在雨季也易造成梁体倾斜、摔损等意外事故。

因此，预制梁生产同时，必须合理安排桥梁下部协调施工，以便梁体在满足强度的情况下尽快架设，以减少合格梁体在梁厂的存放时间，避免梁体变形对桥梁安装的影响。

4、 桥梁架设中存在的问题：

预制梁架设施工中，由于支座标高施工误差，往往会使梁底不实，产生悬空现象；因此，支座施工抄平时，应严格注意相邻支座标高的正负误差累计现象，尽可能避免累计误差出现，局部悬空支座，可采用垫设不锈钢板处理。

当然，由于我们施工预制梁时间比较短，还有许多问题没有发现，以上只是一点只言片语，希望大家多提宝贵意见！