30m预应力混凝土箱梁的施工工艺secret.docx

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30m预应力混凝土箱梁的施工工艺secret

30m预应力混凝土箱梁的施工工艺

1、箱梁施工工艺流程

箱梁预制的工艺流程见下图1

2、预制箱梁底座的设置

箱梁是一种薄壁结构，预制构件的尺寸要求严格，各部尺寸的误差为±10mm。

因此，在设置箱梁底座时必须严格执行下述要求，以保证箱梁的制作质量，为顺利地安装创造条件。

（1）认真处理好地基，清除不均匀沉降。

因箱梁在为施加预应力以前，其自重完全由底座承担，如地基处理不当，产生不均匀沉降，会导致大梁裂缝。

处理地基时，应视地基土壤的性质及地下水位的情况，分别采取不同的措施。

如换土、打入木（砂）桩、重锤夯实等措施，使地基土壤的压实度达到90%以上。

（2）搞好预制场地的排水设施，特别是底座周围不容许有集水。

且底座应高出地面8~10cm，并作成1%~2%的双向横坡，便于迅速排掉雨水和养生时水等地表水，不使地表水浸泡底座，以免引起底座的不均匀沉降。

我们在泾河大桥的施工中，由于忽视了底座地基土的夯实（冬天处理的地基），加之预制场的排水不畅，在雨季施工中，有4片大梁出现裂缝，造成了一定的经济损失。

因此，底座的地基处理和排水工作，在施工时应特别注意。

（3）严格控制底模板的平整度。

梁底的平整度要求不超过±3mm，特别是梁两端的支座位置的平整度不得超过±1mm，借以保证橡胶支座不致局部受压。

我们的作法是，在浇注底座混凝土墩和铺

设6~8cm木板时，都要用水平仪严格操平，并在木板上再钉上白铁皮。

在两端支座处，安放10mm厚的70cm×90钢板，以保证其平整度。

（4）底座设置应牢固可靠，整体性好，以免多次周转使用而遭到破坏。

（5）底座的结构型式如图2。

3、模板的构造、安装及拆除

为了减少模板的变形，增加周转次数，大梁的内、外模均使用钢模板。

3.1外模

为便于支、拆模板，整个外模分7节组成，每节长4.5m，重约1500kg，节与节之间用螺栓联接。

接缝处夹垫橡皮垫，以免漏浆。

其平整度要求为±2mm。

为了支、拆方便，将端横隔模板与封端模板一起支拆。

外模一次拼装成型。

为防止模板位移并加强整体性，在外侧模的底部用Φ18mm螺栓拉紧，顶部用40号槽钢对口联接。

此槽钢下加垫木楔，借以稳定内模，外模支腿下使用对口木楔，支拆很方便。

3.2内模

因大梁的内箱两端为变截面，故将两端的内模各划为一节，每节长1.8m，中间等截面部分分为12节，每节长2.2m，重约600kg。

内模中心用50mm等边角钢作成固定框架，四周辅以四瓣活动模板。

各节先拼装成整体，待大梁底板混凝土浇完之后，分节吊装就位，接头处包裹油毛纸。

拆时只需先拉出固定框架，活动模板就会自动掉下，

再拉出活动模板即成。

3.3脱模时间

脱模时间应严格控制，过早容易产生裂缝。

为了加快模板周转，我们使用了淮南矿山机械厂生产的NF早强减水剂，效果较好。

当混凝土强度达到30kg/cm2时即可拆内模，一般500~600温度小时就能达到；当混凝土强度达到100kg/cm2时，即可拆外模，一般1000~1100温度小时就能达到。

4、预应力钢丝束和钢筋网的制作

4.1预应力钢丝束的制作

4.1.1高强钢丝的质量要求

预应力钢丝束采用符合YB225-64标准的冷拔碳素钢丝，钢丝直径5mm，每束24根钢丝组成。

工地使用的钢丝30%为我国天津钢厂生产，70%为日本进口的直径5mm高强钢丝。

高强钢丝进场前均应按规范规定严格进行抽样检验。

检验结果：

极限抗拉强度为162.50~171kg/mm2；延伸率4%~6%；冷弯次数4~5次；直径偏差在±0.4mm以内。

对不符合要求的钢丝一律不得作预应力钢丝使用。

4.1.2高强钢丝的调直、下料及编束

进场的钢丝90%是直径为1.7m的大盘，不需特殊调直，即可直接进行应力下料。

只有渭河大桥进了部分小盘钢丝，需先用调直机调直后再进行下料。

由于采用镦头锚具，必须保证同一束中的每根钢丝等长，其相对误差应控制在1/5000~1/6000之内。

因此采用应力下料的方法，即按

钢丝抗拉强度的30%的力将钢丝拉紧的状态下，量出所需要的长度，然后放松到零，再用剪线钳剪断钢丝。

钢丝的下料长度，应考虑锚距、冷拉伸长率、弹性回缩率等因素。

由于一束的钢丝较长（30m左右），在夏季进行下料时，还要考虑温度变化对下料长度的影响。

根据我们的现场测定，30m长的钢丝早晨下料时的温度是250Ｃ，中午下料时的温度是380Ｃ，温度相差130Ｃ，钢丝长度相差约4~5mm。

因此，应该将不同温度时所下的料分别堆放，分别编束，以消除温度的影响，达到每束钢丝的长度一致。

钢丝编束时要求钢丝不发生交叉、扭曲，以保证钢丝束的每根钢丝受力均匀。

编束时先将内圈的10根钢丝和外圈的14根钢丝分别编排好，然后把内圈的10根集成一小束放在里面，其余的14根放在外面，每隔1.5m用扎丝绑扎一道即成。

编好的钢丝束用竹牌标明孔位、束长，然后垫木存放。

4.2钢筋网的制作

普通钢筋采用II级热轧螺纹钢筋和I级热轧光圆钢筋制作。

全片梁分5段点焊成网，然后整体起吊、入模拼装。

5、预应力管道的形成

钢束孔道直径50mm，采用橡胶抽拔管预留孔道。

5.1橡胶管的规格

我们采用宜昌橡胶厂生产的双层钢丝编织胶管，外径50mm，管壁厚10mm，每根长17m，破断拉力700kgf，表面无老化裂纹，抽拔顺利，能够多次重复使用。

胶管内衬，我们采用Φ16~Φ18mm钢

筋穿中，效果较好。

5.2管道的安装与固定

在点焊箱梁钢筋网时，同时在网的横向钢筋上，沿各管道中线位置（预先计算好的坐标）焊放“U”型钢筋固定卡，间距1m左右（曲线管道适当加密），以保证管位准确，避免出现蛇形孔。

“U”型卡略大于管道外径，以免防碍拔管。

安装好钢筋网后，即进行穿橡胶管工作。

同一孔道的两根胶管分别从梁的两端向中间穿入，在梁的跨中接头。

接头处外套400mm长的铁皮管，铁皮管的内径为51mm，使胶管与铁皮管贴合紧密，以免漏浆，致使管道堵塞。

在浇注混凝土前，仔细检查，校正管道是否顺直、圆滑。

消除胶管被钢筋压紧、挤扁、接头漏浆等现象。

6、混凝土的浇注

6.1混凝土的配合比

箱梁混凝土的设计强度为400kgf/cm2，我们用耀县水泥厂生产的425号普通硅酸盐水泥，泾河产的砾石为粗骨料，坝河产的中砂进行配制。

梁的底板和顶板混凝土的粗骨料粒径为5~40mm；梁的肋板混凝土骨料粒径为5~25mm等两种配合比。

施工坍落度1~3cm。

为提高活易性，按水泥用量的0.5%（粉剂）掺用淮南矿山机械厂生产的NF早强减水剂。

各种配合比见表1。

表1混凝土配合比与实压强度

6.2减水剂的作用

（1）在保持水泥用量不变时，掺用减水剂后，用水量可减少10%~20%；

（2）混凝土早期强度增长显著加快。

7天、28天的强度分别提高20%、40%；

（3）在采用一定的混凝土强度忽然坍落度时，水泥用量可节约10%~20%；

（4）在采用一定的混凝土强度和水灰比时，掺用减水剂可提高和易性8~9倍（见表2）。

表2混凝土掺用减水剂前后强度对比

6.3箱梁混凝土的浇注程序

浇注底板混凝土→安放内模→浇注肋板混凝土→安放顶层钢筋网→浇注顶板混凝土。

浇注底、顶板混凝土时，主要用平板式振动器，辅以插入式振动器振捣混凝土，底板混凝土一定要抹平，以便与内模贴合紧密，这是防止内模上浮的重要措施。

浇注肋板混凝土时，以侧模振动为主，辅以插入式振动器对模内混凝土进行振捣，这部分混凝土是浇注大梁混凝土的关键，应注意下列3点：

（1）由于梁肋断面小，稠密钢筋，加上管道占据一定的空间，混凝土极不容易捣实。

混凝土的下料应特别讲究。

浇注顺序应从梁的一端逐步撵向另一端，或从梁的中间逐步向两头推进均可，混凝土浇注面应拉出250~400的斜坡，把浆用插钎逐步向前引，后面逐步投料

振捣，切忌乱投料，防止振不实。

（2）切忌侧模振动时间过长（一般以30~45s为宜）造成“过”振，不但漏浆严重，外模易损坏，而且最容易造成内模上浮。

因浆流向内模底部，顶着内模上升。

（3）混凝土的坍落度必须控制在1~2cm，过大也容易造成内模上浮。

7、拔管、清孔和穿束

7.1拔管

拔管应掌握好时机，控制施力方向。

拔管时间主要决定于气温，同时与水泥的性质、混凝土的施工坍落度有关。

我们使用普通硅酸盐水泥，坍落度1~3cm，从浇完算起，拔管的“温度小时”在90~100之间为宜。

抽拔顺序是先拔底板部分的直索，肋板上的曲线索按先上后下的原则进行。

7.2清孔

拔管完毕后立即进行清孔。

清孔器用40~50mm圆钢车制而成。

长度为170~200mm，外形成截头橄榄形，两端用带孔的螺帽与高强钢丝连接。

清孔时，若发现孔道堵塞，一般可用反复串动清孔器的办法疏通。

严重时，可用2.5mm以上的钢筋或钢丝束冲击。

必要时，则需开窗凿通，再将凿孔用水泥砂浆补起来。

7.3穿束

穿束前将钢束的一端挂上锚具，并用镦头器镦好，用人工进行穿束。

穿好后，再将另一端的锚具挂上，穿锚时先穿内圆10根钢丝，

再穿外圆14根钢丝，穿好后即行镦头。

8、张拉预应力钢丝束

8.1锚具

采用24丝A型镦头锚具。

锚环及锚板均用45号钢制作。

加工成型后，先进行热处理，硬度为HB257~291，再用5.2mm的钻头钻孔。

钢丝分内外两环均匀排列，内环10根钢丝，外环14根钢丝，钢丝镦头用LD—10型液压钢丝冷镦器进行。

8.2张拉设备

我们采用柳州建筑机械厂生产的YC60型穿心式千斤顶8台，LD—10型液压冷镦器4台。

千斤顶油缸最大行程180mm，最大张拉力60tf；冷镦器的最大镦头力为9×103kgf，每分钟镦头8~2个。

8.3张拉设备的校验

张拉钢束前，应将千斤顶、油泵、油表等设备送国家计量单位进行校验，以校正读数误差。

在施工过程中，每张拉600索，或发现千斤顶严重漏油、油表指针不回零等情况，都应重新进行校验。

8.4张拉前的准备工作

首先应检查梁体混凝土是否已达到70%的设计强度，强度的检验应以试件的抗压强度为准。

其次应检查机具、油管是否合乎要求。

并将油泵安全阀限制在最大工作压力的110%~115%范围之内。

8.5张拉程序

张拉应按梁的中轴线对称进行。

同一束应两端同时张拉，张拉顺序按束的编号进行。

8.5.1控制数据

设计要求每束24φ5的张拉控制力为52.8tf，超张拉力为55.4tf。

张拉时采用张拉力与拉伸量双控制的办法，即当拉力达到设计吨位时，量得的钢束伸长量在计算值的±5%范围内为合格，否则应检查原因，研究处理。

实践证明，钢束的伸长量与计算值基本相符，一般偏小。

8.5.2程序

为了加快底座的周转使用，工地采用两次张拉。

当混凝土强度达到标准值的70%时，进行第一次张拉：

0→40%σk→0；0→70%σk（量伸长，锚固）。

移梁后，当混凝土强度达到100%时，进行第二次张拉：

70%σk→100%σk→（持荷3分钟）105%σk→（持荷3分钟）0；0→100%σk（量伸长，锚固。

）上式中σk为控制张拉应力。

8.5.3质量要求

（1）每束断丝不能超过2根；

（2）每片梁（10束）断丝累计不能超过5根。

由于我们在施工过程中，严格控制钢丝的下料长度和编束工艺，因此在张拉过程中很少有断丝现象发生。

8.6张拉时出现问题的处理

（1）镦头的质量不合格，在张拉时被拉平，致使钢丝缩回孔道内，，造成返工。

主要原因是钢丝头不平，与镦头器的镦模接触不好而造成的，后改进操作，钢丝剪断后，对个别不合格的钢丝头用扁锉锉平，这样就消除了上述现象。

（2）在张拉过程中，对断丝根数超过规定的钢丝束，应解除预应力，再用钢錾把钢丝一头的镦头錾掉，另行换索。

9、压浆、封端

9.1压浆

管道压浆工作在张拉结束后应及时进行，以防钢丝锈蚀或松弛。

工地一般都是前一天张拉完的梁，第二天即进行压浆。

压浆前先用压力水（6kgf/cm2）冲洗孔道。

压浆时从梁的一端压向另一端，待压出浓浆后，将出浆孔用木塞堵住，保持压力8~12kgf/cm25分钟。

压浆的顺序先下层管道后上层管道。

水泥浆强度为400kgf/cm2，水灰比0.40~0.43，掺用0.5%的NF减水剂，以增加其和易性。

经凿孔抽查15%的孔道，压浆均饱满。

9.2封端

封端是箱梁生产的最后一道工序，应特别重视。

首先模板制作要精确，支立模板要稳定，以防变形，影响美观。

其次，梁长尺寸要准确，端隔板的钢筋焊接要牢固，位置要准确，浇注混凝土要用插入式振动器振捣密实。