高速铁路连续箱梁施工讲义.ppt
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高速铁路连续箱梁施工讲义.ppt
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高速铁路连续梁施工王海良天津城市建设学院石家庄铁道学院2008年2月,一、混凝土结构的分类,1、FPC结构全预应力混凝土结构(简称FPC结构):
在使用荷载作用下,控制截面不出现拉应力的预应力结构;2、PPC结构部分预应力混凝土结构(简称PPC结构):
在使用荷载作用下,控制截面出现拉应力,但其值小于混凝土的抗拉强度或大于抗拉强度出现裂缝,但裂缝宽度小于规范要求值,分别称为部分预应力A类或B类构件。
3、RC结构钢筋混凝土结构:
没有施加预应力的钢筋混凝土结构;4、素混凝土结构没有钢筋或钢筋配筋率小于规范给定值的混凝土结构。
二、预应力筋种类,预应力钢筋一般分为三类:
高强粗钢筋、高强钢丝、高强钢绞线;1、高强粗钢筋:
a、冷拉、冷拉、冷拉钢筋,常用的是冷拉级32(32)、冷拉25(25);配合轧丝锚使用;在使用前应控制下料长度(介绍冷拉以及冷拉后材料的特性)b、高强精轧螺纹钢筋锚固体系,和轧丝锚相比可任意截断,通过连接器连接、接长;直径为25和32;高强粗钢筋主要用于箱梁的横向、竖向预应力筋,通过波纹管成孔;,2、高强钢丝经过冷拔得到(简单介绍冷拔工艺及钢丝的材料特性),国内多采用5高强钢丝,一般在预应力结构中用7根5钢丝形成一束钢丝束,国内最早多用钢丝束作为预应力束;,3、钢绞线国内多采用75钢绞线,中间一根,外面6根按一定方向捻制而成。
GB5224-85和ASTMA416-90A规范的比较:
(1)、GB5224-85中华人民共和国国家标准(预应力混凝土用钢绞线):
分类、代号:
按松弛性能分为两级:
应力松弛级别代号级松弛(普通松弛)级松弛(低松弛)强度:
1570、1670Mpa介绍松弛概念、对结构影响及处理方式,
(2)、ASTMA416-90A美国标准(预应力混凝土用无镀层消除应力钢绞线):
分类:
按松弛性能分为低松弛和普通松弛两级,但低松弛为标准配置,除非特殊定货;按极限最小抗拉强度分为250级(1725MPa)、270级(1860MPa):
破断强度250级,公称直径15.24mm,240.2KN(每1000m1094kg)270级,公称直径15.24mm,260.7KN(每1000m1102kg):
弹性模量:
不作要求,三、张拉千斤顶及其标定
(1)、千斤顶的标定原因,千斤顶受力简图,活塞,油室,进油嘴,回油嘴,作用于钢束反力,摩擦力f,油压,作用与钢束反力N,活塞受力简图,从图看出,油压表所测得的是油室内油压,此值包含着两个力,一个为作用于钢束的拉力,另一个为活塞与千斤顶间的摩擦力;如果不进行千斤顶的标定,直接按油压表的读数作为作用在钢束上的力,读数较实际的值偏大;为保证张拉数据的准确,在正式使用千斤顶前,应进行千斤顶的标定,得到千斤顶外壁和活塞间的摩擦力。
(在PC梁的张拉前,也应进行标定)
(2)、千斤顶标定的方法a、千斤顶的标定可以根据现场实际情况,采用压力机、已经标定的传感器进行标定;b、标定时应将油压表、千斤顶等配套标定;c、在标定千斤顶时,应注意千斤顶的工作状态和实际相同,即让千斤顶顶压力机,不能让压力机压千斤顶的活塞;,千斤顶活塞运动方向,压力N,摩擦力F,油压,千斤顶活塞运动方向,压力N,摩擦力F,活塞运动方向不同千斤顶内力方向,d、配套校正时,分级校正的吨位不得超过最大控制荷载的10%;e、千斤顶的校正系数不得大于1.05;何为千斤顶校正系数?
校正系数=油压表读数活塞面积1.05校正系数肯定大于1.0,如果结果小于1.0,说明标定结果有问题。
压力机读数值,四、真空压浆技术,真空辅助压浆施工工艺流程示意图,其基本原理是:
在孔道的一端采用真空泵对孔道进行抽真空,使之产生-0.1Mpa左右的真空度,然后用灌浆泵将优化的特种水泥浆从孔道的另一端灌入,直至充满整条孔道,并加以0.7Mpa的正压力,以提高预应力孔道灌浆的饱满度和密实度,从而提高后张预应力混凝土结构的安全度和耐久性。
真空压浆技术核心有四点:
塑料波纹管或可形成密封的孔道;浆体的专用添加剂及配合比;专用的真空灌浆设备;施工控制。
水灰比:
0.29-0.35泌水率:
小于1%稠度(流动度):
13S-18S密度:
大于2000kg/m37天龄期,不小于30MPa,28天龄期,不小于60MPa膨胀率小于5%45分钟稠度(流动度)损失:
不大于2秒初凝时间不小于3小时,终凝时间不大于17小时。
VSL真空辅助压浆专用水泥浆的性能指标,材料:
HVMSBG高密度聚乙烯塑料波纹管设备:
SZ-2型水环式真空泵UBL3螺杆式灌浆泵1台PHJ塑料焊接机波纹管接长:
用专用塑料波纹管连接管直接连接或将波纹管之间直接热熔焊接。
五、后张法孔道摩阻测试
(1)、预应力施工方法分类简介先张法:
(传力方式)后张法:
(传力方式)(成孔方式)
(2)、孔道摩阻的成因孔道偏差和孔道摩阻,(3)、测试加载装置示意,1,2,3,4,5,6,1、6钢束,2千斤顶,3、5传感器,(4)、孔道摩阻的测试孔道摩阻的测试就是确定摩阻和孔道偏差系数,在测试时,先测试直线孔道,此时孔道无转角,可利用张拉、锚固端的压力差,确定孔道偏差系数,然后再在曲线孔道内测试摩阻系数;两端压力差的确定:
张拉端按400KN或500KN分级加载,直至张拉控制应力,可通过传感器得到两端的压力差。
六、锚具组件锚固性能试验
(1)、一般规定组件静载试验应用全部零件和预应力筋组装而成,组装时不得在锚固零件上添加影响锚固性能的物质,(如金刚砂、石墨、油污等);所谓全部零件是指全部的夹片、钢束全部安装,见下图:
束中各根预应力筋应等长平行,其受力长度不得小于3m,单根预应力筋试件的受力长度不得小于0.6m;试验台座承载力应大于组件中各预应力筋计算极限拉力之和的1.5倍,千斤顶额定张拉力和测力传感器额定压力应大于组件中各预应力筋计算极限拉力之和;锚具组件试验前,必须对单根预应力筋进行力学性能试验,其钢束材料应从同一盘钢丝或钢绞线中抽出,单根预应力筋力学性能试验每次随机抽取6个试件。
(2)、静载试验a、试验准备将锚具、千斤顶、传感器、预应力筋安装于试验台座上,使各预应力筋均匀受力,组装见下图:
1,2,3,4,5,6,7,8,9,1、9钢束,2、8夹片,3、7锚具,4台座,5千斤顶,6传感器,L0,b、加载程序加载步骤为:
20%40%60%80%预应力钢材抗拉强度标准值四级加载,加载速度每分钟100MPa,达到80%后,持荷1h,随后逐步加载至破坏;c、观察、测试项目、各根钢束与锚具、夹具或连接器的相对位移;、锚具、夹具或连接器各零件间的相对位移;、在达到预应力钢材抗拉强度标准值的80%后,在持荷1h时间内,锚具和连接器的变形值;、试件的实测极限应力;、达到实测极限应力时的总应变;、试件的破坏形式及部位;最终得到所测锚具的效率系数以及总的应变,进而对锚具进行评价。
d、锚具效率系数的计算,II、III、IV级钢筋时,e、总应变的测试国标中没有介绍具体的测试方法,现结合交通部行业标准公路用桥梁预应力钢绞线用锚具、连接器试验方法及检验规则(JT329.2-97)介绍。
先张拉至10%抗拉强度标准值,量测上图中所示L0、活塞初始行程L1、量测下图中a、b值,按以上试验加载顺序将组件破坏,测得试件破坏时的活塞行程L2以及a,总应变,a,b,a,b,锚固前,锚固后,(3)、锚具评定根据锚具组件静载测试的结果,可将锚具分为、类锚具(介绍有粘结、无粘结结构),类锚具类锚具,类锚具适应于承受动、静载的结构(如铁路、公路桥)类锚具适应于有粘结预应力混凝土结构中预应力筋应力变化不大的部位,七、混凝土施工配合比设计:
弹性模量控制(级配碎石弹性模量的控制、介绍混凝土徐变、虎克定律);根据混凝土浇注设备、顺序,确定混凝土初凝、终凝时间;钢模板架立前表面的处理:
电刷打磨(除油渍、水泥)、撒干水泥、再打磨,反复进行,直至表面光洁,尤其是第一次使用模板;混凝土浇注:
两个点:
散料、振捣;散料:
一般按水平斜向分层进行,浇注工作面根据现场设备决定,特别强调混凝土散料分层,分层厚度严格控制在30cm以内;对于墩柱施工也是如此(决定表面质量:
模板表面光洁程度、散料、振捣),振捣:
一般采用插入式振捣棒和表面振捣器联合振捣的方式,特别注意波纹管起弯段的振捣、波纹管以下的振捣、锚下的振捣;(画图示意波纹管起弯段)在此部分,适当加密布置表面振捣器;波纹管以下:
梅花型布置表面传感器;锚下振捣:
钢筋较密,且受力较大,可采取小直径振捣棒专人加强振捣;在用振捣棒振捣时,应注意避开波纹管,以防损坏波纹管,引起张拉、压浆困难;养护及养生:
为防止梁顶面由于温度、风等引起表面龟裂,在浇注完混凝土后,严禁用铁模子收平,用木抹子收平,并用竹扫把按一定方向拉毛,以增加其表面张力;蒸汽养生要求(注意升温、降温速度),八、预应力施工螺旋筋的安放:
波纹管中间、尽量安放在锚垫板上、应与钢筋骨架焊接;,锚垫板内波纹管的长度控制:
一般控制波纹管深入锚垫板5cm左右,(画图说明原因)如太长在张拉前必须剪除多余部分;,穿束方法:
先穿、后穿先穿束的处理:
浇注混凝土时来回拉动钢绞线后穿束注意事项:
钢束端部的处理(画图示意),P锚使用注意事项:
画图示意P锚锚板、约束环、有粘结段、排气孔的构造,联结器使用注意事项:
P锚锚头固定、排气孔设置、喇叭联结孔,九、锚具硬度检验硬度检验抽取每批的5%,且不少于5套;如进行夹片硬度的测试,每套抽取至少5片;硬度检验每个零件测试3个点,当硬度符合设计要求为合格;如有一个零件不合格,则应另取双倍数量的零件重做检验;如仍有一个零件不合格,则应逐个检验;硬度检验一般采用布式硬度计测定,由硬度计端部的钢珠受压时在钢材表面和已知硬度标准试样上的凹痕直径,测得钢材的硬度。
十、悬臂浇筑施工,1、施工方法、步骤,施工方法:
将梁在每个墩顶沿纵向对称划分成若干节段(3m左右),利用挂蓝对称浇筑各个节段,然后边跨合龙、中跨合龙,形成连续结构。
墩旁支架搭设(支撑与承台上的支架、预埋在墩顶的托架)0#块浇筑0#块临时固结张拉0#块纵向预应力筋施工步骤0#块上拼装挂蓝利用挂蓝对称浇筑各节段,通过纵向钢束联结各节段(静定结构)边跨合龙(边跨支架架设、边跨现浇)次边跨合龙中跨合龙,临时固结:
对于连续梁,为保证在悬臂拼装过程中在不对称荷载作用下结构不会出现倾覆,应将T构0#块与桥墩临时刚结在一起;临时固结方式:
(1)、在桥墩顶0#块两侧浇注砼支墩,同时在桥墩和0#块间设置竖向预应力筋,靠支墩承受压力、竖向预应力筋承受拉力;
(2)、在0#块两侧设置混凝土支墩,支墩与0#块刚接,利用支墩承受不平衡的拉、压力;永久支座安装:
在悬臂浇注过程中,永久支座基本不受力,其高程最好处于似接触不接触的位置;,墩旁托架,2、挂蓝分类,菱形挂蓝,有平衡重三角挂蓝,有平衡重桁式挂蓝,主桁(菱形)横梁(联结两片主桁)菱形挂蓝构造底模架(浇筑混凝土、张拉平台)悬吊系统(反吊底模架)行走系统模板结构联结:
销接或铆接行走方式:
后锚采用自锚结构、前支点滑动或滚动,1主桁2前横梁平台3后锚4前吊带5箱梁顶板6外模滑移梁后吊点7外模滑移梁8底模锚固系统9箱梁底板乌江大桥菱形挂蓝结构示意(单位:
mm),3、挂蓝预压(作用)可以在地面上只对桁片预压,也可以拼装完成后用重物预压(各自特点),应注意分级预压、记录。
4、挂蓝的移动如0#块长度足够,可同时布置两个独立的挂蓝;如长度不足,两侧挂蓝先连接为一体,然后在分开;动力:
到链;移动方式:
后支点采用自平衡滚动;前支点、中支点采用滚动或滑动;移动前先将前支点顶起,安放滚轴或四佛乙烯板,移到位后再移出安装前支点;移动轨道:
在竖向预应力筋位置设置槽钢或工字钢;,前支点支撑:
5、悬臂浇注施工注意事项节段断面的凿毛:
介绍目的、做法,波纹管的联结:
决定后期张拉、压浆是否顺利;挂蓝后锚应连接可靠:
浇注混凝土时主要靠后锚提供抗倾覆力矩;试件的制备:
一种用于评定结构强度;一种用于确定张拉时间;前者应标准养护,后者应在现场和节段同条件养护;锚下混凝土的振捣:
竖向预应力筋孔道的压浆:
纵向钢束的张拉:
对称;初张拉应力大小;持荷;补压、单端锚固;另一端补压;波纹管的定位:
混凝土振捣的掌握:
T构两端下料的均衡:
伸长量计算:
吊带在浇注混凝土前、后时的调节及支撑:
6、连续梁合龙段施工体系变化连续梁合龙对结构影响温度对结构内力影响合龙段施工要求:
低温、尽快施工、加强养护、设置临时支撑采用低温合龙的原因:
和混凝土的受力特性有关体内:
钢管体外:
型钢节段间临时支撑,支撑劲型型钢结构示意,十一、悬臂施工过程施工控制,按规范要求,对主跨超过100的桥梁或新型结构,均应进行施工过程控制。
控制的必要性:
结构线形、应力在施工过程中的变化;控制目的:
保证顺利合龙,同时使其满足设计要求;控制方法:
监控单位进行理论变形、理论应力的计算;施工单位进行原材料控制、尺寸控制、挂蓝自身预拱度控制;,十二、支架现浇,1、基本原理利用钢管或碗扣钢管作成满堂支架,在支架上设立模板,浇注混凝土。
2、注意事项满堂支架施工中主要点:
地基处理(排水横坡、排水沟设置)支架底托(越低越好)扫地杆设置立杆联结(接头错开、钢管支架立杆对接)顶托伸出长度斜撑(水平、横桥向竖直面、顺桥向竖直面)顶层水平联结杆设置预拱度设置(支架本身(根据预压结果确定)+设计要求),支架稳定,
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