11-波纹钢腹板预应力混凝土组合箱梁施工技术(四)

-- -- 波纹钢腹板预应力混凝土组合箱梁施工技术

中铁十三局集团第四工程有限公司 周 军 张福宝 顾太宇 内容提要:本文以集团公司承建的青海省国道G2１4线新型试验桥（钢-混凝土组合箱梁桥—三道河中桥)为工程实例,简述了波纹钢腹板预应力混凝土组合箱梁结构特点及施工流程，全面介绍了在海拔接近400０m的青藏高原，高寒、缺氧条件下波纹钢腹板预应力混凝土组合箱梁施工全过程。 关 键 词： 组合箱梁 波纹钢腹板 预应力 高原 施工 前 言: 减轻预应力混凝上箱梁桥重量的有效方法之一是采用波纹钢腹板。我国近年对这种结构的力学性能、工程设计和施工方法等方面的研究取得了重要的进展。青海省国道G214线三道河中桥是国内第一座采用波纹钢腹板跨径达５0m的单箱双室截面预应力简支组合梁结构,亦为交通部西部项目《钢—混凝土组合(箱）梁桥建设成套技术研究》的依托工程。 三道河中桥位于海拔3８0０m的青藏高原,此地区高寒、缺氧，自然环境恶劣。该桥下部采用钻孔灌注桩基础，每个承台下为４根Φ150ｃm钻孔桩,桩间距为４．0（5.5)m,桩长2０m，肋式桥台。上部为1孔５0m波纹钢腹板组合箱梁,梁高2.5m。顶、底板采用现浇Ｃ50混凝土,腹板采用12mm厚的波纹钢板结构，材质为Q345C钢板。工厂分段轧制现场拼接并整体浇筑上下混凝土翼缘板。波纹钢腹板采用96个M22,１0．9级摩擦型高强度螺栓并配合角焊缝的连接方式。

1 波纹钢腹板预应力混凝土组合箱梁结构特点 １.１ 结构自重轻 采用波纹钢板作腹板，翼缘为混凝土，使上部结构成为混凝土和钢的结合梁,因波纹钢腹板的重量较轻,所以主梁的重量与一般的PC梁相比减轻20%以上。 １．2 改善结构性能，提高预应力效率 与混凝土腹板相比，波纹钢腹板在桥梁纵向的刚度很小，施加预应力后预应力集中在上下翼缘板中,从而提高了预应力的效率。纵桥向受力的主筋有两种形式,即单独使用体外索与体内外索同时使用，来达到减少维护费用的目的。 １．3 对收缩徐变和温度变化的影响小 由于波纹钢腹板的纵向刚度小,对上下翼缘的约束也就很弱,使得构造上对收缩徐变和温度变化的影响减小了。 1．4 大大提高了腹板的抗剪强度 梁的抗剪主要依靠腹板，采用波纹形状的腹板,其抗剪能力大大增加。 -- -- 1.5 节约钢材，改善经济指标 由于波纹钢腹板的抗剪能力强，从而可减小钢腹板厚度,不需设加劲肋。 2 钢－混凝土组合箱梁施工流程 钢-混凝土组合箱梁施工流程见图1。

基础处理

安装支架及底板模板底板等载预压装底板和隔板钢筋骨架拼装波纹钢腹板灌注底板混凝土安装顶板和隔板模板安装顶板钢筋骨架灌注顶板和隔板混凝土再养护拆除顶板和隔板模板清理预留孔道穿体外预应力筋张拉预应力筋孔道压浆、封锚拆除底模和支架桥面系及附属结构的施工加工体内预应力筋穿体内预应力筋埋管制孔钢筋下料、加工制备波纹钢腹板混凝土搅拌埋置转向钢管钢筋下料、加工混凝土搅拌制作混凝土试块压试块

制作混凝土试块

加工体外预应力筋张拉机具工作压浆机具工作压试块制作压浆试块孔道压浆、封锚

图1 三道河中桥现浇钢-混凝土组合箱梁施工流程 -- -- 3 支架基础的处理、支架、模板的安装、箱梁底板等载预压 ３.1支架基础的处理及满堂支架的布置 现浇梁采用满堂式碗扣钢管脚手架做支承,钢管直径为φ４８ｍm,壁厚3.5ｍm,材质为国标Q235A钢。跨中支架纵横向排距均为９0ｃm,桥台2m以内纵向排距为60ｃm,横向排距为9０ｃm，水平步距均不大于1．2m,在箱梁下面横桥方向每四排立柱设置一排剪刀撑,顺桥方向每三排立柱设置一排剪刀撑。支架上部纵向采用1２cｍ×１5cｍ承重木方，间距为90cm，横向采用6ｃｍ×8cm分布木方,间距为3０ｃm。考虑到预制垫块立模及倒运的麻烦，立柱基础采用5０m×13.５ｍ×15ｃm Ｃ20基础全面硬化,以扩散应力的形式保证支架基础受力的均匀性。基底清除表面腐植土及软弱层后，用１８t压路机振动碾压密实，其上填筑１0~30cｍ砂砾土以增强地基的承载力。具体布置见图2。

图2 满堂脚手架布置图 ３.2模板的安装 本桥箱梁模板采用竹胶模板，此模板的特点是强度高、韧性好,模板幅面宽、拼缝少且板面平整光滑。模板施工要点如下: ⑴ 模板使用时先进行整修，并按顺序编号;对拼装成整体的模板,用腻子将模板缝填塞、挤满、刮平，并用砂纸打光。在安装模板前，每节模板两片在地面先进行试拼。 ⑵ 模板在施工现场制作,竹胶板及木模与混凝土接触的表面应平整、光滑，模板的接缝可作成平缝、搭接缝或企口缝。采用平缝时,竹胶板拼装缝时采用双面胶带连接，防止漏浆;木楔的转角处应加嵌条或作成斜角，重复使用应始终保持其表面平整、形状准确、不漏浆、有足够强度、刚度等。 ⑶ 浇筑混凝土前,模板应涂脱模剂，外露面混凝土模板的脱模剂应采用同一品种,不得使用易粘在混-- -- 凝土上或使用使混凝土变色的油料。 ⑷ 模板与钢筋安装工作应配合进行,妨碍绑扎钢筋的模板应在钢筋安装完毕后安设。模板应与脚手架发生联系，以免在脚手架运材料和工人操作时引起模板变形。 ⑸ 安装侧模板时应考虑防止模板移位和凸出。基础侧模板外设立支撑固定，梁的侧模可设拉杆固定。浇筑在混凝土中的拉杆应按拉杆拔出或不拔出的要求,采取相应的措施。 ⑹ 模板安装完毕后应保证位置正确。浇筑时发现模板有超过允许偏差变形值的可能时应及时纠正。 ３.3箱梁底板等载预压 底模安装完成后,布设水平观测点，纵桥方向每１0m横桥方向每4m布一个点,共计（6×3）18个沉降观测点，进行测量。在底模上施加等梁重的荷载(含侧模重及施工荷载),经计算箱粱自重872ｔ,考虑侧模重及施工荷载，等值预压荷载为１000t,经技术经济及施工可行性比选,采用砂袋等值均匀预压。测得各沉降观测点的变形量,加载持续4８ｈ，每间隔8ｈ观测一次。48h后卸载，并观测一组数据。按上述方法预压,把观测的数据进行整理，绘出弹性变形量,并按此值在底模上预留上拱度。预拱度的最高值,设置在梁的跨径中点,其它各点的预拱度以中间点为最高点，以梁的两端为零,按二次抛物线比例进行分配。预拱设置按公式ｙ=h×(１-x²/625）, x为离开垮中的距离;h为垮中处的预拱设置值,根据支架粱的挠度,支点基础的沉降量，支架模板系统的弹性、非弹性变形综合考虑。 4 绑扎底板及横隔板钢筋 ⑴ 底板钢筋在加工棚内下料,运至现场在底模上绑扎见图3。

图3 箱梁底板钢筋绑扎 ⑵ 预应力钢材及预应力锚具进场后,应分批严格检验和验收，妥善保管。锚具除检查外观、精度及质量出厂证明书外，对锚具的强度、锚固能力按规范要求进行抽验。 ⑶ 待钢筋骨架安装完成后，进行体内预应力管道的安装（见图4),为确保预应力质量，对拉管工艺、定位钢筋、管道成形应严格控制,具体要求为： a.管道安装前应检查管道质量及两端截面形状，遇到有可能漏浆部分应割除、整形和除去两端毛刺后-- -- 使用； b.接管处及管道与喇叭管连接处，应用胶带密封; c．孔道定位必须准确可靠，严禁波纹管上浮,直线段平均1.0ｍ,弯道部分每0.5m设置定位钢筋一道。每道定位钢筋包括支承钢筋及定位在支承钢筋上的U型环,支承钢筋与钢筋骨架连接。定位后管道轴线偏差不大于５mｍ。为了保证预应力管道的通顺,适当增加定位筋; d.管道与喇叭口连接处管道应垂直于锚垫板; e.当预应力筋与普通钢筋在空间上发生干扰时，可适当移动普通钢筋的位置，以保证钢束管道或其他主要构件位置的准确。钢束锚固处的普通钢筋如影响预应力施工时,可适当弯折,待预应力施工完毕后应及时恢复原位。施工中如发生钢筋空间位置冲突，可适当调整其布置，但应确保钢筋的净保护层厚度为30mm。以上调整须在取得监理同意后进行; f.如锚下螺旋筋与分布钢筋相干扰时,可适当移动分布钢筋或调整分布钢筋的间距； g.绑扎横隔板钢筋过程中注意体外预应力孔道的预留：在横隔板位置设置体外预应力钢绞线转向钢板、钢管(见图５）,转向钢管直径比体外索外径大１ｃｍ，并设置与预应力筋相同的转向半径,两侧伸出横隔板各3ｃm，做成喇叭口形状,方便预应力筋通过和转向; h.管道在安装完毕后,应将其端部盖好,防止水或其他杂物进入。

图4 体内预应力波纹管道 图5 体外预应力转向钢板 5 安装、连接波纹钢腹板 5.1安装波纹钢腹板 ⑴ 波纹钢腹板的安装与箱梁底板钢筋绑扎同时进行。 波纹钢腹板采用一台25ｔ汽车吊进行吊装。先安装边腹板，最后安装中腹板。吊装顺序为：⑴→⑵→⑶→⑷→⑸→⑹→⑺→⑻→⑼→⑽→⑾→⑿→⒀→⒁→⒂。吊装平面示意如图６、波纹钢腹板吊装如图7。 -- -- 图6 波纹钢腹板吊装平面示意图 图７ 吊装波纹钢腹板 ⑵ 对波形钢腹板的质量进行检查,钢板的变形、缺陷超出允许偏差时，应进行处理。并清除飞边、毛刺、焊接飞溅物,摩擦面应保持干燥、整洁,不得在雨中作业。 ⑶ 波形钢腹板进行现场拼装时，应进行精确定位。腹板两侧及翼缘板底部设置支撑架,保证钢腹板的位置准确,支撑架的形式见图８。在边腹板与中腹板需设置临时支撑以加强钢腹板的定位,每隔5m在腹板顶端设置横拉钢筋及加强方木。 ⑷ 在波纹钢腹板上下端设置定位钢筋以保证腹板的倾斜角度。同时，顶板和底板的横向筋应与腹板的焊钉绑在一起，以加强结构的整体刚度。安装过程中必须保证结构的稳定性和不导致永久性变形。

图8 波纹钢腹板拼装支撑架