超宽翼缘单箱多室预应力混凝土箱梁设计关键技术综述

发表时间:2021/6/17   来源:《基层建设》2021年第7期   作者:唐皓
[导读] 摘要:本文主要以某大桥引桥为例,对超宽翼缘(大挑臂)混凝土箱梁关键的受力特性做了详细的分析与研究,该桥为主跨35米预应力混凝土连续箱梁桥,其翼缘宽度达5.3米。
        武汉铁路职业技术学院  湖北武汉  430205
        摘要:本文主要以某大桥引桥为例,对超宽翼缘(大挑臂)混凝土箱梁关键的受力特性做了详细的分析与研究,该桥为主跨35米预应力混凝土连续箱梁桥,其翼缘宽度达5.3米。通过相关分析得出结论,超宽翼缘箱梁相较于常规的翼缘宽度箱梁,无论是剪力滞效应,还是顶板横向受力,或者上部结构抗倾覆稳定性等受力特点显著,既是在设计过程中控制设计的关键因素,所以在这方面一定要给予充分的重视。通过详细的分析验算后,才能够确保结构安全万无一失。本文在此对以上关键受力点均进行了分析计算,分析方法和计算结果可供同类桥梁设计验算参考。
        关键词:宽翼缘;混凝土箱梁;设计;
        1、工程概况
        某桥高坎侧引桥为6×35m预应力混凝土连续箱梁,深井子边引桥为7×35m预应力混凝土连续箱梁。引桥主要采用单箱单室大悬臂截面,使其几乎与主桥的景观效果相同。在此施工过程中,悬臂臂下部加装横向肋,可以较好地解决大悬臂臂受力问题。横肋有点类似于主桥的悬臂横隔板,呼应景观效果。引桥主梁为分幅单箱单室构造,单幅桥宽18.25米,梁高2.2米,顶板在标准段厚28厘米,支点处加厚到60厘米;底板在标准段厚26厘米,在支点位置增厚至50厘米,底板宽6米;斜腹板在标准段厚50厘米,在支点位置增厚至80厘米;翼缘板悬臂长5.325米。在中间箱梁桥墩的墩顶位置设置中横隔板,其厚度为180厘米,在每联梁端桥墩墩顶位置设置厚度为155厘米端横隔板。挑臂横隔板标准厚度为45厘米,标准间距为2米,如图1所示。
       
        图1桥跨布置
        2预应力混凝土连续箱梁桥的施工技术
        2.1施工工艺流程
        控制目标能否成功实现,直接关系到预应力连续箱梁桥的施工。在预应力混凝土连续箱梁桥的施工过程中,施工过程必须符合控制要求,并综合考虑构件的制造、安装、运行过程中的构件,如果遇到不理想的情况,如何处理这些因素造成的误差,才能使预应力混凝土连续箱梁桥的施工状态得到控制和保障。
        桥梁初期阶段:
        施工前,应注意先对桥梁施工工艺和结构进行细致的分析,并建立在此基础上预测第一段模板标高(临时脚手架架设施工)后方可开始施工。吊篮施工可以根据计算出的吊篮变形预估的方法和回归分析方法,相对精确的预测出各段模板标高,如果以千次依次循环,则需根据其实际测出的数据,对结构进行参数识别。修改模型计算参数,然后重新计算其他施工阶段的目标值。如果各阶段应力状态仍能满足设计要求,且完成梁截面标高误差也在允许范围内,则该目标值可作为后续施工阶段可控的目标值文件。
        (2)桥梁施工中后期:在调整所需参数的估计和分析之后,必须尽量降低各种不确定性情况发生的可能性。另外,需要对模板高程进行预测和控制,建议可以考虑灰色控制分析方法。
        2.2预应力张拉方法的选择
        根据张拉方式来归类,可以将预应力分为先张法预应力和后张法预应力。先张法预应力主要是指对先对钢束进行张拉后再对构件进行混凝土浇筑。后张法预应力是指先对混凝土构件进行浇注,当混凝土达到特定强度标准时,再开始拉伸钢束,这样能够使得锚固钢筋性相对得到提升。不过该方法没必要使用大型的张拉台座,因为没有固定的使用限制,所以相对比较适合用在生产大型的预应力混凝土构件中。
        3、箱梁混凝土的浇筑
        现浇箱梁混凝土施工顺序为:底板→腹板→顶板。
        (1)在完成底板浇注后,临近初始设定且不会造成底板混凝土上涌,支撑内模。找好内模支架的准确位置,连接好底板的钢筋,且固定住,尽可能的缩短内模的支撑时间。
        (2)铸造腹板应分层,并严格振动。由于箱梁钢筋密集,混凝土闸应组合,使混凝土进入预定位置,不产生离析。振动时应与侧模保持一定的距离,禁止模板加固振动。腹板浇注时,卸料速度和数量(去除支架上的沙袋)要根据浇注速度和数量来控制,以防止地基下沉及支架发生变化。浇筑屋面时,应严格按图纸要求控制标高,处理好桥面横坡,按设计要求保留100 cm×100cm天窗。当混凝土强度达到拆模要求时,拆下内模,吊模浇筑天窗混凝土。
        (3)混凝土振动是通过插入激振器进行的,激振器的移动间距不超过其作用半径的1.5倍,并插入下层混凝土5cm-10cm。对于每个振动部位,必须振动到混凝土密实为止,不得超振。振杆避免碰撞模板、钢筋。
        注意事项:
        每次都需要连续浇筑箱梁混凝土,箱梁任何部位都要保证不会出现垂直于箱梁中心线的施工缝。浇筑混凝土时,应注意箱梁的横向和横向对称。砼振捣时,应严格按照插入振捣操作规程对砼边角进行振捣,防止砼出现蜂窝面等缺陷。箱梁浇筑到位时,底板上应预留通气孔。浇筑混凝土时,应选择较好的天气和时间,尽量避免雨天和高温时间。
        4、预应力工程施工
        4.1预应力钢绞线下料
        在钢绞线开盘之后需要对钢绞线进行自行调直,坚决不能发生钢绞线死弯的情况。钢绞线的下料长度L按以下公式计算:
        式中:LT为构件内埋钢绞线曲线长度(平面水平长度L+曲线增长L);LZ为预应力筋张拉长度;预应力筋张拉长度依据图纸要求每端取80-100cm;LW为下料误差。
        4.2 定位钢筋安装
        安装波纹管前需安装定位杆。安装前,需根据预应力曲线坐标在梁筋上准确布设钢丝,然后在梁箍上焊接垂直筋,高度误差小于±10mm。焊接完成后,应反复检查位置和标高是否符合设计要求,经监理工程师检查后,波纹管应螺纹连接。穿管完后,要用扎丝固定波纹管。
        4.3 波纹管的安装
        波纹管应在框架梁的支撑筋安装好后敷设。波纹管从梁的端部插入,通过双扎丝和支撑杆固定。每个波纹管的标准长度一般为6m,所以两个波纹管应与波纹管接头连接(大波纹管)。波纹管接头长度取200-250mm。接缝口在套管中间,用宽塑料带密封几层,防止接缝处浆液渗漏。两个风箱的连接处应予以固定,以防止接缝磨损时风箱发生转动。所述波纹管与预埋铸铁承载板喇叭管的孔槽末端连接,并对接头进行处理,防止浆液泄漏。在布放风箱前,波纹管所有活动元件不得被外部构件卡死或限制其活动范
        围,应保证各活动部位的正常动作。另外,安装过程中必须避免焊渣飞溅到波壳表面,不允许波纹管受到其它机械损伤。
        4.4张拉
        采用双控法:用张力控制应力控制张力,并对延伸率值进行校核。实际伸长数值应该与理论伸长数值之间的差距必须严格控制在±6%以内,不然就要马上暂时停止会张力,待发现原因并采取措施调整后再继续张力。
        4.5 预应力孔道压浆
        对预应力筋进行张拉和校核后,用切割机对端头钢绞线进行剪切。末端链的保留长度为3-5cm。灌浆前,应将梁两端锚固部位用水泥砂浆密封,避免在进行灌浆的时候,出现降低灌浆压力的情况。预应力孔道压浆压力为 0.5MPa ~ 0.7 MPa ,水灰比为 0.26 ~ 0.28 ,稠度为 10 ~ 17s 。
        灌浆程序:
         
        结语
        1、加强支架立杆基础的处理,确定其承载力满足荷载要求,并做好基础周围排水以及表面封水工作。
        2、认真做好支架预压,严格确保预压强度及周期,并跟踪测量记录,利于检验支架的荷载能力,同时,为现浇箱梁预拱度的合理设置提供了最基本的科学依据。
        3、在满足现浇混凝土强度要求的基础上,严格按照设计和规范中的要求进行预应力钢绞线张拉施工,控制张拉和伸长率指标,最终锁定荷载稳定。
        参考文献:
        [1]张士锋,邓小华,王文州.箱形薄壁梁剪力滞效应:M],北京:人民交通出版社.1998年
        [2]夏阳.预应力现浇箱梁各工序控制要点[J].安徽建筑2009(5)
        [3]蔚建华.预应力混凝土桥梁施工技术要点[J]北京:人民交通出版社2004.
        课题项目:马莉驿  超宽翼缘单箱多室预应力混凝土箱梁设计关键技术在铁路施工中的应用研究(编号:QZB202004 )
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