先张法预应力梁是在专门的台座上张拉钢绞线,用锚具将张拉力临时固定在台座上,然后灌注混凝土。待其强度达到设计强度的80%后放松钢绞线。通过钢绞线与混凝土之间的粘结力实现梁的预应力。但需要有专门的张拉台座。本文主要介绍采用钢台座进行先张法预应力T梁施工的一些要点。一、概 述 金城江五桥拱上T梁为先张法预应力梁,L=12.4米,共计210片,每片梁的预应力筋为12根∮15.24mm钢绞线,分三层布置,总的张拉力达到250t。考虑到既有设备和现场制梁场地的土质较为松软,本桥采用钢台座进行施工。
一、概 述
金城江五桥拱上T梁为先张法预应力梁,L=12.4米,共计210片,每片梁的预应力筋为12根∮15.24mm钢绞线,分三层布置,总的张拉力达到250t。考虑到既有设备和现场制梁场地的土质较为松软,本桥采用钢台座进行施工。
二、张拉台座的设计
(一)钢台座的拼装
台座采用英式钢塔进行拼装。拼装长度为56米以满足一次能够生产4片梁,宽度为3.1米以保证装拆模板的空间。钢塔分左右两组,每组分上下两层,两组钢塔之间在下层用钢横联进行连接,每根钢横联用2根T5连接组成。上下两层钢塔采用φ22拉杆对拉,中间夹垫木的办法来进行联结,并在两端头处设一块钢板进行封端连结以增加其整体性。在钢塔每个接头底部均设置一块混凝土垫座,两端头各设一个混凝土工作平台。
每端钢横梁采用4根I63a工字钢,每根长3.8米。分为2组,每组2根,每组的2根工字钢用钢板焊接来联结,两组间通过中间夹垫木两侧焊钢板进行联成整体。钢横梁采用砂箱作为放松装置。
锚梁采用8[36c槽钢组成,锚板用δ=20mm钢板,钢板和锚梁焊接整体,按预应力钢筋的位置钻φ20的孔眼,定位准确后锚梁与钢横梁进行焊接。
(二)制梁台面
在张拉台座内进行地面硬化,在硬化地面上浇注C15混凝土模板支墩,支墩面上铺设钢模板作为T梁底模。
(三)钢台座的检算
1.结构总体稳定计算。计算轴心受压构件后纵向弯曲系数:
λ1=L0÷b=56000÷(304×2+280)=63<100可。
查表得:φ1=0.8
计算μ值
N/Am=2500×103÷(100×4×102)=62.5Mpa>0.15×0.8×140=16.8Mpa
取μ=[1-n1Nλ2÷(π2EAm)]m
=[1-1.7×2500×103×632÷(π2×2.1×105×100×4×102)]×1=0.797
弯曲面与检算面相同,取φ2=1
M=2500×103×80=2×108N.mm
σ=N/Am+φ1/(μφ2)×M/Wm
=2500×103÷(4×100×102)+0.8÷0.797×2×108÷
(13296×104×4+4×100×102×2542)
=62.5+1×2×108÷(31.1248×108)=62.561Mpa<0.9×140=126Mpa
整体稳定满足要求。
2.同理进行单肢稳定检算也能满足要求。
3.钢横梁计算:
M=PL/4=2500×3.1÷4=1937.5KN.m
W需=M/f=19.375×106÷1700=11397cm3
用4I63a工字钢W=2984.3×4=11937.2>11397可。 剪力为V=1/2N=1/2×2500=1250KN
钢梁剪应力:τ=V/F=1250×103÷(154.9×102×4)=20.15Mpa<[fv]
钢梁的变形值:
Wmax=PL3/48EI=2500×103×31003÷(48×2.1×105×94004×104×4)=1.965mm
4.最后对锚梁及锚板的强度进行检算均能满足要求。
三、预应力筋张拉
本桥采用单根单向张拉整体放松工艺,张拉前检查张拉横梁及锚板与底模的相对位置是否正确;张拉设备,特别是锚具等,不得有暗伤,病疵;对千斤顶、油表进行定期标定;每根钢绞线是否与设计图钢绞线的编号相符,螺旋钢筋、塑料套管是否按设计图安置对位;张拉钢绞线安全防护设施及警戒人员是否到位。
(一)总的张拉流程为
0 →0.1σK→立侧模→0.8σK→σK(持荷2min)→锚固→灌筑混凝土。
张拉时采用分次循环张拉的方法从两侧向中间对角进行。
(二)张拉应力的控制
1.应力损失测定试验。每条张拉线上的砂箱内直径、长度必须相同,砂筒灌进砂的体积及砂细度模数必须相同。张拉前测定砂筒活塞外露部分的长度(两砂筒活塞外露长度必须相同),当张拉钢绞线时,张拉横梁压缩砂筒活塞,活塞压缩砂筒内的砂,活塞运动停止即证明砂筒内的砂已被压实。先张拉两侧各一根钢绞线,至砂筒活塞停止运动时测定拉力数据,此数据不计入应力损失值。砂筒压密实后,这两根钢绞线放松至零状态。
在单束张拉到0.1σK时,不考虑因台座设备变形对各束应力不均的影响。然后采用分次循环张拉的方法,把每根钢绞线先张拉至0.8σK,再循环回来把每根钢绞线张拉至σK。张拉时从两侧向中间对角进行。然后重新张拉钢绞线至夹片松动,读取读数,两读数之差就等于应力损失。每根钢绞线都进行测定,取平均值。本桥通过多次测定得出的预应力损失值为1%σK左右。
2.张拉控制力。张拉控制力F=σK×A+应力损失,并用实测伸长值与理论计算值相差不大于±6%检查。通过严格的控制,本桥实测伸长值与理论计算值之差均在要求范围内。
四、混凝土的浇注
预应力混凝土配料除符合普通混凝土有关规定外,采用以下参数进行配制:含砂率采用0.35,水泥用量采用490kg/m3,水灰比采用0.35,并掺入减水剂以改善混凝土的性能。通过现场抽样实验,混凝土强度能满足要求。
混凝土浇筑前除按操作规程检查外,还应检查台座状态、夹具、预应力筋数量、位置及张拉吨位是否符合要求等。并着重检查预应力筋后期有没有发生应力损失,采用在预应力筋和制梁台面上做记号进行观察。
使用振捣棒振捣时应避免碰撞预应力筋,防止发生受振滑移和断筋伤人事故。
混凝土采用麻袋覆盖,浇水养生。为了便于操作,在台座的两侧布设了水管及龙头。
五、放 张
(一)预应力钢绞线放张时的混凝土强度必须符合设计规定值。
(二)先用砂箱放张,两个砂箱要同时均匀放砂,砂箱活塞压缩停止后,采用张拉千斤顶逐根放张。
(三)钢绞线切割顺序从台座两端开始,采用砂轮切割。
六、结 语
本桥总共设置了两条预制台座,配以龙门吊进行装拆模板、吊移梁,基本能够满足进度的要求,并且能够充分利用既有设备,节省了成本。