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    福建預制箱梁關鍵技術,工程人必知!

    信息來源:www.primalfly.com | 發布時間:2020年09月09日

      預制箱梁因其經濟性、安全、美觀等特點,在全,國得到廣泛使用,使用效果也非常好。中小跨徑橋梁實際運營汽車荷載越現行規范汽車荷載標準的問題突出,大跨徑橋梁的實際運營汽車荷載與規范汽車標準的適應性相對較好。本文介紹預制預應力混凝土箱梁設計及施工關鍵技術問題,對設計師及施工技術人員都有實質性的幫助……
      

    預制箱梁


      設計、施工中存在的主要問題
      
      1 我國現役橋梁存在耐久性不足問題
      
      2 橫隔板的設置問題
      
      3 矩鋼束采用扁錨問題
      
      負彎矩鋼束采用扁型波紋管時容易出現漏漿堵塞管道,影響穿束,且壓漿很難保,證飽滿,影響結構耐久性。
      
      4 負彎矩波紋管在支點附近與支點加強粗鋼筋在同一豎直面上,存在干擾。
      
      5 梁端鋼束張拉錨具與底板粗鋼筋干撓。
      
      6 底板鋼束在支點附近與箍筋干撓問題。
      
      7 支座承載力
      
      06版《公路橋梁板式橡膠支座規格系列》減少了圓形支座型號,原來是25mm一級,現在是50mm一級,同樣尺寸的支座承載力減少較多。按現行標準,所需支座型號需增加5~10cm,導致梁底截面較為緊張,大跨徑時不得不改用矩形橡膠支座或盆式支座。
      
      8 扁波紋管縱向連接問題
      
      曲線上橋梁,鄰近孔橫坡存在變化,如兩孔預制梁橫坡不一致,兩波紋管位置會有錯臺。
      
      9 底板偶有縱向裂縫:主要在箱梁中央部位,裂縫呈斷續或連續狀,一般貫穿箱梁底板,縫寬在0.1㎜—0.25㎜之間。
      
      10 偶有濕接縫縱向裂縫
      
      預制箱梁設計及計算要點
      
      一、主要技術標準:
      
      1、汽車等級:公路-Ⅰ級;
      
      2、設計安全等級:一級,橋梁結構的重要性系數取1.1;
      
      3、環境類別:Ⅰ類(一般環境);
      
      4、環境作用等級:B級。
      
      二、結構體系
      
      20、25、30、35、40m箱梁采用先簡支后橋面連續體系;35m、40m箱梁采用先簡支后結構連續體系;30m以下跨徑簡支箱梁經濟性較為明顯,所以采用簡支結構;35m、40m箱梁簡支與連續造價相當,提供兩種選擇。
      
      預制梁頂板設計成2%的橫坡,底板設計成平坡,邊梁頂寬按2.85m設計,中梁頂寬按2.4m設計,底寬均設計成1m。懸臂設0.2m的等直段,便于調整曲線橋的弓弦差。
      
      40m簡支箱梁由于受力較大,需要加大截面尺寸。處理方法有兩種:一是加大梁高10cm,很有效果,但導致簡支和連續箱梁模板不一致;二是適當加高頂板厚度(加2cm),梁高相應增加2cm,能達到同樣效果。三是端橫梁厚度均采用300mm,35m、40m連續箱梁中橫梁厚度采用400cm。四是30m及以下跨徑不設置跨中橫隔板,35m、40m跨徑跨中設置一道橫隔板。
      
      考慮到箱室內不設置隔板方便施工,也有利于內模的立模和脫模,受力上也影響不大,所以采用空心橫隔板,厚度采用200mm。
      
      簡支箱梁橫向采用單支座,一聯均采用板式固定支座;連續箱梁端支點采用滑板式橡膠支座,橫向設置兩支座,中支點采用板式固定支座,橫向采用支座。
      
      伸縮縫預留槽:簡支箱梁聯端設置80型淺埋式伸縮縫,不需要預留槽口。連續箱梁聯端設置80、160型兩種,160型伸縮縫需預留槽口。
      
      主要材料: 預制主梁、端橫梁、中橫梁、跨中橫隔板均采用C50混凝土;調平層采用C40混凝土。HRB400鋼筋。預應力鋼絞線采用抗拉強度標準值=1860MPa、公稱直徑d=15.2mm的低松弛高強度鋼絞線。錨具均采用圓形錨具,型號主要為YM15-4、YM15-5、YM15-6三種,預應力管道均采用圓形金屬波紋管。
      
      三、計算要點:
      
      主梁按后張法A類預應力混凝土構件設計。不考慮調平層參與受力。滿足11cm瀝青+10cm調平層和15cm混凝土鋪裝的受力要求。
      
      連續梁所有濕接頭混凝土一次澆筑完成,負彎矩鋼束的張拉順序是先兩側后中間。
      
      橋面板采用公路-Ⅰ級車輛荷載×1.3進行設計配筋,懸臂板按護欄防撞等級為SS級進行設計配筋。
      
      橫梁及橫隔板驗算荷載為公路-Ⅰ級車道荷載,荷載提高系數同主梁。
      
      主要設計參數:
      
      1、混凝土:重力密度γ=26.0kN/;
      
      2、瀝青混凝土:重力密度γ=24.0kN /;
      
      3、年平均相對濕度: 80%;
      
      4、錨下控制張拉力:;
      
      5、錨具變形與鋼束回縮值(一端):  △L=6mm;
      
      6、管道摩阻系數:      μ=0.25;
      
      7、管道偏差系數:      κ=0.0015  1/m;
      
      8、鋼束松弛系數:      ζ=0.3;
      
      9、地基及基礎不均勻沉降:5mm(僅用于連續箱梁);
      
      10、梯度溫度:豎向日照正溫差的溫度基數按100mm瀝青混凝土鋪裝層,考慮一半厚度的混凝土調平層折減后采用;豎向日照反溫差為正溫差乘以-0.5;
      
      11、汽車荷載分項系數取值:20m、25m、30m箱梁取1.8,35m取1.7,40m取1.6。
      
      12、存梁時間:30~90d。
      
      界限承載能力驗算:
      
      1)20m、25m、30m、35m、40m跨簡支箱梁 強度富裕量4.6%~14.7%,截面強度均能滿足梁長增加500mm的受力要求。
      
      2)35m跨連續箱梁跨中截面抗彎強度富裕7.2%~13.9%,支點截面富裕32.9%~46.7%。
      
      3)40m跨連續箱梁跨中截面抗彎強度富裕4.5%~9.3%,支點截面富裕33.5%~44.3%。
      
      4)邊梁和中梁安全度相當。
      
      抗裂驗算:
      
      短期效應組合下各跨徑截面抗裂強度均滿足規范要求,跨中截面壓應力儲備均在1MPa以上。連續箱梁支點上緣拉應力也未出規范允許值。
      
      持久狀態應力驗算:
      
      標準值效應組合作用下,各跨徑截面正應力均滿足規范要求。出現在28m路基40m簡支箱梁中梁跨中上緣,為15.5MPa,小于規范允許值16.2MPa。
      
      根據箱梁腹板箍筋設置,支點主拉應力小允許-2.83MPa,跨中主拉應力小允許-2.26MPa,箱梁各截面主拉應力均滿足要求。
      
      在汽車荷載作用下,各跨徑箱梁跨中長期撓度均未出規范允許值L/600,且未過規范允許值的1/3。
      
      小結:
      
      1)各跨徑箱梁界限承載能力均滿足受力要求,小富裕度4.5%,滿足梁長增加±500mm的受力要求,邊梁和中梁安全度相當。
      
      2)在短期荷載組合作用下截面抗裂均滿足規范要求,且跨中有1MPa以上的壓應力儲備,連續梁支點上緣拉應力也未出本項目規定的-1.5MPa。
      
      3)主拉應力較大值出現在跨中下緣和支點上緣,需按規范要求驗算箍筋間距,經驗算箍筋設置也滿足受力要求。
      
      4)截面剛度完全滿足正常行車要求,活載作用下跨中長期撓度均未出規范允許值L/600的1/3。
      
      負彎矩鋼束采用圓錨(取消腹板處的張拉槽口,鋼束均在頂板上布置),采用扁型波紋管時容易出現漏漿堵塞管道,影響穿束,且壓漿很難保-證飽滿,影響結構耐久性。
      
      加大濕接頭處負彎矩鋼束縱向連接空間:曲線上橋梁,鄰近孔橫坡存在變化,如兩孔預制梁橫坡不一致,前后梁波紋管位置會有錯臺。設計可將縱向濕接頭寬度加寬到778mm,這樣可以用兩個13m的圓弧過渡,過渡更為平緩。
      
      鋼束線形優化:
      
      
      可將20、25、30m箱梁底板厚度改為300mm,40m箱梁底板厚度改為360mm,鋼束中心適當上抬,避免錨墊板與底板粗鋼筋的干撓。
      
      底板鋼束位置優化:適當內移底板鋼束,避免在變厚段及支點附近與腹板箍筋干撓。
      
      底板箍筋優化:由于混凝土收縮和施工的原因,底板可能會出現縱向裂縫,設計時可將底板上、下層橫向鋼筋改為閉合“箍筋”,確保底板橫向鋼筋的有效,從而增強底板橫向抗裂性。
      
      斜橋聯端橫梁箍筋采用正布時不便于立模、拆模,給施工造成麻煩,箍筋可改為斜向布置。
      
      增加腹板處混凝土骨料下落空間:為配合耐久性設計要求,可將凈保護層改為30mm,分布鋼筋放在箍筋內側。外側就有43mm的空間下混凝土,比原來(26mm)增加17mm的空間,有利于粗骨料的通過。
      
      箱梁頂面預埋抗剪鋼筋,增強主梁和調平層的結合,抗剪鋼筋采用[形鋼筋,可同時作為調平層鋼筋網的定位鋼筋。
      
      端橫梁如果采用二次澆筑,內模拆除更為方便,內模也就可以采用大塊模板,保-證箱梁澆筑質量。
      
      濕接縫橫向鋼筋連接盡量采用綁扎連接,避免焊接困難。
      
      預應力鋼束與普通鋼筋布置
      
      預應力鋼束布置:
      
      24.5m路基較28m路基鋼束用量有所減少,同一路基寬度邊梁和中梁受力不同,鋼束設置也有一定差異。
      
      連續梁的正彎矩鋼束布置特點與簡支梁相當,負彎矩鋼束布置在頂板中,在頂板開設人洞張拉鋼束,將負彎矩區頂板適當加厚。
      
      普通鋼筋布置:主梁粗鋼筋布置時為避免混凝土受拉邊緣出現裂縫時,梁不致因配筋過少而脆性破壞,規范要求部分預應力混凝土受彎構件中普通受拉鋼筋的截面面積不應小于0.3% 。設計時可控制主筋配筋率在0.5%左右。
      
      為確保預制梁鋼筋骨架成型,在箍筋四角均設置有粗鋼筋,粗鋼筋直徑與底板粗鋼筋相同。
      
      頂板橫向主筋布置:預制主梁頂板鋼筋采用   12,布置間距100mm,邊梁懸臂設置了護欄防撞加強鋼筋,鋼筋直徑為   16,布置間距為100mm。
      
      箍筋布置:各跨箱梁腹板箍筋均采用   12鋼筋,腹板變厚段到支點箍筋間距采用100mm,跨中段箍筋間距采用200mm。底板箍筋也采用   12鋼筋,布置間距同腹板箍筋。
      
      分布鋼筋布置:頂板、腹板、底板分布鋼筋均采用   10鋼筋,腹板、底板分布鋼筋間距采用100mm。
      
      錨下加強鋼筋布置:錨下加強鋼筋采用φ12鋼筋,錨下布置三排,豎向長筋為錨下受力主筋必須設置彎鉤,橫向短筋采用直筋,未設置彎鉤。
      
      濕接縫鋼筋布置:濕接縫橫向鋼筋采用環形鋼筋,一般要求濕接縫環形鋼筋與主梁外伸鋼筋采用綁扎連接,考慮到24.5m路基濕接縫寬度較窄,環形鋼筋自錨長度有些不足,要求隔根焊接隔根綁扎。
      
      端橫梁鋼筋布置:端橫梁鋼筋分成預制和現澆兩部分,兩預制梁端橫梁鋼筋與現澆橫梁中的短鋼筋采用焊接連接。
      
      中橫梁鋼筋布置:35m、40m連續箱梁采用墩頂現澆中橫梁將前后兩孔箱梁連成連續結構??v向兩孔箱梁頂底板粗鋼筋采用相同直徑的短鋼筋進行焊接連接,其它分布鋼筋相互綁扎連接。
      
      跨中橫隔板鋼筋布置:35m、40m跨箱梁跨中設置了跨中橫隔板,跨中橫隔板分成預制和現澆兩部分。兩預制梁跨中橫隔板外伸鋼筋與現澆橫梁中的短鋼筋采用焊接連接。
      
      調平層中鋼筋網采用φ10鋼筋現場加工而成,縱橫間距10cm×10cm縱向鋼筋在中支點處要求保持連續,不得截斷。
      
      注意事項
      
      一、圖紙注意事項:
      
      1 在梁長需要調整時,僅調整跨中等截面段長度,梁端及腹板變厚段不得調整,連續結構負彎矩槽口距梁端距離保持不變。
      
      2 簡支箱梁現澆濕接縫在橋面連續處應斷開,濕接縫縱向鋼筋不連續;連續箱梁在中支點處濕接縫是連續的,縱向鋼筋不得截斷。
      
      3 橋梁的斜交方向,應根據橋型布置圖所示的斜交角和方向進行箱梁預制,嚴防反方向預制。
      
      二、施工注意事項:
      
      箱梁預制:
      
      整體式路基外邊梁和分離式路基的兩側邊梁懸臂端部預留100mm暫不預制,待澆筑外包護欄時一起澆筑,但鋼筋需照常伸出不得截斷。錨下加強鋼筋與錨具自帶的螺旋鋼筋應同時使用,不得只設置一種。護欄預埋鋼筋必須預埋在預制梁內;支座處梁底混凝土楔形塊應與預制梁混凝土同時澆筑。梁端2m范圍內、管道密集部位及錨固區,應嚴格控制混凝土的振搗及養生,確?;炷恋馁|量。
      
      反預拱度建議值未考慮豎曲線的影響,設計時應根據豎曲線半徑調整反預拱度的設置值;預應力管道也應同時設反拱度。梁體混凝土澆筑應連續澆筑、一次成形,每片預制梁澆筑總時間不宜過6h。預制梁混凝土拌和物入模溫度宜在5℃~30℃。
      
      安裝箱梁內模時,箱內端橫梁處的箍筋和分布鋼筋允許從中截斷扳向箱梁內壁,箱梁內模由梁端脫模,脫模后將截斷鋼筋進行等強度補強。箱內端橫梁混凝土及堵頭混凝土通過梁端頂板預留槽澆筑。
      
      用于同一跨中各箱梁的混凝土澆筑時間差、終張拉時的混凝土齡期差不宜過10d。后期存在新老混凝土連接的結合面必須在預制梁場進行鑿毛,預制梁結合面表層混凝土鑿去5~10mm,在澆筑后期混凝土時濕潤表面并座漿,以保-證新老混凝土的良好結合。
      
      預應力工藝:
      
      為有效控制預制梁生產過程中微裂縫的產生,35m、40m箱梁鋼束在移梁前宜分兩次進行張拉(預張拉和終張拉),30m及以下跨徑箱梁要求一次張拉預應力鋼束。鋼束錨下終張拉控制應力為0.75fpk=1395Mpa,錨外張拉控制應力還需考慮鋼束與錨圈口之間的摩擦損失,錨口摩阻損失暫按3%考慮。
      
      預制梁運輸、起吊、就位過程中應注意采取有效措施確保箱梁的橫向穩定。橫向濕接縫澆筑時,應按施工規范要求安裝底模,為嚴防漏漿,模板周圍采用高強止漿橡膠條止漿。裸梁堆放不應過兩層,應適當遮蓋,不宜曝曬曝寒。
      
      負彎矩張拉槽口底層鋼筋嚴禁截斷,上層鋼筋可從中截斷掰向兩側,待鋼束張拉完成后,再等強度補強。
      
      所有混凝土澆筑后均需進行保濕養護。預制梁拆模時梁體混凝土芯部與表層、箱內與箱外、表層與環境溫度差均不宜大于15℃,氣溫急劇變化時不宜拆模。
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