8-现场预制32m后张法预应力混凝土铁路简支梁工法

现场预制32m后张法预应力混凝土铁路简支梁工法铁道部第十八工程局一、前言为了保证大秦线一期工程按时架梁，我局四处在沙成组建了桥梁厂，就地预制32m预应力混凝土铁路简支梁。该桥梁厂以保证质量为中心，充分考虑经济效益，加强科学管理，积极采用新技术，共生产了3640孔梁，孔孔质量良好。同时，还总结出一套较完整的现场预制后张梁的技术和施工方法。这套技术相继在第十四、十六、十七、一、三工程局和养马河桥梁厂推广应用，全部取得了显著的经济效益和社会效益。1991年初，配套技术通过鉴定，与会的专家们认为该技术达到了铁路后张梁现场制造国内先进水平。(一)砂、石料就地取材。外购附近地方场料，先检验后进货，再抽样验收，可确保材料质量，且价格(二)降低工程造价。仅少数专用设备需外购，其余皆可利用原有设备；制梁厂与铺轨基地毗邻，可共用部分设备，且能够减少一次装卸；由于利用当地材料，可减少运料费用。(三)有利于采用最新技术、先进工艺和先进设备。本工法对梁体混凝土早期实行内外蒸汽跟踪养护，钢筋采用整体绑扎吊装就位，还采用了初张法滑移梁、分层节流灌注混凝土、正交试验优化混凝土配合比等50项新技术(四)(五)现场制梁还具有投资少、见效快、建厂周期短、易建、易拆、易搬迁等优点。一般地区在最低气温不低于5℃的季节都可以使用本工法。建厂规划，视工程需要确定，可以为一座一般的土建工程队，经过短期培训即可制梁，在生产间隙(或冬季)(一)砂、石料应符合JGJ52-79和JGJ53-79(二)水泥。选用525号硅酸盐(或普通硅酸盐)水泥，质量应符合GB178-85标准。新进料应有试验报告单。正常使用的水泥，每10～15天取样鉴定一次强度、凝结时间和安定性等指标，出厂超过三个月或受潮结块、强度达不到要求的水泥，不准用于梁体、封端和压浆。(三)减水剂。使用广东湛江FDN高效减水剂，掺量0.6%，并须达到JGJ56—84要求。每月抽检一次掺FDN的水泥净浆流动度、减水率、含气量和混凝土坍落度损失等项指标。(四)钢筋。钢号和规格应符合设计要求，技术指标应符合GBI499—84规定。每60t为一取样单位，进行机械性能和冷弯试验；对φ22(T20Mnsi)mm热轧变形钢筋，须满足屈极点≮320MPa；所有钢筋抗拉强度≮500MPa；其余性能应符合Ⅱ级钢筋规定。钢筋连接采用闪光对焊，每百个接头取一组(4个)试样，做拉力和冷弯试验。(五)φ5高强度钢丝。进厂材逐盘取样检验，各项技术指标须达到GB5223—854标准，即：抗拉强度δb≥1570MPa；屈服度δb≥1330MPa；伸长率(L=100mm)≮4%；弯曲次数≮4次。(六)锚具。应以优质炭素结构钢制造；材质需符合GB699—65标准，制造误差应符合设计要求。锚具几何尺寸和锚圈抗压性能要分批抽样检查HRC=52～58为合格。由于后张梁施工的工序环节多、互相干扰大、技术难度高和工艺较复杂。故正确选择工艺流程和施工方法、合理配备机具、严格工艺流程、完备各项检测手段，对产品质量、施工安全、生产进度和经济效益(一)工艺流程(见图1)图132m(二)1.①钢筋调直：φ6、φ8盘条用单控冷拉调直，Ⅰ级钢筋冷拉伸长率≤2%③钢筋切断：使用切④钢筋弯曲：用弯筋机成形。使用钢筋夹可一次弯同样根数(8φ6；6φ8；5φ10)。工班要抽样对照⑤定位网支座：在40×4mm扁钢模具上，用φ6圆筋电弧焊接成形，成形误差≮2mm，以确保张拉管在自制的主筋绑扎台(见图2)上绑扎成整体。绑扎台上开槽口的角钢(图2中的2和5)分别用来控制箍筋和下缘钢筋的间距，中心部位的φ50钢管(图2中的1)用来控制腹板部位的水平筋高度。为了便于钢筋骨架的整体起吊，在纵向长角钢(图2中的2)下面焊1.50m长的角钢段(每隔2m焊一个，见图2中的3)，图2主体钢筋绑扎台位端视图道碴槽钢筋骨架在自制的绑扎台上绑扎。绑扎台的构造见图3，图中：1为50×50×5角钢，全长32.6m(不断开)，上开10mm宽槽口，用来控制挡碴墙箍筋位置；2为φ22钢筋，上焊30×30×3角钢；1、2之间以100mm合页10连接；4为φ50钢管，长32.6m，用承托道碴主筋；5为φ22钢筋，上焊40mm长的30×30×3角钢，并与6焊在一起，用来承托4；6为50×50×5角钢，按道碴槽底部轮廊设计，其作用一是控制纵向钢筋的位置，二是承托钢筋；7为并焊在一起的φ14和φ18钢筋，φ8按纵向分布筋间距开12mm宽的槽；8为预埋铁件(材料为φ16或2φ8钢筋)，用来固定2、3、7；9为200级混凝土座。图3道碴槽钢筋绑扎台侧视图钢筋整体吊装。绑扎台座上空横向设置两根H25吊车梁，(见图4)将一片梁的成型钢筋骨架，用两台5t倒链起吊，借助吊车梁上的走行小车和导向滑轮，将钢筋骨架移放到钢筋骨架运送车上，见图5。然后推送至制梁台座旁。再由两台5t龙门吊吊放就位。图4特制钢筋吊架示意图图5钢筋骨架运送车示意图2.制孔使用φ25/50mm8p×18m橡胶管，内穿8φ5高强钢丝作芯筋。跨中胶管用阴阳接头，即以φ25×100mm胶管分别插入制孔胶管内各50mm，用塑料薄膜包裹2～3层后，用细铅丝捆绑6道并绑上一根长800mm的φ8mm(或φ10mm)②管道定位。采用定位网法控制张拉管道位置不超出设计位置误差(6mm)，为此将定位网间距由原设计1.0m，改为0.6m。当主体钢筋在制梁台座就位后，将橡胶管穿入设计位置，待一侧(梁内侧)边模立完③拔管。梁体混凝土灌注完后6～8h内(混凝土强度达4～8MPa)开始拔管。具体时间随气温而定，一般以拔管后管上无湿浆又不起黑粉为宜。拔管先后顺序与灌注混凝土先后顺序相同，以1t卷扬机为动力，每次不得超过33.均用5t①安装钢模。先立端模，并将橡胶管分别穿入两端端模预留孔内基本就位，其中一端找准端线位置用底楔子固定，用斜撑调整垂直度并与端模以螺栓穿连(不拧紧)，再立相邻内侧边模并上好联结螺栓，依次立好内侧边模，最后与另一端模栓连。固定好隔墙连接角钢和端部连接铁，调整好管道位置。再依次立好外侧边模，上紧端模螺栓和斜撑，两端模间上口拉2根拉杠，以控制上口梁长。拉好纵向中线，以外侧道碴槽钢筋整体吊放就位后，依次立好道碴槽内模，上好泄水管和挡碴墙隔缝板，上齐并紧好上部杆为防止漏浆，底模升降段接缝处垫油毡或水泥袋纸；三块钢模相交处(边、底、端和边、边、底)的缝隙，用薄海棉或湿水泥袋纸堵塞；端模预留孔与橡胶管间隙，以湿水泥纸顺圆②钢模拆除。梁体混凝土灌注完2～4h后，即可拆除固定支撑板、隔墙联结角钢(或连接板)、封端预埋螺帽等和下隔墙盖板。同时具备下述三个条件时，即可拆除钢模：梁体混凝土强度须达到设计强度的80%；混凝土龄期不少于60h；混凝土与环境温度差不大于20揭去蒸养盖布后，先拆端模(以便于早穿钢丝束)，然后松开底部楔子、扣铁，拆U形螺栓、泄水管固定件和上部拉杆，再拆三墙(内、外、端)拆侧模，要先挂好吊具，再卸掉斜撑，内外侧逐块对称拆除。一块侧模用2台5～10t螺旋千斤顶同步施顶，拆外侧模时千斤顶以内模支柱为支撑点；拆内侧模时以外侧挡碴墙为支撑点。待钢模脱离梁体5～10mm即停止施顶。由5t龙门吊将钢模吊靠在模板支架上，并用U型插环固定。拆模过程中，禁用大锤敲击模板或用撬棍插入梁模间撬开模板。4.由拌合楼出料后，卸入矿用斗车架上特制铁斗内，在762mm轨道上以人力推至制梁台座一侧，由5t龙门吊起吊铁斗向钢模内分层节流灌注，将道碴槽水平筋以下部位连续灌注完。每片梁的侧模外共设置64～72台附着式震动器(激振力15KN，振动频率2850次/min，振福为13mm)呈梅花形布置。梁体混凝土灌注工段见图6图6梁体灌注混凝土工段正视图混凝土震捣，按震动阶段分为导震、特震、重震和一般震四个区域。每灌注一片梁，每台震动器累计震动约8～12次，累计震动时间约310～410s。混凝土灌注顺序及振动时间见图7。震动时间和次数，依混凝土密实度而调整，密实的标准是：下部排气孔出浆；混凝土不再下沉；不再冒泡。特殊情况下，辅以插入式震捣器。道碴槽混凝土水平筋以上部位，用插入式震捣器，震捣后为防止表面裂纹，要二次压光。图732m砼梁灌注顺序及震动时间示意图混凝土灌注完毕即用帆布围盖。早期蒸汽跟踪养护，以4t蒸汽锅炉供汽，管道接入制梁台座基坑两侧壁上，用压力式温度表测定梁内及蓬内温度。依混凝土凝结硬化原理，蒸汽养护分为静停，升温，恒温静停：从围盖帆布和安设温度表开始6～8h内，温度控制在20～25℃(当气温较低时，需放入少量蒸汽调温)。待混凝土强度达到4MPa升温：升温速度不超过5-8℃/h，持续4-6h，升温至60℃。恒温：温度控制在60±5℃，保持22～26h。混凝土强度达设计强度的70%降温：前4h按5℃/h降温，以后按10℃/h降温，全过程约10h。并控制梁内、外温差在5℃以内。温度表一般布设在三处：两端各一处，探头插入张拉孔内1.5m以上处测梁体内温，孔口以棉纱封堵；另一处在梁跨中部侧模外高约1.50m处，测蓬内蒸汽温度(外温)。每小时测一次温并做好记录，根据实测日平均气温在18℃以上时，可不送蒸汽，以布棚自然养护，此时梁体内温可达60℃左右，60h后混凝土强度可达设计强度的80%梁体拆模后，洒水养护14d，白天每2h、夜间每4h浇水一次。气温低于55.人工拖拉钢丝，每次4～6根。剔除死弯，以加挡板的槽钢台座控制下料长度，为方便作业统一按33.85m下料，并用绑扎丝每1.5m捆绑一道，分层放于平台方木上，方木间距≤10m先清除支承板上的残留砂浆并修正管口，然后人工抬运并穿入。抬运支点间距＜3.0m，端部悬出长度＞1.5m采用拉丝式体系，使用锥销锚。用BZB-72型高压变量油泵供油，YZ-85型三作用千斤顶施加张拉力，配以0.4在制梁台座上，当端模拆除后(梁体混凝土强度已达设计值的80%或以上)，自梁底起先张拉10束(以便移梁时承受梁本自重)，称初张。移梁至存梁场后，待混凝土强度达设计值(龄期28)，最后全部预施应力，称张拉。张拉前，千斤顶和油表配套检验，其系数≯1.05，一般应在1.03以下。正常情况下，千斤顶每月校正一次；油表每周校正一次。高压油泵安全阀压力值，应调节并固定在千斤顶张拉额定拉(压)力(一般为45MPa)以下为安全。张拉操作程序：画出锚圈定位线，安装锚具和千斤顶，理顺钢丝使之进入分丝槽和卡丝盘内。接通油路、电路，开启主缸由油嘴进油，打开副缸油嘴回油，将主缸外壳拉离副缸翼板约40mm分丝于卡丝盘的半圆槽内，用手将铁楔顶进，扶正锚具并对中，继续开机(主缸油嘴进油，副缸油嘴回油)，当拉力达50kN(以油表读数3MPa为准)以石笔(或粉笔)在钢丝上距支承板100mm处，画出一道起始标距线，再用小锤将全部铁楔子打紧。继续开机，达设计拉力值(初拉320kN；终拉597.5kN)后，停机，立即测量两端标距线内尺寸并记录(此时当油表压力下降时，再补拉至设计值)，保持压力5min，并以张拉力的60%进行压销(主缸油嘴保压，副缸油嘴进油)，然后，主副缸嘴立即回油，整机复位，进行下一束张拉。按设计拉力，钢丝伸长值两端合计约为173～181mm，在此限±5%初张拉时，张拉至320kN后即可压销，不需保压。初拉过的钢丝束。在终拉(重复张拉)时，张拉至340kN才画出100mm当对位的两端压力表读数，相差＞0.5MPa高强钢丝伸长值，不得超过理论计算值的5%高强钢丝的回缩量，两端之和不大于8mm锚固后的锚塞外露量，每端应大于3mm每束高强钢丝的断滑丝数，不能多于1每片梁的断滑丝根数，不得超过该梁高强钢丝总数的3‰，即1梁体上拱度温差，不大于设计拱度的10%张拉中的情况(含断滑丝及处理情况)和数据，应随时做好记录。终张拉后，经检查并确认全部合格，方能割去超长部分高强钢丝，留存长度自锚塞尾端起，应大于30mm。6.每片梁重109.88t，用自制(仿苏万能杆件拼装)2台65t简易龙门吊同步起吊(吊点距梁端0.6～0.8m)，将梁放在铁路平板车上，用内燃轨道车牵引送至后梁场，由存梁场地的2台65t简易龙门吊卸下置于滑梁轨道表面的、