桥梁横向联结施工技术

钢筋砼桥梁横向联结施工技术

中铁十四局胶新铁路指挥部

胡安沁颜海建杜少成

【摘要】介绍胶新铁路新型提速梁横向联结施工中的清孔、绑扎钢筋、支模、砼灌注和桥梁横向张拉、压浆及封端的施工工艺。

【关键词】钢筋砼桥梁横向联结张拉施工技术

1、引言

胶新铁路桥梁横向张拉是吸取铁路提速后设、施工、养护等方面的经验,在原标准设计专桥梁2116、专桥2119、专桥2059的基础上,对桥梁横向联结进行的重大改进。本施工技术以普高32m梁为例(图号专桥(01)–2051)进行介绍。

2、工程概况

中铁十四局承担胶新铁路正线全长223km内的机械铺轨架梁任务,架梁901孔,全部进行横向联结张拉施工。端隔板、跨中处隔板采用联结板焊接后,灌注C50细石砼。中间隔板采用湿接缝,用螺纹钢(16)及盘条(10)与梁体预留钢筋绑扎联接,待砼强度达到设计要求的80%后,按端隔板处500KN/根、中间及跨中隔板处400KN/根进行张拉。

3、工艺流程

桥梁横向张拉施工的工艺流程见下图

桥梁横向联结施工技术

4、施工工艺

4.1杆件式工作平台(也称吊栏)

胶新铁路桥梁全部为提速新梁型,横向联接全部采取横向穿筋张拉,由于下翼缘间最短距离只有1.12m,人进入两片梁之间进行桥梁焊接和钢筋绑扎十分困难且很危险。为确保架梁质量和施工安全,专门设计加工了一套用于焊接桥梁和桥梁横向联接施工的吊栏装置,既方便了桥梁横向联接施工又保证了施工人员安全,拼装和拆除也很方便。

4.1.1吊栏结构简介

吊栏结构主要由走行部和悬挂部两部分组成,其中走行部分由走行轮、走行轨道、固定角钢等组成。走行轮直径250mm,为增加吊栏在运行中的稳定性,走行轮采用橡胶轮缘,同侧两轮轴间采用角钢联接。走行轨道和固定角钢之间采用焊接。悬挂部由吊杆、架板等到组成。吊杆由∠75×75×8角钢加工而成,架板用υ18螺栓固定在吊栏上。详细构成造尺寸见杆件式吊栏构造图(附图2)。

4.1.2结构检算

本工作平台经过结构荷载计算,认为吊栏本身的杆件及联接均匀满足要求,仅需对U型螺栓产生的剪切力进行检算,U型螺栓υ22mm,横截面积S1=3.801×10-4㎡。按工作平台最多6人同时施工,每人重75Kg,另加施工材料100Kg,吊栏自重80Kg计算,总荷载m=6×75+100+80=630(Kg),

由4个螺栓承载,每个截面剪应力

τ=0.25G/S1=0.25mg/S1=[(0.25×630×9.8)]÷3.801×10-4 =4.1MPa<[τ]=145 MPa,满足抗剪强度要求。因为角钢横截面积S2=11.5×10-4㎡>S1,又因为[τ]≈(0.6-0.8) [σ],所以角钢抗拉强度σ满足要求,在此不再检算。因走行轨道下部紧固螺栓紧靠U螺栓根部,所以本结构对U型螺栓产生的弯矩很小,可以忽略不计。

4.1.3吊栏安装

桥梁架设完毕后,即可进行吊栏安装。

(1)轨道安装:将固定角钢套在桥梁U型螺栓上,用螺帽固定好,固定角钢间距按3m布置。为方便施工,走行轨道分节安装,每节长4.5m,每孔梁轨道安装长度应和梁体长度一致,以便使吊栏可以在全梁范围内移动。待一孔梁施工过后再拆除至下孔梁进行安装。

(2)吊杆安装:走行轨道安装完毕后,即可进行吊杆安装。吊杆安装在桥台上进行。先将走行轮安放于轨道之上,从桥面上将吊杆放下,悬挂于走行轮轴上,并用螺栓固定好。安装人员在桥台上将吊杆和角钢用螺栓联接好,而后铺设架板。一般6个人10分钟即可安装完毕,与以往搭脚手架相比大大加快了施工进度。

此工作平台主要为∠75×75×8角钢、[10槽钢组合而成,利用∠100×63×8角钢与桥梁∪型螺栓形成走行部分。

主要用于跨河、高墩等桥下无法站人的桥梁施工。

4.1.4定型钢模板

采用全钢结构,板间接口或梁体接缝处均采用胶带或海绵填塞。

4.2施工工艺

4.2.1波纹管安装

波纹管的尺寸按设计要求下料,端、中隔板处的波纹管,必须在桥梁架设前安装在孔内,安装时应定出波纹管的中心点,梁体架设完后,按中心位置调整波纹管;中间隔板的波纹管应在非预应力钢筋施工前,与预应力钢筋一并穿制。调整孔内长度不小于200mm,密封完好不漏浆,绑扎非预应力钢筋时应保证波纹管的位置正确。

波纹管应进行外观检查,保证不松散,少锈蚀,水试不漏水,材质、性能、质量符合有关标准的要求。在砼灌注过程中应谨慎,防止震捣棒直接接触波纹管,造成波纹管漏浆形成死孔。混凝土初凝时应及时串动钢筋,清理孔道。

4.2.2非预应力钢筋制作及绑扎

本工程所用钢筋为Q235光圆钢筋和HRB335热扎带肋钢筋,采用冷拉方法调直,其冷拉伸长率应控制在:Ⅰ级钢筋不超过2%,Ⅱ级钢筋不超过1%。拉伸调直后钢筋不得有死弯。钢筋下料前应将油渍、漆污清理干净。下料时应使其平直,无局部折曲。钢筋绑扎后应整体安装就位,垫块应符

合规范要求。

4.2.3预应力钢筋的制作及安装

本工程所采用的ΦL32预应力混凝土用高强度精轧螺纹钢筋均满足《预应力混凝土用高强度精轧螺纹钢筋》的要求。即:屈服点σ0.2≥800MPa

抗拉强度σb≥1000MPa

伸长率σS≥7%

冷弯α=180°d α—钢筋直径d—弯心直径

松驰 80%σ0.2 10h≤1.5

此外,尚应注意预应力钢筋表面不得有横向裂纹、结疤。重量偏差、弯曲度应符合规范要求。预应力钢筋的下料长度应根据设计图的要求结合现场张拉工艺而定,其误差应控制在±5mm之内。施工过程中需调整时,应由现场技术人员签认。用砂轮机切割后,端头毛刺须用手提砂轮磨平。

穿入钢筋时应注意调整波纹管位置(波纹管在绑扎钢筋时固定);保证预应力钢筋的锚固长度,使张拉端便于连接。

4.2.4模板安装

横向联接所使用的模板分为端模、跨中模板及中间模板。模板的安装应确保稳固、牢靠、位置正确、表面光滑,钢筋保护层符合要求。

4.2.5混凝土施工

(1)材料:横向联结施工所需要的水泥、骨料、水和外

加剂均须符合有关规定,特别是水泥标号、砂子细度模量、碎石粒径和外加剂性能必须满足规范要求。针对本工程特点,选用FND-A高效减水剂、UEA-D型膨胀剂(无收缩混凝土、压浆用水泥浆)和FCA-201防冻剂。

(2)配合比:

a、水泥浆(M35):水泥:水:FDN-A:UEA-D=1:0.33:0.008:

0.11

b、封端无收缩混凝土(C35):水泥:中砂:细石:UEA-D:FDN-A:水=1:1.79:2.94:0.11:0.008:0.33

c、混凝土(C50):水泥:砂:石子:FDN-A:水=1:1.22:2.72:0.008:0.33

(3)砼拌制、运输、灌注、捣实及养护:

混凝土配料应严格按配合比进行配制,严格计量,拌和时间不应少于2分钟,保证拌和均匀。坍落度一般为4~5cm,最大不得大于7cm。混凝土垂直运输采用人力提升。灌注时按先中间后两端、先上后下的方法进行。采用Φ30mm振动棒进行捣固,振捣时应注意保护钢筋及波纹管,使其在灌注过程中位置正确、不松不散、不漏不堵。砼灌注完毕后应立即将预应力钢筋前后穿动,以防波纹管漏浆造成管道堵塞。在拌制、灌注的过程中应随机制作试件,为预应力钢筋张拉和最终评定混凝土质量提供依据。要重视砼的养护,在自然养护条件下,环境相对湿度小于60%时,洒水养护5天,环

境湿度为60%~90%时养护3天,环境湿度大于90%时可不洒水养护、当砼的强度达到设计强度的50%,即可拆除模板,拆除模板后应及时检查砼的灌注质量,发现缺陷时应根据其严重程度,采取相应措施进行处理,确定补救方案。

4.2.6冬季施工方案

冬季施工时要注意收集工地气象资料,及时掌握气象变化情况。编制冬季施工方案及技术措施,对有关施工人员进行交底和培训。在施工中,必须严格控制水灰比和外加剂,采用热水拌和,延长拌和时间,做好保温工作。应采取机械振捣并分层连续浇注,分层厚度不得小于20cm。预应力砼的孔道压浆应在正温下进行,防止受冻。砼浇筑成型后,应立即防寒保温,用塑料膜把新浇筑的砼封好,然后用草苫封住,外露砼表面应覆盖,在负温条件下不得浇水,当环境温度低于-10℃,风力超过5级时,应采取保温、挡风措施或停止施工。

4.2.7预应力钢筋的张拉

千斤顶应经过10t~50t的压力试验,检验合格后方可使用,检验期限为三个月。高压油泵应与千斤顶在同样状态下进行试验。压力表应有计量部门的核定证书。锚具、夹具、联接器应有出厂合格证及质量报告,其技术指标应符合《预应力筋用锚具、夹具和联接器》(GB/T14370-93)之规定。

(1)张拉步骤:

a、安装锚具,用扳手将锚具拧紧。

b、联接张拉螺杆,用工具式联接器将梁内预应力钢筋与张拉螺杆联接牢靠,预应力钢筋、张拉螺杆钢筋在联接器内的螺纹扣应为6扣。

c、千斤顶就位,套在穿心拉杆上,撑脚抵压垫板,带上并拧紧穿心拉杆螺母。

d、前油嘴进油,后油嘴回油,活塞向后移后动张拉预应力钢筋,并随张拉不断转动拧紧装置,直至达到设计要求。

e、前油嘴回油,后油嘴回油,活塞向前移,一次张拉结束。

(2)张拉程序

张拉程序为:0 初始预应力(0.1σk)

1.0σk(持荷2min锚固)。

(3)质量控制:

a、油压千斤顶应三个月校验一次,额定张拉力应不小于60t;

b、液压用表精度应不低于1.5级,表盘读数0—60mpa,表盘直径大于15cm,读数分格不大于0.5mpa;

c、锚具外观不得有夹渣、裂痕、折叠等缺陷,且内孔和外圆必须同心,硬度和强度必须符合设计要求。

4.2.8管道压浆

(1)技术要求

a、水泥标号不得低于42.5R普通硅酸盐水泥。

b、水灰比困难条件下不大于0.45。

c、水泥浆在500cm3的量筒内3小时泌水量不超过2%。

d、水泥浆自搅拌至压入管道的间隔时间不得超过40min,在此时间内应不断搅拌,以防凝固。

e、水泥浆搅拌应均匀,先加水后加水泥、UEA、早强剂,拌合的时间应不少于2min,水泥浆放入压浆罐时应经过滤。

(2)压浆:

a、压浆按先下后上的工艺一次完成,待出浆口有浓浆出现后关闭阀门。进浆口待压力上升至0.6~0.7mpa时,持续2min关闭。

b、水泥浆初凝后即可卸掉压浆阀门。

c、每个孔道的压浆应一气呵成,如中途发现故障不能连续一次压浆时,应立即用压力水冲洗,重新进行二次压浆。

4.2.9封端

封端时须将锚具清理干净,用防水涂料将锚具封好,并用C35无收缩混凝土堵塞。

4.2.10桥面板施工

按设计要求,32m普高梁桥面板上有7处须进行横向连接,使两片梁的B5号筋伸出梁外,在桥梁架设中容易相互碰撞。为保证铺架施工安全,采取以下措施:(1)将B5号环行钢筋从上部割断,然后将钢筋全部向上弯起,与桥面板内边

缘平齐。(2)两片桥梁落下后,再将B5号钢筋恢复至原位,采用点焊法重新将其联接。

5、安全注意事项

本施工属于高空作业,施工前要制定安全技术措施,做好安全培训工作。施工中要注意波纹管一定要安装牢固,防止震捣时将压浆管道堵死。预应力钢筋张拉时,千斤顶进油或回油速度应缓慢均匀,安全阀门应调整至规定值后方可进行。张拉过程中,千斤顶的后方不得站人,测量伸长值时,人员应站在千斤顶的侧面,操作人员应严格遵守操作规程。张拉应连续进行,中间不得停顿,并不得随意敲击、碰撞张拉设备及锚具。

6、效果与体会

6.1效果

在胶新线施工中,采用本施工工艺,工程质量达到设计及施工规范要求,施工安全得到了保证,施工效率也得到提高,取得了较好的效果。完成每孔梁平均需要25工天,节省劳动力5~10个(不计机械原因)。

6.2体会

6.2.1分片式简支T型梁进行横隔板联结,由于横向刚度较弱,在运营中出现过一些问题。在胶新线设计中吸取以往经验,并结合道碴增厚、线路设备增加和行车检查情况,对梁体进行横向张拉和桥面板联接,大大提高了桥梁整体性

和横向刚度,对提高速度、保证安全是十分有利的。

6.2.2采用吊拦进行横向联接施工,是保证施工质量和安全,提高施工效率的好办法,特别适用于高墩、长跨以及跨线桥梁的施工。

6.2.3桥梁施工时,必须严格控制支座预埋螺栓尺寸和张拉钢筋预留孔道,少有偏差,就会增加预应力粗钢筋穿孔的难度。

6.2.4桥面板连接钢筋在架梁前需要将钢筋切断弯起,架梁后,由于作业条件限制,再恢复到原有设计是很困难的。根据架梁现场实际情况,建议在桥梁生产时,将B5号钢筋于桥面板内边缘处断开,并预留150mm长钢筋头,待桥梁架设后再用同型号350mm长钢筋将两片梁桥面板预留钢筋进行单面搭接焊。此方案应确保每片桥梁B5号钢筋位置相同,没有错位,以便于焊接。或者在桥面板内翼缘,预埋角钢,待桥梁架设后再用角钢进行焊联。

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