预制板梁是钢筋砼梁桥上部结构采用预制方式制作的主要受力构件,承担着桥梁上部结构重量及所有动载,所以要保证预制板梁的施工质量以满足桥梁的安全使用。常规的预应力预制板梁施工方法有先张法和后张法,本工艺为后张法预制板梁施工工艺。
1. 工艺特点及适用范围
后张法预制板梁内预应力筋与砼的可靠粘结可使预应力筋能很好地发挥其力学性能,为所建立的预应力提供保障。预应力砼结构有着良好的抗裂性能和抗变形能力,耐久性高,可有效地降低结构高度,节约材料,节约能源,使用性能优越。后张法预制板结构稳定,安全优质高效。预制板梁后张法适用于公路、铁路、市政等桥梁及工民建工程施工,适用于较大大跨度和空间的结构工程。
2. 工艺原理
预应力钢筋砼预制梁板是承受抗弯作用的一种构件,在预制板构件中由预应力筋形成砼的预压应力,待安装就位后承受荷载。后张法预制板工艺就是在浇筑砼且达到设计强度后,将预应力筋穿入板梁内预留的波纹管孔道,用千斤顶张拉预应力筋并加以锚固,最后进行孔道压浆并浇筑梁端封头砼(即封锚),这样就因预应力筋的弹性回缩通过其与硬化后的灰浆及砼之间的粘结作用,使板梁获得预压应力。
3. 工艺流程及操作要点
3.1 工艺流程
台座制作→底板和腹板筋安装→波纹管安装固定→内模安装→顶板钢筋安装→侧模安装→砼浇筑→砼养护→侧模、内模拆除→钢铰线穿束→钢铰线张拉→孔道压浆→封锚→梁板出槽。
3.2 施工准备
3.2.1 预制场规划
预制场包括钢筋加工场、砼拌和站、料场场紧临预制厂(包括存梁区)。场地中设置水泵房、水池、试验室、试块养护室、配电箱等,并备有发电机一台。
3.2.2 台座制作
台座采用砼现浇,台面采用6mm厚钢板,每道槽可以预制4块空心板梁。
3.2.3 模板
1)底模:在预制台座顶铺设一层薄钢板作为预制底模,台座两侧各设一道护边角钢,且在底模上设置预拱度,预留反拱。
2)侧模:由专业生产厂家采用定型钢模板加工制作,要保证面板的平整度,用钢筋定位固定侧模。
3)内模:内模采用专业生产厂家制作的定型薄钢模板。
4)端模:端模亦采用薄钢板加工制成。安装端模的锚垫板位置要准确,可用螺丝固定在端模上。
3.2.4 及时校验预应力张拉设备
张拉设备由压力表、高压电动油泵、穿心式液压千斤顶等组成,千斤顶吨位的大小应根据设计要求选用。可使用YCW150B型千斤顶,张拉端锚具为OVM型及与之相配套的夹片、工作锚板、锚垫板以及螺旋筋,锚具有圆形和扁形。固定端锚具有多种形式,可根据需要定是否需要预应力筋连接器。
本工艺板梁可采用梁端张拉工艺,梁端均采用圆形张拉端锚具。
钢铰线、锚具、夹片要经检验合格且有厂家提供的质量证明书。张拉设备与锚具配套使用且必须标定,以便得出张拉力和压力表的读数关系。压力表应选用防震型,压力表发生故障时必须重新校正。张拉设备要与压力表配套使用,预应力设备须建立台账、卡片并定期检查。张拉设备由专人进行保管、操作。
3.2.5 龙门吊安装
根据预制板梁自重,施工场地应设置2台60t龙门吊,作为板梁施工的垂直及水平运输使用。
3.2.6 搅拌系统称量部件的校验
电子秤及磅秤的校验应由法定的计量衡器单位人员在施工现场进行校验。
3.2.7 砼配合比的设计及试验
根据设计要求及选用的地方材料特征及在监理工程师同意的厂家抽取样品,送至指定的试验中心进行配合比试验,最后确定合理的施工用砼配合比。
3.2.8 生产进度计划
预制生产线编号,每片梁生产周期为:钢筋绑扎、波纹管、穿钢绞线、支模校正1天,浇筑砼0.5天,养生7天,拆模、上油1天,张拉0.5天,压浆0.5天,板梁出槽0.5天,共计11天(根据气温高低对板梁砼强度增长的影响程度确定),采用流水作业连续施工。
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(1)质量问题主要表现
①多边形预制空心板底板超厚,顶板厚度不足;
②空心板底混凝土不密实,出现渗水、漏水现象;
③预制空心板高度控制不严,超过设计高度;
④预应力空心板封端对梁板总长控制不严出现长短不一,有的封端端面不垂直、斜交角大小不一致,增加了伸缩缝安装难度;
⑤预埋件埋设位置有的不正确,有的甚至漏设;
⑥空心预制板顶板横向或底板纵向出现裂纹;
⑦底板钢筋混凝土保护层厚度不足,钢筋被脱模剂污染;
⑧底座平面不平整,板两端安设支座的位置高度不一致,使板产生扭曲力。
(2)主要原因
①多边形空心预制板采用一次性装模一次性浇注混凝土,由于板较宽(1m)芯模底面下的底板混凝土不能直接振捣密实,而是两侧的混凝土(有的大部分是水泥砂浆)挤压流动填充空心板的底板,如果混凝土石料规格过大,水灰比不当,就会出现底板混凝土不密实、渗水漏水现象或纵向收缩裂缝。如不处理,底板钢筋易锈蚀,影响桥梁使用寿命。所以采用先浇底板后装芯模再浇底板以上混凝土的工艺流程,施工质量容易得到保证。
②空心预制板的芯模固定不牢,混凝土振捣时因挤压力的作用使芯模上浮,造成空心板底面超厚,顶板厚度不足,有的施工单位为了保证顶板厚度,人为加大了板高的尺寸,影响到桥面铺装层的厚度。采用充气胶囊作空心板芯模的空心板虽装脱模较方便,但胶囊固牢难度大,加之胶囊本身材质问题、上浮和局部鼓包的现象更易发生,所以除特殊结构非用不可的情况下采用充气胶囊作芯模,一般采用的钢模板作芯模为佳。
③预制板空心板混凝土顶板出现横向裂缝,底板出现纵理解缝的主要原因:出现横向裂缝的主要原因,一是水泥用量过大或温差过大或养生不及时等易出现干缩裂缝,二是底座不牢,沉降不均匀出现横向断裂,三是吊装或堆码,受力支点不当出现断裂;底板出现纵向裂缝的主要原因是振捣不到位的混凝土不密实,水泥砂浆或水泥聚集在一起,出现干缩裂缝造成底板渗水漏水。
④预制空心板几何尺寸与设计的几何尺寸不相符(主要是长度)、底座平面不平整的主要原因是施工马虎,施工前、施工中、施工后没有进行工序检测所致。
(3)空心预制板质量问题的处置方法
①对于空心板混凝土强度不合格或整片梁顶板厚度小于8cm的,或横向断裂缝宽超过规范规定的,应报废重新制作。
②对空心板顶板度(局部)小于7cm的,应进行局部开仓处理,将厚度不足部分凿除,重装芯模,并增加补强筋,浇筑比原混凝土标号高一级的混凝土,使顶板厚达到设计标准,在顶板上的桥面鋪装层应加设10乘以10cm直径为12cm的钢筋网,此网应与相邻空心板湿接缝钢筋焊牢。
③对空心板底板不密实出现渗水漏水或纵向局部裂缝或钢筋混凝土保护层不足的,如混凝土强度合格,静载试验没有问题,可采用防水措施,用XYPEX(赛柏斯)防水材料,将此材料喷涂在不密实的混凝土底板顶面上,经过渗透化学作用,提高混凝土密实度和强度,起到防水、防空气侵蚀钢筋作用。
④预制空心板建筑高度超过设计标准,直接影响桥面铺装层的厚度,凡桥面铺装厚度达不到设计要求的,可以取调整墩台帽或垫石高度或凿除超厚的顶板部分,如果上构已安装,墩台帽及垫石无法调整的,可采用调整纵坡的方法处理。
⑤为了确保空心板桥梁的行车安全和使用寿命,建议设计部门将空心板桥面铺装层厚度由8cm增加至10cm,钢筋网由10cm乘以10cm直径8cm10mm(跨径20m的采用直径mm)。
⑥空心板预制长短不一,安装时梁端伸缩处有的没有伸缩空隙,有的呈锯齿状,增加伸缩缝安装难度,对于此类问题,在安装就位前应将超长部分锯(或凿除)整齐。
⑦空心预制板底板不在一个平面,支座点主程不一致,支座受力不均的应用支痤垫块(不锈钢)调整支座标高,使其受力一致。
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