福建預制箱梁關(guān)鍵技術(shù)，工程人必知！

信息來源：mzgqcqj.cn | 發(fā)布時間：2020年09月09日

　　預制箱梁因其經(jīng)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(xiàn)行規(guī)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(guī)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(guān)鍵技術(shù)問題，對設計師及施工技術(shù)人員都有實質(zhì)性的幫助……
　　

預制箱梁

　　設計、施工中存在的主要問題
　　
　　1 我國現(xiàn)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(xiàn)漏漿堵塞管道，影響穿束，且壓漿很難保，證飽滿，影響結(jié)構(gòu)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(guī)格系列》減少了圓形支座型號，原來是25mm一級，現(xiàn)在是50mm一級，同樣尺寸的支座承載力減少較多。按現(xiàn)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(xù)或連續(xù)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(shù)標準：
　　
　　1、汽車等級：公路-Ⅰ級；
　　
　　2、設計安全等級：一級，橋梁結(jié)構(gòu)的重要性系數(shù)取1.1；
　　
　　3、環(huán)境類別：Ⅰ類（一般環(huán)境）；
　　
　　4、環(huán)境作用等級：B級。
　　
　　二、結(jié)構(gòu)體系
　　
　　20、25、30、35、40m箱梁采用先簡支后橋面連續(xù)體系；35m、40m箱梁采用先簡支后結(jié)構(gòu)連續(xù)體系；30m以下跨徑簡支箱梁經(jīng)濟性較為明顯，所以采用簡支結(jié)構(gòu)；35m、40m箱梁簡支與連續(xù)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(diào)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(xù)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(xù)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(nèi)不設置隔板方便施工，也有利于內(nèi)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(lián)均采用板式固定支座；連續(xù)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(lián)端設置80型淺埋式伸縮縫，不需要預留槽口。連續(xù)箱梁聯(lián)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(diào)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(gòu)件設計。不考慮調(diào)平層參與受力。滿足11cm瀝青+10cm調(diào)平層和15cm混凝土鋪裝的受力要求。
　　
　　連續(xù)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(cè)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(shù)同主梁。
　　
　　主要設計參數(shù)：
　　
　　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(shù)：      μ＝0.25；
　　
　　7、管道偏差系數(shù)：      κ＝0.0015 1/m；
　　
　　8、鋼束松弛系數(shù)：      ζ＝0.3；
　　
　　9、地基及基礎不均勻沉降：5mm（僅用于連續(xù)箱梁）；
　　
　　10、梯度溫度：豎向日照正溫差的溫度基數(shù)按100mm瀝青混凝土鋪裝層，考慮一半厚度的混凝土調(diào)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(shù)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(xù)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(xù)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(guī)范要求，跨中截面壓應力儲備均在1MPa以上。連續(xù)箱梁支點上緣拉應力也未出規(guī)范允許值。
　　
　　持久狀態(tài)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(guī)范要求。出現(xiàn)在28m路基40m簡支箱梁中梁跨中上緣，為15.5MPa，小于規(guī)范允許值16.2MPa。
　　
　　根據(jù)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(guī)范允許值L/600，且未過規(guī)范允許值的1/3。
　　
　　小結(jié)：
　　
　　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(guī)范要求，且跨中有1MPa以上的壓應力儲備，連續(xù)梁支點上緣拉應力也未出本項目規(guī)定的-1.5MPa。
　　
　　3）主拉應力較大值出現(xiàn)在跨中下緣和支點上緣，需按規(guī)范要求驗算箍筋間距，經(jīng)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(guī)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(xiàn)漏漿堵塞管道，影響穿束，且壓漿很難保-證飽滿，影響結(jié)構(gòu)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(yōu)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(yōu)化：適當內(nèi)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(yōu)化：由于混凝土收縮和施工的原因，底板可能會出現(xiàn)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(lián)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(nèi)側(cè)。外側(cè)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(diào)平層的結(jié)合，抗剪鋼筋采用[形鋼筋，可同時作為調(diào)平層鋼筋網(wǎng)的定位鋼筋。
　　
　　端橫梁如果采用二次澆筑，內(nèi)模拆除更為方便，內(nèi)模也就可以采用大塊模板，保-證箱梁澆筑質(zhì)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(xù)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(qū)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(xiàn)裂縫時，梁不致因配筋過少而脆性破壞，規(guī)范要求部分預應力混凝土受彎構(gòu)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(huán)形鋼筋，一般要求濕接縫環(huán)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(huán)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(xiàn)澆兩部分，兩預制梁端橫梁鋼筋與現(xiàn)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(xù)箱梁采用墩頂現(xiàn)澆中橫梁將前后兩孔箱梁連成連續(xù)結(jié)構(gòu)。縱向兩孔箱梁頂?shù)装宕咒摻畈捎孟嗤睆降亩啼摻钸M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(xiàn)澆兩部分。兩預制梁跨中橫隔板外伸鋼筋與現(xiàn)澆橫梁中的短鋼筋采用焊接連接。
　　
　　調(diào)平層中鋼筋網(wǎng)采用φ10鋼筋現(xiàn)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(xù)，不得截斷。
　　
　　注意事項
　　
　　一、圖紙注意事項：
　　
　　1 在梁長需要調(diào)整時，僅調(diào)整跨中等截面段長度，梁端及腹板變厚段不得調(diào)整，連續(xù)結(jié)構(gòu)負彎矩槽口距梁端距離保持不變。
　　
　　2 簡支箱梁現(xiàn)澆濕接縫在橋面連續(xù)處應斷開，濕接縫縱向鋼筋不連續(xù)；連續(xù)箱梁在中支點處濕接縫是連續(xù)的，縱向鋼筋不得截斷。
　　
　　3 橋梁的斜交方向，應根據(jù)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(cè)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(nèi)；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(nèi)、管道密集部位及錨固區(qū)，應嚴格控制混凝土的振搗及養(yǎng)生，確保混凝土的質(zhì)量。
　　
　　反預拱度建議值未考慮豎曲線的影響，設計時應根據(jù)豎曲線半徑調(diào)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(xù)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(nèi)模時，箱內(nèi)端橫梁處的箍筋和分布鋼筋允許從中截斷扳向箱梁內(nèi)壁，箱梁內(nèi)模由梁端脫模，脫模后將截斷鋼筋進行等強度補強。箱內(nèi)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(jié)合面必須在預制梁場進行鑿毛，預制梁結(jié)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(jié)合。
　　
　　預應力工藝：
　　
　　為有效控制預制梁生產(chǎn)過程中微裂縫的產(chǎn)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(wěn)定。橫向濕接縫澆筑時，應按施工規(guī)范要求安裝底模，為嚴防漏漿，模板周圍采用高強止?jié){橡膠條止?jié){。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(cè)，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(yǎng)護。預制梁拆模時梁體混凝土芯部與表層、箱內(nèi)與箱外、表層與環(huán)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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