后張法預應力混凝土鐵路橋槽形簡支梁預制施工技術

王 強

(中鐵二局集團新運工程有限公司，四川成都 610031)

1 后張法預應力混凝土鐵路橋槽形簡支梁簡介

槽形梁是原鐵道部為保證新建蘭新鐵路第二雙線通車后在新疆戈壁灘干燥、溫差大等惡劣環(huán)境下百里風區(qū)的運營安全而設計的一種特殊梁型。橋梁全長16.5 m，寬度6.48 m，質量230.0 t，其斷面形式詳見圖1和圖2。

圖1 槽形梁跨中斷面(單位:cm)

圖2 槽形梁縱斷面(單位:cm)

2 主要設備及模型工裝配置

2.1 主要設備配置

在工期上確保、技術上可行、經濟上合理的原則下，制梁場通常配備2臺225 t/34 m龍門吊，1臺16 t/17 m龍門吊，2臺HZS90型拌和站，2臺混凝土輸送泵，2臺布料機等。其余設備包括鋼筋加工設備、壓漿設備、混凝土施工設備、供電設備等。

2.2 模型配置

根據橋梁預制施工周期分析，底模周轉期為4 d，側模周轉期為2.5 d，底模與側模的配置比例為2∶1，端模與側模按1∶1配置。

3 施工工藝

3.1 施工工藝流程

后張法槽形梁預制施工工藝流程見圖3(“★”為關鍵工序)。

3.2 制梁臺座及模型施工

1)制梁臺座及模型構造

制梁臺座采用條型基礎結構，詳見圖4。16 m槽形梁模板采用鋼模，由整體式底模、外側模、內側模、端模、撐桿等構件組成。預留反拱值為2 mm，預留彈性壓縮值為上緣0、下緣3.8 mm。

2)模型施工方案

先安裝底模、外側模，然后吊裝底腹板鋼筋入模并安裝端模，到位后安裝內側模，內側模安裝后安裝泄水管工裝、調校防風預埋件等其他橋配件。當混凝土達到脫模強度后，松開側模連接螺栓，轉動側模拉桿，先拆除端模、內側模，最后拆除外側模。為解決梁端下凸部分在施加預應力時底模對梁約束，在槽形梁底模下凸變截面處設置壓縮橡膠條，使底模2個小斜面在槽形梁張拉受力壓縮后可相應向跨中方向產生位移，有效地防止了梁體和底模的損傷。

3.3 鋼筋施工

鋼筋彎制成型主要在鋼筋加工棚內完成。鋼筋綁扎在預扎架上進行，腹板與底板鋼筋(含防落梁擋塊、防風預埋件、接觸網基礎預埋件、制孔膠管、豎墻預埋鋼筋、防護墻預埋鋼筋等)一同在預扎架上實施預扎。鋼筋吊裝采用2臺225 t龍門吊整體吊裝入模。

圖3 后張法槽形梁預制施工工藝流程

3.4 混凝土施工工藝

1)槽形梁各部位混凝土強度等級、彈性模量及混凝土性質見表1，梁體C55混凝土配合比見表2。

圖4 槽形梁模型構造

2)混凝土灌筑和振搗:①槽形梁混凝土采用拌和站直泵灌筑方式，灌筑按照“一端向另一端、左右腹板及底板交錯對稱分層分段”的原則進行。即采用布料機以水平分層(分層厚度不大于300 mm)、斜向分段(工藝斜度為1∶4～1∶5)的工藝從槽形梁一端向另一端、左右腹板及底板交錯對稱布料、連續(xù)灌筑，一次成型。灌筑時間應控制在6 h以內，并不能超過混凝土的初凝時間。②灌筑順序為首先灌筑第一節(jié)段腹板與底板倒角處(1，2，3，4層)混凝土，再進行底板第一層混凝土灌筑(5層)，然后繼續(xù)灌筑腹板(6，7，8，9層)，隨后灌筑第二節(jié)段腹板與底板倒角處混凝土，之后灌筑第一節(jié)段腹板及底板(10，11，12層)。當腹板灌筑到頂面后，進行最后一層底板混凝土的灌筑，第二節(jié)段及后續(xù)節(jié)段的灌筑順序依此類推。按4 m的分段長度在左右側腹板及底板之間交錯布料完成灌筑，梁體混凝土灌筑順序及工藝詳見圖5。③梁體混凝土主要采用插入式振動棒振搗，并輔以側振和底振。④選擇模板溫度在5～35℃的時段灌筑預制梁混凝土，應盡可能安排傍晚灌筑而避開炎熱的白天。在相對濕度較小、風速較大的環(huán)境下，應采取噴霧、擋風等措施或在此時避免灌筑有較大面積混凝土暴露的橋面板。

圖5 槽形梁混凝土灌筑橫截面順序

表1 槽形梁各部位混凝土強度等級、彈性模量及混凝土性質

表2 C55混凝土配合比kg

3.5 混凝土養(yǎng)護

由于槽形梁預制位置處于大風干燥環(huán)境，因此預制梁混凝土在環(huán)境日平均氣溫高于5℃或日最低氣溫高于－3℃情況下采用養(yǎng)護劑加覆蓋養(yǎng)護和灑水自然養(yǎng)護兩種養(yǎng)護方式，確?；炷翉姸攘夹园l(fā)展。

3.6 預應力施工

槽形梁縱向錨固體系采用自錨式拉絲體系，錨具采用夾片式群錨，預應力鋼絞線采用《預應力混凝土用鋼絞線》(GB/T 5224—2003)中1×7-15.2-1860規(guī)格的鋼絞線。當梁體混凝土強度、彈性模量、齡期達到設計要求后，采用預張拉、初張拉、終張拉三次張拉工藝。橫向預應力筋采用直徑25 mm PSB830預應力混凝土用鋼筋，采用單端張拉工藝。

1)梁體縱向鋼絞線束終張拉程序

0→初應力0.2σk(作伸長值標記)→1.0σk(測伸長值、持荷2 min)→回油、錨固(測量總回縮量、測夾片外露量)。

2)梁體橫向精軋螺紋鋼張拉程序:①橫向精軋螺紋鋼筋的張拉在縱向張拉完成后進行。②橫向張拉采用二次張拉工藝。第二次張拉在第一次張拉完成1 d后進行。

第一次張拉:0→初應力0.1σk(測油缸外露量)→0.2σk→張拉至1.0σk(持荷2 min，測油缸外露量、計算伸長量)→錨固、回油(測量總回縮量)。

第二次張拉:0→初應力 0.5σk→1.0σk(持荷2 min)→錨固、回油(測量總回縮量)。

3.7 管道壓漿

槽形梁終張拉完成后進行管道壓漿，橫向預應力螺紋鋼筋二次張拉完成后及時進行壓漿、封錨。管道壓漿采用真空輔助壓漿工藝。

3.8 封錨

槽形梁終張拉后，應盡快進行封錨。槽形梁封錨采用強度等級不低于C55干硬性補償收縮混凝土進行填塞。

3.9 槽形梁吊裝存放

吊點設在梁端腹板內側梁底板上，存梁、頂梁及運輸支點應設置在梁端橫梁下方，并應避開支座，距梁端距離≤0.6 m，距腹板外側距離≤1.0 m。槽形梁存梁及吊裝采用2臺225 t龍門吊，初張拉后吊離制梁臺座，終張拉完成并且管道內漿體強度達到設計強度后才能出庫。

3.10 靜載試驗

槽形梁靜載試驗采用自平衡式鋼箱梁加力桁架配合千斤頂加載。

采用在腹板上施加三點等效集中力來模擬槽形梁縱向受力特征，加載點縱向間距4 m，千斤頂分別放置在兩腹板中心線上。靜載試驗按照《預應力混凝土鐵路橋簡支梁靜載彎曲試驗方法及評定標準》(TB/T 2092—2003)進行。具體布置見圖6。

圖6 腹板縱、橫向加載示意(單位:cm)

4 結語

在新疆戈壁灘干燥、溫差大的惡劣環(huán)境下，采用如下預制施工工藝，有效地保證了槽形梁產品質量。

1)制梁臺座采用條形基礎，整體式外側模結構;鋼筋采用整體預扎及吊裝工藝。

2)混凝土灌筑按照“一端向另一端、左右腹板及底板交錯對稱分層分段”原則進行施工，大風干燥環(huán)境采用養(yǎng)護劑加覆蓋養(yǎng)護和灑水自然養(yǎng)護兩種養(yǎng)護方式。

3)采用預張拉、初張拉、終張拉三次張拉工藝。

4)槽形梁存梁及吊裝采用2臺225 t龍門吊。

5)槽形梁靜載試驗采用自平衡式鋼箱梁加力桁架配合千斤頂加載。

［1］ 中華人民共和國鐵道部．鐵科技函［2004］120號 客運專線預應力混凝土預制梁暫行技術條件［S］．北京:中國鐵道出版社，2004．

［2］ 中華人民共和國鐵道部．TB/T 2092—2003 預應力混凝土鐵路橋簡支梁靜載彎曲試驗方法及評定標準［S］．北京:中國鐵道出版社，2003．

［3］ 馮上華．大風多發(fā)地區(qū)高速鐵路簡支槽形梁預制關鍵技術研究［J］．河南科技，2013(3):29-30．

［4］ 汪建文．麥加地鐵25 m U形先張梁施工技術［J］．鐵道標準設計，2010(6):72-75．

［5］ 張宇寧．先張法預應力槽形梁設計與施工技術研究［D］．成都:西南交通大學，2009．

［6］ 林國輝．蘭新線槽形梁靜載試驗架的設計與優(yōu)化［J］．公路與汽運，2013(1):160-162．