理论教育 钢筋混凝土简支梁桥施工技术与改造方法

钢筋混凝土简支梁桥施工技术与改造方法

时间:2023-09-26 理论教育 版权反馈
【摘要】:③预应力混凝土连续梁桥可以采用强大的预应力体系,使结构构造简化,方便施工。装配式梁桥的特点。装配式梁桥的构件在预制的过程中较易做到标准化和机械化。就地浇筑的混凝土梁桥的上部结构,应先在桥孔位置搭设支架,以支撑模板、浇筑的钢筋混凝土和其他施工荷载。这种支架适用于跨径不大、桥墩为立柱式的多跨梁桥的施工。

钢筋混凝土简支梁桥施工技术与改造方法

1.概述

(1)就地浇筑施工。

就地浇筑施工是一种传统的施工方法,是在桥孔位置搭设支架,在支架上安装模板,绑扎及安装钢筋骨架,预留孔道,并在现场浇筑混凝土与施加预应力的施工方法。由于施工需用大量的模板、支架,以前一般仅在小跨径桥或交通不便的边远地区采用。

随着桥跨结构形式的发展,出现了一些变宽的异形桥、弯桥等复杂的混凝土结构,加之近年来临时钢构件和万能杆件系统的大量应用,在采用其他施工方法比较困难,或者经过比较,采用就地浇筑的施工方法较为方便、费用较低时,也常在中、大跨径桥梁中采用。就地浇筑施工方法的特点如下。

①桥梁的整体性好,施工平稳、可靠,不需要大型起重设备。

②施工中无体系转换。

③预应力混凝土连续梁桥可以采用强大的预应力体系,使结构构造简化,方便施工。

④施工需要使用大量支架,跨河桥梁施工时搭设支架影响河道的通航与排洪,施工期间支架可能受到洪水和漂浮物的威胁。

⑤施工工期长,费用高,需要有较大的施工场地,施工管理复杂。

(2)装配式梁桥的特点。

一般来说,用预制安装法施工的装配式梁桥与就地浇筑的整体式梁桥相比,有如下特点。

①施工工期短。构件预制可以提早进行,在下部结构施工的同时进行预制工作,做到上、下部结构平行施工。

②节约支架、模板。装配式梁桥往往采用无支架或少支架施工。另外,构件在预制场或工厂内预制时,采用的模板和支架易于做到简便、合理,并可周转使用。

③工程质量提高。装配式梁桥的构件在预制的过程中较易做到标准化和机械化。

④需要吊装设备。主要预制构件的重量,少的几吨,大部分为几十吨,这就要求施工单位有相应的吊装能力和设备。

⑤用钢量增大。

综上所述,装配式梁桥的造价相较于整体式梁桥是高还是低的问题,要根据具体情况来具体分析。当桥址地形条件特殊,难以设立支架,且施工队伍有足够的吊装设备,桥梁的工程数量又相当大时,采用装配式施工方法更为经济、合理。

2.施工支架与模板

(1)支架的类型及构造。

就地浇筑的混凝土梁桥的上部结构,应先在桥孔位置搭设支架,以支撑模板、浇筑的钢筋混凝土和其他施工荷载。支架分为满布式木支架、钢木混合支架、万能杆件拼装支架、装配式公路钢桥桁架拼装支架、轻型钢支架、墩台自承式支架和模板车式支架等形式。

①满布式木支架。这种支架常用于陆地或不通航的河道上的桥梁,或桥墩不高、桥位处水位不深的桥梁。可根据支架跨径的大小等条件,采用排架式、人字撑式或八字撑式等形式的支架。排架式为最简单的满布式木支架,主要由排架及纵梁等部件构成,其纵梁为抗弯构件,因此,排架式木支架的跨径一般不大于4m。人字撑式和八字撑式的支架构造较复杂,其纵梁须加设人字撑或八字撑,为可变形结构。因此,须在浇筑混凝土时适当安排浇筑程序,均匀、对称地进行浇筑,以防发生较大变形。人字撑式和八字撑式木支架的跨径可达8m左右。

②钢木混合支架。为加大支架跨径,减少排架数量,支架的纵梁可采用工字钢,其跨径可达10 m。但在这种情况下,支架多改用木框架结构,以加强支架的承载力及稳定性。

③万能杆件拼装支架。用万能杆件可拼装成各种跨度和高度的支架,这种支架的跨度须为杆件本身长度的整数倍。用万能杆件拼装的桁架的高度可为2 m、4 m、6 m或6 m以上。当高度为2 m时,腹杆拼为三角形;当高度为4 m时,腹杆拼为菱形;当高度超过6 m时,则拼成多斜杆的形式。用万能杆件拼装墩架时,柱之间的距离应与桁架之间的距离相同。桩高除柱头及柱脚外,应为2 m的整数倍。

④装配式公路钢桥桁架拼装支架。用装配式公路钢桥桁架可拼装成桁架梁和塔架梁。为加大桁架梁孔径和利用墩台作支撑,也可拼成八字斜撑,以支撑桁架梁。桁架梁之间应用抗风拉杆和木斜撑等进行横向联结,以保证桁架梁的稳定。

⑤轻型钢支架。桥下地面较平坦、有一定承载力的梁桥,为节省木料,宜采用轻型钢支架。轻型钢支架的梁和柱,以工字钢、槽钢或钢管为主要材料,斜撑、联结构件等可采用角钢。构件应按统一的规格和标准制作;排架应预先拼装成片或组,并以混凝土、钢筋混凝土枕木或木板作为支撑基底。为了防止冲刷,支撑基底须埋入地面以下适当的深度。为适应桥下高度,排架下应垫一定厚度的枕木或木楔等。

⑥墩台自承式支架。在墩台上预埋承台式预埋件,上面安装横梁及架设适宜长度的工字钢或槽钢,即构成模板的支架。这种支架适用于跨径不大的梁桥,但支立时仍需考虑梁的预拱度、支架梁的伸缩及支架和模板的卸落等所需条件。

⑦模板车式支架。这种支架适用于跨径不大、桥墩为立柱式的多跨梁桥的施工。在墩柱施工完毕后即可立即铺设轨道,拖进孔间,进行模板的安装。这种方法可简化安装工序和节省安装时间。

(2)模板构造。

跨径不大的肋板梁,一般用木料制成。安装时,首先在支架纵梁上安装横木(分布杆件),横木上钉底板;然后在其上安装肋梁的侧面模板及桥面板的底板。肋梁的侧面模板钉于肋木之上,桥面板底板的横木则由钉于上述肋木的托板承托。肋木后面须钉压板,以支撑肋梁混凝土的水平压力。为减少现场的安装工作,肋梁的侧面模板及桥面板的底板(包括横木)可预先分别制成镶板块件。

当上部构造的肋梁较高时,其模板一般采用框架式模板;梁的侧模及桥面板的底模,用木板或镶板钉于框架上即可。但当梁的高度超过1.5 m时,梁下部混凝土的浇筑和捣实宜从侧面进行,此时,梁一侧的模板须开窗口或分两次安装。

(3)模板和支架的制作与安装。

①模板及支架在制作和安装时的注意事项。a.构件的连接应尽量紧密,以减小支架变形,使沉降量趋近预计数值。b.为保证支架稳定,应防止支架与脚手架和便桥等接触。c.模板的接缝必须密合,如有缝隙,须塞堵严密,以防漏浆。d.建筑物外露面的模板应涂石灰乳浆、或无色润滑油等润滑剂。e.为减少施工现场的安装拆卸工作和便于周转使用,支架和模板应尽量制成装配式组件或块件。f.钢制支架宜制成装配式常备构件,制作时应特别注意构件外形尺寸的准确性,一般应使用样板放样制作。g.模板应用内撑支撑,用对拉螺栓销紧,内撑有钢管内撑、钢筋内撑、硬塑料胶管内撑等。

②制作及安装质量要求。a.支架和模板制作应符合设计图纸的要求,面板可以采用4~6 cm的冷轧钢板或厚18 cm以上的木胶合板。b.为增加周转次数,胶合板表面应用高分子材料覆膜。c.胶合板面板不得使用脱胶空鼓、边角不齐、板面覆膜不全的板材

③支架和模板的安装。a.安装前按图纸要求检查支架、模板的尺寸与形状,合格后方可进入施工现场。b.安装后不便涂刷脱模剂的内侧木板应在安装前涂刷脱模剂,在顶板模板安装后、绑扎钢筋前,涂刷脱模剂。c.支架结构应满足立模标高的调整要求,按设计标高和施工预拱度立模。d.承重部位的支架和模板,必要时应在立模后预压,消除非弹性变形和基础沉降;预压重力相当于以后所浇筑混凝土的重力,当结构分层浇筑混凝土时,预压重力可取浇筑混凝土重量的80%。e.相互连接的模板,木板面要对齐,连接螺栓不要一次紧到位,检查模板整体线形;若发现偏差,及时调整后再锁紧连接螺栓,固定好支撑杆件。f.模板连接缝间隙大于2 cm时,应用灰膏等填缝或贴胶带密封;预应力管道锚具处空隙大时,用海绵泡沫填塞,防止漏浆。g.主要起重机械必须配备经过专门训练的专业人员,指挥人员、司机、挂钩人员要统一信号。h.遇6级以上大风时,应停止施工作业。

(4)施工预拱度。

确定预拱度时应考虑的因素。在支架上浇筑梁式上部构造时,在施工时和卸架后,上部构造会产生一定的下沉和挠度。为使上部构造在卸架后获得设计规定的外形,须在施工时设置一定的预拱度。

①预拱度的计算。上部构造和支架的各项变形值之和,即为应设置的预拱度。

②预拱度的设置。根据梁的挠度和支架的变形所计算出来的预拱度之和,为预拱度的最高值,应设置在梁的跨径中点。其他各点的预拱度,应以中间点为最高值,以梁的两端为零,按直线或二次抛物线进行分配。

3.钢筋骨架的安装

(1)骨架制作。

在支架上浇筑钢筋混凝土梁时,为减少支架上的钢筋安装工作,梁内的钢筋宜预先在工厂或工地制成平面或立体骨架;当梁的跨径较大时,可预先分段制成骨架;当不能预先制成骨架时,则钢筋的接长应尽可能预先进行。制作钢筋骨架时须焊接牢固,以防在运输和吊装过程中变形。

多层钢筋焊接时,可采用侧面焊缝,使之形成平面骨架,焊缝设在弯起钢筋的弯起点处。如斜筋弯起点之间的距离较大,则应在中间部分适当增加焊缝,以便有效地固定各层主筋。

(2)钢筋接头。

①直径不大于25 cm的螺纹钢筋或光圆钢筋,均可采用绑扎的方式搭接;受压钢筋的搭接长度,应取受拉钢筋搭接长度的0.7倍。

②钢筋接头应设置在内力较小处,并错开布置。绑扎搭接的接头数量,在同一截面内,对受拉钢筋不宜超过受力钢筋的1/4,对受压钢筋不宜超过受力钢筋的1/2。接头间的距离如不超过钢筋直径的30倍,均视为在同一截面内。(www.daowen.com)

③采用搭叠式电弧焊接时,钢筋端部应预先折向一侧,使两接合钢筋在搭接范围内轴线一致,以减少偏心。搭接时双面焊缝的长度不小于5d(d为钢筋直径),单面焊缝的长度不小于10d。

④采用夹焊式焊接时,夹杆总面积不小于被焊钢筋的面积。夹杆长度,如用双面焊缝,应不小于5d;如用单面焊缝,应不小于10d。

(3)钢筋骨架的拼装。

用焊接的方法拼接骨架时,应用模板严格控制骨架位置。骨架焊接宜由骨架的中间到两边对称地进行,并应先焊下部后焊上部,每条焊缝应一次成型,相邻的焊缝应分区对称地跳焊,不可顺方向连续施焊。

为保证混凝土保护层的厚度,应在钢筋骨架与模板之间错开放置适当数量的水泥砂浆垫块、混凝土垫块或钢筋头垫块,骨架侧面的垫块应绑扎牢固。

(4)钢筋骨架的运输和吊装。

运输预制钢筋骨架时,骨架可放在平车上或在骨架下面垫以滚轴,用绞车拖拉。运输道路可根据现场条件设在桥上或设在桥侧面;孔数较多时,以设在桥侧面为宜。在桥侧面运输和吊装时,侧面模板应在骨架入模后再安装。用起重机吊装骨架时,为防止骨架弯曲变形,宜加设扁担梁。

(5)钢筋骨架质量要求。

除应按规定对钢筋骨架的加工质量、焊接质量及各项机械性能进行检验外,还应检查其焊接和安装的正确性。

4.混凝土工程

在原材料进场前,施工单位应进行自检,做好混凝土配合比设计,并报请监理工程师验证批准后才能进场,具体内容如下。

(1)原材料的检查。

①水泥的检查与保管。a.水泥进场前应抽取样品进行检验,并报请监理工程师检验,经监理工程师同意后才能进场;进场的水泥应按品种、强度等级、证明文件(质保书)以及出厂时间等情况分批进行检查、验收。b.入库的水泥应按品种、强度等级、出厂日期分别堆放,并竖立标志。做到先到先用,并防止混掺使用。c.为了防止水泥受潮,现场仓库尽量密封。d.水泥储存时间不宜过长,以免结块,降低强度。e.受潮、结块的水泥一般不得用在结构工程中。

②细集料。选择细集料时,应优先选择级配良好、质地坚硬、颗粒洁净的河砂或海砂,当没有河砂或海砂时,也可用山砂或机制砂,无论采用哪一种砂,均应分别检验。各项指标均应满足《公路桥涵施工技术规范》(JTG/T 3650—2020)方可使用。细集料在进场使用前,应根据规范完成筛分,检测含泥量、有机质含量,并进行压碎值试验,必要时还要进行坚固性试验。试验应按《公路工程集料试验规程》(JTG E 42—2005)的规定进行。

③粗集料。粗集料对混凝土质量有较大的影响,使用干净、坚硬、具有耐久性的粗集料很重要。桥梁工程中粗集料的颗粒级配最好是连续级配,也可以将连续级配与单粒级配配合使用。只有在特殊情况下,能确保混凝土不出现离析时,才可用单粒级配。

无论是粗集料,还是细集料,在进场前必须报请监理工程师抽验,填写进场材料检验申请单,经监理工程师检验合格并签证后,方可进场使用。

此外,组成混凝土的材料还有水及外加剂等。人畜可用的洁净水可用来拌制混凝土。主要的外加剂类型有普通和高效减水剂、早强减水剂、缓凝减水剂、引气减水剂、抗冻剂、膨胀剂、阻锈剂和防水剂等。混合材料包括粉煤灰火山灰质材料、粒化高炉矿渣等。混合材料的技术条件可以参考《公路桥涵施工技术规范》(JTG/T 3650—2020)。但应注意,在预应力钢筋混凝土结构中不得使用加气剂、加气型减水剂及掺加氯化钠、氯化钙等氯盐,各组成材料中引入的氯离子一般不超过水泥用量的0.06%。

(2)混凝土的配合比。

由于大部分桥梁施工现场远离城市,特别是中、小型桥梁以及涵洞工程混凝土用量不大,基本上都采用现场拌制混凝土,因此,工程技术人员要设计并控制好现场混凝土配合比,确保混凝土质量。

混凝土配合比的设计要依据设计图纸中规定的混凝土强度等级进行。选择混凝土配合比的原则:在满足作业要求的和易性范围内,应尽量减少单位用水量,并根据试验确定配合比。

由于计量、搅拌、养生、浇筑以及集料的含水量等因素的影响,在施工现场拌制的混凝土与在试验室拌制的混凝土存在一定的差异,因此,试配强度一般应大于设计标准强度。

另外,在做配合比试验时,所有的材料都应当与施工用料相同,否则试配将是无效的。为了节约水泥与改善和易性,缩短或延长凝结时间,提高耐冻性,应使用合适的外加剂。

(3)混凝土的拌制。

混凝土拌制通常以机械为主,人工为辅,只有少量的塑性混凝土才需要人工拌制。

①机械拌制。机械拌制靠搅拌机完成,常用的机械有自落式搅拌机和强制式搅拌机两种。自落式搅拌机用于拌和塑性混凝土,强制式搅拌机用于拌和半干硬性混凝土。搅拌机使用前应清扫干净,否则内部有灰浆黏着硬化,会缩短机器的正常使用寿命,影响拌和料的质量。如果搅拌机长久未用,使用时应先放入一部分砂、石搅拌一会儿,然后倒掉,以除去搅拌机内的锈蚀杂质等。给搅拌机喂料时的误差控制:水泥、外加剂干料±2%,粗集料、细集料±3%,水、外加剂溶液±2%。喂料顺序应根据机器类型、集料种类等具体情况确定。对于强制式搅拌机,先加砂,再加水泥,最后加石料,上料后提起料斗,把全部原料倒入搅拌机内拌和,同时打开进水阀,等搅拌机拌和至各材料混合均匀、颜色一致时出料。混凝土搅拌时间参考相关规范的规定。

②人工拌制。速度慢,劳动强度大,仅用于部分辅助或修补工程。

(4)混凝土的运输。

混凝土应以最少的转运次数、最短的距离迅速地从拌制地点运往浇筑地点,避免发生离析、泌水和灰浆流失现象,坍落度前后相差不得超过30%,否则应进行二次拌制。混凝土运输时间不宜超过时间限制允许值。

①在桥面上运输。对于跨径不大的桥梁,可在上部结构模板上运送混凝土。用手推车或小型机动斗车运送时,须在模板上铺跳板和马凳,并随着浇筑工作的推进逐一撤除;用轻轨斗车运送时,模板上须放置混凝土短柱或铁支架,上搁纵梁、横木、面板,再铺铁轨。混凝土短柱和铁支架可留在混凝土体内。

②索道吊机运输。索道吊机一般顺桥向跨越全部桥跨,可设一条或两条索道,在桥的横向可用牵引的方法或搭设平台运送混凝土。此法适用于河谷较深或水流湍急处的桥梁。

③在河滩上运输。当桥下为较平坦的河滩时,可用汽车或轻轨斗车进行水平运输,用吊机进行垂直和横向运输。进行水平运输(顺桥向)和垂直运输(上、下方向)时,宜用同一活底吊斗装载混凝土并将其送入模板,避免倒料。如不得已,需要先将料放在平台上再进行分送时,应经过重新拌和后再分送与浇筑。

④水上运输。在较大、可通航的河流上,可在浮船上设置水上混凝土工厂和吊机,以供应混凝土并将其运送到浇筑部位。需另用小船运送混凝土时,应尽可能使用同一装载混凝土的工具。

(5)混凝土的浇筑。

混凝土浇筑前应会同监理工程师,对模板、钢筋以及预埋件的位置进行检查。

①混凝土的浇筑速度。为了保证浇筑混凝土的整体性,防止在浇筑上层混凝土时破坏下层混凝土,浇筑层次的增加须有一定的速度,须使次一层混凝土的浇筑在先浇筑的混凝土初凝以前完成。

②混凝土的浇筑顺序。在考虑主梁混凝土的浇筑顺序时,不应使模板和支架产生有害的下沉;为了使混凝土振捣密实,应分层浇筑;当在斜面或曲面上浇筑混凝土时,一般应从低处开始。

(6)混凝土的振捣。

混凝土的振捣分人工振捣(用铁钎)和机械振捣两种。人工振捣一般用于坍落度大、混凝土数量少或钢筋过密部位的振捣。大规模的混凝土浇筑,必须用机械振捣。

机械振捣设备有插入式、附着式、平板式振捣器和振动台等。平板式振捣器用于大面积混凝土施工,如桥面、基础等;附着式振捣器可设在侧模板上,但附着式振捣器借助振动模板来振捣混凝土,故对模板的要求较高,而振捣效果不是很好,常用于薄壁混凝土部分的振捣,如梁肋上和空心板两侧部分;常用的插入式振捣器是软管式的,只要构件断面有足够的地方插入振捣器,而钢筋又不太密时,采用插入式振捣器的振捣效果比采用平板式和附着式振捣器都要好。振捣时应注意以下两点。

①严禁利用钢筋振动进行振捣。

②每次振捣的时间要严格控制。插入式振捣器一般只需要振捣15~30 s,平板式振捣器需要振捣25~40 s。

(7)混凝土养护及模板拆除。

①混凝土的养护。混凝土浇筑完成后,应及时进行养护。养护可分自然养护和蒸汽养护两种。在养护期间,应使其保持湿润,防止雨淋、日晒、受冻及受荷载的振动、冲击,以促使混凝土硬化,并在获得强度的同时,防止混凝土干缩引起裂缝。为此,对于混凝土外露面,在表面收浆、凝固后即用草帘等覆盖,并应经常在覆盖物上洒水,洒水养护时间不少于《公路桥涵施工技术规范》(JTG/T 3650—2020)规定的时间。

②模板的拆除。当混凝土强度达到设计强度的25%以后,可拆除侧面模板;达到设计强度的50%后,可拆除跨径3 cm以内的桥梁的模板;达到在桥跨结构静重作用下所必需的强度且不小于设计强度的70%以后,可拆除各种梁的模板。

免责声明:以上内容源自网络,版权归原作者所有,如有侵犯您的原创版权请告知,我们将尽快删除相关内容。

我要反馈