预应力混凝土梁预制与架设

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1、预应力混凝土梁预制与架设郑机：教授级高级工程师中国铁路工程总公司副总工程师铁道部南京大胜关长江大桥及南京南站项目 建设指挥部常务副指挥长兼总工程师国家一级项目经理、一级建造师 联系电话：13912965678 网址： 邮箱：, 课时安排1 预应力混凝土梁预制与架设 1.1 预应力混凝土梁预制 1.1.1 预制场地布置 1.1.2 底模、侧模与内模 1.1.3 钢筋工程 1.1.4 预应力体系 1.1.5 预埋件 1.1.6 混凝土的灌注与养护 1.1.7 孔道压浆与封端 1.1.8 存梁台座 1.1.9 梁体的运输 1.1.10 长线法与短线法预制技术 1.2 预应力混凝土梁架设 1.2.1

2、支架现浇方法 1.2.2 吊装架设方法 1.2.3 架桥机架设方法 1.2.4 浮运架设方法 1.2.5 悬臂浇注方法 1.2.6 移动模架施工方法 1.2.7 悬臂拼装方法 1.2.8 造桥机拼装方法 1.2.9 顶推施工方法 案例：上海洋山深水港工程东海大桥70m箱梁预制 及架设技术2 钻孔桩施工技术 2.1 施工平台布置 2.2 成孔作业 2.3 清孔作业 2.4 钢筋笼工程 2.5 水下混凝土灌注 2.6 桩底压浆 2.7 桩的质量检验 2.8 桩头清理作业3 土木工程套装软件plan功能概述 1 预应力混凝土梁预制与架设预应力混凝土被广泛使用于桥梁结构。由于预应 力混凝土桥梁大部分是

3、在现场制造，产品质量较 难控制。影响产品质量的主要因素： 技术人员的技术水平，现场管理水平； 装备状况，如混凝土供应能力、模板质量等； 原材料、半成品、成品（预埋件）质量控制； 混凝土质量控制（配合比）及施工工艺控制； 混凝土养护及存放； 预应力体系工艺控制（管道、张拉、压浆）； 预制场地条件及布局；1.1 预应力混凝土梁预制预应力混凝土梁的预制工作内容主要包含： 预制场地的选择和建设； 模板设计、制造和安装； 钢筋绑扎，预应力体系的布置，预埋件的正确埋 设； 混凝土配合比的选定与报审、混凝土的拌制、输 送和灌注； 混凝土的养护； 预应力孔道的压浆与封端； 预制梁体的存放、缺陷修复等。 1.1

4、.1 预制场地布置预制梁场地选择的基本原则： 场地处于硬地基区域以减少基础处理工作量； 场地的面积能满足需要； 具有良好的预制梁体出运条件； 具有良好的材料运输、设备采购、员工生活等条 件； 具有良好的水电供应、交通、通讯条件； 受气候影响小，生产条件好； 具有良好的社会治安状况； 预制的综合成本低。如图1.1.1a/ 1.1.1b图1.1.1a 某大桥70m梁预制场地 图1.1.1b 某大桥70m梁预制场地 1.1.2 底模、侧模与内模模板的设计、制造、安装质量直接影响预制梁体的 生产效率及产品质量。 模板应具有足够的总体和局部刚度含非弹性变形 合适的分块大小和部位； 快捷的安装和拆除速度；

5、安装、拆除损耗少； 液压部件活动灵敏，伸展、收缩到位，不漏油； 模板表面平整，接缝横平竖直，棱角分明，没有锈斑 和污渍；选用合适的脱模剂，脱模剂涂刷纹路美观； 模板材质耐腐蚀、防绣能力强； 焊缝及连接牢固；不漏浆； 配合施工的预留孔位或部件布置合理（如进料孔、振 动器）；预埋件能有效固定；见图1.1.2a/b/c。 关注预拱度设置。1.1.2a 台座及底模布置(见东海大桥图册p4551)1.1.2b 某大桥70m梁内模 (见东海大桥图册p6469、 混凝土梁图册p5371)1.1.2b 某大桥70m梁外模 (见东海大桥图册p5263、 混凝土梁图册p2852) 1.1.3 钢筋工程钢筋工程可以

6、采用就地绑扎或分块吊装，就地绑 扎占用预制台座的时间较长，需要较多的预制台座 ，整体吊装速度快，可缩短梁体预制周期。 钢筋应根据设计要求和施工规范要求进行加工和绑 扎； 应具有足够的整体性，满足吊装或混凝土灌筑(振 捣、作业人员荷载、进料及振捣通道等)需要； 符合要求的保护层厚度，为防止扎丝锈蚀，扎丝应 背向模板；选用合适的保护层垫块，使预制梁表面 更加美观； 预应力管道、预埋件等有效定位，有效的措施防止 管道漏浆； 钢筋接头的质量及布置满足要求。图1.1.3 顶板钢筋网整体吊装(见东海大桥图册 p7097、混凝土梁p7288) 1.1.4 预应力体系预应力体系是预应力混凝土结构的最重要的组成

7、 部分，预应力钢筋主要形式有：钢铰线、钢丝、 精扎螺纹钢筋，锚具的主要形式有夹片锚、F式锚 等，预应力管道的形式主要有：抽拔管道、钢波 纹管道、塑料波纹管道。 预应力管道应预埋准确、定位有效，安装中应保 证不漏浆，无损伤，管道应具有足够的刚度和抗 拉强度； 喇叭口安装精度应严格控制，使预应力钢筋在喇 叭口处不产生折角，防止张拉时出现断丝，不降 低有效预应力值； 预应力体系中的部件应进行有效的检验。 图1.1.4 钢波纹管道(见混凝土梁89145) 1.1.5 预埋件预埋件包括支座、水电支架、照明系统、通讯系 统、信号系统、警示标志系统、防雷击系统、施 工需要等，由于混凝土结构的特殊性，灌注混凝

8、 土后增设预埋件将对梁体造成局部破坏，影响梁 体的质量或外观，因此： 灌注混凝土前，预埋件的内容、数量、规格应经 过设计、监理单位等的认可； 预埋件应在混凝土灌注前列表检查落实，防止漏 埋； 预埋件应有效定位，防止在混凝土灌注过程中发 生移位、损坏等； 施工临时使用的预埋件的后期处理应不影响混凝 土的外观质量以及耐久性要求。图1.1.5 支座锚栓预埋 1.1.6 混凝土的灌注与养护混凝土灌注前，应对混凝土灌注体系进行认真的 检查: 包括砂、石、水泥、粉煤灰、矿粉、硅粉、外加 剂、水的质量和储备数量，施工配合比的调整; 供电系统特别是备用供电系统、混凝土搅拌、输 送或运输系统、布料系统、振捣系统

9、、人员数量 及组织系统、前台与后台通讯系统、后勤保障系 统、表面收浆和养护系统、天气预报系统、各方 面的应急保障措施等的检查落实; 混凝土的灌注工艺影响混凝土产量的需求，混凝 土的产量最低应满足下一层混凝土在初凝前能灌 注上一层混凝土，一般的分层厚度为30cm。混凝 土振捣时应插入下一层混凝土10cm左右，以保证 结合面混凝土的质量。 混凝土灌注中，除保证振捣质量外，更应注意不 要对预埋部件造成损伤。 及时进行混凝土表面的二次收浆是保证混凝土表 面不产生龟裂的重要手段，必须安排足够的人力 保证二次收浆及时进行，按时完成。 混凝土的养护工艺主要有浇水保湿养护、蒸汽养 护、喷洒养护液等养护措施。浇

10、水养护中应注意 水资源的循环利用；蒸汽养护中应注意蒸汽管的 布置，出汽口的朝向，温度场的均匀性，注意混 凝土静养、升温、降温、脱模温差的控制等；喷 洒养护液养护中应注意养护液喷洒的均匀性、密 度等。养护液的选择应注意不造成混凝土颜色、 外观的损害。 关于混凝土裂纹 裂缝缺陷指肉眼可见的宏观裂缝，其宽度在0.05mm 以上。混凝土的微观裂缝为混凝土所固有，水泥浆 体硬化后的干缩值较大，而骨料限制了水泥浆体的 自由收缩，这种约束等作用使混凝土内部从硬化开 始就在骨料与水泥浆体的粘结面上出现了微裂缝。 混凝土的收缩变形主要有： 1）塑性沉降收缩；骨料下沉，粉煤灰和水上浮而 产生沉降、离析、泌水。 2

11、）塑性收缩：初凝前水分蒸发，混凝土内部水分 不断向表面迁移，形成塑性阶段体积收缩；及时抹 压可以愈合； 3）自缩水泥水化时消耗水分造成凝胶孔的液 面下降，混凝土不失重，发生在早期（模板拆除之 前）；及时保水养护； 4）碳化收缩； 5）温度收缩“冷缩”，温度上升时，混凝土弹 性模量小，产生的预压力松弛释放；随后的冷却过程 ，弹性模量增大和松弛作用减小导致大得多的拉应力 产生。 6）干燥收缩混凝土硬化后，湿度0.5，自生收缩与干缩相比小的可以忽略 不计，当水灰比水灰比养护温度碱含量SO3 6)比表面积影响：随着比表面积增大，纯硅酸盐体 系的开裂时间提前，反映出抗裂性能下降。原因是 比表面积增加引起

12、水泥早期水化反应加速，徐变松 弛能力下降，弹性模量增加，而收缩速度大大提高 。 7)养护温度的影响：随着养护温度的提高，浆体的 水化反应速度大大加快，浆体硬化后的抗裂性能下 降。 8）SO3的影响：SO3含量增加，抗裂性能逐渐下降 ； 粉煤灰对早期收缩的影响： a)对粉煤灰胶凝体系的开裂影响排序为：粉煤灰 掺量水胶比养护温度粉煤灰比表面积； b)粉煤灰掺量的影响：掺量在060%区间中增加 ，胶凝体系的开裂时间持续增加，抗裂性能提高。 原因：早期粉煤灰不参与水化，弹性模量发展缓慢 。 c)水胶比的影响：水胶比提高，体系抗裂性能提 高；水胶比对于大掺量粉煤灰混凝土的各项性能尤 其强度影响很大。 d

13、)养护温度的影响：养护温度提高，体系抗裂性 能降低。纯硅酸盐水泥体系温度在2030度的时候 ，开裂时间就开始急剧下降，而粉煤灰胶凝体系的 转折点在3040度； e)粉煤灰比表面积的影响：粉煤灰的细度对于胶 凝体系的抗裂性能影响很小。可能是粉煤灰颗粒 磨细前后都不参与水泥水化，在早期只是物理填 充的作用； f)粉煤灰的掺入显著提高胶凝材料体系的抗裂 性能； 矿渣粉对早期收缩的影响： a)对掺有矿渣粉的胶凝体系的开裂影响排序为： 水胶比养护温度矿渣粉掺量矿渣粉比表面积； b)矿渣粉掺量的影响：胶凝体系的开裂时间推迟 ，抗裂性能提高。掺量达60%后，此作用减小。 c）养护温度的影响：随着养护温度的增

14、加，胶 凝体系的抗裂性能几乎直线下降； d)水胶比的影响：水胶比降低，抗裂性能下降； e)矿渣细度的影响：影响作用相对较小（在比表 面积为219438m2/kg范围） f)矿渣粉对胶凝材料体系的抗裂性能有改善作用 ，矿渣粉体系的影响作用受到水胶比和养护温度的 影响很大。 硅灰对早期收缩的影响： 对掺有硅灰的胶凝体系的开裂影响排序为：水胶比 养护温度硅灰掺量。 a)本组试验的开裂时间远远小于参有粉煤灰和矿 渣粉的胶凝体系。 b)水胶比的影响：水胶比降低，胶凝体系的抗裂 性能减小； c)养护温度的影响：养护温度提高，胶凝体系的 抗裂性能降低； d)硅粉掺量的影响：影响程度较小，但是可以看 出硅粉的

15、掺加不能改善胶凝体系抗裂性能，硅灰胶 凝体系的开裂时间都小于不掺硅灰的体系。 外加剂对早期收缩的影响 减水剂对胶凝体系开裂时间是有影响的，不同减 水剂的作用情况不同。 骨料对早期收缩的影响 1）骨料：集料的表面特征对混凝土的抗裂性的影 响比集料的颗粒形状更为敏感，碎卵石集料与胶结 料之间的粘结性能较碎石与胶结料之间的粘结性差 ，因此表现出更大的开裂趋势； 2）砂率：砂率增大时，出现裂缝的机会增加；当 砂率分别为38%、40%、43%时，混凝土平板在第7天 时单位面积平板的裂缝面积分别为50.84mm2、 1653.75mm2、2209.32mm2 混凝土配合比实例(kg)： 水泥 :细骨料:粗骨料: 水 :粉煤灰:外加剂240 790 1005 140 160 3.2水灰比：0.35；含砂率：44；容重：2338.2kg某大桥第一片混凝土梁裂纹原因分析