2.1.2 桥梁结构施工通用施工技术

1.模板、支架和拱架的设计、制作、安装与拆除

1)模板、支架和拱架的设计与验算

(1)模板、支架和拱架应结构简单、制造与装拆方便,根据施工过程中的各种控制工况进行设计,应具有足够的承载能力、刚度和稳定性,并应根据工程结构形式、设计跨径、荷载、地基类别、施工方法、施工设备和材料供应等条件及有关标准进行施工设计。

施工设计应包括下列内容:

①工程概况和工程结构简图。

②结构设计的依据和设计计算书。

③总装图和细部构造图。

④制作、安装的质量及精度要求。

⑤安装、拆除时的安全技术措施及注意事项。

⑥材料的性能要求及材料数量表。

⑦设计说明书和使用说明书。

(2)设计模板、支架和拱架时应按表 2.1-2进行荷载组合。

表2.1-2设计模板、支架和拱架的荷载组合表

表2.1-2设计模板、支架和拱架的荷载组合表

(3)验算模板、支架和拱架的抗倾覆稳定时,各施工阶段的稳定系数均不得小于1.3。

(4)验算模板、支架和拱架的刚度时,其变形值不得超过下列要求:

①结构表面外露的模板挠度为模板构件跨度的1/400。

②结构表面隐蔽的模板挠度为模板构件跨度的1/250。

③拱架和支架受载后挠曲的杆件,其弹性挠度为相应结构跨度的1/400。

④钢模板的面板变形值为1.5mm。

⑤钢模板的钢楞、柱箍变形值为L/500及B/500(L--计算跨度,B--柱宽度)。

(5)模板、支架和拱架的设计中应设施工预拱度。施工预拱度应考虑下列因素:

①设计文件规定的结构预拱度。

②支架和拱架承受全部施工荷载引起的弹性变形。

③受载后由于杆件接头处的挤压和卸落设备压缩而产生的非弹性变形。

④支架、拱架基础受载后的沉降。

[if !supportLists](6) [endif]设计预应力混凝土结构模板时,应考虑施加预应力后构件的弹性压缩、上拱及支座螺栓或预埋件的位移等。

(7)支架的立杆、水平杆步距应根据承受的荷载确定,其构造要求和剪刀撑设置应满足现行规范标准。

2)支架和拱架搭设

(1)模板工程及支撑体系施工属于危险性较大的分部分项工程,施工前应编制专项方案;超过一定规模时应对专项施工方案进行专家论证。

(2)支架基础必须具有足够承载能力,并应做好地面防水排水处理,地基处理范围应宽出支架搭设范围不小于0.5m,表面采用混凝土硬化处理,严格控制不均匀沉降满足设计要求。其基础类型、面积和厚度应根据支架结构形式、受力情况、地基承载力等条件确定。不用桥梁墩台作为支架基础时,应按最不利荷载组合对桥梁墩台基础及基底进行受力检算。地基处理完毕后进行地基承载力检测,检测合格后方可进行支架搭设。

(3)支架宜采用新型盘扣式钢管支架,结构应具有足够的承载力和整体稳定性,其承载力和稳定性必须进行检算。支架设计时验算应考虑梁体、模板、支架自重,施工荷载,风荷载等荷载效应组合,并应考虑梁体预应力筋张拉等不同工况可能出现的最不利荷载情况;冬期施工时还应考虑雪荷载和保温养护设施荷载;水中施工时还应考虑流水侧压力。

(4)支架应根据施工设计图纸进行制作和安装。所用钢支架或钢构件的规格、质量应符合国家相关标准的规定。承插型盘扣式钢管支架拼装支架时,必须严格掌握可调底托和顶托的可调范围,留在立杆内长度应不少于150mm,防止因“过调”导致底、顶托失稳,同时保证底、顶托自由端长度符合规范要求。严格控制竖杆的垂直度、剪刀撑及扫地杆的间距和数量,保证钢管及支架整体稳定性,翼缘板外侧应设置工作通道。施工用脚手架和便道(桥)不应与支架相连接。

(5)支架安装结束经检查符合要求后,方可进行模板安装。

(6)钢管满堂支架搭设完毕后,支架应进行预压,以检验结构的承载能力和稳定性、消除其非弹性变形、观测结构弹性变形及基础沉降情况。预压荷载应不小于最大施工荷载的1.1倍。预压加载可按最大施工荷载的60%、80%、100%分三次加载,加载时应对称、分层进行,禁止集中加载、卸载,每级加载完毕1h后进行支架的变形观测,加载完毕后宜每6h测量一次变形值。预压卸载时间以支架地基沉降变形稳定为原则确定,最后两次沉落量观测平均值之差不大于2mm时,即可终止预压卸载。如采用砂袋或土袋预压,应做好雨天的防水排水工作,防止砂、土袋吸水,加大预压重量。门式钢管支架不得用于搭设满堂承重支架体系。

3)模板制作与安装

(1)支架、拱架安装完毕,经检验合格后方可安装模板;安装模板应与钢筋工序配合进行,妨碍绑扎钢筋的模板,应待钢筋工序结束后再安装;安装墩台模板时,其底部应与基础预埋件连接牢固,上部应采用拉杆固定;模板在安装过程中,必须设置防倾覆设施。

(2)模板与混凝土接触面应平整、接缝严密。钢框胶合板模板的组配面板宜采用错缝布置;高分子合成材料面板、硬塑料或玻璃钢模板,应与边肋及加强肋连接牢固。

(3)浇筑混凝土和砌筑前,应对模板、支架和拱架进行检查和验收,合格后方可施工。

(4)墩台、盖梁模板:

①模板选用:定型钢模板自身有一定的刚度、强度和稳定性,用槽钢焊成的骨架能增加刚度和强度,同时用钢板作为面板可以提升墩身表面光洁度,还有利于保证墩身混凝土的质量和尺寸精度,增加搬运次数。

②模板的安装:

a.模板安装前先试拼,试拼合格后编号,之后方在墩位上进行安装。对检查合格的模板进行两次抛光、打磨除锈处理。打磨完成后喷涂桥梁模板专用脱模剂,保证拆模后,混凝土表面达到镜面效果。

b.墩身上下节模板,采用高强度螺栓连接。安装时模板的接缝不得漏浆(特别是拉筋孔位置),采用双面胶带填塞缝隙。安装底节模板前,检查承台顶高程及外轮线不符合要求时凿除或用砂浆找平处理,以确保墩身模板准确就位及模板的垂直度符合要求。承台顶面与模板联结面要平整、无缝隙,防止水泥浆流失。

c.模板吊装组拼时,吊点布置要合理,起吊过程中不得发生碰撞,并用配套螺栓与下层模板对应连接,同一水平相邻模板也要按照对应螺栓孔进行连接。直板处留有高强度螺栓对拉孔,螺栓与模板固定好,并上好两端拉杆。专人指挥,按模板编号逐块起吊拼接。

(5)箱梁模板:

箱梁模板分底模、侧模、端模和内模,预制箱梁一般采用定型钢模板;现浇箱梁的模板一般采用高强度表面光滑的钢模板、胶合板模板、混合模板、木模板、塑料模板等;钢模板、胶合板模板宜采用标准化、系列化和通用化的组合模板。

①模板制作:

a.钢模板应按批准的加工图进行制作,成品经检验合格后方可使用。组装前应对零部件的几何尺寸和焊缝进行全面检查,合格后方可进行组装。

b.制作钢木组合模板时,钢与木之间的接触面应贴紧。面板采用防水胶合板的模板,除应使胶合板与背楞之间密贴外,对在制作过程中裁切过的防水胶合板槎口,应按产品的要求及时涂刷防水涂料。

c.木模板与混凝土接触的表面应刨光且应保持平整。木模板的接缝可制作成平缝搭接缝或企口缝,当采用平缝时,应有防止漏浆的措施;转角处应加嵌条或做成斜角。

d.采用其他材料制作模板时,其接缝应严密,边肋及加强肋应安装牢固,并应与面板成一整体。

②模板的安装应符合下列要求:

a.模板应按设计要求准确就位,且不宜与脚手架连接。

b.安装侧模板时,支撑应牢固,应防止模板在浇筑混凝土时产生移位。

c.模板在安装过程中,应设置防倾覆的临时固定设施。

d.模板安装完成后,其尺寸、平面位置和顶部高程等应符合设计要求,节点联系应牢固。

e.梁、板等结构的底模板应按设计要求和施工经验设置预拱度。

f.固定在模板上的预埋件和预留孔洞均不得遗漏,安装应牢固,位置应准确。

4)模板、支架和拱架的拆除

(1)模板、支架和拱架拆除应符合下列要求:

①非承重侧模应在混凝土强度能保证结构棱角不损坏时方可拆除,混凝土强度宜为2.5MPa及以上。

②芯模和预留孔道内模应在混凝土抗压强度能保证结构表面不发生塌陷和裂缝时方可拔出。

③钢筋混凝土结构的承重模板、支架,应在混凝土强度能承受其自重荷载及其他可能的叠加荷载时,方可拆除。

(2)浆砌石、混凝土砌块拱桥拱架的卸落应遵守下列要求:

①浆砌石、混凝土砌块拱桥应在砂浆强度达到设计要求强度后卸落拱架,设计未规定时,砂浆强度应达到设计标准值的80%以上。

②跨径小于10m的拱桥宜在拱上结构全部完成后卸落拱架;中等跨径实腹式拱桥宜在护拱完成后卸落拱架;大跨径空腹式拱桥宜在腹拱横墙完成(未砌腹拱圈)后卸落拱架。

③在裸拱状态卸落拱架时,应对主拱进行强度及稳定性验算并采取必要的稳定措施。

(3)模板、支架和拱架拆除应遵循“先支后拆、后支先拆”的原则。支架和拱架应按几个循环卸落,卸落量宜由小渐大。每一循环中,在横向应同时卸落、在纵向应对称均衡卸落。简支梁、连续梁结构的模板应从跨中向支座方向依次循环卸落;悬臂梁结构的模板宜从悬臂端开始顺序卸落。

(4)预应力混凝土结构的侧模应在预应力张拉前拆除;底模应在结构建立预应力后拆除。

2.钢筋施工技术

1)钢筋的名称和作用按构件中钢筋所起作用的不同分为:

(1)受力筋:一般承受构件中的拉力,称为受拉钢筋。在梁、柱构件中有时还需要配置承受压力的钢筋,称为受压钢筋。

(2)分布筋:它与板内的受力筋一起构成钢筋的骨架。

(3)架立筋:它与梁内的受力筋一起构成钢筋的骨架。

(4)构造筋:因构件的构造要求和施工安装需要配置的钢筋。架立筋和分布筋也属于构造筋。

(5)箍筋:是构件中承受剪力或扭力的钢筋,同时用来固定纵向钢筋的位置,一般用于梁或柱中。

2)一般要求

(2)钢筋应按不同钢种、等级、牌号、规格及生产厂家分批验收,确认合格后方可使用。

(3)钢筋在运输、储存、加工过程中应防止锈蚀、污染和变形。在工地存放时应按不同品种、规格、分批分别堆置整齐,不得混杂,并应设立识别标志,存放时间宜不超过6个月;存放场地应有防水排水设施,且钢筋不得直接置于地面,应垫高或堆置在台座上,钢筋与地面之间应垫不低于200mm的地楞;顶部采用合适的材料覆盖,防水浸、雨淋。

(4)钢筋进场应按现行国家相关标准的规定,抽取试件作屈服强度、抗拉强度、伸长率、弯曲性能和重量偏差检验,检验结果应符合相应标准的规定。

(5)钢筋的级别、种类和直径应按设计要求采用。当需要代换时,应由原设计单位作变更设计。

(6)预制构件的吊环必须采用未经冷拉的HPB300 热轧光圆钢筋制作,不得以其他钢筋替代,且其使用时的计算拉应力应不大于65MPa。

(7)在浇筑混凝土之前应对钢筋进行隐蔽工程验收,确认符合设计要求并形成记录。

3)钢筋加工

(1)钢筋弯制前应先调直。钢筋宜优先选用机械方法调直,且不得使用卷扬机调直。

(2)钢筋下料前,应核对钢筋品种、规格、等级及加工数量,并应根据设计要求和钢筋长度配料。钢筋宜采用数控化机械设备在专用厂房中集中下料和加工,其形状尺寸应符合设计的要求;加工后的钢筋,其表面不应有削弱钢筋截面的伤痕。下料后应按种类和使用部位分别挂牌标明。

(3)受力钢筋弯制和末端弯钩均应符合设计要求或规范规定。

(4)箍筋弯钩的弯曲直径应大于被箍主钢筋的直径,且HPB300钢筋不得小于箍筋直径的2.5倍,HRB400 钢筋不得小于箍筋直径的5倍,且末端弯钩的弯折角度不应小于135°;弯钩平直部分的长度,一般结构不宜小于箍筋直径的5倍,有抗震要求的结构不得小于箍筋直径的 10倍。

(5)钢筋宜在常温状态下弯制,不宜加热。钢筋宜从中部开始逐步向两端弯制,弯钩应一次弯成。

(6)钢筋加工过程中,应采取防止油渍、泥浆等物污染和防止受损伤的措施。

4)钢筋连接

(1)热轧钢筋接头应符合设计要求。当设计无要求时,应符合下列要求:

①钢筋接头宜采用焊接接头或机械连接接头。

③当普通混凝土中钢筋直径等于或小于22mm,在无焊接条件时,可采用绑扎连接,但受拉构件中的主钢筋不得采用绑扎连接。

④钢筋骨架和钢筋网片的交叉点焊接宜采用电阻点焊。

⑤钢筋与钢板的T形连接,宜采用埋弧压力焊或电弧焊。

(2)钢筋接头设置应符合下列要求:

①在同一根钢筋上宜少设接头。

②钢筋接头应设在受力较小区段,不宜位于构件的最大弯矩处。

③在任一焊接或绑扎接头长度区段内,同一根钢筋不得有两个接头,在该区段内的受力钢筋,其接头的截面面积占总截面积的百分率应符合规范规定。

④接头末端至钢筋弯起点的距离不得小于钢筋直径的10倍。

⑤施工中钢筋受力分不清受拉、受压的,按受拉处理。

⑥钢筋接头部位横向净距不得小于钢筋直径,且不得小于 25mm。

⑦钢筋机械连接接头——在混凝土结构中要求充分发挥钢筋强度或对延性要求高的部位应选用Ⅱ级或I级接头;当在同一连接区段内钢筋接头面积百分率为100%时,应选用I级接头。

⑧直螺纹钢筋丝头加工时,钢筋端部应采用带锯、砂轮锯或带圆弧形刀片的专用钢筋切断机切平;镦粗头不应有与钢筋轴线相垂直的横向裂纹;钢筋丝头长度应满足产品设计要求,极限偏差应为0~2.0p;钢筋丝头采用专用直螺纹量规检验,通规应能顺利旋入并达到要求的拧入长度,止规旋入不得超过3p(p为螺纹的螺距)。各规格的自检数量不应少于10%,检验合格率不应小于95%。

⑨直螺纹接头安装时可用管钳扳手拧紧,钢筋丝头应在套筒中央位置相互顶紧,标准型、正反丝型、异径型接头安装后的单侧外露螺纹不宜超过2p;对无法对顶的其他直螺纹接头,应附加锁紧螺母、顶紧凸台等措施紧固。

(3)直螺纹接头安装后用扭力扳手校核拧紧扭矩,校核用扭力扳手每年校核一次。

①直螺纹接头现场抽检项目应包括极限抗拉强度试验、加工和安装质量检验。抽检应按验收批进行,同钢筋生产厂、同强度等级、同规格、同类型和同型式接头应以500个为一个验收批进行检验与验收,不足500个也应作为一个验收批。

5)钢筋骨架和钢筋网的组成与安装施工现场可根据结构情况和现场运输起重条件,先分部预制成钢筋骨架或钢筋网片,入模就位后再焊接或绑扎成整体骨架。为确保分部钢筋骨架具有足够的刚度和稳定性,可在钢筋的部分交叉点处施焊或用辅助钢筋加固。对集中加工、整体安装的半成品钢筋和钢筋骨架,在运输时应采用适宜的装载工具,并应采取增加刚度、防止扭曲变形的措施。

(1)钢筋骨架制作和组装应符合下列要求

①钢筋骨架的焊接应在坚固的工作台上进行。

②组装时应按设计图纸放样,放样时应考虑骨架预拱度。简支梁钢筋骨架预拱度应符合设计和规范规定。

③组装时,在需要焊接的位置宜采用楔形卡卡紧,防止焊接时局部变形。

④骨架接长焊接时,不同直径钢筋的中心线应在同一平面上。

(2)钢筋现场绑扎应符合下列要求:

①钢筋的交叉点应采用绑丝绑牢,必要时可辅以点焊。

②钢筋网的外围两行钢筋交叉点应全部扎牢,中间部分交叉点可间隔交错扎牢,但双向受力的钢筋网,钢筋交叉点必须全部扎牢。

③梁和柱的箍筋,除设计有特殊要求外,应与受力钢筋垂直设置;箍筋弯钩叠合处,应位于梁和柱角的受力钢筋处,并错开设置(同一截面上有两个以上箍筋的大截面梁和柱除外);螺旋形箍筋的起点和终点均应绑扎在纵向钢筋上,有抗扭要求的螺旋箍筋,钢筋应伸入核心混凝土中。

④矩形柱角部竖向钢筋的弯钩平面与模板面的夹角应为45°;多边形柱角部竖向钢筋弯钩平面应朝向断面中心;圆形柱所有竖向钢筋弯钩平面应朝向圆心。小型截面柱当采用插入式振捣器时,弯钩平面与模板面的夹角不得小于15°

⑤绑扎接头搭接长度范围内的箍筋间距:当钢筋受拉时应小于5d(d为主筋直径),且不得大于100mm;当钢筋受压时应小于10d(d为主筋直径),且不得大于200mm。

⑥钢筋骨架的多层钢筋之间,应用短钢筋支垫,确保位置准确。

⑦钢筋绑扎时要考虑混凝土下料孔和振捣孔预留。

(3)钢筋的混凝土保护层厚度:

①普通钢筋和预应力直线形钢筋的最小混凝土保护层厚度不得小于钢筋公称直径,后张法构件预应力直线形钢筋不得小于其管道直径的1/2。

②当受拉区主筋的混凝土保护层厚度大于50mm时,应在保护层内设置直径不小于 6mm、间距不大于 100mm 的钢筋网。

③钢筋机械连接件的最小保护层厚度不得小于20mm。

④应在钢筋与模板之间设置垫块,确保钢筋的混凝土保护层厚度,垫块应与钢筋绑扎牢固、错开布置。混凝土垫块应具有不低于结构本体混凝土的强度,并应有足够的密实性。宜采用专业化压制设备和标准模具生产的垫块。

⑤混凝土浇筑前,应对垫块的位置、数量和紧固程度进行检査。

3.混凝土施工技术

混凝土的抗压强度是通过试验得出的,用边长为150mm的立方体试件作为混凝土抗压强度的标准尺寸试件。制作边长为150mm的立方体在标准养护[温度(20士2)℃、相对湿度在95%以上]条件下,养护至28d龄期,用标准试验方法测得的极限抗压强度,称为混凝土标准立方体抗压强度。

1)一般要求

(2)混凝土的强度达到2.5MPa后,方可承受小型施工机械荷载,进行下道工序前,混凝土应达到相应的强度等级。

2)混凝士原材料

(1)混凝土原材料包括水泥、粗细骨料、矿物掺合料、外加剂和水。

(2)配制高强度混凝土的矿物掺合料可选用优质粉煤灰、磨细矿渣粉、硅粉和磨细天然沸石粉。

(3)常用的外加剂有减水剂、早强剂、缓凝剂、引气剂、防冻剂、膨胀剂、防水剂、混凝土泵送剂、喷射混凝土用的速凝剂等。

3)混凝土配合比设计

(1)配制的混凝土拌合物应满足和易性、凝结时间等施工技术条件,制成的混凝土应符合强度、耐久性等要求。

(3)预应力混凝土中的水泥用量不宜大于550kg/m'。

(4)预应力混凝土中严禁使用含氯化物的外加剂及引气剂或引气型减水剂。

(5)预应力混凝土从各种材料引入混凝土中的水溶性氯离子最大含量不宜超过胶凝材料用量的0.06%。

4)混凝士施工混凝土的施工包括原材料的计量,混凝土的搅拌、运输、浇筑和混凝土养护等内容。

(1)原材料计量

对骨料含水率的检测,每一工作班不应少于一次。雨期施工应增加测定次数,根据骨料实际含水量调整砂石料和水的用量。

(2)混凝土搅拌

混凝土拌合物应均匀,颜色一致,不得有离析和泌水现象。搅拌时间是混凝土拌合时的重要控制参数,使用机械搅拌时,自全部材料装入搅拌机开始搅拌起,至开始卸料时止。

混凝土拌合物的坍落度应在搅拌地点和浇筑地点分别随机取样检测。每一工作班或每一单元结构物不应少于两次。评定时应以浇筑地点的测值为准。

如混凝土拌合物从搅拌机出料起至浇筑入模的时间不超过15min时,其坍落度可仅在搅拌地点检测。在检测坍落度时,还应观察混凝土拌合物的黏聚性和保水性。

表2.1-3混凝土最短搅拌时间表

表2.1-3混凝土最短搅拌时间表

注:

①当掺入外加剂时,外加剂应调成适当浓度的溶液再掺入,搅拌时间宜延长。

②采用分次投料搅拌工艺时,搅拌时间应按工艺要求办理。

③当采用其他形式的搅拌设备时,搅拌的最短时间应按设备说明书的规定办理,或经试验确定。

(3)混凝土运输

①混凝土的运输能力应满足混凝土凝结速度和浇筑速度的要求,使浇筑工作不间断。

②运送混凝土拌合物的容器或管道应不漏浆、不吸水,内壁光滑平整,能保证卸料及输送畅通。

③混凝土拌合物在运输过程中,应保持均匀性,不产生分层、离析等现象,如出现分层、离析现象,则应对混凝土拌合物进行二次快速搅拌。

④混凝土拌合物运输到浇筑地点后,应按规定检测其坍落度,坍落度应符合设计要求和施工工艺要求。

⑤预拌混凝土在卸料前需要掺加外加剂时,应在外加剂掺入后采用快挡旋转搅拌罐进行搅拌;外加剂掺量和搅拌时间应有经试验确定的预案。

⑥严禁在运输过程中向混凝土拌合物中加水。

⑦预拌混凝土从搅拌机卸入搅拌运输车至卸料时的运输时间不宜大于90min,如需延长运送时间,则应采取相应的有效技术措施,并应通过试验验证。

(4)混凝土浇筑

①浇筑混凝土前,应检査模板、支架的承载力、刚度、稳定性,检查钢筋及预埋件的位置、规格,并作好记录,符合设计要求后方可浇筑。在原混凝土面上浇筑新混凝土时,相接面应凿毛,并清洗干净,表面湿润但不得有积水。

②混凝土一次浇筑量要适应各施工环节的实际能力,以保证混凝土的连续浇筑。对于大方量混凝土浇筑,应事先制定浇筑方案。

③自高处向模板内倾卸混凝土时,其自由倾落高度不得超过2m;当倾落高度超过2m时,应通过串筒、溜槽或振动溜管等设施下落;倾落高度超过10m时应设置减速装置。

④混凝土应按一定厚度、顺序和方向水平分层浇筑,上层混凝土应在下层混凝土初凝前浇筑、捣实,上下层同时浇筑时,上层与下层前后浇筑距离应保持1.5m以上。

⑤浇筑混凝土时,应采用振动器振捣。当施工无特殊振捣要求时,可采用振捣棒进行捣实,插入间距不应大于振捣棒振动作用半径的1.5倍,连续多层浇筑时,振捣棒应插入下层拌合物50~100mm进行振捣;振捣时不得碰撞模板、钢筋和预埋部件。振捣持续时间宜为20~30s,以混凝土不再沉落、不出现气泡、表面呈现浮浆为度。浇筑厚度不大于200mm的表面积较大的平面结构或构件时,宜采用表面振动成型。

⑥浇筑混凝土时,对预应力筋锚固区及钢筋密集部位,应加强振捣。

⑦对先张构件应避免振动器碰撞预应力筋,对后张构件应避免振动器碰撞预应力筋的管道。

⑧混凝土运输、浇筑及间歇的全部时间不应超过混凝土的初凝时间。同一施工段的混凝土应连续浇筑,并应在底层混凝土初凝之前将上一层混凝土浇筑完毕。

⑨施工缝设置应符合下列要求:

a.施工缝宜留置在结构受剪力和弯矩较小、便于施工的部位,且应在混凝土浇筑之前确定。施工缝不得呈斜面。

b.先浇混凝土表面的水泥砂浆和松弱层应及时凿除。凿除时的混凝土强度,水冲法应达到0.5MPa;人工凿毛应达到2.5MPa;机械凿毛应达到10MPa。

c.经凿毛处理的混凝土面,应清除干净,在浇筑后续混凝土前,应铺10~20mm同配合比的水泥砂浆。

d.重要部位及有抗震要求的混凝土结构或钢筋稀疏的混凝土结构,应在施工缝处补插锚固钢筋或石榫;有抗渗要求的施工缝宜做成凹形、凸形或设止水带。

e.施工缝处理后,应待下层混凝土强度达到2.5MPa后,方可浇筑后续混凝土。

(5)混凝土养护

①施工现场应根据施工对象、环境、水泥品种、外加剂以及对混凝土性能的要求制定具体的养护方案,并应严格执行方案规定的养护制度。

②混凝土施工可采用浇水、覆盖保湿、喷涂养护剂、冬季蓄热养护等方法进行养护;混凝土构件或制品厂生产可采用蒸汽养护、湿热养护或潮湿自然养护等方法进行养护。选择的养护方法应满足施工养护方案或生产养护制度的要求。

③洒水养护的时间,采用硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥或矿渣硅酸盐水泥的混凝土,不应少于7d。掺用缓凝型外加剂或有抗渗等要求以及高强度的混凝土,不应少于14d。使用真空吸水的混凝土,可在保证强度的条件下适当缩短养护时间。采用涂刷薄膜养护剂养护时,养护剂应通过试验确定,并应制定操作工艺。采用塑料膜覆盖养护时,应在混凝土浇筑完成后及时覆盖严密,保证膜内有足够的凝结水。

④对于大体积混凝土,养护过程应进行温度控制,混凝土内部和表面的温差不宜超过25℃,表面与外界温差不宜大于20℃。

⑤当气温低于5℃时,应采取保温措施,不应对混凝土洒水养护。

5)混凝土检验评定

(1)在进行混凝土强度试配和质量评定时,混凝土的抗压强度应以边长为150mm的立方体标准试件测定。

(2)《混凝土强度检验评定标准》GB/T 50107-2010中规定了评定混凝土强度的方法,包括标准差已知统计法、标准差未知统计法以及非统计法三种。

(3)试件的取样频率和数量应符合下列要求:

①每 100 盘,但不超过 100m³的同配合比混凝土,取样次数不应少于一次。

②每一工作班拌制的同配合比混凝土,不足100盘和100m³时其取样次数不应少于一次。

③当一次连续浇筑的同配合比混凝土超过1000m³时,每200m³取样不应少于一次。

(4)对强度等级C60及以上的高强度混凝土,当混凝土方量较少时,宜留取不少于10组的试件,采用标准差未知的统计方法评定混凝土强度。

4.预应力混凝土施工技术

1)预应力混凝土定义

预应力混凝土是在结构受到外部承重之前,先对着受拉部位的结构施加一定的压力,用以抵消外部承重带来的混凝土拉应力。而提前施加的压力就是预压应力,简称预应力。这样做的目的是减小拉应力,延缓构件开裂(或者不开裂),从而提升构件的抗裂性能和刚度。

2)预应力混凝土构件的施工方法

(1)先张法。一般用于预制构件,在混凝土灌注前,先将由钢丝、钢绞线或钢筋组成的预应力筋张拉到某一规定应力值,并用锚具锚于台座两端支墩上,接着安装模板、构造钢筋和零件,然后灌注混凝土并进行养护。当混凝土达到规定强度后,放松两端支墩的预应力筋,通过粘结力将预应力筋中的张拉力传给混凝土而产生预压应力。一般用于预制构件。

(2)后张法。用于现浇构件;先浇筑构件,然后在构件上直接施加预应力。一般做法是先安置后张预应力筋成孔的套管、构造钢筋和零件,然后安装模板和浇筑混凝土。预应力筋可先穿入套管也可以后穿。等混凝土达到强度后,用千斤顶将预应力筋张拉到要求的应力并锚于梁的两端,预压应力通过两端锚具传给构件混凝土。为了保护预应力筋不受腐蚀和恢复预应力筋与混凝土之间的粘结力,预应力筋与套管之间的空隙必须用灌浆料灌实。灌浆料除了起防腐作用外,也有利于恢复预应力筋与混凝土之间的粘结力。为了方便施工,有时也可采用在预应力筋表面涂刷防锈蚀材料并用塑料套管或油脂包裹的无粘结后张预应力。后张法在现浇连续箱梁和盖梁中采用较多。

3)预应力筋及管道(孔道)

(1)预应力筋材料要求

①每批钢丝、钢绞线、钢筋应由同一牌号、同一规格、同一生产工艺的产品组成。

②新产品及进口材料的质量应符合现行国家标准的规定。

③预应力筋进场时,应对其质量证明文件、包装、标志和规格进行检验,并应符合下列要求:

a.钢丝、钢绞线检验:每批重量不得大于60t;对每批逐盘进行外形、尺寸和表面质量检查。再从每批中任取3盘,在每盘任一端取样进行力学性能试验及其他试验。试验结果有一项不合格则该盘报废,并从同批次未试验过的盘中取双倍数量的试样进行该不合格项的复验,如仍有一项不合格,应逐盘检验,合格者接收。

b.精轧螺纹钢筋检验每批重量不得大于60t;对其表面质量应逐根进行外观检查;外观检查合格后每批中任选2根钢筋截取试件进行拉伸试验。试验结果有一项不合格则取双倍数量的试样重做试验。如仍有一项不合格,则该批钢筋为不合格。

c.存放的仓库应干燥、防潮、通风良好、无腐蚀气体和介质。存放在室外时不得直接堆放在地面上,必须垫高、覆盖、防腐蚀、防雨露,时间不宜超过6个月。

(2)预应力筋的制作

①预应力筋下料长度应通过计算确定,计算时应考虑结构的孔道长度或台座长度锚(夹)具长度、千斤顶长度、镦头预留量,冷拉伸长值、弹性回缩值、张拉伸长值和外露长度等因素。

②预应力筋宜使用砂轮锯或切断机切断,不得采用电弧切割。

③预应力筋采用镦头锚固时,高强度钢丝宜采用液压冷镦;冷拔低碳钢丝可采用冷冲镦粗;钢筋宜采用电热镦粗,但HRB500级钢筋镦粗后应进行电热处理。冷拉钢筋端头的镦粗及热处理工作应在钢筋冷拉之前进行,否则应对镦头逐个进行张拉检查,检查时的控制应力应不小于钢筋冷拉时的控制应力。

④预应力筋由多根钢丝或钢绞线组成时,在同束预应力钢筋内,应采用强度相等的预应力钢材。编束时,应逐根梳理直顺不扭转,不得互相缠绕。编束后的钢丝和钢绞线应按编号分类存放。钢丝和钢绞线束移运时支点距离不得大于3m,端部悬出长度不得大于1.5m。

(3)孔道

①后张法有粘结预应力混凝土结构中,预应力筋的孔道一般由浇筑在混凝土中的刚性或半刚性管道构成。一般工程可由钢管抽芯、胶管抽芯或金属伸缩套管抽芯预留孔道。浇筑在混凝土中的管道应具有足够强度和刚度,不允许有漏浆现象,且能按要求传递粘结力。

②常用管道为金属螺旋管或塑料(化学建材)波纹管。管道应内壁光滑,可弯曲成适当的形状而不出现卷曲或被压扁。

③管道的检验:

a.管道进场时,应检查出厂合格证和质量保证书,核对其类别、型号、规格及数量,应进行管道外观质量检查、径向刚度和抗渗漏性能检验。

b.管道按批进行检验。金属螺旋管每批由同一生产厂家,同一批钢带所制作的产品组成,累计半年或50000m生产量为一批。塑料管每批由同配方、同工艺、同设备稳定连续生产的产品组成,每批数量不应超过10000m。

④管(孔)道的其他要求:

a.在桥梁的某些特殊部位,设计无要求时,可采用符合要求的平滑钢管或高密度聚乙烯管,其管壁厚不得小于2mm。

b.管道的内横截面积至少应是预应力筋净截面积的2.0倍。不足这一面积时,应通过试验验证其可否进行正常压浆作业。超长钢束的管道也应通过试验确定其面积比。

4)锚具、夹具和连接器

(1)基本要求

①预应力筋用锚具、夹具、连接器和锚垫板表面应无污物、锈蚀、机械损伤和裂纹。

②锚具应满足分级张拉、补张拉和放张预应力的要求。锚固多根预应力筋的锚具,除应有整束张拉的性能外,尚宜具有单根张拉的可能性。

(2)验收要求:

①锚具、夹具及连接器进场验收时,应按出厂合格证和质量证明书核查其锚固性能类别、型号、规格、数量,确认无误后进行外观检查、硬度检验和静载锚固性能试验。

②验收应分批进行,批次划分时,同一种材料和同一生产工艺条件下生产的产品可列为同一批次。锚具、夹片应以不超过1000套为一个验收批。连接器的每个验收批不宜超过 500套。

③静载锚固性能试验:对用于中小桥梁的锚具(夹片或连接器)进场验收,其静载锚固性能可由锚具生产厂提供试验报告。对大桥、特大桥等重要工程、质量证明资料不齐全、不正确或质量有疑点的锚具,在通过外观和硬度检验的同批中抽取6套锚具(夹片或连接器),组成3个预应力筋锚具组装件,由具有相应资质的专业检测机构进行静载锚固性能试验予以复检。

5)预应力张拉施工

(1)基本要求

①预应力筋的张拉控制应力必须符合设计要求。

②预应力筋采用应力控制方法张拉时,应以伸长值进行校核。实际伸长值与理论伸长值的差值应符合设计要求;设计无要求时,实际伸长值与理论伸长值之差应控制在6%以内。否则应暂停张拉,待查明原因并采取措施后,方可继续张拉。

③预应力张拉时,应先调整到初应力,该初应力宜为张拉控制应力的10%~15%,伸长值应从初应力时开始量测。

④预应力筋张拉时,应对张拉力、压力表读数、张拉伸长值、锚固回缩及异常情况处理等作出详细记录。⑤预应力筋的锚固应在张拉控制应力处于稳定状态后进行,锚固阶段张拉端预应力筋的内缩量,不得大于设计要求或规范规定。

⑥张拉设备的校准期限不得超过半年,且不得超过200次张拉作业。张拉设备应配套校准,配套使用。

(2)先张法预应力施工:

①张拉台座应具有足够的强度和刚度,其抗倾覆安全系数不得小于1.5,抗滑移安全系数不得小于 1.3。张拉横梁应有足够的刚度,受力后的最大挠度不得大于2mm。锚板受力中心应与预应力筋合力中心一致。

②预应力筋连同隔离套管应在钢筋骨架完成后一并穿入就位。就位后,严禁使用电弧焊对梁体钢筋及模板进行切割或焊接。隔离套管内端应堵严。

③同时张拉多根预应力筋时,各根预应力筋的初始应力应一致。张拉过程中应使活动横梁与固定横梁始终保持平行。

④张拉程序应符合设计要求,设计未要求时,其张拉程序应符合表2.1-5的要求

表2.1-5先张法预应力筋张拉程序

表2.1-5先张法预应力筋张拉程序

⑤张拉过程中,预应力筋不得断丝、断筋或滑丝。

⑥放张预应力筋时混凝土强度必须符合设计要求,设计未要求时,不得低于设计混凝土强度等级值的75%。放张顺序应符合设计要求,设计未要求时,应分阶段、对称、交错地放张。放张前,应将限制位移的模板拆除。

(3)后张法预应力施工

①预应力管道安装应符合下列要求:

a.管道应采用定位钢筋牢固地定位于设计位置。

b.金属管道接头应采用套管连接,连接套管宜采用大一个直径型号的同类管道,且应与金属管道封裹严密。

c.管道应留压浆孔与溢浆孔;曲线孔道的波峰部位应留排气孔;在最低部位宜留排水孔。

d.管道安装就位后应立即通孔检查,发现堵塞应及时疏通。管道经检查合格后应及时将其端面封堵,防止杂物进入。

e.管道安装后,需在其附近进行焊接作业时,必须对管道采取保护措施。

f.当钢筋和预应力管道或其他主要构件在空间位置上发生干扰时,可适当调整钢筋的位置,以保证钢束管道或其他主要构件位置的准确。钢束锚固处的普通钢筋如影响预应力施工时,可适当弯折,待预应力施工完毕后及时恢复原状。施工中如发生钢筋空间位置冲突,可适当调整其布置,但应确保钢筋的净保护层厚度。

②预应力筋安装应符合下列要求:

a.先穿束后浇混凝土时,浇筑混凝土之前,必须检査管道并确认完好;浇筑混凝土时应定时抽动、转动预应力筋。

b.先浇混凝土后穿束时,浇筑后应立即疏通管道,确保其畅通。

c.混凝土采用蒸汽养护时,养护期内不得装入预应力筋。

d.穿束后至孔道灌浆完成应控制在下列时间以内,否则应对预应力筋采取防锈措施:空气湿度大于70%或盐分过大时,7d;空气湿度40%~70%时,15d;空气湿度小于40%时,20d.

e.在预应力筋附近进行电焊时,应对预应力筋采取保护措施。

③预应力筋张拉应符合下列要求:

a.混凝土强度应符合设计要求,设计未要求时,不得低于强度设计值的75%;且应将限制位移的模板拆除后,方可进行张拉。

b.预应力筋张拉端的设置应符合设计要求。当设计未要求时,应符合下列要求:曲线预应力筋或长度大于等于25m的直线预应力筋,宜在两端张拉;长度小于25m的直线预应力筋,可在一端张拉。当同一截面中有多束一端张拉的预应力筋时,张拉端宜均匀交错地设置在结构的两端。

c.张拉前应根据设计要求对孔道的摩阻损失进行实测,以便确定张拉控制应力值,并确定预应力筋的理论伸长值。

d.预应力筋的张拉顺序应符合设计要求。当设计无要求时,可采取分批、分阶段对称张拉方式。宜先中间,后上、下或两侧。

e.张拉过程中,预应力筋不得断丝、断筋或滑丝。

④张拉控制应力达到稳定后方可锚固。锚具应用封端混凝土保护,当需较长时间外露时,应采取防锈蚀措施。锚固完毕经检验合格后,方可切割端头多余的预应力筋。

⑤在二类以上市政工程项目预制场内进行后张法预应力构件施工不得使用非数控预应力张拉设备。

(5)孔道压浆

①预应力筋张拉后,应及时进行孔道压浆,多跨连续有连接器的预应力筋孔道,应张拉完一段灌注一段。

②灌浆前应全面检查预应力筋孔道、灌浆孔、排气孔、泌水管等是否畅通。对抽芯成型的混凝土孔道宜采用水冲洗后灌浆;对预埋管成型的孔道不得用水冲洗孔道,可采用压缩空气清孔。

③灌浆前对锚具夹片空隙和其他可能漏浆处需采用高强度等级水泥浆或结构胶等方法封堵,待封堵材料达到一定强度后方可灌浆。采用真空辅助灌浆时,应先将张拉端多余钢绞线切除,并用无收缩砂浆或专用灌浆密封罩将端部封闭。

④孔道宜优先采用专用成品灌浆料或专用压浆剂配置的浆体进行灌浆。

⑤压浆后应从检查孔抽查压浆的密实情况,如有不实,应及时处理。压浆作业,每一工作班应留取不少于3组试块,标养28d,以其抗压强度作为水泥浆质量的评定依据。

⑥压浆过程中及压浆后48h内,结构混凝土的温度不得低于5℃,否则应采取保温措施。当白天气温高于35℃时,压浆宜在夜间进行。

⑦孔道内的浆料强度达到设计要求后方可吊移预制构件;设计未要求时,应不低于水泥浆设计强度的75%。

⑧在二类以上市政工程项目预制场内进行后张法预应力构件施工不得使用非数控管道压浆设备。

(6)封锚

①后张法预应力筋锚固后的外露部分应采用机械切割工艺切除。预应力筋的外露长度不宜小于其直径的1.5倍,且不应小于30mm。

②锚具封闭保护应符合设计要求。当设计无具体要求时,应符合下列要求:

a.凸出或内凹锚具应采用与预应力结构构件相同强度等级的细石混凝土或无收缩防水砂浆封闭保护。

b.外露锚具和预应力筋的混凝土保护层厚度:处于一类环境时,不应小于20mm;处于二类环境时,不应小于50mm;处于三类环境时,不应小于80mm。

c.锚具封闭前应将周围混凝土界面凿毛并冲洗干净,凸出式锚具封锚应配置钢筋网片。

d.后张无粘结预应力筋锚具封闭前,锚具和夹片应涂防腐蚀油脂,并设置封端塑料盖帽封闭。对处于二类、三类环境条件下的无粘结预应力筋及其锚固系统应达到全封闭保护状态。

e.锚具封闭后,封锚混凝土或砂浆应密实、无可视裂纹。

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