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装配式预应力连续箱梁

装配式预应力连续箱梁

随着我国桥梁技术的提高,桥梁的美观度也越来越高。现浇连续箱梁因其外形简洁、美观、抗扭刚度高、整体性好、适用性强,在桥梁建设中占有重要地位。由于箱梁问题比较复杂,国内研究还不完全成熟,各单位的整体设计思路也不一样,导致现浇箱梁设计图纸的多样性。如何使现浇箱梁的设计与施工标准化衔接好,本文将对设计人员有很好的启发。

以往设计和施工中存在的主要问题

1.拆模后,箱梁腹板和底部支撑部位出现空孔洞、蜂窝和麻面,部分腹板距底板1m高范围内出现空孔洞、蜂窝和麻面。

2.箱梁底板沿预应力钢束波纹管出现长度不等的间歇性纵向裂缝。

3.箱梁底板横向裂缝

4.箱梁腹板出现斜裂缝。

现浇混凝土箱梁在其腹板上常出现斜裂缝,表现为45°斜裂缝和沿预应力索管道方向的斜裂缝。裂缝倾向于在锚头附近扩大,逐渐变窄并消失。

5、箱梁翼缘板横向裂缝

翼缘板横向裂缝一般在施工期出现,一般从腹板延伸到悬臂。

6.预应力钢梁张拉时,钢梁伸长量超过允许偏差值。

比如长钢梁包括水平弯曲和垂直弯曲的伸长值小于设计值,短钢梁的伸长值大于设计值。

7.预应力筋断丝和滑丝

预应力混凝土箱梁在张拉时,预应力钢索的钢丝断裂滑移,使箱梁的预应力钢束受力不均或使构件达不到要求的预应力。

8.锚头下锚板混凝土变形开裂

原因:

1)锚板附近钢筋排列密集,浇筑混凝土时,混凝土振捣不实,混凝土被抽空或只有砂浆,导致此处混凝土强度低。

2)锚板下钢筋布置过小,局部受压尺寸过小,受压面积过小,局部应力过大。

3)锚板或锚板设计厚度薄,受力后会有多大变形。

9.表面开裂

一般是施工中或气温变化较大时连续梁养护不及时造成的。

10、管道灌浆不密实。

孔道灌浆不密实,是目前预应力桥梁普遍存在的质量问题。

11.分段施工时,靠近连接器的腹板开裂。

连接腹板厚度小,施工缝处钢筋连接长度不够,施工缝未按冷缝处理。

设计标准

1)汽车等级:公路-一级;

2)设计安全等级:一级,桥梁结构重要系数1.1;

3)环境类别:一级;

4)环境行动等级:B级;

主要结构尺寸

1.现浇箱梁的截面布置

整体路基外侧缩小25cm,分离式路基两侧缩小25cm。整体桥和分离桥的宽度相同。

主线桥整体路基标准横断面

主线分离路基标准横断面

考虑到匝道桥行车道、硬路肩、桥宽比主线桥窄,建筑限界动态净宽较小,曲线桥较多,为满足运营、维护和应急需要,匝道桥桥宽按与路基同宽设计。

2.现浇箱梁梁高

40m以下全跨采用等高箱梁,50m跨采用变高箱梁,梁高变化采用二次抛物线过渡。

活载作用下的长期挠度也满足规范要求,且比较丰富。

当地质条件较差时,由于桥头填土高度的限制,桥梁上部结构的高度影响工程规模。为节省投资,20m和25m跨箱梁在满足应力和刚度要求的情况下,梁高可适当降低。

3.悬臂尺寸

悬臂长度为1.75m、2m和2.5m,匝道桥8.5m路基为1.75m,10.5m路基为2.5m,12m和15.5m路基及主线桥为2m。

4.顶板和底板的尺寸

每个路基宽度的单个箱室宽度不超过5.5m,根据计算顶板厚度为250mm,底板厚度为220m。

建议8.5m和10.5m路基桥面分别采用5D16+5D20和5D16+5D22加固。D20和D22的配筋应采用以下形式:

5.腹板厚度

设计中每个腹板采用双排束,钢束大部分在15-17以内,波纹管直径为90 in D,金属波纹管腹板水平值需要401mm,侧腹板水平值需要416mm带塑料波纹管。每跨箱梁腹板厚度为450毫米。

支点处的腹板厚度适当加厚,以满足支点处的大剪力,腹板厚度用直线加厚。

6.端横梁和中间横梁的设置

端梁和中梁按钢筋混凝土构件设计,两侧设双支点。当支撑间距大于8m时,也可采用预应力梁。

主要材料

1.具体的

上部箱梁采用C50混凝土;

2.普通钢筋

本图采用HRB400钢筋。

3.预应力钢绞线

预应力钢绞线采用低松弛高强度钢绞线,抗拉强度标准值=1860MPa,公称直径d=15.2mm,其力学性能指标应符合《预应力混凝土用钢绞线》的规定。

4.锚和预应力管道

所有锚具均采用圆形锚具,预应力管道采用圆形金属波纹管。

保护层厚度

上部箱梁按I级环境和B级环境作用进行耐久性设计,考虑10mm的施工误差,各构件钢筋和钢筋束的净保护层厚度如下:

主梁设计要点

1、50m跨度变截面箱梁采用后张法设计,其余跨度采用后张法设计,为A级预应力混凝土构件。

2.根据有效截面控制计算,各截面控制应力满足规范要求。

3.摊铺条件:

4.当混凝土强度和弹性模量达到85%时,允许张拉预应力钢梁;

5.预应力钢筋传力锚固时的混凝土龄期:7d;

6.预应力两端一次张拉,不分段。

7.截面计算中考虑了普通钢筋对截面上下边缘的影响。

预应力筋和普通钢筋的布置

预应力钢束布置

预应力箱梁钢梁都是长梁,不采用负弯矩的短梁。钢梁锚固在梁端,每个腹板横向采用双排梁。

普通箱梁加固结构

钢梁布局

现有工程现浇箱梁材料消耗指标表

设计考虑

1.盒子和房间的划分

桥梁加宽需要增加箱型室时,箱型室宽度应控制在3 ~ 5m以内。如果箱室宽度超过5m,应根据主梁和桥面的受力情况考虑加厚顶板和底板厚度或加强钢筋设置。

2.桥宽过渡

3.箱梁横坡的形成方式

一般路线上都有横坡。采用整体现浇箱梁方案时,一般不设置找平层,箱梁顶面与路线横坡一致。因此,箱形梁的横截面通常有三种选择,如下所示:

c形截面常用于传统跨度桥梁。

图中箱梁整体旋转形成桥面横坡,箱梁旋转点选在对应路基设计标高位置的箱梁顶面。

4.跨间横隔板的设置

不设置跨中隔板,内半径小于240m的曲线箱梁设置跨中隔板,隔板间距根据计算要求确定。

5.接头上的孔洞越多,钢梁的损耗就越大。当接缝中的孔数为5个或更多时,建议采用分段施工。分段施工时,施工缝应留在离支点1/5 ~ 1/4处。

6.多联现浇箱梁同时施工

施工中的注意事项

1.现浇箱梁采用满堂支架或门式支架施工,每次搭设满堂支架。同时,应严格控制支座的沉降,在浇筑混凝土前应对支座进行预压,以减少非弹性变形,保证支座的承载力。支架预压应分为若干个预压单元,如腹板、梁、底板、悬臂等预压单元。预压重量不应小于支架支撑的混凝土结构恒载与模板重量之和的1.1倍,约为支架支撑的混凝土结构恒载的1.2倍。

2.箱梁混凝土浇筑前应合理组织分工,培训操作人员,划分振捣范围,明确浇筑层次,避免假振或漏振。

3.箱梁混凝土拌合物的浇筑温度宜为5℃ ~ 30℃。拆模时,混凝土芯与梁体表层、箱内外、表层与环境的温差不应大于15℃,温度变化剧烈时不得拆模。

4.混凝土全部浇筑后,必须保持湿润。保湿,室温下保持14天以上。

5.分层浇筑时,必须分两次浇筑完成。为避免两次浇筑的混凝土因收缩差而开裂,分层宜在腹板高度的1/3 ~ 2/3之间,两次浇筑混凝土的年龄差宜控制在7天以内。

6.预应力管道的位置必须严格按照坐标定位,并用定位钢筋固定。定位钢筋与箱梁腹板箍筋点焊,点焊时严禁损伤波纹管。必须保证管道连接的质量。浇筑前检查波纹管是否密封,防止浇筑混凝土时堵塞管道。

7.锚定板和锚定板必须具有足够的厚度以确保其刚性。用于钢梁锚固的锚具必须根据梁端锚具的布置进行检查,检查合格后方可选用。

8、现场应进行预应力张拉摩擦试验,为设计修改摩擦系数,以调整预应力筋的张拉控制应力和伸长量。

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