交通运输论文--国外某地铁预制梁先张法施工方法

发布时间：2022-10-05 10:08 热度：

李德强
摘 要：我国在国外某地铁，为加快施工进度，采用先张法进行预制梁的加工。先张法预制梁施工方案的验算以及实施，整个制作的流程及注意事项等。
关键词：先张法 施工方案 验算 施工工艺

1、工程概况
我国在国外某中标的地铁，是一个EPC总承包项目，是中国铁路走向世界，具有划时代意义的工程。该工程全长18Km，其中桥梁长度占70% 以上。全线以桥梁为主，U型梁共计1221片，正线梁789片，长25m，梁宽4.74m；车站段主线梁432片，梁长12.5m，宽度4.4m；站台π型梁2243片，梁长11.6m，梁宽分2.150m和2.36m两种。为加快施工进度，设计采用先张法进行预制梁施工。
2、施工方案
2.1台座
台座是预制先张梁施工的关键设备。本工程采用框架重力式台座，使台座有足够的强度和稳定性，防止台座变形、倾覆、滑移而引起预应力值损失。考虑到梁场制梁和存梁的方便，在1号和2号两个200T龙门吊内设置U型梁制梁区，1号龙门吊内设置六条线，25mU型梁每条生产线4片，设4条生产线，12.5mU型梁每条生产线5片，设2条生产线；2号龙门吊内设置八条线，25mU型梁每条生产线4片，设6条生产线，12.5mU型梁每条生产线5片，设2条生产线；3号10T龙门吊内设置站台π型梁及矩型梁制梁区，π型梁每条线10片梁，设4条生产线；矩型梁设四条生产线，其中8片梁一条线设两条，7片梁一条线设两条。台座受力计算, 本工程采用低松弛钢绞线，R=1860MPa,D=15.24
(1)25mU型梁台座受力计算
A、抗倾覆验算
25mU型梁设计50根钢绞线，受梁模底型式影响，钢绞线受力中心距台座板受力点高度按45cm计算，对最小端头的受力情况进行验算。
张拉力：N=1.05×1860×0.8×140×50 =10936.8KN
倾覆力矩：MDV=10936.8×0.45=4921.56KN•m
平衡力矩：Mr=G1×L1+ G2×L2 =6.6×5×3×24×5.5+5.5×1.0×3.0×24×1.5 =13662 KN•m
抗倾覆安全系数：K= Mr /MDV=13662/4921.56=2.78>1.5(安全)
B、抗滑移验算
梁场处于沙地，考虑采用混凝土框架式地梁平衡滑移力，混凝土地梁的收缩量与沙土相比很小，只计算地梁的抗滑能力。地梁混凝土采用C30混凝土，设计抗压强度为14.3MPa。II级钢筋设计抗拉压强度为310MPa。
地梁混凝土横截面积:a=(1100×800-300×305)×2+300×700 =1787000mm2
钢筋横截面积:b=π×162/4×(8×2+2)+ π×252/4×(4×2+4)=9509mm2
N=10936.8KN
N抗=0.95×(14.3×1787000+310×9509) =28501.9KN
C、抗滑安全系数
K= N抗/N=28501.9/10936.8=2.61>1.3(安全)
(2)12.5mU型梁台座，设计钢绞线根数为22根。张拉力不到25mU型梁的一半，为方便施工，与25mU型梁台座及固定横梁尺寸相同，地梁根据梁宽度不同作了适当的调整，但不减小其横截面尺寸，同步施工。计算过程与25mU型梁台座受力相同。
2.2、站台π型梁（也称双T梁）台座受力计算，工况与U型梁相同。
A、抗倾覆验算
π型梁设计12根钢绞线，受梁模底型式影响，钢绞线受力中心距台座板受力点高度按40cm计算。
张拉力：N=1.05×1860×0.8×140×12=2624.8KN
倾覆力矩：MDV=2624.8×0.45=1181.2KN•m
平衡力矩：Mr=G1×L1+ G2×L2=4.5×2.5×3×24×4.2+3.0×0.5×2.0×24×1.0=3474 KN•m
抗倾覆安全系数：K= Mr /MDV=3474/1181.2=2.94>1.5(安全)
B、抗滑移验算，
地梁混凝土横截面积:a= 400×400×2=320000mm2
钢筋横截面积:b=π×162/4×8=1608mm2
N=2624.8KN
N抗=0.95×(14.3×320000+310×1608) =4820.7KN
C、抗滑安全系数
K= N抗/N=4820.7/2624.8=1.84>1.3(安全)
2.3、夹具
夹具是预应力筋进行张拉和临时固定的工具，要求夹具工作可靠，构造简单，施工方便，成本低。本工程先张梁采用单孔锚具配三片式夹片。
2.4、张拉机械
张拉机械采用德国产品，外置式夹片单根张拉设备。为防止张拉时产生偏心力，采用四套张拉设备同时对称张拉。张拉机械选项用的原则以方便、实用、安全为主。
3、先张法施工工艺
3.1、预应力筋的张拉
（1）张拉控制应力
预应力筋的张拉工作是预应力施工中的关键工序，应严格按设计要求进行。预应力筋张拉控制应力的大小直接影响预应力效果，影响到构件的抗裂度和刚度，因而控制应力必须达到设计要求。施工中预应力筋需要超张拉，按设计要求提高 5%,其最大张拉控制应力不超过0.80fptk
（2）张拉程序的确定
预应力筋的张拉程序：0→105％控制应力（持荷 2 分钟）控制应力，或 0→103％控制应力。
（3）预应力筋的张拉
由于本程张拉力相当大，25mU型梁张拉力达到12000KN，12.5mU型梁张拉力达到4800KN，π型站台梁张拉力达到2620KN；因此在张拉过程中必须对台座的位移及钢横梁的变形进行前期监控，发现台座位移及钢横梁变形超出允许范围，要及时停下对台座及钢横梁进行处理。达到要求后再继续张拉。
3.2、混凝土的浇筑和养护
混凝土的浇筑必须一次完成，不允许留设施工缝，混凝土的强度等级按设计要求采用。
为了减少混凝土的收缩和徐变引起的预应力损失。在确定混凝土的配合比时，采用低水灰比，控制水泥的用量，对骨料采取良好的级配，预应力混凝土构件制作时，必须振捣密实，特别是构件的端部，以保证混凝土的强度和粘结力。
3.3、预应力筋的放张
预应力筋放张时，预应力混凝土构件的强度必须符合设计要求。其强度不低于设计的混凝土强度标准值的 75％。预应力混凝土构件在预应力筋放张前要对试块进行试压。
4、注意事项
（1）操作事项：采用多根钢绞线张拉法，必须先调整初应力，确保应力一致；预应力筋张拉完毕后，位置偏差不得大于5mm；千斤顶应对称布置，防止活动横梁倾斜；张拉时，张拉方向与预应力钢绞线必须在一条直线上；顶紧锚塞时，用力不要过猛，以防钢丝折断，在拧紧螺母时，必须注意压力表读数始终保持在控制张拉力上。
（2）安全事项：张拉前要对张拉设备、锚具作认真检查，张拉时操作人员必须服从统一指挥。按操作程序施工；使用千斤顶时不准超载，张拉时，台座两端不得站人，操作人员必须站在油泵外侧面进行工作；台座两端设防护措施。
 

参考文献：

1、韩国奇；浅淡预应力空心板梁先张法张拉质量控制；海南省公路学会2005年年会学术交流论文集；2005年
2、张天航；高效预应力高强混凝土桥面空心板试验研究；大连理工大学;2000年
3、陈孟杰；预应力空心板梁预张拉性能分析及截面优化设计研究；浙江大学;2006年
4、程善根；先张法预应力混凝土长线张拉台座生产线总结；广州建筑；1998年04期
5、田敏，王永；预应力先张法张拉台座设置探讨；《现代交通技术》2005年04期