某箱梁模板计算及施工资料

现浇预应力钢筋混凝土箱梁施工

某立交桥Z1匝道桥第十三、十四跨、Z3匝道桥                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                        （1*30+1*35+1*45+1*31.5+6*30）设计为现浇连续箱梁。                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                         

单箱截面，截面尺寸为梁高1.5米、梁顶宽8.96米，具体尺寸形式见图10-1。箱梁截面尺寸： 

图10-1  箱梁截面尺寸详图

10.1  施工顺序

预应力混凝土箱梁采用满布支架现场浇筑混凝土的施工方法。箱梁混凝土浇筑采用二次浇筑：第一次浇筑底板和腹板，第二次浇筑顶板。预应力施工采用后张法预应力施工工艺。具体工艺流程见图10-2。

10.2  现浇砼施工

10.2.1  支架体系

预应力钢筋混凝土连续箱梁支架采用满堂红式支架体系。

10-2  箱梁施工工艺流程图

经市场调查比选，用碗扣式脚手架。立杆间距为1.0×1.0m；横杆步距为0.5m，四周满布斜杆加固，立杆底、顶采用可调支托，以调整标高。

支架结构直接支承在地基上，为确保地基有足够的承载力，避免支架沉降，支架下部地基必须经过处理且试验合格后，方可搭设支架。在支架下部立杆垫座下设宽为200mm，厚50mm的垫木以满足上部立杆承载要求。

支架体系形状位置详见图10-3。

10.2.2  模板设计

1、底、侧模

高梁底、侧模板采用15×1220×2440mm（厚×宽×长）竹胶合板，模板的主楞采用120×150mm的方木，次楞在门洞式支撑体系中采用32a的工钢，在满堂红式支撑体系中为100×100mm的方木。

2、内模

箱梁内腔模板用木模板，100×100mm方木作内支撑，顶板底模采用20mm厚的钢丝网水泥预制板，浇筑混凝土时顶部预留1000×750mm的人孔，用作内支撑拆除以及腹板钢绞线张拉。

3、端模

端模板用竹胶合板，以对拉螺栓和斜撑加固。封端混凝土在预应力施作完成，管道压浆之后立模、浇筑。

箱梁模板及支架体系截面图见图10-4。

10.2.3  箱梁模板及支架的受力计算

1、荷载计算

模板及支架自重：       1.5KN/m2

新浇筑混凝土自重：          24 KN/m3×1.5m=36KN/m2

钢筋自重：               1.5 KN/m3×1.5m=2.25 KN/m2

振捣时产生的荷载：     2.0KN/m2

荷载设计值：qf=（1.5+36+2.25）×1.2+2.0×1.4

             =50.5 KN/m2

             =0.0505 N/mm2

荷载标准值：qk=1.5+36+2.25=39.75 KN/m2

              =0.03975N/mm2

2、面板计算

将15cm厚竹胶合板与50mm厚木板视为整体受力体，取1mm宽板带作计算单元，I=22885mm4，W=704.167mm3。

小次楞间距为500mm，面板按两跨连续梁计算。

荷载：qf=0.0505×1=0.0505 N/mm

      qk=0.03975×1=0.03975 N/mm

计算简图如图下 （单位：mm）

Km=-0.125

Kf=0.521

M=0.125×0.0505×5002

=1578.125N·mm

强度计算：

[σ]竹=70 N/mm2，[σ]木=12 N/mm2，取[σ]=12 N/mm2

σ=M/W=2.241N/mm2＜[σ]   满足要求。

挠度验算：

[f]竹= l/400，[f]木= l/250，取[f]= l/400

f=0.521×0.03975×5004/（100×6000×22885）

           =0.1121mm＜[f]=l/400=1.5mm    满足要求。

3、小次楞计算

门架式支撑体系中，次楞上需要100×100mm的方木做小次楞。I=8.333×106mm4，W=1.667×105mm3

小次楞间距为500mm，次楞间距为500mm。

荷载：qf=0.0505×500=25.25 N/mm；

qk=0.03975×500=19.657 N/mm

计算简图如下（单位：mm）

Km=-0.119，Kf=0.4

M=0.119×25.25×5002

    =7.512×106 N·mm

强度验度：σ=M/W=4.506 N/mm2＜[σ]

挠度验度：f=0.4×19.657×5004/（100×2.06×105×8330000）

           =0.104mm＜[f]=l/500=2.4mm

4、次楞计算：

⑴、门架式支撑体系中，次楞选用普通I32c。

I=1.22×108 mm4，W=7.6×105mm3

次楞间距为300mm，取主楞最大间距处：6.5m门洞中截面作检算。

荷载：qf=0.0505×300=15.15N/mm；

qk=0.03975×300=11.625 N/mm

计算简图如下

M=0.125×15.15×65002

    =80010937.5 N·mm

强度验度：σ=M/W=130.71 N/mm2＜[σ]=140 N/mm2

挠度验度：f=5×11.625×65004/（384×2.06×105×80010937.5）

           =11.331mm＜[f]=l/400=16.25mm

⑵、满堂红支撑体系中，次楞选用100×100mm方木。

I=8.333×106mm4，W=1.667×105mm3

次楞间距为500mm，主楞间距取1200mm。

荷载：qf=0.0505×500=25.25 N/mm；

qk=0.03975×500=11.625 N/mm

计算简图如下 （单位：mm）

Km=-0.1219，Kf=0.4

M=0.119×25.25×5002

    =7.512×106 N·mm

强度验度：σ=M/W=4.5 N/mm2＜[σ]

挠度验度：f=0.4×11.625×5004/（100×2.06×105×8330000）

           =0.104mm＜[f]=l/500=1mm

5、主楞计算

主楞选用12×15cm的方木，I=3375cm4，W=4.5×105cm3

荷载：qf=0.0505×1200=60.6 N/mm

      qk=0.03975×1200=47.7 N/mm

取立杆间距为1200mm，纵肋按五跨连续梁计算。

计算简图如下（单位：mm）

Km=-0.119

Kf=0.4

M=0.119×60.6×12002

 =8.01×106 N·mm

强度计算：

σ=M/W=8.01×106/450000=1.78 N/mm2＜[σ]

刚度验算：f=0.4×47.7×12004/（100×1.78×105×33750000）

           =0.20mm＜[f]=l/500=2.4mm

5、立杆计算

梁底箱梁实体立杆间距为500×1000mm，则单根立杆荷载：

P=0.0505×500×1000

 =25.25KN＜Pmax=40KN（步距l=500mm），满足设计要求。

梁底中空立杆间距为1200×900mm，则单根立杆荷载：

qf=（1.5+24×0.5+1.5×0.5）×1.2+2.0×1.4=0.0199 N/mm2

P=0.0199×1200×900

 =21.49KN＜Pmax=40KN（步距l=500mm），满足设计要求。

10.2.4  模板支架预压

为保证模板支架的整体稳定性，消除支架本身、支架基础的沉降，在模板体系完成后，采取预压措施，预压值达到设计荷载的100%以上；同时考虑模板的重量。支架的预压采用在底模上堆码砂袋，用吊车整体吊装。

模板支架试压时，使用精密水准仪，测量出模板支架系统试压前后的变形，计算出支架在荷载作用下的弹性变形与非弹性变形，以此为设置支架预留沉降值的依据。

10.2.5  混凝土施工

1、混凝土配制与运输

预应力混凝土箱梁所需混凝土全部采用商品混凝土。预应力混凝土配料除符合普通混凝土有关规定外，尚应符合如下要求：

（1）在构件截面尺寸和配筋允许下，采用大粒径和强度高的骨料，含砂率不超过0.4，水泥的用量不大于500kg/m3，水灰比小于0.45，坍落度选择在14～16cm之间。

（2）考虑大体积混凝土浇筑的时间较长和温度影响，在拌合料中适当加入缓凝剂，缓凝时间控制在4小时内。

（3）在拌和料中掺入适量的高效早强减水剂，以达到控制水灰比及水泥用量，且和易性好、早强，其掺入量由试验确定。拌和料不得掺入氯化钙、氯化钠等氯盐及引气剂。从混凝土的各种组成材料引进混凝土中的氯离子总含量（折合氯盐含量）不超过水泥用量的0.1%。

（4）混凝土必须满足《预防混凝土碱集料反应技术管理规定（试行）》（高建科1999，230号）中Ⅱ类工程的要求以及《混凝土碱含量标准》（CECS53）的要求。

采用混凝土搅拌运输车运输，在运输过程中不得使混凝土发生离析现象，混凝土搅拌完成至运到现场时间控制在2.5小时内。从运输机具所装混凝土料高度的1/4处和3/4处取料试验，其坍落度与设计坍落度之差不超过3cm。

2、混凝土浇筑 

箱梁混凝土灌注均采用二次灌注方法进行，第一次浇筑底板和腹板，第二次浇筑顶板。

灌注方向自两端向中间倾斜分段水平分层进行。混凝土每层灌注厚度不大于50cm，混凝土坡度不大于1：3，上层混凝土必须在下层混凝土振捣密实后方能浇筑；浇筑时间间隔不超过1小时（气温在30oc以上时）或1.5小时（气温在30oc以下时）；混凝土自由倾落高度不得大于2m，大于2m使用串筒或溜槽。

浇筑之前，必须有专职的技术干部检查模板几何尺寸、钢筋骨架、波纹管位置、锚具位置、固定情况及钢筋保护层厚度等，符合设计要求并经监理工程师检查签字认可后方可浇筑混凝土，并作好以下工作：收料员随时与搅拌站联系，掌握混凝土的及时供应情况；技术员组织和管理浇筑人员的施工；试验员测试现场混凝土的坍落度，检查混凝土的和易性，并做相应数量的试件。

在浇筑过程中，震捣时间一般控制在20～30秒，同时视表面呈水平混凝土不再下沉，不再泛出气泡及表面泛出灰浆为准。震捣上一层时，捣固棒必须插入下一层10～15cm，而且必须再下层混凝土初凝前。

在浇筑中，捣固棒不要触及波纹管和锚垫板，防止发生孔道偏移或将波纹管砸漏进浆等现象。经常检查模板支撑有无松动或脱落，有无较大沉陷，如有异常情况，必须停止浇筑混凝土，抓紧处理，在混凝土未初凝前继续浇筑混凝土。在浇筑锚垫板后部和腹板下部混凝土时，此处波纹管与钢筋较多，震捣时需捣固密实。

3、混凝土养护

待混凝土终凝并达到12小时后，开始洒水进行养护，保持混凝土表面湿润，时间不少于7昼夜，养护用水与拌制用水相同；并在混凝土表面覆盖麻袋或草袋来防止水分过快蒸发。更重要，由于模板的保温性能好，在夏季施工时，箱梁的箱室内外温度差别很大，在箱室内必须及时洒水通气：在箱室的开口处放置通风机鼓风换气，将底板上的通气孔即时凿通，形成水流循环。

10.3  预应力施工

混凝土箱梁预应力施工采用后张法，OVM锚固体系。每个OVM锚固单元包括：OVM锚具、钢绞线和塑料波纹管。钢绞线采用满足GB224-1995标准的270级直径为φj5的高强度低松弛预应力钢绞线。

10.3.1  预应力材料的检验、试验

因预应力施工的特殊性，预应力材料必须经过严格的试验检验。钢绞线成批验收，每批应由同一牌号、同一规格、同一生产工艺制度的钢绞线组成，每批重量不大于60t，从中任取3盘，进行表面质量、直径偏差、捻距和力学性能试验。锚具进场验收后，先进行外观检查，合格后从每批中抽取5%但不小于5套锚具，对其中的有硬度要求的夹片进行硬度试验。除以上材料按规范取样做试验外，还应从试验合格的同批锚具中抽取5%，组成钢绞线锚具组装件做静载锚固性能试验和脉冲动载试验。静载锚固性能试验和动载合格后，方能在施工中使用锚具。

10.3.2  波纹管施工

预留孔道采用塑料波纹管制成。波纹管直径与相应的钢绞线束配套。

波纹管搬运时轻拿轻放，不得抛甩或在地上拖拉，吊装时不得用单根绳子在当中拦腰捆扎起吊。波纹管在室外保管时间不能过长，不得直接堆放在地面上，并应覆盖帆布等防雨、露。

波纹管的定位直接关系到预应力张拉时孔道摩擦阻力的大小，应严格加以控制。施工中，根据施工图中钢绞线的曲线坐标用井字型钢筋定出曲线位置，并以每50cm的间距电焊在腹板筋上用来固定波纹管。波纹管安装就位过程中，尽量避免反复弯曲，以防止管壁开裂；同时，还应防止电焊火花烧伤管壁。波纹管安装完后，仔细检查其位置，曲线形状是否符合设计要求，保证从梁体整体看，波纹管在梁内应平坦顺直，从梁侧看，波纹管曲线应平滑连续。同时，检查波纹管固定是否牢靠，接头是否完好，管壁有无破损。如有破损，应及时用粘胶带修补； 

波纹管定位好后，为保证届时孔道灌浆的顺利，必须在波纹管的曲线最高处、跨中及喇叭口处设灌浆孔。在波纹管上开口，用带嘴的塑料弧形压板与海绵垫片覆盖并用铁丝扎牢，再接PVC塑料管引出。

10.3.3  钢绞线制安

钢绞线的下料场地尽量开阔平坦，下垫方木和彩条布，以免钢绞线直接接触土地而生锈，但也不得在混凝土地上生拉硬拽，而导致磨伤钢绞线。钢绞线盘重大、盘卷小，弹力大，为防止在下料过程中，钢绞线紊乱并弹出伤人，使用一简易的铁笼，下料时，将钢绞线盘卷装在铁笼内，从盘卷逐步抽出，以避免人身伤害。

钢绞线下料长度除理论长度外，尚应考虑张拉设备、锚具等因素。依设计要求：两端张拉的钢绞线增长1.5m长度。钢绞线切割时严禁用电弧切割，采用砂轮切割机切割；并用20号铁丝以1～1.5m的间距编束。编束时先将钢绞线理顺，相互平行不得交叉，并尽量使各根钢绞线松紧一致。

腹板混凝土浇注完毕后，立即用清水冲洗孔道，并使用通孔器检查有无漏浆堵塞现象。在确认达到穿束条件后，即可将编束好的钢绞线束穿放其中。长度较短的采取前头牵引，后头推送的人工穿束法；通长的采用穿束机穿拉钢绞线。

10.3.4  张拉工艺

1、张拉设备校核

预应力施工是以油表读数和钢绞线伸长值来双控的，并以油表读数为主，钢绞线伸长值作校核。千斤顶多次使用后缸内摩擦系数发生变化，油压表灵敏度也发生变化，因此，各种设备、仪表必须根据使用情况定期校验。

    油压表每使用一周要重新校正，校表精度要求不能低于1.0级，即最大量为60Mpa的油压表，与标准表比较误差不超过±0.6Mpa。

千斤顶每使用一个月或张拉200次要重新标定，校正系数作为施工的校正系数，但按现行铁路规范校正系数不得大于1.05。在下列情况下必须对千斤顶重新进行标定：千斤顶初次使用、张拉时连续断丝、千斤顶更换某个部件、油表读数不能回零、实测伸长值与理论值比较差限超过±6%。

2.张拉顺序：

混凝土达到设计强度100%时，方可进入张拉工序。张拉顺序为N1→N3→N2，每束张拉力按以下程序控制：0→初应力（10%σK）→100%σK（持荷2min）→σK（锚固）。

实际伸长量与理论伸长量误差保证在±6%以内，如有异常立即停止张拉查明原因。

3、预应力张拉注意事项

预应力施工的隐蔽性和危险性要求操作人员必须在施工过程中严格遵守相关规范及制度施工，专人操作及维护张拉设备。施工中，应注意以下一些事项。

    （1）锚具妥善保管，使用时不得有锈、水及其它污物；不得有电流通导。安装锚具前将锚固夹持段钢绞线上的浮锈及污物清除干净，以免在张拉时浮锈、污物填满夹片齿槽引起滑丝。

    （2）张拉前严格核实钢绞线的长度与规格，钢绞线锈蚀时不能有效张拉锚固。安装锚板前确认预应力孔道无漏浆粘结钢绞线现象，如有应予排除。

    （3）由于腹板钢绞线较长，因此在锚板锥孔中涂少量润滑剂，以利夹片跟进、退锚和锚固，防止断丝。

    （4）安装锚具时，锚板与锚垫板止口对正；夹片安装后应平齐，可用专用工具轻敲，但不得重敲把夹片损坏。张拉施工时根据工作锚的规格使用配套相应的工具锚

    （5）张拉时做到孔道、锚板与千斤顶三对中，减少孔道摩阻损失；操作千斤顶和测量伸长值的人员，应站在千斤顶的侧面，油泵开动过程中，不得擅自离开岗位，如需离开，必须把油阀门全部松开或切断电源。

    （6）从施加预应力至锚固后封端间，除非采取有效的屏蔽措施，操作人员不得在锚具正前方活动，不得重力敲打钢绞线或锚具；切除多余钢绞线时，禁止用电焊切割，为保证锚具不受切割热影响，用砂轮切割。

4、压浆

张拉后应尽早压浆。按设计要求选定灰浆配合比及膨胀剂掺量，泌水率满足规范要求。水泥浆稠度根据孔道长度调整配合比，使其水泥流动度控制在17～22cm。

压浆前先将锚头夹片缝隙用水泥砂浆堵住，再使用压浆机压水泥浆，压浆最大压力0.6Mpa，排气孔冒出浓浆后用木楔块封堵，压浆另一端出浓浆后用截门封闭保压至0.5Mpa，保持2分钟，关掉截门，压浆4-5小时后，拆除截门清洗后重复使用；每一孔道压浆均一次完成，并根据规范要求制作用于鉴定水泥浆强度的试件。

5、封锚

孔道压浆后应立即将梁端水泥浆冲洗干净，同时清除支承垫板、锚具及端面混凝土的污垢，并将端面混凝土凿毛。封端混凝土的浇筑程序如下。

（1）设置端部钢筋网。为固定钢筋网的位置，将部分箍筋点焊在支承垫板上。

（2）妥善固定封端模板，以免模板走动。立模后校核梁体全长。

（3）封端混凝土强度，符合设计规定。

（4）浇筑封端混凝土时，仔细操作并认真插捣，使锚具处的混凝土密实。

（5）封端混凝土浇筑后，静置1h～2h，带模浇水养护。脱模后在常温下养护时间不少于7昼夜。冬季气温低于5℃时不浇水。养护时间增长，同时采取保温措施，以防冻害。

泌桐高速监理代表处工程部

2007-3-7