湖北吨级单箱五室鱼腹式截面现浇预应力清水混凝土简支箱梁施工工法.doc

2000吨级单箱五室鱼腹式截面现浇预应力清水混凝土简支箱梁施工工法1 前言中国xxxx承建的新建xxxx公铁两用XX大桥新建XX站工程（以下简称“新建XX站工程”），采用了国内首创的上部大型建筑与下部桥梁共同工作的“桥建合一”新型结构站房内20条高速铁路线布置在10座平行的高架桥上；每座桥由5×36m单箱五室鱼腹式截面预应力简支箱梁+（22.1～34m+48m+22.1～34m三跨连续刚构拱桥）+ 5×36m简支箱梁组成设计要求混凝土耐久性100年，强度等级C50，外观达到饰面清水混凝土效果图1-1 新建XX站站房铁路高架桥效果图图1-2 新建XX站站房铁路高架桥简支箱梁断面示意图2000吨级单箱五室鱼腹式截面现浇预应力清水混凝土简支箱梁（以下简称简支箱梁）是一种造型新颖的桥梁结构体系，它以其造型优美、线条流畅的特点而被桥梁设计者所青睐站房内高架桥共有简支箱梁100片，单片箱梁混凝土量达705m3，桥内普通钢筋体积配筋率达208.5kg/m3；另每片箱梁内配有预应力钢绞线15t，单片箱梁重量达2026t简支箱梁具有体型大，结构复杂，质量要求高的特点，施工有极大的难度经国内查新，本工程桥梁具有“四项国内首例”：基于高速铁路的桥建合一结构为国内首例、轨道梁与站台梁合一的结构为国内首例、单箱五室鱼腹式箱梁为国内首例、饰面清水混凝土鱼腹式箱梁为国内首例。

经过课题研究和技术创新，实施完成的100片简支箱梁，满足混凝土强度及耐久性相关指标要求，结构外观雄浑敦厚，颜色一致，线条流畅，混凝土表面密实、光洁，圆满实现了建筑设计要求在此基础上总结研制过程和施工工艺，编制本工法2 工法特点2.1针对体形庞大、结构复杂的单箱五室鱼腹式简支箱梁，在满足整体一次性浇筑的要求下，模板系统除应有足够的强度、刚度和稳定性来承受巨大的施工荷载外，还应有高等级的加工精度来满足鱼腹式饰面清水混凝土对模板系统空间曲面的线型、明缝和蝉缝的精度、平整度和光洁度等的要求，同时在确保简支箱梁饰面清水混凝土的前提下还应解决内模体系的定位、承重、防浮等一系列技术难题2.1.1 充分利用有限元分析法进行整体应变计算的优势，对模板系统和支撑体系进行整体应变分析，在满足了模板系统的强度、刚度和稳定性要求的前提下大大降低了模板系统和支撑体系的用钢量2.1.2 利用计算机三维放样技术和空间曲面模板冲压工艺，保证了空间曲面模板板面曲率的精度和光洁度2.1.3箱梁内模采用“整装散拆”工艺以解决整体刚度问题，同时在内外模板之间采用三段式对拉螺杆以解决内模体系的定位、承重、抗浮和满足外模板体系清水混凝土的质量要求。

2.1.4以适应性良好的模板漆代替脱模剂，模板表面不易污染，在较长时间带模养护情况下脱模无损伤，混凝土表面气泡数量和分布均匀性有明显改善2.2 简支箱梁钢筋含量大、构造复杂、预应力波纹管和预留预埋量大在确保钢筋混凝土保护层的前提下，应用计算机三维建模技术进行钢筋工程空间翻样，并对普通钢筋、预应力钢筋和预留预埋构件进行空间关系分析2.3 针对简支箱梁鱼腹式底板的斜度随曲率变化大，内部箱室多、钢筋密集的特点，混凝土配合比除满足各项物理指标和饰面清水混凝土的要求外还应有很好的合易性混凝土的浇捣工艺应与内模板系统同时研究2.4 针对简支箱梁梁体尺寸变化大，内部应力集中现象严重，对混凝土水化热敏感的影响，混凝土应采用蓄热养护工艺，并对降温速度和构件温度梯度进行分析计算，以确保构件不因水化热而出现有害裂缝的发生2.5针对混凝土浇筑过程中模板系统随着荷载增加而缓慢变形，进而引起下部已凝固混凝土开裂的可能性，模板体系的刚度、混凝土凝结时间、混凝土浇筑速度这三者之间应采用计算机模拟技术进行同步分析3 适用范围本工法适用于桥梁工程、市政工程、房建工程等建（构）筑物有饰面清水混凝土装饰效果要求的，具有复杂平面、曲面外形的现浇鱼腹式钢筋混凝土箱梁工程施工。

4 工艺原理4.1利用钢材优良的加工性能和钢结构设计、制作技术，在保证模板强度、刚度及稳定性的基础上，实现空间曲面模板曲率的圆顺、流畅并利用有限元整体应变分析技术优化大型模板设计方案的受力合理性，降低含钢量4.2 利用计算机三维建模技术，进行空间钢筋翻样，并分析普通钢筋、预应力钢筋和预留预埋构件之间的空间占位关系4.3通过优选原材料、优化配合比、严格生产控制、制备高性能混凝土，增强混凝土表面装饰效果和工作性能4.4 通过计算机模拟技术进行桥梁施工全过程模拟分析，有效降低桥梁混凝土出现有害裂缝的可能性5 施工工艺流程及操作要点5.1 施工工艺流程图5.1-1 简支箱梁施工工艺流程图5.2 模板工程5.2.1 模板设计箱梁外模板采用全钢模板，内模设计根据箱室内部的空间尺寸及装拆便利的要求，采用木面板、钢骨架支撑体系1 模板设计应在保证结构外形尺寸准确、曲面过渡流畅的条件下，根据运输和现场起重安装设备能力、方便安拆、分段模板拼缝流畅、协调美观的原则，确定外模按整装整拆的安装单位分块2 应用有限元对模板及支撑体系的应力应变进行分析，优化设计，确保在施工各工况下模板及支撑体系有足够的承载能力和刚度，满足施工要求。

3 箱梁内模采用木模，内模的装卸采用“整装散拆”方式内模的加工根据现场的吊运能力及施工的便利性，每3m为一单元，然后再在原位进行组装4 由于鱼腹式箱梁底板弧度变化很大，在模板设计过程中采用计算机模拟混凝土振捣过程，并根据所采用的振捣器的振捣影响范围，确定出内模预留振捣口的位置、尺寸以及外模附着式振捣器的安装位置及间距设置5 箱梁模板设计与加工必须根据结构特点及设计图纸，充分考虑不同梁跨模板之间的配模以及流水作业和模板周转使用次数6 箱梁外模与内模、内模与内模之间采用对拉螺杆进行连接，以防止内模板移动或上浮对拉螺杆位置的设置应依据受力、预应力钢绞线位置、装饰效果等因素综合确定内模与内模之间采用普通对拉螺杆，外模与内模之间采用三段式对拉螺栓（详示意图），在对拉螺杆设计中，螺杆堵锥头起到连接螺杆、在混凝土面形成装饰成孔以及限位的作用图5.3.1 内、外模板之间的直杆对拉螺栓示意图5.2.2 模板加工与运输1 模板加工制作中，关键控制模板不同截面的尺寸与弧度的变化、模板支撑体系、拼缝、平整度、光洁度等指标2 模板加工选择大型钢模加工设备进行制作钢龙骨在组装前必须调直，龙骨尽量不用接头，如确需连接，接头部位必须错开布置。

3 为保证钢模板组合效果，在模板出厂前必须进行预拼装，对模板表面的平整度、截面尺寸、弧度、模板拼缝、模板螺栓连接体系进行验收，以保证模板加工质量满足施工要求预拼完成后，采用油漆在模板背面进行编号，以确保进场后模板拼装顺利与模板设计一致4 模板在运输过程中，使用临时模板运输支架将模板固定，防止钢模板变形5.2.3 箱梁外模安装1 模板安装之前，对支架体系横向分配梁的平面位置进行测设，以确保横向分配梁能够与模板支架桁架对中，实现竖向荷载垂直传力2 为了确保横向分配梁的稳定性，必须将横向分配梁与贝雷架限位固定，以防止横向分配梁滑移或偏位，造成受力不均3 在箱梁模板安装中，采取从中间向两端对称的顺序进行在模板安装前，必须精确测设箱梁的中心线及平面位置后，再根据模板设计的划分尺寸从中间向两边对称进行、先下后上的安装顺序进行安装4 在模板安装前，必须对模板的平面定位进行复测，同时还需对模板编号、尺寸、平整度、弧度等技术指标进行复核5 在箱梁模板安装过程中，每安装一块对其各项技术指标调整一次，特别应对模板的平整度、相邻模板之间的拼缝错台以及平面位置、标高进行严格控制模板安装过程中，相邻模板之间先采用临时连接，在整跨箱梁模板安装完毕后，再对每块模板进行联合调整，以保证标高、平面位置、尺寸以及模板板面的光滑圆顺、模板接缝横平竖直；最后，对模板的加固体系进行重新紧箍，以满足箱梁施工过程中对模板体系稳定性、安全性、刚度的要求。

6 模板安装完成后，对模板平面尺寸、标高、空间位置等各项技术指标重新进行复核，如不满足必须重新调试5.2.4 模板板面清理模板板面应采用树脂类模板漆模板漆的涂刷过程不仅要按照材料说明执行，而且还应注意以下几个方面：1 采用角磨机将模板表面的铁锈及残留混凝土屑清理干净，再进行表面除油污处理，最后使用潮湿、干净的抹布清洗模板板面，保证模板板面清洁2 待模板板面干透后，均匀涂刷优质模板漆1～2度，不能过厚或过薄，涂刷过程中不得淋雨；特别是涂刷完成1h以内，涂层不宜暴露在扬尘中，如空气中扬尘较大，采取遮盖措施；模板漆表干前，不得用手或其它物件触碰3 拆模后对涂层局部破坏处，可用砂纸将破坏处及周边50mm范围内打毛后再涂破损严重需重新进行模板清理及模板漆的涂刷5.2.5 箱梁内模加工与安装内模安装在箱梁底板和腹板钢筋以及预应力波纹管安装并验收合格后进行在内模安装之前必须采用高压风和高压水枪将箱梁底板板面上的杂质清理干净1 内模在木工车间进行制作，按照便于吊运、组拼、安装的原则每3m一段；然后在原位进行拼装内模模板的板面厚度、背楞尺寸、材质必须符合设计要求内模的安装位置、间距必须满足设计要求，混凝土的振捣口、预留人洞口的设置必须按照事先设计方案进行留设。

2 模板安装前先检查钢筋保护层垫块是否按照预先制定的标准进行布设、箱梁内预留预埋件的数量、位置是否准确，固定是否牢靠在内模安装完成后必须检查混凝土垫块是否有损坏，如有损坏必须对损坏垫块进行更换；模板拼缝应采用宽胶带进行粘贴，以防止漏浆3 内模安装完毕后，检查各部位尺寸是否准确，对拉螺杆的连接是否牢固，数量、位置是否满足模板设计方案5.2.6 箱梁端模安装安装前检查板面是否平整光洁、有无凹凸变形，端模管道孔眼设置是否准确将波纹管插入端模各自的孔内后，再进行端模固定就位由于端模在混凝土浇筑过程中，受到混凝土的侧压力较大，端模安装完毕后必须认真的检查安装位置是否准确、连接是否牢固5.2.7 模板拆除1 箱梁内模拆除内模须在混凝土强度达到设计强度的75%以上方可进行拆除在内模拆除过程中尽量保证模板板面的完好率以便于能够再次周转使用2 箱梁外模拆除1） 鱼腹式现浇预应力箱梁底模的拆除应在预应力张拉前后分批拆除当箱梁混凝土的实际强度及弹性模量达到设计强度的85%，且混凝土龄期大于6天时，可拆除影响预应力张拉的箱梁张拉端头底模和端模，端头底模拆除的数量应该根据预应力张拉的需要而定；然后依据设计进行预应力张拉。

2） 在箱梁模板拆除时，混凝土芯部与表层、箱内与箱外、表层温度与环境温度之差均不得大于20℃，且能够保证构件棱角完整时方可拆除端模和侧模气温急剧变化时不宜进行拆模作业3） 拆模板时，严禁重击或硬撬，避免造成模板局部变形或损坏混凝土棱角模板拆除后，应及时清理模板表面和接缝处的残余灰浆，与此同时应清点和维修、保养、保管好模板零部件，如有缺损及时补齐以备下次使用5.3 箱梁支撑体系5.3.1 箱梁施工支撑体系可根据现场地质状况、箱梁结构特征、体积荷载采用满堂支架、钢支墩贝雷架体系或其他支撑体系5.3.2 在箱梁支撑体系应采用有限元模型或其它结构设计软件对箱梁支撑体系的应力应变进行分析，通过整体应力应变分析优化设计方案、降低支撑体系的含钢量5.3.3 钢支墩贝雷架体系主要由钢支墩和贝雷架组成钢支墩加工、焊接质量和安装质量应满足规范要求5.3.4 贝雷架的安装与静载试验1 根据支撑体系的结构设计选购或租赁符合质量要求的贝雷架2 在钢支墩的安装质量满足设计要求后，可进行贝雷架的安装贝雷架的安装采用地面拼装、每排整体吊装的方式进行贝雷架的安装平面位置及接点位置必须满足设计要求。