城市高架交通新型“U”形梁的預(yù)制技術(shù)【摘要】上海軌道交通8號線南延伸段高架上部結(jié)構(gòu)采用的"U"形梁?！癠”形梁設(shè)計(jì)新穎,外形美觀,但鋼筋綁扎、定位精度要求高,清水混凝土施工難度大;同時(shí)具有梁體抗扭剛度較差等特點(diǎn),給預(yù)制施工帶來了一定的困難。介紹了預(yù)應(yīng)力薄壁U形梁現(xiàn)場預(yù)制的模具設(shè)計(jì)、鋼筋骨架成型胎模、混凝土配比及預(yù)應(yīng)力張拉等施工技術(shù)。【關(guān)鍵詞】高架軌道交通U形梁預(yù)制1 工程介紹 上海市浦江鎮(zhèn)公交配套工程M8線南延伸段高架軌道交通橫跨浦東新區(qū)和閔行區(qū),北起浦東新區(qū)成山路站,沿濟(jì)陽路及浦星公路,途經(jīng)楊思路、濟(jì)陽路、凌兆路、蘆恒路、陳行路、江月路、竹園路到航天公園,工程全長14.23 km。 M8線延伸段Ⅵ標(biāo)自江月路站(不含)浦江世博家園站航天公園站兩區(qū)間及兩個(gè)高架車站的土建工程。其中江月路站至浦江世博家園站區(qū)間長1.06 km,浦江世博家園至航天公園站區(qū)間長1.287 km。線路最小平曲線半徑為300 m,最大坡度35‰(圖1)。
本工程需現(xiàn)場預(yù)制“U”形梁共211根“,U”形梁為后張預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu),混凝土強(qiáng)度等級C55(圖2)。2 U形梁預(yù)制施工特點(diǎn)及難點(diǎn) 現(xiàn)場預(yù)制的薄壁開口U形梁,外形美觀。標(biāo)準(zhǔn)U形梁高1.86 m,寬5.224 m,長度30 m,重150 t。對U形梁的嚴(yán)格控制和精心施工將是工程成敗的關(guān)鍵。 (1)U形梁種類繁多,標(biāo)準(zhǔn)梁長30 m,非標(biāo)準(zhǔn)梁長16.592~29.09 m,上行24種規(guī)格、下行28種規(guī)格,導(dǎo)致模具設(shè)計(jì)難度大; (2)U形梁設(shè)計(jì)安全系數(shù)較低,鋼筋綁扎、定位精度要求高,并且梁體鋼筋連接只允許采用綁扎,施工要求高、難度大; (3)U形梁設(shè)計(jì)為開口薄壁結(jié)構(gòu),梁體抗扭剛度較差;梁體腹板厚度24 cm、底板厚度23 cm。 (4)梁體外表面要求為清水混凝土效果,對混凝土色差、氣泡的要求遠(yuǎn)高于常規(guī)箱梁混凝土施工,同時(shí)對混凝土耐久性要求為100年。3 U形梁技術(shù)的優(yōu)點(diǎn) 目前國內(nèi)高架軌道交通上部結(jié)構(gòu)大部采用箱梁形式(圖3),此種形式技術(shù)成熟,工藝穩(wěn)定,但同時(shí)也存在著外觀不夠美觀、結(jié)構(gòu)高度過大、建設(shè)費(fèi)用較高等弊端;國內(nèi)軌道交通高架土建通常采用滿堂支架現(xiàn)澆施工,工藝較為落后,比如上海軌道交通3#線施工;也有部分高架結(jié)構(gòu)開始采用節(jié)段梁拼裝施工,但拼裝較慢,約為3～4 d/跨,比如廣州軌道交通4#線施工;而本工程采用的整跨U梁安裝,工藝先進(jìn),安裝速度可達(dá)1 d/跨;目前國內(nèi)許多大城市正在積極規(guī)劃未來軌道交通,對高架軌道交通上部結(jié)構(gòu)通常采用的箱梁進(jìn)行優(yōu)化,成為高架軌道交通的一種未來發(fā)展的趨勢。 上海軌道交通8號線南延伸段高架上部結(jié)構(gòu)采用了新型“U”形梁形式,引進(jìn)國際先進(jìn)的設(shè)計(jì)理念,將傳統(tǒng)閉口箱梁設(shè)計(jì)為薄壁開口“U”形混凝土梁這一新型結(jié)構(gòu)形式,列車行駛在開口U梁內(nèi)部,此種U梁不僅外形美觀,同時(shí)降低了軌道交通整體結(jié)構(gòu)高度,而且結(jié)構(gòu)混凝土薄,節(jié)省材料。因此,對U形梁的預(yù)制及安裝均提出了很高的要求。4 U形梁預(yù)制施工技術(shù)4.1 U形梁預(yù)制場布置 此次U形梁預(yù)制同時(shí)有16條臺座進(jìn)行制梁施工,在浦江世博家園站至航天公園站區(qū)間12#～23#墩現(xiàn)場線路兩側(cè)各設(shè)置8條,模具配備為側(cè)、端模4套,底模16條。每一臺座平均14 d周轉(zhuǎn)一次,全面生產(chǎn)后每14 d可生產(chǎn)16根梁。半成品鋼筋定型加工后運(yùn)抵現(xiàn)場,在臺座底模上綁扎骨架,使用商品混凝土澆灌成型。制梁總工期依據(jù)合同安排6個(gè)月。 預(yù)制場臺座地基處理采用回填土分層壓實(shí),再鋪15～20 cm道渣振動壓實(shí)的方法,要求地耐力達(dá)到8 t/m2。 每塊臺座地坪尺寸為33 m×7.6 m,混凝土厚15 cm。標(biāo)準(zhǔn)跨梁臺座兩端3.5 m區(qū)域作為U梁支座承力區(qū);對于非標(biāo)準(zhǔn)跨梁,臺座北端3.5 m區(qū)域作為U梁支座固定承力區(qū),南端12 m區(qū)域作為U梁支座變化承力區(qū),以適應(yīng)20 m～30 m梁長變化。 臺座地坪支座區(qū)配筋為:縱向φ16 mm@250 mm,橫向φ16 mm@300 mm;臺座地坪中間段配筋縱、橫向均為φ8@200 mm。4.2 模具設(shè)計(jì) M8線“U”型梁模具主要由門架、內(nèi)模、外模、端模和底模組成(圖4)。 模具拆裝采用了外模橫向移動脫模,內(nèi)模轉(zhuǎn)動脫模,然后模具整體縱向移動至下一生產(chǎn)臺座,盡量不占用龍門吊(圖5) 門架作模具整體縱向移動之用。每套模具配4個(gè)門架,4門架通過上部22#雙拼槽鋼連接為一個(gè)整體,每門架腳下安裝專用履帶鏈輪以實(shí)現(xiàn)門架整體的移動。 內(nèi)模豎直方向分兩段,下部400 mm壓板為一段,其余為內(nèi)模主體段。另設(shè)2個(gè)絞支點(diǎn),壓板段與主體段連接處設(shè)一絞支點(diǎn),內(nèi)模主體段在門架橫梁上的吊點(diǎn)處設(shè)一絞支點(diǎn)。拆模時(shí),內(nèi)模壓板段先繞絞支點(diǎn)旋轉(zhuǎn)收起,然后內(nèi)模整體繞上部絞支點(diǎn)整體旋轉(zhuǎn)與產(chǎn)品脫離(圖6)。 外模采用常規(guī)框架式結(jié)構(gòu),外模的架設(shè)采用專用調(diào)節(jié)支撐工裝,外模的橫向進(jìn)出采用在外模下加裝專用履帶鏈輪的方式完成,外模的縱向移動采用在外模向外移動到位后用千斤頂將外模頂升到門架之上的方式,使外模隨門架一起縱向移動。 端模采用分體式設(shè)計(jì),針對“U”梁底板和兩側(cè)腹板分為三塊,以便于端模的裝拆及端面轉(zhuǎn)角的制作。 底模采用鋼結(jié)構(gòu),分3段,分別為1梁身段底模和2支座段底模,支座段和梁身段底模在梁底倒角處采用膠合漆板連接,以解決梁放張壓縮的問題。4.3 鋼筋施工 U梁配筋有HRB335φ8 mm、φ10 mm、φ12 mm、φ14 mm和Q235 mmφ8 mm、φ10 mm鋼筋,鋼筋的成型質(zhì)量和鋼筋籠的綁扎質(zhì)量要求都很高。 按施工圖設(shè)計(jì)尺寸和規(guī)定的誤差要求,成型允許偏差范圍為:彎起點(diǎn)移位±20 mm,箍筋尺寸±5 mm,彎鉤平直部分長度符合要求。 U梁鋼筋的成型質(zhì)量、綁扎質(zhì)量要求都很高,鋼筋采用的是工廠加工成型,現(xiàn)場胎架綁扎的形式,確保了鋼筋成型的精度; 鋼筋骨架成型胎模參考原滬閔高架節(jié)斷梁鋼筋骨架成型胎模的形式。制作可拆卸的門架式結(jié)構(gòu),門架利用底模兩側(cè)面下拉桿孔用螺栓進(jìn)行定位固定,門架間距2.8 m?？v向按U梁斷面外框鋼筋形狀放置φ35 mm無縫鋼管,鋼管用螺栓或銷釘固定在門架上,鋼管即可保證鋼筋綁扎形狀,又可以保證鋼筋保護(hù)層厚度。鋼筋骨架成型胎模如(圖7)。 在利用底模上定位靠模,先綁扎底板鋼筋,再腹板鋼筋的綁扎,然后進(jìn)行頂板鋼筋的綁扎,定位網(wǎng)鋼筋位置準(zhǔn)確,以確保預(yù)應(yīng)力管道的平順,當(dāng)梁體鋼筋與預(yù)應(yīng)力管道相碰時(shí), 適當(dāng)移動梁體構(gòu)造鋼筋或進(jìn)行適當(dāng)彎折。預(yù)應(yīng)力筋豎彎及平彎處的箍筋綁扎牢固,在鋼筋較密處,必要時(shí)將相鄰鋼筋成束綁扎,確保混凝土的灌注通路(圖8)。4.4 混凝土配合比設(shè)計(jì) U形梁梁體混凝土設(shè)計(jì)為C55,普通混凝土的性能主要是控制強(qiáng)度指標(biāo),U形梁混凝土的特殊要求。外表達(dá)到清水混凝土效果;低收縮、低徐變,高強(qiáng)度(C55);有明確的耐久性指標(biāo);混凝土的56 d電通量(C)<1 000;滿足泵送施工要求,滿足大流動性、易密實(shí)、和易性好等特點(diǎn);48 h達(dá)到拆模的強(qiáng)度要求。早期強(qiáng)度:3 d達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的50%,7 d達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的100%,彈性模量達(dá)到《鐵路橋涵鋼筋混凝土和預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定的3.6×104 MPa的80%(2.88×104 MPa)。 混凝土配合比設(shè)計(jì):水泥應(yīng)選用同一廠家生產(chǎn)、同一品種、同強(qiáng)度等級、顏色均勻的水泥;采用低含氣量、聚羧酸系高效減水劑;降低水膠比、增大膠凝材料摻量;對粉煤灰用量嚴(yán)格控制;坍落度控制在180 mm±30 mm。最終確定的混凝土配合比見表1。4.5 現(xiàn)場混凝土施工 混凝土泵車從竹園路進(jìn)入施工現(xiàn)場,在現(xiàn)場龍門吊條基東側(cè)施工便道上由泵車泵送混凝土進(jìn)行澆搗。 混凝土澆搗之前應(yīng)對模板,綁扎好的鋼筋和已固定的錨墊板、埋件,預(yù)應(yīng)力筋波紋管預(yù)留孔道等隱蔽工程進(jìn)行檢查驗(yàn)收。同時(shí)還應(yīng)對電箱、電線、振動機(jī)、起重設(shè)備等進(jìn)行檢查,要確保機(jī)器、電源在正常情況下,申請澆搗令,避免因故障造成混凝土拌合物間隔時(shí)間過長。 梁體混凝土的灌注從兩端開始,沿梁長向中間交匯,循序漸進(jìn)。首先澆筑底板,然后分層澆筑腹板(圖9)。在腹板新澆筑混凝土壓力下可能導(dǎo)致底板混凝土變形,為了避免這種情況的發(fā)生,底板混凝土澆筑完成后1h再澆筑腹板混凝土。 混凝土灌注須下料均勻,腹板混凝土每層的灌注厚度不大于500 mm。 混凝土灌注時(shí)應(yīng)采用插入式振搗器,并輔以附著式側(cè)振工藝(見圖10)?；炷翝矒v振動時(shí)采用多只插入式振動器沿梁的一端朝另一方向移動。 混凝土必須振動到該部位混凝土密實(shí)為止,混凝土密實(shí)的標(biāo)志是:混凝土停止下沉,不再冒出大量氣泡,表面呈現(xiàn)平坦、泛漿。4.6 U梁養(yǎng)護(hù) 混凝土澆筑完成,收漿工作結(jié)束后,盡快用無紡布、塑料薄膜或其他無污染的保水材料覆蓋底板和腹板頂面,開始灑水養(yǎng)護(hù)。 待梁體混凝土強(qiáng)度達(dá)到規(guī)范及設(shè)計(jì)對拆除側(cè)模的強(qiáng)度要求后,側(cè)模予以拆除,此時(shí),將兩側(cè)腹板灑水充分濕潤后,用塑料薄膜進(jìn)行包裹養(yǎng)護(hù),底板頂面仍可采取灑水養(yǎng)護(hù)方式。同時(shí)保持薄膜內(nèi)有凝結(jié)水,應(yīng)經(jīng)常檢查薄膜的完整情況和混凝土的保濕效果。4.7 U形梁的預(yù)應(yīng)力后張及管道壓漿、封錨 預(yù)應(yīng)力孔道的規(guī)格、數(shù)量位置和形狀符合設(shè)計(jì)要求,且線形平順、安裝牢固、密封良好和接頭嚴(yán)密,對于曲線孔道,應(yīng)嚴(yán)格控制彎起點(diǎn)位置和彎起角度。 波紋管安裝時(shí),避免反復(fù)受彎曲變形,波紋管安裝后應(yīng)檢查管道有無破裂,接頭是否松動,兩根波紋管對接時(shí)節(jié)套紋理一致,接頭長度不少于20 cm,用膠布包裹牢固,以免混凝土漿進(jìn)入管內(nèi)。 波紋管定位筋和曲線段防崩鋼筋嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)要求設(shè)置,孔道成型調(diào)整至符合設(shè)計(jì)要求后,應(yīng)及時(shí)穿入塑料管,防止管道變形。4.7.1 施加預(yù)應(yīng)力 施加預(yù)應(yīng)力所用的機(jī)具設(shè)備及儀表應(yīng)由專人使用和管理,并定期進(jìn)行維護(hù)和校驗(yàn)。千斤頂與壓力表應(yīng)配套校驗(yàn),以確定張拉力與壓力表之間的關(guān)系曲線,校驗(yàn)應(yīng)在經(jīng)主管部門授權(quán)的法定計(jì)量技術(shù)機(jī)構(gòu)定期進(jìn)行。 U形梁預(yù)應(yīng)力筋張拉時(shí),當(dāng)梁體混凝土抗壓強(qiáng)度及相應(yīng)的彈性模量達(dá)到設(shè)計(jì)要求后,方可施工預(yù)應(yīng)力。 預(yù)應(yīng)力施加前,應(yīng)對梁體進(jìn)行檢驗(yàn),外觀和尺寸應(yīng)符合質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)和設(shè)計(jì)要求。 錨具安放前,應(yīng)除去孔道口多余的波紋管,錨環(huán)各孔中預(yù)應(yīng)力筋應(yīng)保持平行,不得有交叉,塞放夾片時(shí),夾片間隙及留出長度應(yīng)均勻,并用鋼管及小錘敲緊,不得脫落。預(yù)應(yīng)力筋的張拉順序: (1)當(dāng)混凝土達(dá)到50%設(shè)計(jì)強(qiáng)度,張拉第一批4根鋼束,張拉控制應(yīng)力為至700 MPa。 (2)混凝土強(qiáng)度達(dá)到100%設(shè)計(jì)強(qiáng)度,彈性模量達(dá)到80%設(shè)計(jì)值,二次張拉全部鋼束到設(shè)計(jì)值。 預(yù)應(yīng)力筋在張拉控制力達(dá)到穩(wěn)定后方可錨固,錨固后的外露長度不宜小于30 mm,錨固完畢后預(yù)應(yīng)力筋工作長度暫時(shí)保留,待壓漿完畢后將多余的工作長度用砂輪機(jī)切割,嚴(yán)禁用電弧切割。4.7.2 管道壓漿及封錨 孔道壓漿工藝必須符合設(shè)計(jì)要求。壓漿采用真空輔助壓漿,水泥漿的抗壓強(qiáng)度必須符合設(shè)計(jì)規(guī)定,水泥漿抗壓強(qiáng)度應(yīng)大于梁體設(shè)計(jì)強(qiáng)度的80%。 在壓漿前,必須試抽真空,真空泵抽成的真空度控制在-0.06~-0.1 MPa,當(dāng)孔道內(nèi)的真空度保持穩(wěn)定時(shí),停1 min,若壓力維持不變,即可認(rèn)為孔道能基本達(dá)到并維持真空。 水泥漿采取現(xiàn)場拌制,應(yīng)采用52.5普通硅酸鹽水泥,水灰比宜為0.3~0.4;摻入適量減水劑時(shí),水灰比可減小到0.35;拌和后流動度為30~50 s,泌水率不得超過水泥漿初始體積的2%,拌和后24 h水泥漿的泌水應(yīng)能吸收;漿體的體積收縮率<2%。 當(dāng)真空度達(dá)到并維持在-0.08 MPa左右時(shí),啟動真空泵,使灌漿壓力達(dá)到0.5~0.7 MPa,出漿與入漿顏色一致后,關(guān)閉出漿閥門,對漿體施加正壓,將漿體內(nèi)游離狀態(tài)的水盡量多壓出,且從排氣孔排出的水泥漿無氣泡,無微沫漿,其顏色與入漿的顏色相同,壓漿泵壓力達(dá)到0.7 MPa左右,持壓1~2 min,關(guān)閉灌漿泵。4.8 成品保護(hù)及修補(bǔ) 在工程交工前,對構(gòu)件外層宜用塑料薄膜進(jìn)行保護(hù),防止混凝土表面受到污染,對于施工人員可以直接接觸到的部位以及預(yù)留洞口、特別是預(yù)留筋處的混凝土要加以特殊保護(hù),以防水侵蝕混凝土。陽角等部位拆模后需注意保護(hù)。 已澆筑混凝土要加以保護(hù),必須嚴(yán)格控制拆模時(shí)間,嚴(yán)格按要求來拆內(nèi)外模,當(dāng)混凝土強(qiáng)度達(dá)到18 MPa時(shí)可拆除內(nèi)模,混凝土強(qiáng)度達(dá)到24 MPa時(shí)可拆除外模,拆模時(shí)按支撐的反順序進(jìn)行,要保護(hù)板面,嚴(yán)禁強(qiáng)行砸撬模板。 對工程混凝土成品的缺陷部位修補(bǔ),采用與本工程所用的同品種普通水泥與白色普通水泥調(diào)制的水泥漿(或砂漿)進(jìn)行修補(bǔ)。待修補(bǔ)部位的水泥漿(或砂漿)硬化之后,用細(xì)砂紙打磨光潔,并用水沖洗干凈,修補(bǔ)后的部位應(yīng)無明顯可見的修補(bǔ)痕跡。5 結(jié)語 預(yù)應(yīng)力薄壁自重輕、U梁外形美觀、造價(jià)節(jié)省、本工程成功應(yīng)用取得了巨大經(jīng)濟(jì)效益和社會效益,是今后城市軌道交通高架結(jié)構(gòu)的一種推廣形式。參考文獻(xiàn)[1]《鐵路橋涵工程施工質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)》(TB10415-2003)[2]《鐵路橋涵施工規(guī)范》TB10203-2002;[3]《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》GB50204-2002;[4]《預(yù)應(yīng)力筋用錨具、夾具和連接器》(GB/T14370);[5]《鋼筋混凝土用熱軋光圓鋼筋》(GBl3013);[6]《鋼筋混凝土用熱軋帶肋鋼筋》(GB1499);[7]《冷軋帶肋鋼筋》(GB13788);[8]《低碳鋼熱軋圓盤條》(GB201)。
本工程需現(xiàn)場預(yù)制“U”形梁共211根“,U”形梁為后張預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu),混凝土強(qiáng)度等級C55(圖2)。2 U形梁預(yù)制施工特點(diǎn)及難點(diǎn) 現(xiàn)場預(yù)制的薄壁開口U形梁,外形美觀。標(biāo)準(zhǔn)U形梁高1.86 m,寬5.224 m,長度30 m,重150 t。對U形梁的嚴(yán)格控制和精心施工將是工程成敗的關(guān)鍵。 (1)U形梁種類繁多,標(biāo)準(zhǔn)梁長30 m,非標(biāo)準(zhǔn)梁長16.592~29.09 m,上行24種規(guī)格、下行28種規(guī)格,導(dǎo)致模具設(shè)計(jì)難度大; (2)U形梁設(shè)計(jì)安全系數(shù)較低,鋼筋綁扎、定位精度要求高,并且梁體鋼筋連接只允許采用綁扎,施工要求高、難度大; (3)U形梁設(shè)計(jì)為開口薄壁結(jié)構(gòu),梁體抗扭剛度較差;梁體腹板厚度24 cm、底板厚度23 cm。 (4)梁體外表面要求為清水混凝土效果,對混凝土色差、氣泡的要求遠(yuǎn)高于常規(guī)箱梁混凝土施工,同時(shí)對混凝土耐久性要求為100年。3 U形梁技術(shù)的優(yōu)點(diǎn) 目前國內(nèi)高架軌道交通上部結(jié)構(gòu)大部采用箱梁形式(圖3),此種形式技術(shù)成熟,工藝穩(wěn)定,但同時(shí)也存在著外觀不夠美觀、結(jié)構(gòu)高度過大、建設(shè)費(fèi)用較高等弊端;國內(nèi)軌道交通高架土建通常采用滿堂支架現(xiàn)澆施工,工藝較為落后,比如上海軌道交通3#線施工;也有部分高架結(jié)構(gòu)開始采用節(jié)段梁拼裝施工,但拼裝較慢,約為3～4 d/跨,比如廣州軌道交通4#線施工;而本工程采用的整跨U梁安裝,工藝先進(jìn),安裝速度可達(dá)1 d/跨;目前國內(nèi)許多大城市正在積極規(guī)劃未來軌道交通,對高架軌道交通上部結(jié)構(gòu)通常采用的箱梁進(jìn)行優(yōu)化,成為高架軌道交通的一種未來發(fā)展的趨勢。 上海軌道交通8號線南延伸段高架上部結(jié)構(gòu)采用了新型“U”形梁形式,引進(jìn)國際先進(jìn)的設(shè)計(jì)理念,將傳統(tǒng)閉口箱梁設(shè)計(jì)為薄壁開口“U”形混凝土梁這一新型結(jié)構(gòu)形式,列車行駛在開口U梁內(nèi)部,此種U梁不僅外形美觀,同時(shí)降低了軌道交通整體結(jié)構(gòu)高度,而且結(jié)構(gòu)混凝土薄,節(jié)省材料。因此,對U形梁的預(yù)制及安裝均提出了很高的要求。4 U形梁預(yù)制施工技術(shù)4.1 U形梁預(yù)制場布置 此次U形梁預(yù)制同時(shí)有16條臺座進(jìn)行制梁施工,在浦江世博家園站至航天公園站區(qū)間12#～23#墩現(xiàn)場線路兩側(cè)各設(shè)置8條,模具配備為側(cè)、端模4套,底模16條。每一臺座平均14 d周轉(zhuǎn)一次,全面生產(chǎn)后每14 d可生產(chǎn)16根梁。半成品鋼筋定型加工后運(yùn)抵現(xiàn)場,在臺座底模上綁扎骨架,使用商品混凝土澆灌成型。制梁總工期依據(jù)合同安排6個(gè)月。 預(yù)制場臺座地基處理采用回填土分層壓實(shí),再鋪15～20 cm道渣振動壓實(shí)的方法,要求地耐力達(dá)到8 t/m2。 每塊臺座地坪尺寸為33 m×7.6 m,混凝土厚15 cm。標(biāo)準(zhǔn)跨梁臺座兩端3.5 m區(qū)域作為U梁支座承力區(qū);對于非標(biāo)準(zhǔn)跨梁,臺座北端3.5 m區(qū)域作為U梁支座固定承力區(qū),南端12 m區(qū)域作為U梁支座變化承力區(qū),以適應(yīng)20 m～30 m梁長變化。 臺座地坪支座區(qū)配筋為:縱向φ16 mm@250 mm,橫向φ16 mm@300 mm;臺座地坪中間段配筋縱、橫向均為φ8@200 mm。4.2 模具設(shè)計(jì) M8線“U”型梁模具主要由門架、內(nèi)模、外模、端模和底模組成(圖4)。 模具拆裝采用了外模橫向移動脫模,內(nèi)模轉(zhuǎn)動脫模,然后模具整體縱向移動至下一生產(chǎn)臺座,盡量不占用龍門吊(圖5) 門架作模具整體縱向移動之用。每套模具配4個(gè)門架,4門架通過上部22#雙拼槽鋼連接為一個(gè)整體,每門架腳下安裝專用履帶鏈輪以實(shí)現(xiàn)門架整體的移動。 內(nèi)模豎直方向分兩段,下部400 mm壓板為一段,其余為內(nèi)模主體段。另設(shè)2個(gè)絞支點(diǎn),壓板段與主體段連接處設(shè)一絞支點(diǎn),內(nèi)模主體段在門架橫梁上的吊點(diǎn)處設(shè)一絞支點(diǎn)。拆模時(shí),內(nèi)模壓板段先繞絞支點(diǎn)旋轉(zhuǎn)收起,然后內(nèi)模整體繞上部絞支點(diǎn)整體旋轉(zhuǎn)與產(chǎn)品脫離(圖6)。 外模采用常規(guī)框架式結(jié)構(gòu),外模的架設(shè)采用專用調(diào)節(jié)支撐工裝,外模的橫向進(jìn)出采用在外模下加裝專用履帶鏈輪的方式完成,外模的縱向移動采用在外模向外移動到位后用千斤頂將外模頂升到門架之上的方式,使外模隨門架一起縱向移動。 端模采用分體式設(shè)計(jì),針對“U”梁底板和兩側(cè)腹板分為三塊,以便于端模的裝拆及端面轉(zhuǎn)角的制作。 底模采用鋼結(jié)構(gòu),分3段,分別為1梁身段底模和2支座段底模,支座段和梁身段底模在梁底倒角處采用膠合漆板連接,以解決梁放張壓縮的問題。4.3 鋼筋施工 U梁配筋有HRB335φ8 mm、φ10 mm、φ12 mm、φ14 mm和Q235 mmφ8 mm、φ10 mm鋼筋,鋼筋的成型質(zhì)量和鋼筋籠的綁扎質(zhì)量要求都很高。 按施工圖設(shè)計(jì)尺寸和規(guī)定的誤差要求,成型允許偏差范圍為:彎起點(diǎn)移位±20 mm,箍筋尺寸±5 mm,彎鉤平直部分長度符合要求。 U梁鋼筋的成型質(zhì)量、綁扎質(zhì)量要求都很高,鋼筋采用的是工廠加工成型,現(xiàn)場胎架綁扎的形式,確保了鋼筋成型的精度; 鋼筋骨架成型胎模參考原滬閔高架節(jié)斷梁鋼筋骨架成型胎模的形式。制作可拆卸的門架式結(jié)構(gòu),門架利用底模兩側(cè)面下拉桿孔用螺栓進(jìn)行定位固定,門架間距2.8 m?？v向按U梁斷面外框鋼筋形狀放置φ35 mm無縫鋼管,鋼管用螺栓或銷釘固定在門架上,鋼管即可保證鋼筋綁扎形狀,又可以保證鋼筋保護(hù)層厚度。鋼筋骨架成型胎模如(圖7)。 在利用底模上定位靠模,先綁扎底板鋼筋,再腹板鋼筋的綁扎,然后進(jìn)行頂板鋼筋的綁扎,定位網(wǎng)鋼筋位置準(zhǔn)確,以確保預(yù)應(yīng)力管道的平順,當(dāng)梁體鋼筋與預(yù)應(yīng)力管道相碰時(shí), 適當(dāng)移動梁體構(gòu)造鋼筋或進(jìn)行適當(dāng)彎折。預(yù)應(yīng)力筋豎彎及平彎處的箍筋綁扎牢固,在鋼筋較密處,必要時(shí)將相鄰鋼筋成束綁扎,確保混凝土的灌注通路(圖8)。4.4 混凝土配合比設(shè)計(jì) U形梁梁體混凝土設(shè)計(jì)為C55,普通混凝土的性能主要是控制強(qiáng)度指標(biāo),U形梁混凝土的特殊要求。外表達(dá)到清水混凝土效果;低收縮、低徐變,高強(qiáng)度(C55);有明確的耐久性指標(biāo);混凝土的56 d電通量(C)<1 000;滿足泵送施工要求,滿足大流動性、易密實(shí)、和易性好等特點(diǎn);48 h達(dá)到拆模的強(qiáng)度要求。早期強(qiáng)度:3 d達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的50%,7 d達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的100%,彈性模量達(dá)到《鐵路橋涵鋼筋混凝土和預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定的3.6×104 MPa的80%(2.88×104 MPa)。 混凝土配合比設(shè)計(jì):水泥應(yīng)選用同一廠家生產(chǎn)、同一品種、同強(qiáng)度等級、顏色均勻的水泥;采用低含氣量、聚羧酸系高效減水劑;降低水膠比、增大膠凝材料摻量;對粉煤灰用量嚴(yán)格控制;坍落度控制在180 mm±30 mm。最終確定的混凝土配合比見表1。4.5 現(xiàn)場混凝土施工 混凝土泵車從竹園路進(jìn)入施工現(xiàn)場,在現(xiàn)場龍門吊條基東側(cè)施工便道上由泵車泵送混凝土進(jìn)行澆搗。 混凝土澆搗之前應(yīng)對模板,綁扎好的鋼筋和已固定的錨墊板、埋件,預(yù)應(yīng)力筋波紋管預(yù)留孔道等隱蔽工程進(jìn)行檢查驗(yàn)收。同時(shí)還應(yīng)對電箱、電線、振動機(jī)、起重設(shè)備等進(jìn)行檢查,要確保機(jī)器、電源在正常情況下,申請澆搗令,避免因故障造成混凝土拌合物間隔時(shí)間過長。 梁體混凝土的灌注從兩端開始,沿梁長向中間交匯,循序漸進(jìn)。首先澆筑底板,然后分層澆筑腹板(圖9)。在腹板新澆筑混凝土壓力下可能導(dǎo)致底板混凝土變形,為了避免這種情況的發(fā)生,底板混凝土澆筑完成后1h再澆筑腹板混凝土。 混凝土灌注須下料均勻,腹板混凝土每層的灌注厚度不大于500 mm。 混凝土灌注時(shí)應(yīng)采用插入式振搗器,并輔以附著式側(cè)振工藝(見圖10)?；炷翝矒v振動時(shí)采用多只插入式振動器沿梁的一端朝另一方向移動。 混凝土必須振動到該部位混凝土密實(shí)為止,混凝土密實(shí)的標(biāo)志是:混凝土停止下沉,不再冒出大量氣泡,表面呈現(xiàn)平坦、泛漿。4.6 U梁養(yǎng)護(hù) 混凝土澆筑完成,收漿工作結(jié)束后,盡快用無紡布、塑料薄膜或其他無污染的保水材料覆蓋底板和腹板頂面,開始灑水養(yǎng)護(hù)。 待梁體混凝土強(qiáng)度達(dá)到規(guī)范及設(shè)計(jì)對拆除側(cè)模的強(qiáng)度要求后,側(cè)模予以拆除,此時(shí),將兩側(cè)腹板灑水充分濕潤后,用塑料薄膜進(jìn)行包裹養(yǎng)護(hù),底板頂面仍可采取灑水養(yǎng)護(hù)方式。同時(shí)保持薄膜內(nèi)有凝結(jié)水,應(yīng)經(jīng)常檢查薄膜的完整情況和混凝土的保濕效果。4.7 U形梁的預(yù)應(yīng)力后張及管道壓漿、封錨 預(yù)應(yīng)力孔道的規(guī)格、數(shù)量位置和形狀符合設(shè)計(jì)要求,且線形平順、安裝牢固、密封良好和接頭嚴(yán)密,對于曲線孔道,應(yīng)嚴(yán)格控制彎起點(diǎn)位置和彎起角度。 波紋管安裝時(shí),避免反復(fù)受彎曲變形,波紋管安裝后應(yīng)檢查管道有無破裂,接頭是否松動,兩根波紋管對接時(shí)節(jié)套紋理一致,接頭長度不少于20 cm,用膠布包裹牢固,以免混凝土漿進(jìn)入管內(nèi)。 波紋管定位筋和曲線段防崩鋼筋嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)要求設(shè)置,孔道成型調(diào)整至符合設(shè)計(jì)要求后,應(yīng)及時(shí)穿入塑料管,防止管道變形。4.7.1 施加預(yù)應(yīng)力 施加預(yù)應(yīng)力所用的機(jī)具設(shè)備及儀表應(yīng)由專人使用和管理,并定期進(jìn)行維護(hù)和校驗(yàn)。千斤頂與壓力表應(yīng)配套校驗(yàn),以確定張拉力與壓力表之間的關(guān)系曲線,校驗(yàn)應(yīng)在經(jīng)主管部門授權(quán)的法定計(jì)量技術(shù)機(jī)構(gòu)定期進(jìn)行。 U形梁預(yù)應(yīng)力筋張拉時(shí),當(dāng)梁體混凝土抗壓強(qiáng)度及相應(yīng)的彈性模量達(dá)到設(shè)計(jì)要求后,方可施工預(yù)應(yīng)力。 預(yù)應(yīng)力施加前,應(yīng)對梁體進(jìn)行檢驗(yàn),外觀和尺寸應(yīng)符合質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)和設(shè)計(jì)要求。 錨具安放前,應(yīng)除去孔道口多余的波紋管,錨環(huán)各孔中預(yù)應(yīng)力筋應(yīng)保持平行,不得有交叉,塞放夾片時(shí),夾片間隙及留出長度應(yīng)均勻,并用鋼管及小錘敲緊,不得脫落。預(yù)應(yīng)力筋的張拉順序: (1)當(dāng)混凝土達(dá)到50%設(shè)計(jì)強(qiáng)度,張拉第一批4根鋼束,張拉控制應(yīng)力為至700 MPa。 (2)混凝土強(qiáng)度達(dá)到100%設(shè)計(jì)強(qiáng)度,彈性模量達(dá)到80%設(shè)計(jì)值,二次張拉全部鋼束到設(shè)計(jì)值。 預(yù)應(yīng)力筋在張拉控制力達(dá)到穩(wěn)定后方可錨固,錨固后的外露長度不宜小于30 mm,錨固完畢后預(yù)應(yīng)力筋工作長度暫時(shí)保留,待壓漿完畢后將多余的工作長度用砂輪機(jī)切割,嚴(yán)禁用電弧切割。4.7.2 管道壓漿及封錨 孔道壓漿工藝必須符合設(shè)計(jì)要求。壓漿采用真空輔助壓漿,水泥漿的抗壓強(qiáng)度必須符合設(shè)計(jì)規(guī)定,水泥漿抗壓強(qiáng)度應(yīng)大于梁體設(shè)計(jì)強(qiáng)度的80%。 在壓漿前,必須試抽真空,真空泵抽成的真空度控制在-0.06~-0.1 MPa,當(dāng)孔道內(nèi)的真空度保持穩(wěn)定時(shí),停1 min,若壓力維持不變,即可認(rèn)為孔道能基本達(dá)到并維持真空。 水泥漿采取現(xiàn)場拌制,應(yīng)采用52.5普通硅酸鹽水泥,水灰比宜為0.3~0.4;摻入適量減水劑時(shí),水灰比可減小到0.35;拌和后流動度為30~50 s,泌水率不得超過水泥漿初始體積的2%,拌和后24 h水泥漿的泌水應(yīng)能吸收;漿體的體積收縮率<2%。 當(dāng)真空度達(dá)到并維持在-0.08 MPa左右時(shí),啟動真空泵,使灌漿壓力達(dá)到0.5~0.7 MPa,出漿與入漿顏色一致后,關(guān)閉出漿閥門,對漿體施加正壓,將漿體內(nèi)游離狀態(tài)的水盡量多壓出,且從排氣孔排出的水泥漿無氣泡,無微沫漿,其顏色與入漿的顏色相同,壓漿泵壓力達(dá)到0.7 MPa左右,持壓1~2 min,關(guān)閉灌漿泵。4.8 成品保護(hù)及修補(bǔ) 在工程交工前,對構(gòu)件外層宜用塑料薄膜進(jìn)行保護(hù),防止混凝土表面受到污染,對于施工人員可以直接接觸到的部位以及預(yù)留洞口、特別是預(yù)留筋處的混凝土要加以特殊保護(hù),以防水侵蝕混凝土。陽角等部位拆模后需注意保護(hù)。 已澆筑混凝土要加以保護(hù),必須嚴(yán)格控制拆模時(shí)間,嚴(yán)格按要求來拆內(nèi)外模,當(dāng)混凝土強(qiáng)度達(dá)到18 MPa時(shí)可拆除內(nèi)模,混凝土強(qiáng)度達(dá)到24 MPa時(shí)可拆除外模,拆模時(shí)按支撐的反順序進(jìn)行,要保護(hù)板面,嚴(yán)禁強(qiáng)行砸撬模板。 對工程混凝土成品的缺陷部位修補(bǔ),采用與本工程所用的同品種普通水泥與白色普通水泥調(diào)制的水泥漿(或砂漿)進(jìn)行修補(bǔ)。待修補(bǔ)部位的水泥漿(或砂漿)硬化之后,用細(xì)砂紙打磨光潔,并用水沖洗干凈,修補(bǔ)后的部位應(yīng)無明顯可見的修補(bǔ)痕跡。5 結(jié)語 預(yù)應(yīng)力薄壁自重輕、U梁外形美觀、造價(jià)節(jié)省、本工程成功應(yīng)用取得了巨大經(jīng)濟(jì)效益和社會效益,是今后城市軌道交通高架結(jié)構(gòu)的一種推廣形式。參考文獻(xiàn)[1]《鐵路橋涵工程施工質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)》(TB10415-2003)[2]《鐵路橋涵施工規(guī)范》TB10203-2002;[3]《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》GB50204-2002;[4]《預(yù)應(yīng)力筋用錨具、夾具和連接器》(GB/T14370);[5]《鋼筋混凝土用熱軋光圓鋼筋》(GBl3013);[6]《鋼筋混凝土用熱軋帶肋鋼筋》(GB1499);[7]《冷軋帶肋鋼筋》(GB13788);[8]《低碳鋼熱軋圓盤條》(GB201)。
