一种0号块箱梁临时预应力钢束体系的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种0号块箱梁临时预应力钢束体系，包括0号块箱梁的腹板设有贯穿腹板的预留孔道，预留孔道内埋置波纹管，波纹管内置塑料胶管，临时预应力钢束从塑料胶管内穿过，临时预应力钢束与塑料胶管之间空隙填充有压浆水泥浆，临时预应力钢束伸出腹板的两端固定在锚具上，由锚具上的锚具夹片锚固。本发明的有益效果是该临时预应力钢束和临时支架组成体系通过0号块一层混凝土内施加预应力钢束，可以改善设计的临时支架系统受力不均现象，提高临时支架系统稳定性能。该体系构造简单，使用方便。
【专利说明】一种O号块箱梁临时预应力钢束体系
【技术领域】
[0001]本发明属于桥梁设备【技术领域】，涉及一种O号块箱梁临时预应力钢束体系。
【背景技术】
[0002]在悬臂施工中，一般采用满堂支架法，强度达到规定值后，以O号块为操作平台，在其上安装施工机械、挂篮等进行对称浇筑或装配I号块、2号块等等。一般来讲，O号块质量很大，混凝土厚度很厚，承受大的弯矩，长度较长以保证足够的空间放置施工机械，对称的1、2号块根据跨度一般为3.5?4m之间。大体量O号块箱梁支架系统重量较大，一般的桥梁建设，悬臂施工的O号块的体重均有临时支架系统承担，易造成两次浇筑处和底板处产生裂缝,对临时支架系统要求较高,成本增加。
[0003]元通黄河大桥主截面为单箱三室O号块混凝土 1880m3，O号块全长为20米，以主墩承台做基础搭设落地支架进行现浇，通过设计让支架立柱起到临时固结作用。(文献见:超长O号块支架结构的设计和施工(张庆文，吴靖江，周东坡.城市道路与防洪，2012，(6):212-214))。
[0004]鱼洞长江大桥主截面为单箱两室，O号块混凝土 1640m3，O号块全长为18米，第一层内增加临时预应力钢束，加大第一层已浇混凝土的抗弯承载能力，防止在其上继续加载时，一些考虑不到的支架局部变形会使第一层混凝土的上表面出现拉应力，从而造成两层交接处腹板表面的裂纹。(文献见:重庆鱼洞长江大桥主桥O号块施工技术(仝有荣.山西交通科技，2007，(3):45-47))。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在提供一种O号块箱梁临时预应力钢束体系，解决了现有临时支架系统在O号块二次浇注时，支架局部变形使第一层已浇筑砼的表面出现拉应力，从而造成两层交接处的腹板表面产生裂缝的问题。
[0006]现有临时支架系统在O号块二次浇注时容易产生局部变形，(现有临时支架系统在第一次浇筑后，浇筑第二次时没有配备O号块阶段预应力，O号块阶段预应力是在第二次浇筑后，即O号块浇筑完成后张拉得到)从而造成两层交接处的腹板表面产生裂缝，本发明在临时支架系统的基础上增加了临时预应力钢束。
[0007]本发明采用的技术方案是包括O号块箱梁的腹板设有贯穿腹板的预留孔道，预留孔道内埋置波纹管，波纹管内置塑料胶管，临时预应力钢束从塑料胶管内穿过，临时预应力钢束与塑料胶管之间空隙填充有压浆水泥浆，临时预应力钢束伸出腹板的两端固定在锚具上，由锚具上的锚具夹片锚固。
[0008]本发明的特点还在于预留孔道中间为直线部分，两边为曲线部分，直线部分距离桥面为8米，两边曲线部分的两端上翘，曲线端头距离桥面为4米，直线部分长度为16米，两边曲线部分长度均为6米。临时预应力钢束由13束7股15.2mm直径的钢绞线束组成。
[0009]本发明O号块箱梁临时预应力钢束体系的施工方法是在O号块第一次浇筑前四个腹板2上的每个腹板2预制预留孔道4，在预留孔道4中埋置波纹管3，波纹管3内置塑料胶管5，0号块第一次浇筑完成后，用临时预应力钢束I配置钢绞线穿入塑料胶管5，将临时预应力钢束I依次穿过锚具6，在锚具夹片7上施加预紧后，即可进行张拉，预应力张拉完成后，再进行O号块第二次浇筑的模板安装、钢筋绑扎、混凝土浇筑，完成整个施工。
[0010]本发明的有益效果是该临时预应力钢束和临时支架组成体系通过O号块一层混凝土内施加预应力钢束，可以改善设计的临时支架系统受力不均现象，提高临时支架系统稳定性能。该体系不仅可以改善临时支架系统受力情况，而且在临时钢束张拉后避免已浇筑混凝土表面出现拉应力，防止两层交接处的腹板表面产生裂缝。同时，可避免临时支架系统钢管柱设计数量过大浪费材料，使临时支架施工复杂化。该体系构造简单，使用方便。
【专利附图】
【附图说明】
[0011]图1为本发明一种O号块箱梁临时预应力钢束体系的O号块立面剖视图；
[0012]图2为O号块临时预应力钢束横断面布置图；
[0013]图3为临时预应力钢束通过铺具首I]面不意图；
[0014]图4为临时预应力钢束横截面示意图；
[0015]图5为O号块箱梁第一次浇筑砼1/2模型图；
[0016]图6为工况I整体应力云图；
[0017]图7为工况I局部应力云图；
[0018]图8为工况2整体应力云图；
[0019]图9为工况2局部应力云图；
[0020]图10为工况3整体应力云图；
[0021]图11为工况3局部应力云图；
[0022]图12为O号块根部截面预应力布置示意图。
[0023]图中，1.临时预应力钢束，2.腹板，3.波纹管，4.预留孔道，5.塑料胶管，6.锚具，
7.铺具夹片。
【具体实施方式】
[0024]下面结合附图和【具体实施方式】对本发明进行详细说明。
[0025]如图1和图2所示，本发明专利涉及一种全长较大O号块箱梁浇注过程中临时支架系统新设计方案，尤其是增加O号块箱梁临时预应力钢束I协同临时支架系统组成临时支撑体系。悬浇施工O号块箱梁是体量较大的桥梁，O号块箱梁的临时预应力钢束I可改善支架系统受力性能。它是通过临时预应力钢束I穿过单箱三室O号块箱梁四个腹板2预留的波纹管3的预留孔道4，波纹管3内套有塑料胶管5，两端采用锚具6同时临时张拉，形成临时预应力钢束I和临时支架系统体系，应对O号块箱梁第二次浇注。该体系加大第一次已浇筑砼抗弯承载能力，分担二次浇筑砼的重量，避免两次浇筑处和底板处产生裂缝，保证桥梁施工安全。
[0026]实施过程中，在O号块第一次浇筑前埋置波纹管3，四个腹板2上每个腹板2预制埋放波纹管的预留孔道4，预留孔道4中间为直线部分，两边为曲线部分，预留孔道4直线部分中心处距离桥面为8米，两边曲线部分的两端距离桥面为4米，直线部分为16米，两边曲线部分分别长6米。浇筑完后养护混凝土强度达到75%。如图3和图4所示，采用临时预应力钢束I配置7股15.2钢绞线13束穿入塑料管5，将钢束依次穿过锚板和锚具夹片7，在夹片上施加预紧后，即可进行张拉。预应力张拉完成后，再进行O号块第二次浇筑的模板安装、钢筋绑扎、混凝土浇筑等工作。
[0027]为了克服现有临时支架系统在O号块二次浇注时，考虑不到的支架局部变形使第一层已浇筑砼的表面出现拉应力，从而造成两层交接处的腹板表面产生裂缝；以及为了减少第一次已浇筑砼和支架体系承重，避免支架出现不均匀沉降，造成箱梁底板出现裂缝。本发明提供的O号块箱梁临时预应力钢束系统改善临时支架系统受力性能的专用体系，该体系不仅可以改善临时支架系统受力情况，而且在临时钢束张拉后避免已浇筑混凝土表面出现拉应力，防止两层交接处的腹板2表面产生裂缝。
[0028]经过现场验证，该临时预应力钢束I和临时支架组成体系通过O号块一层混凝土内施加预应力钢束，可以改善设计的临时支架系统受力不均现象，提高临时支架系统稳定性能。同时，可避免临时支架系统钢管柱设计数量过大浪费材料，使临时支架施工复杂化。该该体系构造简单，使用方便。并解决了现有临时支架系统在O号块二次浇注时，支架局部变形使第一层已浇筑砼的表面出现拉应力，从而造成两层交接处的腹板2表面产生裂缝的问题，以及为了减少第一次已浇筑砼和支架体系承重，避免支架出现不均匀沉降，造成箱梁底板出现裂缝的问题。
[0029]下面列举具体实施例对本发明进行说明:
[0030]实施例1:
[0031]1.青弋江特大桥136m连续梁增加临时预应力钢束系统实施，跨青弋江(72+136+72) m连续梁O号块总长28m，顶板宽22.8m，底板宽16.5m,中支点处梁高11m，端部梁高9.148m,两端各悬臂11.5m, O号块砼采用C55纤维混凝土，混凝土共计2270.9方，钢筋 334t。
[0032]O号块轮2270.9方,根据需要米用2次烧筑O号块。第一次烧筑至墩顶梁底8m处，浇注1536方；第二次浇筑完成剩余腹板及顶板砼735方。由于O号块采用二次浇筑，第二次浇筑前对施工缝做以下处理:
[0033]①对第一次浇筑的砼顶面进行凿毛处理，清除水泥薄膜和松动石子以及松弱混凝土层，凿毛后露出的新鲜混凝土面积不得低于总面积的75%，并冲洗干净，且不得有积水。要做到:去掉乳皮，微露粗砂，表面粗糙。
[0034]②二次浇筑前，水平施工缝宜先铺上IOmm?15mm厚的水泥砂浆一层，其水胶比略低于混凝土、胶砂比为1:2。
[0035]③在二次浇筑前用水湿润旧砼表面且混凝土应细致振捣密实，以保证新旧混凝土的紧密结合。
[0036]除对施工缝进行处理之外，在O号块箱梁第一次浇筑砼4个腹板2中增加本发明的临时预应力钢束1，经验证达到如下目的:
[0037]1、加大第一层已浇筑砼的抗弯承载能力，解决了支架局部变形使第一层已浇筑砼的表面出现拉应力，从而造成两层交接处的腹板2表面产生裂缝的问题。
[0038]2、临时预应力束分担第二次浇筑砼的重量，减少第一次已浇筑砼和支架体系承重，避免了支架出现不均匀沉降，造成箱梁底板出现裂缝的问题。[0039]应施工方要求，课题组采用大型商业有限元软件ANSYS对青弋江特大桥136m连续梁O号块进行临时预应力束配置验算。
[0040]计算内容如下:
[0041]2.荷载计算:
[0042]2.1预应力束承担荷载，
[0043]O号块单侧悬臂部分长11.5m，经计算第一次浇筑完成后，其中部截面面积为41m2，由此产生的均布重力荷载为:
[0044]q=2500 X 41X10=1025kN/m
[0045]这部分荷载将由临时预应力束部分抵消，拟抵消27%的重力荷载，则预应力索承担的荷载为:
[0046]中部索:q*=l/3qX27%=l/3X1025X27%=92.25kN/m
[0047]端部索:q*=l/6qX27%=l/6X1025Χ27%=46.125kN/m
[0048]2.2第二次浇筑的砼对第一次浇筑部分产生的荷载。
[0049]第二次烧筑部分轮的截面积为22.8m2,总长11.5m,作用于第一次烧筑的轮上，大小为:
[0050]22.8X25=570kN/m
[0051]两次浇筑的砼通过4个腹板连结，可近似认为第一次浇筑的砼在每个腹板处承受相同的荷载作用，即每个腹板承受线荷载为:
[0052]1/4X570=142.5kN/m
[0053]2.3 总荷载，
[0054]在第一次浇筑砼的顶部腹板处以面荷载的形式施加荷载，腹板宽为0.95m。计算如下:
[0055]中部腹板:(142.5-92.25) /0.95=52.9kN/m2
[0056]端部腹板:(142.5-46.125)/0.95=101.4kN/m2。
[0057]3.计算模型:
[0058]在ANSYS中建立O号块箱梁第一次浇筑砼的1/2模型，根部采用固端约束，底面在纵向支撑位置施加线绞支约束。模型图见图5。
4.强度计算:
[0059]4.1工况1:第一次浇筑的混凝土在自重作用下的强度验算。图6为工况I整体应力云图。
[0060]第一次烧筑的混凝土在自重作用下的最大应力为0.093Mpa,在O号块根部顶端。图7为工况I局部应力云图。
[0061]箱梁底部最大应力为0.016Mpa。
[0062]4.2工况2:二次浇筑荷载作用下的强度验算，图8为工况2整体应力云图。
[0063]在上部结构自重荷载作用下箱梁最大应力为0.183Mpa，在O号块根部顶端。图9为工况2局部应力云图。
[0064]箱梁底部最大应力为0.030Mpa。
[0065]4.3工况3:考虑预应力束作用的强度验算。图10为工况3整体应力云图。
[0066]考虑预应力束作用，箱梁最大应力为0.153Mpa，在O号块根部顶端。图11为工况3局部应力云图。
[0067]箱梁底部最大应力为0.025Mpa。
[0068]5.预应力束布置:
[0069]对于中部预应力索:
[0070]
【权利要求】
1.一种O号块箱梁临时预应力钢束体系，其特征在于:包括O号块箱梁的腹板(2)，腹板(2)设有贯穿腹板(2)的预留孔道(4)，预留孔道(4)内埋置波纹管(3)，波纹管(3)内置塑料胶管(5)，临时预应力钢束(I)从塑料胶管(5)内穿过，临时预应力钢束(I)与塑料胶管(5)之间空隙填充有压浆水泥浆，临时预应力钢束(I)伸出腹板(2)的两端固定在锚具(8)上，由锚具(8)上的锚具夹片(9)锚固。
2.按照权利要求1所述一种O号块箱梁临时预应力钢束体系，其特征在于:所述预留孔道(4)中间为直线部分，两边为曲线部分，预留孔道(4)直线部分中心处距离桥面为8米，两边曲线部分的两端距离桥面为4米，直线部分为16米，两边曲线部分分别长6米。
3.按照权利要求1所述一种O号块箱梁临时预应力钢束体系，其特征在于:所述临时预应力钢束(I)由7股15.2_直径的钢绞线13束组成。
4.应用权利要求1所述一种O号块箱梁临时预应力钢束体系的施工方法，其特征在于按照以下步骤进行:在O号块第一次浇筑前4个腹板(2)上每个腹板(2)预制预留孔道(4)，在预留孔道(4)中埋置波纹管(3)，波纹管(3)内置塑料胶管(5)，用临时预应力钢束(I)配置钢绞线穿入塑料胶管(5)，将临时预应力钢束(I)依次穿过锚具(6)，在锚具夹片(7)上施加预紧后，即可进行张拉，预应 力张拉完成后，再进行O号块第二次浇筑的模板安装、钢筋绑扎、混凝土浇筑，完成整个施工。
【文档编号】E01D21/10GK103898838SQ201410139654
【公开日】2014年7月2日 申请日期:2014年4月9日 优先权日:2014年4月9日
【发明者】颜炳仁, 刘荣桂, 蔡东升, 腾斌, 温惠清, 李建勋, 杨晓宇, 周锋, 魏斌, 姚彬, 刘猛, 陈勇华, 王许峰, 任权, 魏源, 王兵, 赵东升, 魏璞, 任鹏, 陈志清, 陈令康 申请人:中交隧道工程局有限公司, 江苏金土木建设集团有限公司, 江苏大学