在進行混凝土梁橋設計時,必須對其施工方法有恰當?shù)目紤]。在預應力混凝土梁橋的設計中,預應力筋的布置方式與計劃采取的施工方法密切相關。以下結合混凝土梁橋各種常見的施工方法,介紹預應力筋的一些典型設置方式。
(1)預制裝配
預制裝配式混凝土梁橋的典型截面有T形、I形、空心板及小箱梁等。在橫橋向,它們通過橫向連接構造形成整體橋跨結構;在縱橋向,一般采用簡支或先簡支一后連續(xù)的結構形式。簡支T梁的典型配筋,預應力束一般在跨中沿底緣直線布置,以提供最大的抵抗彎矩;在梁端彎起布置,以提供預剪力同時減小梁端不必要的預應力負彎矩。
先張法空心板梁簡支狀態(tài)時的典型配筋,由于先張法是在臺座上張拉預應力,因此預應力一般為沿底緣布置的直線。在靠近梁端一定范圍內,在部分鋼絞線上加設護管,去除此范圍預應力筋的黏結,避免梁端預應力引起過大負彎矩。
(2)原位現(xiàn)澆
原位現(xiàn)澆施工是一種較基本的施工方法,它在支架上安裝模板、綁扎鋼筋,并在現(xiàn)場澆筑混凝土和施加預應力。這種施工方法對環(huán)境的干擾大,一般適宜于跨數(shù)較少的情況。
原位現(xiàn)澆連續(xù)梁橋的典型預應力布置,首先考慮在腹板內布置通長束,在滿足構造要求的前提下,在跨中使鋼束盡量接近底緣,在墩頂盡量接近上緣。另外,還會在墩頂頂板以及跨中底板內布置一定數(shù)量的短束,以加強截面的抗彎能力。多跨通長鋼束的摩阻損失較大,設計對此應當有所考慮。
(3)整孔預制架設
整孔預制架設的施工速度快,但由于整孔箱梁的重量大,對整孔運輸、吊裝能力要求很高。整孔預制架設的橋梁一般采用先簡支后連續(xù)構造,除簡支狀態(tài)的布束外,在墩頂頂板內設置短束以形成連續(xù)結構,以平衡二期恒載、活載以及收縮徐變等引起的墩頂負彎矩。
(4)移動模架
移動模架施工一般適用于等截面、多跨多聯(lián)的橋梁。在施工期間,采用標準化移動模架設備,施工速度較快。配合這一施工方法的典型配筋如圖2-47所示,預應力在跨中沿底緣布置以抵抗正彎矩,在墩頂沿上緣布置以抵抗負彎矩。考慮到施工縫截面的抗彎能力不如整體澆筑的梁體,在采用移動模架施工時,一般將施工縫設置在跨徑1/6附近,即接近連續(xù)梁的恒載零彎矩處。在施工縫截面,將通長布置的預應力筋在此處采用連接器相連接。
(5)頂推施工
頂推施工是在沿橋縱軸方向的臺后設置預制場地或現(xiàn)澆臺座,進行梁段的澆筑或拼裝,然后通過水平千斤頂施加力,將梁體向前拉出(推出)一段,然后再進行下一節(jié)段梁澆筑,直至全橋施工完成。頂推施工時,梁的受彎狀態(tài)不斷發(fā)生變化,施工中的內力狀態(tài)與運營期內力狀態(tài)相差較大,因此在預應力布置時,需同時考慮施工及運營階段的要求,為此要設置很多臨時束。此外,一般采取設置鋼導梁(又稱鼻梁)或增設臨時墩來減小施工中的不利內力狀態(tài)。
(6)節(jié)段預制逐孔拼裝
節(jié)段預制逐孔拼裝目前在國內還屬于一種較為新穎的施工方法,適合于規(guī)模較大的預制拼裝場合。首先利用短線或長線臺座預制梁體節(jié)段,然后運輸?shù)綐蛭贿M行拼裝施工,其施工速度較快。為配合這種施工方法,一般采用體內一體外混合配束的方式。體內束和體外束根據(jù)施工階段分次張拉。
(7)節(jié)段預制懸臂拼裝
節(jié)段預制懸臂拼裝也是值得提倡的快速施工方法。在梁段預制方法上,也是利用短線或長線臺座預制梁體節(jié)段。在拼裝方法上,有兩種情況,其一是利用跨墩架橋機進行施工,此時的預應力布置與節(jié)段預制逐孔拼裝類似,一般也采用體內體外混合配束,結合施工階段分次張拉預應力束。
另外一種是利用懸拼吊機進行,梁體節(jié)段劃分類似下面介紹的節(jié)段懸臂澆筑,只是將利用掛籃現(xiàn)澆改為現(xiàn)場預制節(jié)段的拼裝,預應力布置同樣與節(jié)段懸臂澆筑類似。
(8)節(jié)段懸臂澆筑
利用掛籃進行節(jié)段懸臂澆筑的施工方法,在我國大跨度混凝土梁橋中得到廣泛采用。按照懸臂施工澆筑的特點,預應力布置主要分為懸臂束、跨中合龍束兩種。將部分懸臂束下彎以增強抗剪能力。在施工期間,首先施工0號塊,然后依次平衡施工l號塊、2號塊…—直至最大懸臂狀態(tài),在每施工節(jié)段張拉相應懸臂束。在有多個合龍段時,一般采用先邊跨、后中跨的合龍順序。
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