32m先张简支箱梁-汇报

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,铁道科学研究院铁道建筑研究所,先张法预应力混凝土箱梁,试验研究,铁道科学研究院铁道建筑研究所,二,O,一一年八月,2,汇报大纲,1,、简述,2,、试验研究的主要内容,3,、试验箱梁工艺试验,4,、混凝土收缩、徐变及梁体徐变上拱,5,、,32m,先张箱梁静载弯曲试验,6,、结论和建议,3,1,、概述,先张梁具有施工工期短、占地少、灌筑质量易保证、耐久性好等特点，同时批量生产可减低工程造价。我国铁路折线配筋先张梁曾进行过跨度,24m,简支,T,型梁的相关试验研究，该梁型已于青藏铁路桥梁建设中得到应用，为整孔简支先张箱梁的设计、施工提供了可参考借鉴的经验。,合宁铁路客运专线跨度,31.5m,先张法预应力混凝土整孔简支箱梁为国内首次试制，设计速度为,250km/h,，由于在先张梁张拉台座、钢横梁、先张梁导向装置、大吨位张拉与放张工艺等方面均缺乏成熟的经验，同时，为全面了解箱梁结构的强度、刚度、整体性以及静力使用性能，合宁铁路有限公司设立了,“,目标,200,250,公里客运专线铁路,24m,、,32m,简支箱梁试制和试验研究,”,项目，通过整孔先张简支箱梁的试制和试验，以达到验证设计、,检验施工工艺、完善技术条件等目的，为推广应用积累经验。,4,2,、试验研究的主要内容,先张试验箱梁进行了以下各项工艺试验及测试：,(1),混凝土配合比、箱梁灌注和养护；,(2),混凝土强度、弹性模量的发展变化；,(3),水化热随时间变化过程；,(4),直线、折线预应力钢绞线摩阻损失；,(5),张拉与放张过程中的钢绞线应力控制；,(6),钢绞线荷载随水化热发展的变化；,(7),跨中截面预应力效果；,(8),梁体压缩量；,5,(9),传力柱应力状况；,(10),钢绞线的锚固传力长度；,静载试验：,(1),设计荷载作用下箱梁的应力与变形；,(2),先张箱梁开裂试验（,2.0,倍设计荷载）与重裂试验；,长期测试：,(1),运营后两年内的梁体徐变上拱及发展规律；,(2),运营后两年内的混凝土徐变发展规律。,3.,结构尺寸,6,为保持先张梁和后张梁的通用和互替，先张梁与同等跨度后张梁的外形构造尺寸相同，跨度,32m,梁全长,32.6m,，计算跨度,31.5m,，桥面板宽,13.0m,，跨中梁高,2.8m,，支点部分梁高,3.0m,，横桥向支座中心矩为,4.7m,。,预应力筋布置,7,直线预应力筋：,17-17.8-1860,钢绞线,折线预应力筋：,17-15.2-1860,钢绞线,直线筋数量为直线梁,162,根、曲线梁,168,根，折线筋数量直、曲线梁均为,56,根。折线筋通过预埋在台座上的,8,个导向装置分两批弯起，弯起角度,8,度。,8,3,、试验箱梁工艺试验,试验箱梁的混凝土配合比前期已立项试验研究完成，共进行了,6,个配合比的试验，根据灌筑工艺效果，确定编号为,X-04,的配合比在正式批量制梁时使用，本次先张箱梁仍使用该配合比。,试验箱梁混凝土配合比（,kg/m,3,）,编号,水泥,矿渣粉,粉煤灰,砂,石,外加剂,水,X-04,262,140,68,742,1068,3.9,141,9,3.1,混凝土灌筑和养护,先张试验箱梁于,2006,年,8,月,22,日开始灌筑第一孔，至,2006,年,9,月,20,日灌筑完成全部,3,孔先张试验箱梁，,3,孔试验箱梁灌筑时间分别约为,5,8,小时，第一孔箱梁由于灌筑过程中出现堵管、爆管时间偏长，正常可在,5,小时左右灌筑完成。根据夏季高温的特点，首孔先张试验箱梁选择在夜间灌筑混凝土，后两孔试验梁在灌筑时已进入秋季，最高环境温度在,30,以下，故选择在下午进行灌筑，为控制混凝土水化热的最高温度，,3,孔试验梁均采用加冰块对水进行降温处理。,根据现场测试结果，,3,孔试验箱梁混凝土的入模温度在,27,32,之间，第一孔最高为,32,，后两孔相对低一些，灌筑时相应的环境温度在,17,34,之间。入模混凝土的坍落度控制在,160,180mm,。,3,孔先张试验箱梁均采用撒水自然养护，顶板覆盖棉麻布保湿，养护时间,10,天。,10,3.2,混凝土强度及弹性模量,3,孔试验箱梁的梁体混凝土强度,6,天时为,50.1,51.5MPa,，相应的弹性模量为,34.7,35.9GPa,，满足放张混凝土强度、弹性模量应达到,90,设计值的要求。,14,天以后，梁体混凝土强度、弹性模量继续增长，但速度相对缓慢。,11,3.3,混凝土凝结时间、泌水率,在先张箱梁灌筑过程中进行了混凝土凝结时间、泌水率等性能指标测试记录，测试记录结果见下表。根据测试结果，混凝土的初凝时间为,7,小时,10,分钟,8,小时,05,分钟、终凝时间为,10,小时,25,分钟,11,小时,15,分钟。,序号,梁 号,配合比,编号,施工日期,凝结时间,泌水率,(%),初凝时间,终凝时间,01,32Q038,X-04,2006.8.22,7h10min,10h25min,0.0,02,32Z077,X-04,2006.9.6,7h45 min,9h35min,0.0,03,32Z080,X-04,2006.9.20,8h05min,11h15min,0.0,12,3.4,水化热发展的变化趋势,3,孔先张试验箱梁均进行了混凝土水化热温度随时间变化情况的测试。在箱梁跨中和梁端截面按顶板、底板和腹板分三层，共布置,24,个温度传感器，同时在箱内和梁外布置环境温度测点,3,个，根据测试记录，各孔箱梁温度测试从第一盘混凝土灌筑开始，持续时间在,120,140,小时左右。各部位水化热温度在混凝土开盘后,30,小时左右后达到最高，各部位维持高温时间在,12,小时左右，随后缓慢下降。,3,孔试验箱梁顶板最高温度分别为,63.4,、,62.7,和,63.8,；腹板最高温度分别为,60.5,、,60.8,和,60.7,；底板最高温度分别为,58.4,、,46.8,和,43.1,。箱梁的最高温度基本位于梁端截面顶板与腹板结合部，该部位混凝土厚度在箱梁中最大。在混凝土水化热升温和降温过程中，均为芯部温度高于表面温度，顶板、底板的芯部温度与表面温度的温差始终在,10,以内，,总体来看，箱梁顶板混凝土水化热温度相对较高，腹板温度居中，底板混凝土水化热温度相对较低。,13,试验中每孔箱梁共选择,30,根钢绞线，其中直线筋,18,根，分别在各层的中部和两端，折线筋,12,根，两侧腹板各,6,根。,根据张拉过程中分级测得的预应力束主动端和被动端的荷载，通过线性回归确定直线筋和折线筋钢绞线被动端和主动端荷载的比值，并根据回归曲线的斜率，确定出直线筋和折线筋的摩阻损失率。,3.5,直线、折线钢绞线摩阻损失,梁号,单侧张拉时,两端对称张拉时,摩阻系数,设计值,摩阻损失,实测值,(,),换算至跨中摩阻损失,设计值,(,),换算至跨中摩阻损失,实测值,(,),设计值实测值,(,),直线筋,第一孔,0,1.54,0,0.77,-0.77,第二孔,3.75,1.89,-1.89,第三孔,1.84,0.92,-0.92,折线筋,第一孔,2.5,5.07,3.43,2.57,0.86,第二孔,7.79,3.97,-0.54,第三孔,6.82,3.47,-0.04,14,根据实测结果，,3,孔先张试验箱梁直线筋钢绞线摩阻损失平均值换算至跨中与设计值相比，差值分别在,0.77,1.89,；折线筋钢绞线分别在,0.54,0.86,。根据折线筋摩阻损失测试结果，经计算可得,3,孔试验箱梁折线筋的摩擦系数分别为,0.186,、,0.290,和,0.253,，与设计取用的摩擦系数,0.25,基本相当。实测结果表明钢横梁安装、定位工艺良好，上、下钢横梁内设置钢绞线通过钢管可行，钢绞线的穿束、初调工艺制定合理，可满足设计要求。通过直线、折线筋摩阻测试，并严格控制张拉力，可以获得准确的梁体混凝土预施应力。,为进一步降低直线筋的摩阻损失，端模板直线筋的开孔直径应适当增加，同时注意封堵，以避免露浆。,15,3.6,钢绞线荷载随混凝土水化热发展的变化趋势,根据实测结果，在整个混凝土水化热发展过程中，钢绞线力值随着混凝土水化热的升高而缓慢降低，基本在,15,20,小时降到最低；随着混凝土水化热的下降，钢绞线力值又缓慢回升，在,60,小时左右恢复到灌筑开始时的力值。由于混凝土水化热的影响，放张时钢绞线实际对梁体施加的应力与张拉控制应力相比，直线筋降低在,3.5,左右,(,约,50MPa),，折线筋在,7.5,左右,(,约,90MPa),。,设计时梁体温差按,40,计算，预应力筋温差应力损失为,80MPa,，实测箱梁直线预应力筋温差损失小于设计值，折线筋略大，折算总的温度应力损失约,60 MPa,，小于设计值。,16,3.7,预应力效果、弹性上拱度和梁体压缩量,1,、跨中截面预应力效果,根据实测结果，在预施应力作用下，箱梁跨中及,1/4,截面腹板应力呈线性分布，折线、直线预应力束全部放张后，实测,3,孔试验箱梁跨中截面下翼缘的平均预压应力分别为,16.80MPa(,第一孔曲线梁,),、,15.19MPa,和,15.76MPa(,第二、三孔直线梁,),，与跨中设计计算值,(,含自重影响,)16.46 MPa(,曲线梁,),和,16.06(,直线梁,),相比，相差,2.07,5.42,；跨中顶板的平均预压应力分别为,1.12MPa,、,1.62MPa,和,1.83MPa,，试验箱梁全截面受压。,位置,第一孔,第二孔,第三孔,跨中,1/4,截面,跨中,1/4,截面,跨中,1/4,截面,顶板,-1.12,-0.77,-1.62,-1.04,-1.83,-1.33,腹板,-7.36,-7.33,-6.04,-6.30,-8.08,-7.39,底板,-16.61,-17.00,-15.09,-15.39,-15.67,-15.08,17,2,、弹性上拱度,三孔试验箱梁,(,第一孔为曲线梁，第二、三孔为直线梁,),在放张阶段均进行了上拱度测试，根据实测结果，在预应力作用下，,3,孔试验箱梁上拱值分别为,15.0mm,、,13.0mm,和,15.5mm,，箱梁跨中预应力产生的弹性上拱值（含自重影响）与设计计算值,15.78mm(,曲线梁,),和,15.04mm(,直线梁,),基本一致。,18,3,、梁体压缩量,试验箱梁在,放张,后进行了梁体压缩量测试，在预应力作用下，实测,3,孔箱梁上缘平均压缩量分别为,7.5mm,、,7.5mm,和,4.0mm,，下缘平均压缩量分别为,12.5mm,、,13.0mm,和,15.5mm,，与理论计算值,(,曲线梁：上缘,7.2mm,，下缘,13.0mm,；直线梁：上缘,7.1mm,，下缘,12.7mm),相比基本一致。实测,3,孔试验箱梁放张后全长均符合产品质量检验要求，预留压缩量设置可行。,箱梁,编号,梁体压缩量,(mm),放张后全长,(mm),上缘,下缘,上缘,下缘,左,右,平均,左,右,平均,左,右,左,右,32Q036,6,9,7.5,13,12,12.5,32600,32598,32602,32604,32Q001,7,8,7.5,14,12,13.0,32600,32599,32600,32604,32Q002,4,/,/,17,14,15.5,32602,32607,32603,32597,19,3.8,传力柱应力状况,在终张拉过程中，进行了传力柱应力状况的测试，测试包括传力柱跨中、,1/4,截面、上部斜向端截面及下部端截面，测点布置见下图。,20,根据测试结果，传力柱跨中和,1/4,截面为全截面受压，最大压应力分别为,4.58MPa,和,4.24MPa,；上部斜向端截面横向局部最大拉应力为,2.38MPa,，下部端截面横向局部最大拉应力为,2.95MPa,，局部拉应力均小于规范中有关,C50,混凝土许用拉应力的规定；两侧传力柱总压缩量分别为,3.91mm,和,3.98mm,，传力柱无旁弯现象。,从测试结果看，传力柱的