轻轨跨座式倒T型PC轨道梁现场制造综合技术摘要:系统介绍了重庆轻轨跨座式倒T型PC轨道梁的高精度施工工艺,包括施工支架体系、高精度模板结构及支撑体系、高强度等级高性能混凝土的配制与施工、高精度控制测量方法、张拉工艺、综合测试和试验等。关键词:跨座式;轨道;曲梁;施工;工艺0引言 跨座式轨道交通系统是采用惰性气体的橡胶轮胎和空气弹簧支撑车体,车辆行走时车体跨座在轨道梁上。车体由承重轮支撑,方向由导向轮控制,轨道梁起着承受车辆荷载和形成列车轨道线形的双重作用。为了保证车辆运行的平稳与舒适,对轨道梁的制造精度要求很高,国外都是在工厂或现场采用专用模具集中生产制造,来保证梁体线形和精度。在跨越城市复杂地段时采用钢梁过渡。 重庆轻轨是我国第一条跨座式轨道交通体系。全线采用的常用跨度20m、22m2种规格轨道梁,都是在工厂采用专用模具集中生产制作。一期工程在跨越长江二桥北引桥和桥下公路转盘时,设计了5跨现浇预应力混凝土轨道曲梁,必须通过搭设支架现场灌筑。现场高位灌筑轨道曲梁精度要求要达到工厂专用模具的制梁标准,其施工难度是很大的,在国内外也没有成功经验可借鉴。1工程概况 重庆轻轨一期工程由较场口至大堰村,共计13.98km。5跨预应力混凝土轨道曲梁位于大堰村车辆段及综合基地出、入段线上,斜跨杨家坪毛线沟转盘及长江二桥北引桥,与地面交通形成三层空间立体交叉。梁体离地面高度15m,上下班高峰时转盘及引桥汽车流量为4000辆/h,行人为1500人/h。 入段线桥跨组合33.608m+29.8m,出段线桥跨组合3×40m。平曲线半径100m,竖曲线半径1000m,纵坡3.343%,无横向超高。出段线梁体跨中断面宽3.0m,端部断面宽4.2m(不对称),梁高2.8m;入段线梁体跨中断面宽1.8m,端部断面宽2.6m(不对称),梁高2.6m。梁体腹板1.85m高范围内为适应车辆走行,采用与标准PC轨道梁相同的工字形截面。为了减轻梁重,梁体腹板及部分翼板挖空。见出、入段线梁断面图(图1)。由于梁体断面呈倒T形,因此又称为倒T梁。
梁体混凝土设计强度等级为C60,设计弹模3.75×104MPa,预应力钢筋采用7φ5、强度等级为1860MPa低松弛钢绞线,有9×7φ5、12×7φ5、15×7φ5三种钢绞线束。出段线梁端部有横向预应力,为12×7φ5钢绞线束。支座采用GDZ系列盆式橡胶支座。为调整梁体曲线线形,梁与梁之间设1m现浇段过渡。2施工工艺及关键技术2.1工艺流程支架 设计、基础处理→支架搭设、预铺底模→支架预压、测量变形→支座板安装,底模轴线、标高调整→梁体钢筋绑扎,内模、波纹管、预埋件安装固定→安装端模(含锚垫板)、穿钢绞线、隐蔽工程检查→吊装翼板、腹板模型及支撑体系、精调及加固、灌筑前梁体模型尺寸检查→灌筑梁体混凝土(监测线形)→梁体覆盖养生、梁体混凝土测温→松侧模、拆端模、早期施加预应力→梁体预施应力、梁体线形监控→压浆封锚→落支架、拆除底模、梁体几何尺寸检查。2.2大跨度、高强度、稳定性好的支架体系 在位于交通枢纽和跨越立交的情况下,确保交通部门要求的交通畅通,留够汽车、行人通道,结合地面承载力,研究设计了大跨度倒T梁的支架搭设方案。特别是跨长江二桥北引桥的DTL-4梁支架,引桥桥面交通不能中断;汽车荷载引起引桥梁体振动,桥面上不宜设支墩,在中央隔离带设支墩。从地面转盘中央浇筑钢筋混凝土墩,这样缩短了支架跨度,预压结果变形很小。2.3高精度模板结构及支撑体系 20m、22m标准梁在制梁场制造,有一套完整的模型及加固体系。模板的强度、刚度非常大,模板两侧有液压系统来保证侧模的支撑及线形,底部有型钢制成的台座,混凝土灌筑有强力振捣。如将这套系统搬到高空支架上是无法实现的。轨道梁的关键是如何保证梁体强度、刚度及腹板两侧的尺寸和平整度。因此模板的制造精度要高于梁体施工精度。
如图2,为了便于调整拼装后的模板线形,以及模板的周转使用,模板和支撑体系分开设计加工。腹板侧模采用钢模,其余模板采用木模。翼板顶面不设置模板,人工抹平。 钢模分段长度3m,每块重量小于750kg。面板采用δ6钢板;竖肋、横带采用型钢;凹槽采用δ3钢板压制成型。为保证梁体各部位结构尺寸相对误差±1.5mm,模板凹槽、倒棱与面板用螺栓连接,并设置竖向调节螺栓孔,可调范围分别为30mm、20mm。模板均按照梁体线形加工成型。模板采用螺栓连接,连接处设置3个定位销钉。 为了线形整齐,腹板中间凹槽部位改焊接为冷压,并用螺栓与肋相连,减少了焊接变形。
2.4高强度等级高性能混凝土的配制与施工2.4.1C60混凝土配合比设计a)原材料选择。水泥采用52.5普通硅酸盐水泥; 砂采用中粗砂,细度模数不小于2.4,含泥量不大于3%;碎石粒径为5mm～20mm,其中5mm～15mm占65%以上,强度不低于120MPa。b)混凝土配合比。每立方米用料:水泥450kg;细骨料760kg;粗骨料1050kg;外加剂6.3kg;磨细矿渣粉75kg。2.4.2 高性能C60混凝土施工a)混凝土灌筑。采用汽车泵泵送,灌筑按照水平分层,斜向分段的方式进行,分层厚度不大于30cm。灌筑顺序:梁体中部未安装内模部位先灌筑翼板,后灌筑腹板;待混凝土返至翼板顶面时进行混凝土振捣;梁端实体段直接在腹板顶面灌筑。b)混凝土振捣。采用φ50、φ30插入式振捣器和捣固铲。混凝土灌筑后根据当时气温(一般2h～4h)进行梁顶面抹面、拉毛。c)混凝土养生。夏季混凝土初凝后,立即覆盖麻袋片并洒水养护,保持湿润;冬季先用塑料膜覆盖再用毡片覆盖外层,再以塑料膜包裹保温。2.5高精度混凝土梁控制测量方法2.5.1高空搭设支架现浇倒T梁 其精度除了靠支架、模板保证外,控制测量自始至终贯穿整个过程。从支架预压,底模铺设,钢筋绑扎,端模、侧模及支撑系统安装,混凝土灌筑,梁体预施应力等各工序,把影响梁体线形和尺寸精度的误差控制在设计要求的范围之内。2.5.2侧模测量保证现浇梁空间几何体的精度,关键是腹板的几何尺寸。要针对梁长、线形、预施应力和混凝土徐变等因素对各种尺寸、线形制定修正方案。在端模、侧模安装加固初调后,专测组利用全站仪、水准仪及钢尺进行精调。精调第一循环后对模板及支撑再进行一次加固,再精调一个循环。2.5.3混凝土灌筑、张拉过程中的跟踪测量 混凝土灌筑前在两支点及1/4L、1/2L、3/4L处对模板及支架左右侧设平面和高程监控观测点,灌筑过程中监控上述各点的变化并记录。如发现问题立即停止灌筑进行处理。拆模后立即对梁长、宽度、高度、垂直度进行测量,在梁顶以3m为一个断面测量轴线及标高。测量结果显示,由于支架及模板支撑设计合理,加固措施得当,梁体外形与灌筑前量测尺寸变化很小。 在张拉过程中为防止梁体轴线在张拉力作用下加剧侧向变形,我们采取左右侧按50%σk、70%σk、100%σk张拉力逐级张拉并监控每级张拉力下轴线变化,在拆除支架前后及张拉15d后进行测量,结果表明梁体轴线及腹板表面呈圆顺曲线。2.6科学合理的张拉工艺2.6.1孔道摩阻测试 预施应力前对孔道摩阻进行测试,检查孔道偏离设计位置及锚垫板安装偏差情况,根据测试结果决定张拉力是否调整。测试采用二元线形回归法。2.6.2早期施加预应力 该5跨梁灌筑后张拉4束,初拉值为设计控制值的30%,张拉后梁体继续养生。2.6.3预施应力 当梁体混凝土达到设计强度且弹模达到其强度对应值、龄期不少于14d后对梁体施加预应力。 张拉过程中对梁体轴线跟踪检测,通过对张拉过程的严格控制,梁体轴线最大侧向位移为2.2mm,跨中起拱最大为14.8mm,满足设计中“在活载和恒载作用下梁体走行面呈一直线”的要求。张拉合格后对管道及时压浆、封锚,再施工1m现浇段。3综合测试和试验 为了验证倒T梁的设计、确保施工质量、保证施工顺利和线路开通运营后满足设计要求的目的,并为今后类似结构的设计与施工提供可靠的试验数据和经验,对DTL-3、DTL-4进行了良好竖向刚度、足够的抗裂安全储备;实测梁体变形、应力与理论计算结果的高度一致,说明梁体的制造精度、施工质量满足设计和运营的要求。4结束语 5跨倒T梁梁体施工于2002年4月12日正式开始,2003年5月30日竣工,通过检测,梁体结构几何尺寸、预施应力前后线形控制、混凝土密实度和保护层均满足设计要求,所施工的成品线形圆顺、观感好,施工质量达到了重庆轻轨验收标准。 采用大跨度现浇PC轨道梁跨越城市复杂地段,避免了钢梁造价昂贵,运营后维修费用较高,噪声大的问题,从而节约大量投资及运营后的维修费用。 该项技术已于2004年7月23日通过山西省科学技术厅鉴定,该项成果达到了国际先进水平。
