空心板施工时负弯矩钢筋数量不足的处理方案
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空心板施工时负弯矩钢筋数量不足的处理方案
王志刚
摘要:利用桥面现浇层参与结构运营阶段受力,预制板与桥面现浇层按组合式受弯构件计算,对施工中墩顶负弯矩钢筋位置放置错误导致的负弯矩钢筋数量不足进行了处理并成功运用,希望能给类似桥梁工程病害的处理方法提供一些补充或参考。
主题词:组合式受弯构件、墩顶负弯矩钢筋、桥面现浇层
1、情况介绍
排上大桥在预制20m预应力砼连续空心板时,由于施工技术人员的粗心,墩顶负弯矩钢筋放置位置错误,导致本应有9根 25的墩顶负弯矩钢筋,只有5根(见图1)。
发现错误时,施工单位已经预制了65片空心板,废弃损失约150万元。
图1 墩顶病害空心板截面钢筋示意
针对以上情况,提出了两种处理方案:第一,凿开未露出板端的预埋钢筋位置处的板顶,补充受力钢筋;第二,已施工错误的空心板上加强桥面现浇层受力钢筋,通过空心板组合受力的方式对受力钢筋面积的不足进行弥补。
2、建模计算
2.1建模
取4×20m,标准20m跨径,60cm的现浇连续段,10cm的桥面现浇层进行整体计算;墩顶现浇连续段钢筋砼构件钢筋面积及裂缝宽度验算按受拉钢筋有效高度h0=93cm极限不利高度计算。
图2 整体有限元模型
2.2横向分配系数的计算
1.计算软件采用《桥梁博士》,支点处采用杠杆法,跨中处采用铰接板法。
2.计算结果:
2.3墩顶负弯矩计算
1.计算软件采用《桥梁综合计算程序BrgCal 》 2.计算结果:
2.4组合式受弯构件结合面抗剪验算
按照《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTG D62—2004)第9.2.8条规定:由预制
板与现浇混凝土结合的组合板,预制板顶面应做成凹凸不小于6mm 的粗糙面。
如结合面配置竖向钢筋,钢筋应埋入预制板和现浇层内,其埋置深度不应小于10倍钢筋直径;钢筋纵向间距不应大于500mm 。
以及第8.1.7条规定:结合面不配置抗剪钢筋的组合式受弯板,当符合本规范第9.2.8条的构造要求时,其结合面抗剪承载力应符合下列要求:
)(45.00
0MPa bh V d
≤γ
式中 d V ——组合板最大剪力组合设计值; b ——预制板结合面的宽度;
0h ——组合板的有效高度;
当结合面符合本规范第9.2.8条的构造要求,且同一竖向截面配置不少于sd
f bs
3
.0(以mm 2计)的竖向结合钢筋时(b 为结合面宽度以mm 计,s 为结合钢筋纵向间距以mm 计,sd f 以MPa 计),其结合面抗剪承载力应符合下列要求:
)(20
0MPa bh V d
≤γ
图3中所示N13钢筋为结合面竖向钢筋。
图3 20m 空心板普通钢筋布置图
一块空心板的同一竖向截面竖向结合钢筋为4 12,钢筋面积为452.4mm 2
;纵桥向间距0.5m 。
sd
f bs
3
.0=0.3×1240×500/280=664.3mm 2>452.4mm 2 故结合面按不配置抗剪钢筋验算。
外边板:00/45.0λbh V d ≤=450×1.5×1=675KN 中板:00/45.0λbh V d ≤=450×1.24×1=558KN 内边板:00/45.0λbh V d ≤=450×1.24×1=558KN
作用效应标准值组合:
外边板max Q =556.3KN<675KN 中板max Q =532.4KN<558KN 内边板max Q =489.8KN<558KN
故按照规范规定,结合面抗剪满足规范要求。
2.5墩顶负弯矩钢筋计算
2.5.1.正截面强度配筋计算:
2.5.2.抗裂验算:
列表墩顶现浇段受力主筋设计的钢筋面积、施工现状的钢筋面积和按方案处理后的钢筋面积。
计算各个钢筋面积的裂缝宽度:
按照《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTG D62—2004)中第6.4.2条规定,本项目的最大裂缝宽度不应超过0.2mm 。
考虑施工过程中空心板板长及墩顶现浇连续段长度有变化,不推荐采用现状的钢筋数量,推荐处理后的钢筋数量。
3、处理方案比选
3.1.补救措施:(1)将未露出板端的预埋钢筋位置的板顶凿开,补充 25受力钢筋,
与错误的钢筋焊接连接,再浇筑混凝土恢复空心板凿除部分;(2)将桥面铺装中用于抵抗墩顶负弯矩的 22钢筋换成 25钢筋。
3.2处理方案比选: 处理方案专家评审意见同意了推荐的处理方案,并为了使施工单位已购买的桥面现浇层钢筋不浪费,建议利用桥面现浇层钢筋形成束筋的方式对推荐方案进行了优化。
处理方案:空心板保持现状,桥面现浇层原 22钢筋上绑扎2根 10钢筋形成束筋,钢筋长度与原 22钢筋相同。
《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTG D62—2004)中第9.1.3条规定:组成束筋的单根钢筋直径不应大于36mm 。
组成束筋的单根钢筋根数,当其直径不大于25mm 时不应多于三根,当其直接大于28mm 时应为两根。
束筋成束后的等代直径为d n d e ,
其中n 为组成束筋的钢筋根数,d 为单根钢筋直径。
根据该条规定,可以推算出束筋的等代直径为26.15mm 。
4、施工方法及施工注意事项
4.1按照“《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTG D62—2004)中9.2.8条规定:由预制板与现浇混凝土结合的组合板,预制板顶面应做成凹凸不小于6mm 的粗糙面”施工,保证空心板与桥面现浇层的结合面满足设计及使用要求,桥面现浇层有效参与结构整体受力。
4.2桥面现浇层3号钢筋及2根 10钢筋形成的束筋最小混凝土保护层厚度大于等于30mm 。
4.3其它未尽事宜请按《公路桥涵施工技术规范》JTJ041—2000以及有关规定办理。
5、结论
本文介绍了排上大桥施工错误的处理方案,按照组合式受弯构件进行计算分析,利用20m 预应力
砼连续空心板桥面现浇层参与运营阶段整体受力,采用了经济合理、施工简便的处理方案,通过专家评审并成功运用,为类似的问题处理提供了参考。
参考文献
[1]交通部颁《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》JTG D60—2004 [2]交通部颁《公路桥涵施工技术规范》JTJ041-2000。