CN113502922A - 一种钢管混凝土拱肋的防脱粘成型方法 - Google Patents

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Abstract

在架设拱肋时，沿拱肋的轴线在拱肋的钢管内设置多个扩张器。在拱肋内压注混凝土后，使扩张器扩张，在混凝土内产生一个增大的空间，增加拱肋段内的混凝土压强，并使钢管环向受到拉力，且一直维持到混凝土终凝后。再向扩张器内部灌注可凝固的浆液，使扩张器成为混凝土内可承载的部分，完成拱肋的成型施工。该方法可避免拱肋内混凝土与钢管壁间的脱空和脱粘，且增加的材料和费用低，操作简单高效。

Description

一种钢管混凝土拱肋的防脱粘成型方法
技术领域
本发明涉及建筑施工技术领域，尤其涉及一种钢管混凝土拱肋的防脱粘成型方法。
背景技术
近些年，钢管混凝土在超高层建筑和大跨桥梁中得到广泛应用，其截面以圆形为主。钢管和混凝土相辅相成，一方面钢管类似箍筋，使得混凝土三向受压，抗压能力增强，另一方面，内填混凝土又解决了钢管潜在的失稳问题。
随着实际工程中钢管混凝土应用的增多，发现很多内部混凝土和钢管内壁存在空隙，空隙厚度大的称为脱空，间隙厚度很小的一般称为脱粘。钢管混凝土拱桥的拱肋暴露在野外，且采用泵送混凝土灌注，一般认为，按照相关的工艺标准进行施工，混凝土的内部即可达到饱满。但按常规方法施工的钢管混凝土拱桥，在施工或使用过程中，混凝土和钢管间的脱空不可避免。脱空的主要原因是混凝土在形成强度过程中的体积收缩，使用过程中温度作用下混凝土径向收缩，或钢管径向膨胀造成的二者脱离等。在建筑结构中，主要是这种界面脱离造成径向的脱粘。对于钢管混凝土拱桥，脱空和脱粘主要发生在拱顶段，因为拱顶段相对较平坦，且是整个拱肋的最高部位。脱空直接影响钢管和混凝土的共同作用，且多数设计规范目前尚未考虑脱空的影响。
如何避免钢管混凝土构件的脱空引起了关注。现行的方法主要是采用微膨胀混凝土、缓膨胀混凝土、以及在钢管内壁焊接防脱粘的连接件等。因较多的防脱粘连接件，会增加混凝土泵送的阻力，不能过多设置。目前主要靠混凝土的膨胀增强钢管对混凝土的紧箍力，从而防范脱粘。然而膨胀剂使混凝土的体积膨胀量有限，高温使钢管的膨胀作用更大，因此，混凝土和钢管的脱粘不可避免。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种钢管混凝土拱肋的防脱粘成型方法。
本发明采用的技术方案：架设拱肋钢管期间，在钢管内设置扩张器；钢管内压注满混凝土后，使扩张器扩张，在混凝土内产生一个增大的空间，增加拱肋钢管内的混凝土压强，并使钢管环向拉应力增大；维持扩张器的扩张，直到混凝土强度达到设定值。
优选地，所述设定值为混凝土设计强度的50％。
优选地，所述混凝土为微膨胀的自密实混凝土，强度等级至少为C60。
优选地，所述扩张器的内部空间在扩张器扩张过程中，或随后的施工步骤中，用聚氨酯浆液充满。
优选地，所述扩张器的内部空间在扩张器扩张过程中，或随后的施工步骤中，用环氧树脂或环氧砂浆充满。
优选地，所述扩张器的内部空间在扩张器扩张过程中，或随后的施工步骤中，用没有掺加粗集料的混凝土浆液充满。
优选地，所述扩张器为实心千斤顶。
优选地，所述扩张器为土工布袋；
优选地，所述扩张器只设置在拱肋顶部钢管内。
优选地，所述扩张器附近的钢管外表面安装有应变计，监测钢管圆周向的拉应力，以此限制扩张器的扩张程度。
扩张器的扩张可以抵消掉混凝土在成型过程中的收缩，避免形成脱空和脱粘，且钢管壁内的张力，也使二者更加牢固地粘结在一起。
本发明的有益效果为：通过在拱肋的钢管内预设扩张器，并在浇筑混凝土后使扩张器扩张，增大混凝土的压强，并使钢管环向受到拉力并环向扩张，维持到混凝土凝固并具有一定的强度，该方法可避免拱肋内混凝土与钢管壁间的脱空和脱粘。方法高效，增强了钢管混凝土的结合质量；所用千斤顶为定型产品，土工布袋容易得到，增加的材料少；该方法不改变原有施工进程，不增加工期；所增加部分的操作作业简单，无需特殊技术工人，便于推广。
附图说明
图1实施例1中拱肋钢管架设后的拱顶拱肋纵剖示意图；
图2实施例1中混凝土压注后的拱顶拱肋纵剖示意图；
图3实施例1中布袋内压浆后的拱顶拱肋纵剖示意图；
图4实施例2中拱肋钢管架设后的拱顶拱肋纵剖示意图；
图5实施例2中混凝土压注后的拱顶拱肋纵剖示意图；
图6实施例2中千斤顶伸长后的拱顶拱肋纵剖示意图。
图中：1-钢管，2-混凝土，3-拱肋排气管，4-千斤顶，6-应变计，7-进油管，8-定位绳，9-进浆管，10-土工布袋，11-浆液，12-泵送管。
具体实施方式
实施例1
本实施例中采用土工布袋作为扩张器。以某钢管混凝土拱桥中的一根拱肋的成型为例。该拱肋的钢管外径为1200mm，壁厚20mm。混凝土采用微膨胀的自密实混凝土，强度等级为C80，初凝时间6小时，终凝时间为10小时。为提高成型后钢管与内部混凝土间的抗脱粘能力，采用以下施工方案：
在架设拱肋钢管节段前，在对应拱高1/4处、1/2处、3/4处、拱顶，共计五处的钢管段内，设置土工布袋10，其中拱顶处的如图1所示。定位绳8采用细钢丝绳，两端系在钢管1的上侧和下侧内壁上，处于绷紧状态。土工布袋10的上下两端系在定位绳8上。进浆管9为耐高压管，一端伸入土工布袋10内，一端伸出钢管1的上部外表面，下端与土工布袋10绑扎紧密，上端穿过钢管1的通孔处用环氧树脂胶密封。土工布袋10附近有拱肋排气管3和泵送管12，泵送管12与从混凝土泵伸出的压送混凝土的管子相连。在土工布袋10上方的钢管1的外表面，安装有应变计6，监测钢管1圆周向的拉应力。
按常规的方法，拱肋两侧对称地从低到高，依次通过泵送管12向钢管1内压注混凝土2，及时关闭有混凝土2流出的拱肋排气管3。如此一直作业到拱顶，在三个小时内完成该拱肋混凝土2的压注，见图2。
混凝土2压注完成后，立即转入土工布袋10的灌注作业。确保在该作业开始前，与钢管1相连的各管子等关闭，拱肋处于密闭状态。同时向各个土工布袋10内压注混凝土2中筛除粗集料后的混凝土浆液。筛除作业采用振动筛。该混凝土浆液压注的的压强从低到高增加，同时监测应变计6，在钢管1圆周向的拉应力接近150MPa时停止继续加压，暂时关闭进浆管9，见图3。在浆液11没有失去流动性前，为维持压力阶段。在此阶段，若钢管1圆周向的拉应力有较大下降，补压。
实施例2
本实施例采用千斤顶作为扩张器。以某钢管混凝土拱桥中的一根拱肋的成型为例。该拱肋的钢管外径为1200mm，壁厚20mm。混凝土采用微膨胀的自密实混凝土，强度等级为C80，初凝时间6小时，终凝时间为10小时。为提高成型后钢管与内部混凝土间的抗脱粘能力，采用以下施工方案：
考虑到混凝土2与钢管1的脱空或脱粘一般发生在拱顶部位，架设拱肋钢管节段前，只在对应拱顶处的钢管段内，设置千斤顶4，如图4所示。千斤顶4用细钢丝绳悬挂在钢管1内，处于水平状态。千斤顶4为实心的，有一个进油管7。千斤顶4缸体的内径为400mm。初始状态，千斤顶4的顶伸杆完全回缩，顶伸杆的最大伸长量为600mm。进油管7穿过钢管1的通孔处用环氧树脂胶密封。千斤顶4附近有拱肋排气管3和泵送管12，泵送管12与从混凝土泵伸出的压送混凝土的管子相连。在千斤顶4上方的钢管1的外表面，安装有应变计6，监测钢管1圆周向的拉应力。
按常规的方法，拱肋两侧对称地从低到高，依次通过泵送管12向钢管1内压注混凝土2，及时关闭有混凝土2流出的拱肋排气管3。如此一直作业到拱顶，在三个小时内完成该拱肋混凝土2的压注，见图5。
混凝土2压注完成后，立即转入千斤顶4的扩张作业。确保在该作业开始前，与钢管1相连的各管子等关闭，拱肋处于密闭状态。千斤顶4的顶伸杆缓慢伸长，速度不超过每分钟1cm。同时监测应变计6，在钢管1圆周向的拉应力接近150MPa时关闭千斤顶4的进油管7，见图6。继续监测应变计6，若应变值下降超过10％，打开进油管7，如前所述继续向千斤顶4送油。使钢管1圆周向的拉应力维持在150MPa，使混凝土2一直处于高的压强下凝固成型，一直到凝土2强度达到设计值的50％。
随后，在钢管1外剪断进油管7，并用细管穿过进油管7伸入千斤顶4的油缸底部，吸出液压油。并冲洗千斤顶4的油缸。另用一根细管穿过进油管7伸入千斤顶4的油缸，注入双组份的环氧树脂胶液，直至灌满，有液体从进油管7顶端流出。
至此，按本发明的方案，完成了该拱肋的成型施工。

Claims (10)

1.一种钢管混凝土拱肋的防脱粘成型方法，其特征在于：架设拱肋钢管期间，在钢管内设置扩张器；钢管内压注满混凝土后，使扩张器扩张，在混凝土内产生一个增大的空间，增加拱肋钢管内的混凝土压强，并使钢管环向拉应力增大；维持扩张器的扩张，直到混凝土强度达到设定值。
2.根据权利要求1所述的一种钢管混凝土拱肋的防脱粘成型方法，其特征在于：所述设定值为混凝土设计强度的50％。
3.根据权利要求1所述的一种钢管混凝土拱肋的防脱粘成型方法，其特征在于：所述混凝土为微膨胀的自密实混凝土，强度等级至少为C60。
4.根据权利要求1所述的一种钢管混凝土拱肋的防脱粘成型方法，其特征在于：所述扩张器的内部空间在扩张器扩张过程中，或随后的施工步骤中，用聚氨酯浆液充满。
5.根据权利要求1所述的一种钢管混凝土拱肋的防脱粘成型方法，其特征在于：所述扩张器的内部空间在扩张器扩张过程中，或随后的施工步骤中，用环氧树脂或环氧砂浆充满。
6.根据权利要求1所述的一种钢管混凝土拱肋的防脱粘成型方法，其特征在于：所述扩张器的内部空间在扩张器扩张过程中，或随后的施工步骤中，用没有掺加粗集料的混凝土浆液充满。
7.根据权利要求1所述的一种钢管混凝土拱肋的防脱粘成型方法，其特征在于：所述扩张器为实心千斤顶。
8.根据权利要求1所述的一种钢管混凝土拱肋的防脱粘成型方法，其特征在于：所述扩张器为土工布袋；
9.根据权利要求1所述的一种钢管混凝土拱肋的防脱粘成型方法，其特征在于：所述扩张器只设置在拱肋顶部钢管内。
10.根据权利要求1所述的一种钢管混凝土拱肋的防脱粘成型方法，其特征在于：所述扩张器附近的钢管外表面安装有应变计，监测钢管圆周向的拉应力，以此限制扩张器的扩张程度。
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