隆盛大桥60m箱梁预应力施工技术探讨

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摘要：隆盛大桥新建工程位于河南省洛阳市南部汝阳县城，横跨淮河支流汝河，是汝阳县隆盛路南北延伸工程的控制性工程。该桥主桥采用39.6m+60m+60m+39.6m预应力混凝土连续箱梁结构，引桥采用25m+2x30m+30m预应力混凝土连续小箱梁结构，箱梁预应力施工是箱梁制作的关键环节。

关键词：箱梁预应力施工关键技术

中图分类号：TU74文献标识码： A 文章编号：

引言连续箱梁结构具有适于工厂化集中预制，现场施工简便等特点，在公路桥梁工程中得到了广泛应用，本文就隆盛大桥60m箱梁的预应力施工环节进行探讨。

160m主箱梁结构构造

60m跨箱梁采用单箱单室直腹板断面，顶板宽度为11.995m，箱梁根部梁高3.6m，跨中及边跨合拢段梁高为2m，箱梁底板下缘按1.8次抛物线变化。主墩顶箱梁底板厚度为120cm，底板厚从悬臂根部至跨中由60～28cm，其间按1.8次抛物线变化；主墩顶箱梁顶板厚度为80cm，其余为30cm；箱梁腹板厚度为40～60cm。主梁悬臂长度为3m，翼缘外侧厚18cm，根部为50cm，采用折线变化，翼缘厚度在端横梁设置伸缩缝处统一加厚至60cm。边跨现浇段处设置宽度为1.56m端横梁。箱梁顶板根据桥面横坡的需要做成2%的坡度。

2预制箱梁的预应力材料要求

预应力钢铰线本项目60m箱梁用钢铰线156.2吨，预应力筋的质量应符合现行国家标准《预应力混凝土用钢铰线》（GB/T 5224-2003）规定。每批预应力钢筋应由同一牌号、规格及生产工艺的产品组成，不得混用。进场应对其质量证明文件、包装、标志和规格进行检验。预应力筋抗拉强度标准值fpk=1860Mpa，公称直径d=15.2mm，弹性模量1.95x105Mpa。检验结果不合格的钢铰线，不能用于工程中。钢铰线应存放在仓库内，如存放在室外时不得直接堆放在地面上，必须垫高、覆盖，时间不超过6个月。

锚具本项目60m箱梁用M15型锚具96套、BM15-4型锚具686套（用于张拉端）、H型梨形自锚头686套（用于固定端）。锚具质量应符合国家标准《预应力筋锚具、夹具和连接器》（GB/T 14370）规定，具有可靠的锚固性能、足够的承载能力和良好的适用性，保证充分发挥预应力筋的强度。锚具进场时，按出厂合格证和质量证明书核查其锚固性能类别、型号、规格及数量，并对外观、硬度进行检查，必要时还须做静载锚固性能试验。锚具必须使用同种材料、同一生产工艺条件下的同一家合格产品，须在仓库内配套保管。

预应力管道本项目60m箱梁使用70x19mm金属波纹扁管，采用厂家定制。管道进场应检查出厂合格证、质量保证书、产品试验检测报告，核对类别、型号、规格及数量，检验外观、尺寸、集中荷载下的径向刚度、荷载作用后的抗渗漏及抗弯曲渗漏等方面。并按规定进行取样检测，合格方可使用。

3预应力施工技术要求

1）管道安装预留孔管道的尺寸与位置应正确，必须保证弯曲座标及弯曲角度，用“#”或“U”字型定位架精确定位，孔道应平顺，孔道端部的预埋钢锚垫板应垂直于孔道中心线。定位钢筋间距直线段一般位置为50cm，在跨中截面各6m范围内间距25cm，平弯，竖弯段及箱梁梁底轮廓变化段应适当加密，以保证施工过程中其位置不发生移动或变形。定位钢筋与箱梁纵、横向钢筋采取点焊连接。在预应力管道附近对钢筋施焊时，应采取保护措施。所有管道均设置压浆孔，在最高点设排气孔、在最低点设置排水孔。

2）钢铰线制作钢铰线进场之后，张拉前应取样进行力学性能试验，以确定张拉吨位，引伸量和锚下应力之间的关系，用以对张拉吨位和引伸量作相应修正。钢铰线的下料用砂轮锯或切断机切割，严禁用电弧切割，切口两端用20号铅丝绑扎，防止松散。下料应通过计算确定，考虑结构的孔道长度或台座长度、锚夹具厚度、千斤顶长度、焊接接头或镦头预留量、冷拉伸长值、弹性回缩值、张拉伸长值和外露长度等因素。

3）预应力筋安装预应力筋可在浇筑混凝土之前或之后穿入管道，将几根钢束编束后整体、逐一装入管道中。穿束前应检查锚垫板和孔道，锚垫板应位置准确，孔道内应畅通，无积水和其他杂物。预应力筋有对焊接头时，宜将接头设置在受力较小处，并符合相关规定。对在混凝土浇筑及养生之前安装在管道中但在规定时限内没有压浆的预应力筋，应采取防止锈蚀或其他防腐蚀的措施，直至压浆。

在预应力筋安装在管道中后，管道端部开口应密封以防止湿气进入。采用蒸汽养生时，在养生完成之前不得安装预应力筋。在预应力筋构件附近实施焊接作业时，对预应力筋和金属构件应进行保护，防止溅上焊渣或造成其他损坏。在混凝土浇筑之前，将管道上一切非有意留的孔、开口或损坏之处修复，并检查预应力筋能否在管道内自由滑动。

4）张拉机具准备施加预应力的机具设备及仪表由专人使用和管理，并应在规定期限内进行维护和检验。千斤顶和压力表应配套校验，以确定张拉力和压力表之间的关系曲线，校验必须由经主管部门授权的法定计量技术机构定期进行。千斤顶使用超过6个月或200次或在使用过程中出现不正常现象或检修后应重新检验，弹簧测力计的校验期限不宜超过2个月。

5）预应力张拉

（1）施加预应力的准备工作：对预应力钢筋施加预应力之前，必须具备下列条件：张拉程序和现场施工说明书已经批准，现场施工人员具备预应力施工知识和正确操作的经验，锚具安装正确，后张构件混凝土已达到设计强度，施工现场安全预防措施到位。

（2）预应力筋张拉时要求：后张箱梁梁体强度应达到设计规定的90%，养护龄期≥7d（冬天为10d），方可进行张拉。预应力筋张拉前，必须检查混凝土预压区的振捣质量，如发现有蜂窝、孔洞等缺陷时，应按规程进行补强处理，待补强混凝土达到要求强度后，才可实施张拉作业。装设张拉设备和锚具时，应使它们的中心线对准孔道中心线，以保证预应力筋位置正确。

（3）预应力张拉控制依据：钢绞线张拉采取“应力应变双控”，本项目张拉控制应力为1357.8Mpa，实际伸长值与理论伸长值的差值控制在±6％以内，否则应暂停张拉，待查明原因并采取措施予以调整后，再继续张拉。

①预应力筋的理论伸长值ΔL（mm）按下式计算：

ΔL=PpL/ApEp式中：Pp——预应力筋的平均张拉力（N）

L——预应力筋的长度（mm）

Ap——预应力筋的截面面积（mm2）

Ep——预应力筋的弹性模量（N/mm2），由厂家提供材质单，取平均值得到。

②预应力筋张拉的实际伸长值ΔL（mm）按下式计算：

ΔL=ΔL1+ΔL2

式中：ΔL1——从初应力至最大张拉应力间的实测伸长值（mm）

ΔL2——初应力以下的推算伸长值（mm），可采用相邻级的伸长值。

（4）预张拉计算：设计伸长值是一种理论数据，在施工中由于孔道实际位置与设计位置误差、摩阻系数变化、钢绞线实际E值的变化以及其他原因会造成一定的计算偏差，故在施工前宜对钢绞线伸长值进行修正。修正公式为：ΔL=ΔL1×EY/ES

式中：ΔL——施工控制伸长量；

ΔL1——设计控制伸长量；

EY——设计弹模；

ES——实测弹模。

张拉前除对设计伸长值修整，对通长束还应进行预张拉，对通长束进行10%阶段控制应力的预张拉，并增加阶段观测，根据伸长量反算出孔道摩阻系数和重新修正伸长量，确保预应力满足设计要求。

（5）预应力操作程序：张拉器具根据设计要求，使用YCW 500 套筒千斤顶全部张拉。张拉流程：准备工作张拉设备安装锚具、孔道、千斤顶三心一线记录夹片外露量张拉初应力0.1σcon划伸长量基点核对夹片回缩量（根据行程倒顶）张拉σcon核对伸长量持荷2min锚固回油、工具锚松脱、依次卸下工具锚、千斤顶孔道压浆封锚。

①预应力筋张拉时，在筋略为拉紧的过程中，要及时调整锚具和千斤顶位置，使孔道轴线、锚具位置和千斤顶三者在同一直线上，同时调整预应力筋松紧程度，使筋受力均匀，然后加载至张拉控制应力的10%，并用红油漆划线标记，记录伸长量。伸长值应从初应力时开始量测，初应力以下的推算伸长值采用相邻等级即张拉控制应力为10％～20％时的伸长值。

②继续张拉并按千斤顶的行程进行倒顶，倒顶后注意将夹片与工具锚敲紧。张拉至控制应力后，测量伸长量，并认真检查有无断丝、滑丝现象。预应力筋的锚固在张拉控制应力处于稳定状态下进行，锚固阶段张拉端预应力筋的内缩量不应大于6mm。

③预应力筋在张拉控制应力达到稳定后方可锚固。预应力筋锚固外露长度不宜小于30mm，锚具用封端混凝土保护。锚固完毕端头多余预应力筋用砂轮机切割。

（5）张拉顺序：根据设计图纸要求，预应力筋张拉的顺序：先张拉中层束，再张拉下层束，后张拉上层束，且横桥向对称张拉。

（6）后张预应力筋断丝及滑移不得超过下表的控制数

后张预应力筋断丝、滑移限制

注：①钢绞线断丝系指单根钢绞线内钢丝的断丝；

②超过表列控制数时，原则上应更换，当不能更换时，在许可的条件下，可采取补救措施，如提高其他束预应力值，但须满足设计上各个阶段极限状态的要求。

后张孔道压浆预应力筋张拉后，孔道应尽早压浆，压浆前，应对孔道进行清洁处理。按照设计要求孔道压浆标号和箱梁梁体强度一致，采用C50。孔道压浆宜采用水泥浆，所用材料应符合下列要求：

水泥：宜采用不低于52.5的硅酸盐水泥或普通水泥。本项目严禁使用矿渣水泥。水：采用清洁的饮用水。外加剂：宜采用具有低含水量、流动性好、最小渗出及膨胀性等特性的外加剂。用量通过试验确定。

水泥浆的技术条件应符合下列规定：水灰比宜为0.40～O.45，掺入减水剂时，水灰比可减小到O.35。水泥浆的泌水率最大不得超过3％，拌和后3h泌水率宜控制在2％，泌水应在24h内重新全部被浆吸回。通过试验后，水泥浆中可掺入适量膨胀剂，但其自由膨胀率应小于10％。水泥浆稠度宜控制在14—18s之间。

金属管道注浆前应冲洗清除有害材料。水泥浆自拌制至压入孔道的延续时间一般控制在30—45min范围内，水泥浆在使用前和压注过程中应连续搅拌。压浆时，对曲线孔道和竖向孔道应从最低点的压浆孔压入，由最高点的排气孔排气和泌水。压浆顺序宜先压注下层孔道。压浆应缓慢、均匀，不得中断，排气孔依次一一放开和关闭，使孔道内排气通畅。较集中和邻近的孔道，宜尽量先连续压浆完成。不能连续压浆时，后压浆孔道应在压浆前用压力水冲洗通畅;对掺加外加剂泌水率较小的水泥浆，通过试验证明能达到孔道内饱满时，可采用一次压浆的方法；不掺外加剂的水泥浆，可采用二次压浆法，两次间隔时间宜为30～45min。压浆应使用活塞式压浆泵，不得使用压缩空气。压浆的最大压力宜为0.5～0.7MPa；当孔道较长或采用一次压浆时，最大压力宜为1.0MPa。梁体竖向预应力筋孔道的压浆最大压力可控制在0.3～0.4MPa。压浆应达到孔道另一端饱满和出浆，并应达到排出与规定稠度相同的水泥浆为止。为保证管道中充满灰浆，关闭出浆口后，应保持不小于0.5MPa，不少于2min稳压期。压浆过程中及压浆后48h内，结构混凝土的温度不得低于5℃，否则应采取保温措施。当气温高于35℃时，压浆宜在夜间进行。压浆时，每一工作班应留取不少于3 组的标准试件，标养28d后检查强度，作为评定水泥浆质量的依据。

压浆后应先将其周围冲洗干净并对粱端混凝土凿毛，然后设置钢筋网浇筑封锚混凝土。封锚混凝土的强度应符合设计规定，一般不宜低于构件混凝土强度的80％。对于后张预制构件，在管道压浆前不得安装就位和移位，在压浆强度达到要求后方可移运和吊装。

3质量检验：对预应力工程质量的检验，除满足设计要求外，还应进行预应力钢材编束、孔道预留、施加预应力、孔道压浆等项目的施工检验以及预应力筋、张拉机具、锚夹具的质量，具体检验按规范进行。后张预应力筋制作安装的允许偏差见下表：

后张法预应力筋制作安装允许偏差

结束语箱梁预应力施工质量直接关系到隆盛大桥的使用年限和服务质量，因此，在施工过程中，一定要严格施工工序，严把关键技术，确保工艺得当、操作准确，规范施工、严保质量，为加快工程进度和确保工程按时完工打下坚实基础。

参考文献：

[1] 中华人民共和国交通部.JTG/T F50-2011公路桥涵施工技术规范北京:人民交通出版社