后张法预应力砼桥梁施工技术应用研究

赵蓓蕾

摘要： 近年来，我国的公路工程得到了较多的建设，其中，预应力混凝土是主要的结构类型。在本文中，将就后张法预应力砼桥梁施工技术应用进行一定的研究。

Abstract： In recent years， the highway engineering in China has got more construction， in which prestressed concrete structure is the main type. In this paper， the application of prestressed concrete bridge construction technology will be studied.

关键词： 后张法预应力；砼桥梁；施工技术；应用

Key words： post tensioned prestressing；concrete bridge；construction technology；application

中图分类号：U445.57 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2017）05-0109-03

0 引言

大跨预应力混凝土梁在现代桥梁建筑领域越来越多见。后张法预应力施工是大跨预应力桥梁施工的常用工法。但是严格来讲，后张法施工的预应力混凝土结构，在模板、支架、钢筋、混凝土方面会产生各种质量问题，如堵管、管道腐蚀、张拉顺序错位等等。这些问题多发生在混凝土浇筑，预应力穿束，预应力张拉以及孔道注浆、封锚等工段，由于技术要求严格，在施工中如果不加强防治，就可能因为桥梁工程质量不达标造成重大桥梁安全事故。对此，本文基于后张法预应力砼桥梁施工要求首先介绍其基本施工流程，继而从技术控制的角度围绕施工中常见的质量问题及正确的技术措施展开讨论，旨在通过施工技术及质量控制水平的提高，达到桥梁工程建设要求，防止安全事故发生。

1 预应力砼结构基本原理及分类

1.1 基本原理

预应力混凝土结构，即对构件施加荷载之前，通过高强钢筋材料的应用对混凝土施加压力，即通过提前对钢筋混凝土以及混凝土材料压应力的施加使其形成人为的应力状态，该种应力的分布规律以及大小，将有效实现荷载作用的开裂抵消，或者减少裂缝开裂程度，该种结构就称之为预应力混凝土结构。

普通鋼筋混凝土结构混凝土材料的抗拉强度不及钢筋材料，这种设计缺陷截止到目前还没有更好的改进办法。当钢混结构承受荷载时，钢筋的应变能力比混凝土受拉极限应变值高很多，这直接导致了混凝土开裂，并因此导致裂缝的发生。而通过预应力的施加，则能够有效实现普通混凝土缺点的克服，即在提升结构承载力、提升整体刚度的情况下实现裂缝的控制。在预应力混凝土结构施工中，许多工程单位会采用机械张拉高强钢筋对预应力结构施加张拉荷载，使混凝土材料偏心受压，通过这种方式在混凝土结构中形成张拉应力。通过该种方式的应用，两种高强材料则都能够在混凝土结构当中实现各自力学性能的充分发挥，且避免构件裂缝的出现，同普通混凝土材料相比，能够在提升刚度的情况下使结构具有更高的耐久性。

1.2 分类

1.2.1 体内、体外预应力混凝土结构

当前工程领域比较常见的体内预应力混凝土结构，实际是将预应力筋置于混凝土内部的混凝土结构。与之对应的是体外预应力混凝土结构，是将预应力筋放置在混凝土外部的结构类型。通俗地讲，体外预应力混凝土就是在混凝土锚固块之上锚固预应力筋的结构形式，它是由两端锚固块将预应力传递给整个混凝土结构。

体外预应力通常有几大特性：一是预应力索安装步骤简单，可有效规避诸多细节上的误操作，无需在混凝土内部设置预应力筋，在使普通钢筋具有布置简单特征的基础上提升工作效率，对提高工程质量大有裨益。二是无须在混凝土内部布置预应力索管道，体外索预应力可直接低于腹板剪力，以此在实现工程量减少的情况下降低工程整体造价。三是在灌浆当中不容易发生问题，即使发生问题情况也非常容易解决。

1.2.2 先张、后张混凝土结构

根据混凝土浇筑以及钢筋张拉顺序的不同，可以将其分为后张以及先张两种方式。其中，后张法即当混凝土材料结硬后再进行钢筋的张拉，在具体施工中，需要先在梁体上打设预应力孔，再进行混凝土的浇筑，待混凝土强度符合设计标准后再进行预应力筋穿束，最后从两端开始张拉，在梁端位置锚固。此时，梁体混凝土同钢筋间还没有彻底黏结，需要通过水泥浆的压注实现孔道的填塞，以此使预应力钢筋同混凝土间能够形成整体。

先张法方面，即先进行预应力钢筋的张拉，之后再进行混凝土材料的浇筑。在该种方式中，需要先做好张拉台座的设置，之后将完成制作的钢筋穿入到台座当中，通常情况下先在一端使用夹具夹牢，当另一端使用机具张拉时在张拉台座上临时锚固，之后再进行混凝土的浇筑，当其达到一定强度之后再切断钢筋。此时，混凝土则能够紧紧地实现预应力钢筋的握裹，预应力钢筋回弹力将通过混凝土同钢筋间的黏结作用实现向混凝土材料的传递，以此使构件受到预压应力。

2 后张法预应力砼桥梁施工工艺

2.1 后张法工艺原理

首先对混凝土构件施加预应力，以抵消结构内部的拉应力，从而有效防止混凝土构件在内部拉应力的作用下开裂，已经开裂的部分在预应力的作用下也能有一定程度的收敛。其原理是借助张拉预应力钢筋使混凝土构件产生预压应力。张拉结束后尽快浇筑混凝土，使其与预应力筋粘结成一个整体，以提高混凝土构件的强度，避免其在拉应力的作用下开裂。

2.2 工艺流程

在预应力混凝土桥梁施工中，虽然每个工程都有不同的参数要求和技术措施，但是都有一套最基本的工艺流程，如图1所示。

除此以外，也有一套通用的工艺要点：

第一，构件检查清理。在预应力施加之前，需要先做好混凝土构件的全面检查，保证其尺寸以及外观能够符合质量要求，在张拉时，保证混凝土材料强度不会低于设计规定。

第二，张拉方式确定。通常情况下，会从两端位置对预应力进行张拉，而根据施工方式以及现场条件方面的影响，也有单侧张拉情况，需要充分联系设计图以及计算书确定，同时，为了保证预应力分布的均匀性，则需要每一根做好张拉方向的把握。

第三，张拉顺序确定。在具体施工中，需要严格按照设计图以及计算书当中要求确定张拉顺序，如果没有指定张拉顺序，则需要按照偏心荷载小、均匀对称的方式处理。

第四，张拉设备选用。根据构件特点以及张拉力大小等因素做好张拉设备的选择，主要包括有张拉设备行程、盾尾以及压力表规格等。在选择好张拉设备之后，需要做好配套校验工作，在具体校验中，需要做好超张拉力油压表读数的校验，以此便于张拉当中的掌握。

第五，模板支架检查。在预应力施加的情况下，混凝土材料不可避免地会存在弹性变形情况，同时，在直轴偏心布置钢束时，也将产生具有相反方向的挠曲。对此，在张拉时如果对挠曲以及轴向收缩进行约束，则可能以此使混凝土出现裂缝。对此，在具体张拉时则可以做好弹性变形量以及方向的充分掌握，检查支架同模板间是否存在对变形产生约束的区域。

3 后张法预应力砼桥梁施工应用实例

3.1 工程概况

我国南部某城市立交桥工程，桥跨布置分别为2×26m、3×29m、4×25m、2×21.8m、3×30m，12.99m 宽箱梁横断面为单箱双室，斜腹板。8.99m 宽箱梁横断面为单箱单室，斜腹板。梁高 1.7m，箱梁翼缘板长为 2.0m，以混凝土连续箱梁整体现浇设计。

3.2 后张法技术措施

3.2.1 钢筋工程

在将钢筋运输到施工现场之后，在经过二次试验合格之后才能够使用，并在具体下料之前做好调直除锈处理，保证其表面不存在水锈以及油污情况，并严格按照施工图当中尺寸加工，保证弯钩制作能够满足规范要求。

3.2.2 模板工程

该工程模板为钢模，保证混凝土表面间具有较高的光洁度、刚度以及稳定性，在模板接缝位置做好胶皮条以及海绵的夹入，避免发生漏浆情况，并做好模板的支撑，通过对支架的稳定拼装保证结构物各方面尺寸，并在完成处理后及时验模，之后再进入到下一道工序。

3.2.3 钻孔桩施工

骨架制作方面，在现场进行钢筋骨架的加工，在下放骨架时做好孔壁方面的控制，避免出现碰撞情况，如果在放置当中存在困难，则需要及时做好问题存在原因的查明，避免出现强行插入其中的情况。在安放钢筋骨架之后，要保证其底面以及顶面标高能够满足设计标准，保证误差在5cm以内。采用导管法水下浇筑混凝土，导管接头必须牢固，在导管使用之前做好承压、水密以及接头抗拉试验。在首次灌注混凝土时，需要按设计要求严格控制导管下口与孔底的间距（设计间距为25-40cm），導管插入混凝土内部至少1m。在开始灌筑之后，则需要保证关注的连续性，拆导管时尽量缩短间隔时间，灌注混凝土时用探测锤随时探测混凝土面，将导管埋深始终控制在3m左右。混凝土面浇筑到与骨架底部相距1m的位置时，需要在使导管具有稍大埋深的情况下减缓灌筑速度，以免骨架在混凝土冲击力的作用下上浮。混凝土面浇筑到与骨架相距4m时上提导管，缩短导管埋深。

3.2.4 墩台柱施工

墩台柱方面，按照设计要求设计钢模，再分段吊装到指定位置，用螺母连接各段，并且各段接头处垫海绵或皮垫，四周做好撑拉处理，以挂线做好矫正测量，保证其具有准确的垂直度。确认模板工程和钢筋工程符合设计要求后随即进入混凝土浇筑工序。在该环节中，先用专用车辆将混凝土运抵施工现场，再分成浇筑到位。浇筑时保证混凝土面同串筒底部间的距离在2m以内，以规避混凝土离析的问题。在浇筑当中，要做好混凝土材料坍落度的检查，为了避免出现漏振以及过振情况，则需要保证浇筑的连续性，如果因特殊情况需要中断，则需要保证间断时间小于前层混凝土材料重塑以及初凝时间，并在完成材料浇筑之后及时做好养生以及洒水处理，以此保证混凝土当中水化热水分不会散失。

3.2.5 箱梁施工

施作箱梁时，通过角模、竹胶板施作箱梁腹板外侧和底模，采用2.5cm厚的木模施作箱梁顶端和腹板内侧。浇筑箱梁混凝土时如果技术控制不当，极易出现支架变形或土基塑形变形的情况。该种不均匀情况的存在，则可能造成支点处的混凝土出现裂缝。有鉴于此，浇筑箱梁混凝土时，应该先浇筑到腹板承托处，调整后再浇筑顶板混凝土。

待箱梁混凝土强度达到设计要求后，尽快以组合的方式拼装底模版，并在其上铺设钢板，以确保整个箱梁结构的强度、刚度、稳定性全部达到承载力的设计要求，从而确保整个混凝土结构尺寸精准。混凝土材料方面，采用搅拌制，输送泵入模，以一次性方式实现梁体混凝土材料的灌筑，由于梁体高度较高，则使用水平分层、斜向分段的方式处理，并在具体施工中对混凝土坍落度进行有效的控制。采用侧模振动及插入式振捣工法振捣梁体混凝土。振捣时，应根据附着式振捣器的作用半径按“品”字布置侧模振捣器（间距为1.6m）。振捣中必须按照混凝土浇筑顺序分组振捣。

3.3 竣工验收

本工程采用后张法预应力张拉时，现场以张拉力为主，伸长量为校核控制，张拉伸长率按±6%的标准进行控制。竣工后每个班组至少抽查3件预应力筋，即预应力筋总数的3%，抽检结果详见表1。

本工程工后抽检的张拉伸长率为±4%，符合±6%的控制标准；钢丝断丝和滑脱的数量约占构件同一截面钢丝总数的1%，达到了小于等于3%的质量标准。钢束断面未超过钢丝总数的1%，也符合质量控制要求，并且施工中由于工艺和技术控制规范、严谨，整个施工过程未出现堵管、预应力结构腐蚀等严重的质量问题，总体来看，整个工程的施工质量达到了设计要求。

4 结论

通过本工程案例的竣工验收结果显示该工程的张拉工艺、质量控制都达到了设计要求，说明该工程所采取的施工工艺和技术措施切实可行，只要现场监督控制到位，就能够有效预防堵管问题的发生，并且有助于延缓预应力腐蚀，提高桥梁预应力结构的耐久性和安全性能。在实际工作中，建议施工单位严格把握施工要点，通过科学施工技术的应用保障工程质量。

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