小半径曲线现浇箱梁张拉施工工艺及质量控制

黄福会

摘要：现浇互通匝道桥半径较小，需要在很短的线型中完成交通流向的转变，纵横坡渐变。这些桥线型多样，桥梁结构受力复杂，尤其小半径曲线梁桥，除承受弯矩、剪力外，还受到扭矩和翘曲的作用。曲线预应力混凝土连续箱梁桥采用支架现浇，预应力后张施工工艺。预应力施工工序需要精细化控制，才能保证施工质量。本文以一座典型的曲线形预应力混凝土连续现浇箱梁桥为工程背景，对预应力连续箱梁张拉施工工艺进行了总结。

Abstract： The radius of the ramp bridge is small， the traffic flow direction needs to be changed in a very short line， and the vertical and horizontal slope is gradual. These bridges have a variety of line types， and the structure of the bridge is complex. Especially the small radius curved beam bridge， in addition to bending moments and shear forces， is also affected by torque and warpage. Pre-stressed concrete continuous curved box-girder bridges adopts cast-in-situ support and post-tensioning construction technology. In order to ensure the construction quality， the process of prestress construction needs to be controlled in detail. Based on a typical curvilinear prestressed concrete continuous cast-in-place box girder bridge， this paper summarizes the tensioning technology of prestressed continuous box girder.

关键词：小半径;曲线箱梁桥;波纹管;预应力张拉

Key words： small radius;curved box-girder bridge;bellow;prestressed tension

中图分类号：U445.57                                   文献标识码：A                                  文章编号：1006-4311（2020）21-0138-03

1  工程概况

兰陵互通A匝道桥上跨京沪主线，荷载等级按公路

-Ⅰ级标准设计，平曲线半径160m，纵断面位于半径2000m的竖曲线上，线路横坡4%，线路纵坡3.5%。上部结构第一、三联设计为3*20m预应力混凝土现浇箱梁，现浇梁梁体单箱四室，箱梁高度为1.4m，箱梁顶板宽1950cm，两侧悬臂板长各200cm，边腹板为直腹板。

箱梁采用C50高強度混凝土，梁体仅设置了纵向预应力体系，预应力束采用低松弛预应力钢绞线，钢束直径为15.24mm，抗拉强度标准值为1860MPa，锚具采用YM15-15。预应力钢束均为曲线束，集中布置在箱梁腹板内，采用两端张拉方式，钢束张拉锚下控制应力采用？滓k=0.75fpR=1395MPa，张拉以应力控制为主，用引伸量加以校核。（图1）

2  预应力钢绞线安装

2.1 波纹管安装

据研究，防崩钢筋与波纹管内弧不密贴，防崩钢筋、定位钢筋数量及位置布设不到位等都是造成预应力施工时腹板产生裂纹的重要原因[1]。

径向力的是由于呈曲线形布置的预应力束，在张拉过程中，曲线钢束将因张拉绷紧后未达到拉直状态而产生。

2.1.1 预应力束管道左右偏离产生的径向力[2]

据相关研究显示，波纹管定位的偏差会导致径向力发生明显变化。在预应力管道施工过程中，由于管道定位不准的情况，使得曲线预应力束并非是理想的设计的顺滑的波形曲线，与设计图纸有出入。根据规范[3]关于后张预应力筋制作和安装所允许偏差的相关规定，管道坐标在梁高方向最大偏差允许值为1cm。

2.1.2 管道定位误差产生的径向力[4]

如图2所示，定位钢筋间距布置偏大，管道向下垂，张拉钢绞线时，此区域定会出现应力集中。

曲线半径越小的曲线梁桥，钢束产生的径向力就越大。所以在施工曲线梁时，当曲线半径越小，越需要加强防崩钢筋和定位钢筋的设置。在本工程施工中，防崩钢筋沿钢束中心线在平弯段20cm布置一道，在平曲线段50cm布置一道;定位钢筋纵向间距直线段80cm，曲线段40cm。（图3）

2.2 钢绞线安装

①穿束时将一根钢束中的全部预应力筋编束后整体穿入孔道中。整体穿束时，束前段设置穿束网套或特制的牵引头。

②同一束应顺畅不扭结，扭结将导致张拉时各根钢绞线受力不均匀，增大了钢绞线之间的摩阻，造成预应力损失加大。

3  预应力施工准备

3.1 預应力张拉计算

依据规范[3]，预应力钢绞线伸长量计算公式为：

由于材料的实际制造误差和其他因素，预应力筋弹性模量也会略有变化的，但在实际运用中取用的是固定值。据统计，实际与理论的弹性模量值的偏差能达到5%。故在计算理论伸长量时，对于重要的预应力混凝土结构，弹性模量应通过试验测定。本工程根据检测结果钢绞线弹性模量取E=2.0×103MPa。

由图4可以看出，由于曲线半径的影响，曲线桥梁内外钢绞线长度的差异不可忽略。本桥横截面较宽，有5个腹板，内边腹板钢绞线L1平均长度为5895cm，外边腹板钢绞线L2平均长度为6420cm，相差525cm。内外钢绞线布置位置不同，长度相差较大，预应力损失也不同，从而影响伸长值。

3.2 张拉设备选用

纵向预应力体系采用智能张拉设备进行张拉，张拉千斤顶与油压表应配套使用。在预施应力前须对千斤顶进行校定。校正系数不得大于1.05，校正有效期为6个月，且不超过300次张拉作业。压力表选用防震型，表面最大读数应为张拉力的1.5～2.0倍，精度采用0.4级，校正有效期为1个月。

4  预应力张拉

4.1 张拉技术要点

①混凝土强度及弹性模量达到设计值的90%且龄期不少于7天方可张拉。

②预应力钢绞线采用双端左右对称张拉，张拉程序：0→初应力→2倍初应力→σcon（持荷5min锚固）。

③预应力束由边腹板向中腹板顺序对称、均匀张拉，预应力张拉顺序为：F1→F3→F2。F1横向张拉顺序为

F2-1和F2-10→F2-2和F2-9→F2-3和F2-8→F2-4和F2-7→F2-5和F2-6。F3与F2横向张拉方式与F1相同（图5）。对应张拉数据见表1。

4.2 预应力控制要点

①曲线桥内外边腹板钢绞线长度不同，伸长值相差较大，张拉前应认真复核计算，张拉时严格按张拉顺序张拉，并应密切关注不同钢绞线伸长值的变化，将伸长值偏差控制在±6%以内。

②张拉过程中及时监测，观察梁板的上拱值和侧向变形程度，防止因变形过大使梁板产生裂纹。

③对现场用到的千斤顶、油泵、油压表使用前需进行配套检查，并根据千斤顶的校验曲线，计算相配套的油压表的各级张拉吨位下的油压表读数，填在卡片上，供张拉时使用。

④张拉时做到孔道、锚环、千斤顶三对中，使钢束、锚圈、千斤顶处于同一条轴线上。

⑤张拉过程中，油泵的进、回油的速度，油压表指针的上升及回落应平稳。回油操作时应缓慢，勿使油表指针受到擅击。

4.3 张拉质量检查

①钢绞线两端同时张拉时，用对讲机互报数据，尽量使两端伸长量误差控制在合理范围内，并注意观察滑丝和断丝的情况，作好记录。钢束终张拉时及24h后，断丝及滑丝数量不应超过预应力钢绞线总丝数的1.0%，并不应处于梁的同一侧，且一束内断丝不得超过一丝。

②张拉达到设计张拉吨位后，关闭主油缸油路，保持5min，测钢绞线伸长量。期间若油压有下降，补油到设计吨位的油压值，千斤顶回油，夹片自动锁定，则该束张拉结束，并及时作好记录。

③张拉结束后，立即计算张拉伸长值，偏差超过允许值则分析偏差可能的原因。若属于张拉计算方面的问题，则应直接改正;若为张拉设备、施工操作等原因，应将钢绞线放张重新实施张拉;若为张拉不到位原因，应及时补张拉，张拉到设计要求的水平。

④当采用四台千斤顶对称、两端张拉钢绞线时，各千斤顶之间同步张拉力的允许偏差为±2%，张拉控制应力的精度为±1.5%。

5  结论

通过对比实际、理论张拉伸长量，伸长量的偏差均控制在±6%以内，实际张拉效果良好，现场施工质量控制水平较高，整体工程质量取得了满意的结果。从兰陵互通A匝道预应力筋张拉效果看，计算采用的施工参数与现场实际施工有良好的契合度，施工工艺的布置及现场施工质量的控制方法是切实可行的。

曲线桥张拉应考虑曲线内外布置位置不同引起的钢绞线长度差异造成的影响，同时钢束张拉伸长量的计算也应考虑平曲线线形带来的影响。该工程施工中未出现预应力张拉不达标或混凝土受张拉影响出现质量问题等，为类似工程设计与施工提供参考。

参考文献：

[1]陈福山，圣树斌.无锡市西环线匝道桥预应力筋张拉伸长量计算[J].城市道桥与防洪，2007（7）：154-157.

[2]戴洁.匝道桥预应力箱梁现浇施工技术[J].城市道桥与防洪，2008（6）.

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

[4]向锦波.小半径曲线现浇连续箱梁预应力施工体会[J].科技信息，2009，33.

[5]黄振超.匝道桥梁预应力筋张拉伸长量的计算方法[J].建筑与工程，2010.