浅谈预应力技术在桥梁施工中的应用

刘彬 张文瑞

摘 要：我国经济的快速发展，促使了城市化建设的突飞猛进，各地都在不断加大市政路桥建设的投资。立交桥、高架桥以及跨河桥等构筑物占城市交通的比重越来越大，桥梁工程的施工技术也在不断提高。本文就市政路桥的某桥梁工程为实例，对预应力混凝土箱梁施工技术进行了详细的分析和探讨，以供业内技术人员参考。

关键词：市政桥梁;后张预应力;施工技术

1.工程概况

某新建桥梁工程是该区域的示范性建设工程，桥型布置为5×20m预应力空心板+（45+80+45）m预应力混凝土连续箱梁+5×20m预应力空心板，柱式墩（主墩为薄壁墩），肋板式台，钻孔灌注桩基础。桥梁横断面布置：0.5m防撞护栏+10.5m行车道+0.5m防撞护栏，桥面全宽11.5m。桥梁主桥位于平面直线上，部分引桥位于曲线上，桥梁最大纵坡2.99%，竖曲线半径R=4500m，桥面横坡双向1.5%。

主桥上部结构为45+80+45m三跨预应力混凝土连续箱梁，采用挂篮悬浇施工，单箱单室截面箱梁根部高度4.8m，跨中高度2.4m;箱梁根部底板厚75cm，跨中厚30cm，箱梁高度以及箱梁底板厚度按2次抛物线变化。箱梁腹板根部厚75cm，跨中厚50cm。箱梁顶板厚度28cm。箱梁顶宽11.5m，底宽6.5m顶板悬臂长度2.5m，悬臂板端部厚20cm，根部厚65cm。箱梁顶设有1.5%的双向横坡，底板保持水平。

2.工程施工特点

本工程主桥承台在河岸边水面下8m左右，现场不具备放坡开挖条件，河道在保证60m净宽通航条件下，向河道内两侧各填土10m，基坑开挖采取拉森钢板桩支护措施，保证深基坑施工安全。主桥挂篮悬浇施工是本工程的重点、难点，在施工过程中，我公司积极组织、精细施工，严格控制挂篮就位、梁段浇筑、预应力施工及挂篮前移四个主要工况，确保桥梁线形符合设计要求。同时各专业施工作业队必须协同合作、各工序紧密衔接，通过合理调配来节约施工时间，全力确保如期完工。主桥上部构造按全预应力混凝土设计，纵向预应力钢束设置了腹板（F）、顶板悬浇束（T）、中跨顶板束（ZT）、中跨底板束（ZD）、边跨顶板束（BT）、边跨底板束（BD）等多种形式，钢束类型为15-22、15-19两种类型，纵向预应力采用标准强度1860Mpa，设计锚下张拉控制应力1395Mpa。箱梁纵向钢束每股直径15.2mm，大吨位群锚体系，纵向预应力筋除边跨合拢段钢束采用内单端张拉外其余均采用两端张拉，箱梁混凝土采用C50砼。

工艺流程：测量放线→ 拼装前准备→托架施工→底模安装→托架预压及沉降观测→预压卸载及底模标高调整→模板安装及钢筋绑扎→混凝土浇筑及养生→拆除内模、侧模及翼板底模→预应力施工→挂篮安装及前移。

3.施工方法

3.1支架与模板的施工。本桥地处河畔，地势高低起伏，地基承载力较差，采取了钻孔灌注桩承载。挂篮施工按监理审批后专项方案施工。待托架搭设完成并验收合格后，继续箱梁底模板的安装，底模、侧模采用工厂加工定型整体钢模，内模采用木模，一次立模浇筑。在整个施工中，应按设计要求预留预拱度。安装过程中，应注意施工的平整度及垂直度，并要符合规范及验收要求，在托架下方设置沉降观测点以定时观测和记录情况。

3.2钢筋加工绑扎。预应力钢筋混凝土箱梁中普通钢筋既有受力筋又有架立钢筋，形状复杂，数量多，首先将普通钢筋制成平面或立體骨架，骨架在模具上制作，焊接牢固，主筋骨架之间、骨架与斜筋之间采用双面焊，焊缝长度不小于设计要求的钢筋直径的5倍，以免在吊装过程中变形。钢筋绑扎成骨架后，根据每根预应力钢束坐标，在骨架上划线，并点焊定位筋，然后绑扎固定筋。分层测量、划线、绑扎、焊钢束定位筋。普通钢筋绑扎成骨架后，根据各预应力钢束的坐标和曲线要素，首先在骨架的箍筋上测量划线，并点焊定位筋，然后在定位筋上绑扎钢束的导向筋。

3.3波纹管绑扎固定。预应力钢束孔道采用预埋塑料波纹管成孔，波纹管外购，并应具有足够的强度和刚度，经水密性试验检验合格。其长度根据管道长度定制，出现接头处用接头波纹管连接。接缝处用胶带纸包裹严密，防止漏浆。根据设计图提供的管道坐标，放出波纹管的位置控制点;梁体钢筋骨架与定位网片绑扎好后，将波纹管穿入定位网片设计位置并确定其定位准确，并经检查校正后固定，确保在砼浇筑时波纹管不上浮、不移动，曲线处保证定位准确，圆顺。砼浇筑前仔细检查波纹管和钢绞线有无破损、锈蚀、油污等，发现问题及时处理，以免影响后续施工。砼浇筑3天后方可穿束（也可提前穿束），钢绞线两端预留足够工作长度作为张拉使用。

3.4砼浇筑与养护。浇筑混凝土前要对挂篮、模板、钢筋进行检查，清除模板内的杂物、积水和钢筋上的污垢;混凝土采用商品混凝土罐车运输，泵车泵送入模板。浇筑混凝土前，检查挂篮、模板、钢筋，使其稳定。运送混凝土须与施工进度相适应，以保证从搅拌混凝土到灌注混凝土的时间，不得超过混凝土初凝时间。浇筑过程中派专人对模板、挂篮、堵缝等进行看护。如发现有模板走动、漏浆等情况，应立即停止浇筑，对其进行加固，在混凝土初凝前修整完好。

使用插入式振捣棒振捣混凝土时，操作时要做到快插慢拔，振捣棒插点要均匀排列，振捣移动间距不超过振捣器作用半径的1.5倍（500mm）。与侧模保护10cm的距离，插入下层混凝土5-10cm，每层浇筑厚度不超过30cm。每一处振捣完毕后边振捣边徐徐提出振捣棒，避免振捣棒碰撞模板、钢筋。浇筑混凝土期间设专人检查支架、模板、钢筋等稳固情况，当发现有松动、变形、移位时及时处理。对每一处振捣部位振捣到密实为止，密实的标志是混凝土不再下沉，不再冒出气泡、表面平坦泛浆。在砼浇筑完毕初凝后，覆盖洒水养护，时间不少于7天。

3.5模板的拆除及挂篮前移。箱梁内模在砼强度达到15Mpa、侧模在砼强度达到12.5Mpa时方可拆除。模板拆除后及时清理干净，并码放在易于取用的地方。挂篮安装及前移时，按审批方案依次进行。

4.预应力施工

4.1钢绞线准备。从每批钢绞线中任取3盘，并从每盘所选的钢绞线端部正常部位截取一根试样进行表面质量、直径偏差和力学性能试验。如每批少于3盘，则应逐盘取样进行上述试验。试验结果如有一项不合格时，则不合格盘报废，并再从该批未试验过的钢绞线中取双倍数量的试样进行该不合格项的复验，如仍有一项不合格，则该批钢绞线为不合格。

每批钢绞线的重量应不大于60t。

a）钢绞线的切割与编束。根据图纸设计尺寸，确定料长，采用砂轮锯切断，不得用电弧切割。同一根钢绞线不得焊缝接头，同管道内采用长度相等的钢绞线，编束时，分根理顺，绑扎牢固，防止相互缠绕。整束预应力筋中，各根预应力筋应互相平行，不得缠绕，每1.0～1.5m绑扎一道，然后再根据图纸要求注明钢号钢束编号。

b）穿束。构件端部的孔采用喇叭管，它是体系的重要组成部份，在施工中应保证其位置正确，因此穿束前必须检查构件端部预留口形状和尺寸。穿束时宜将预应力放在上进行穿束，以防预应力接触地面而弄脏，穿束后应检查预应力筋外露情况且规范要求。

4.2锚具。锚具、夹具和连接器进场时，除应按出厂合格证和质量证明书核查其锚固性能类别、型号、规格及数量外，还应按下列规定进行验收：1）外观检查、2）硬度检验、3）静载锚固性能试验：对大桥等重要工程，当质量证明书不齐全、不正确或质量有疑点时，经上述两项试验合格后，进行静载锚固性能试验。在安装锚具、夹片前，在操作锚固范围内，钢绞线表面应用毛刷、精炼油或汽油洗干净，确保锚固质量，夹片内侧齿口及表面也应刷洗干净后，予以安装。

4.3张拉设备及检验。1）在下述情况下，应对油表、千斤顶进行配套校验。2）油泵、千斤顶、油表之中有一件是进场后修复过，第一次使用的。3）使用超过六个月或连续张拉300次。4）在使用过程中出现异常时。

4.4张拉有关数量值计算。张拉时应两端同时对称张拉，张拉控制以张拉力为主，伸长值为校核控制，实际伸长值与理论伸长值控制在±6%以内。

预应力钢绞线张拉理论伸长量计算公式

ΔL=（PpL）/（ApEp）

4.5张拉。1）张拉的准备工作。对力筋施加预应力前，应对构件进行检验，外观和尺寸应符合质量标准要求，灌浆孔及排气孔应满足施工要求，并检查千斤顶、油泵的油量是否充足。张拉时，构件的混凝土强度应符合设计和规范要求。2）张拉施工流程。钢束张拉次序为：按照设计图纸要求。操作程序：安装前清理→安装工作锚板→安装夹板→安装限拉板→安装千斤顶→安装工具锚→张拉→锚固张拉加荷程序为0→初应力（采用张拉控制应力的σcon10%）→σcon（持荷5min锚固）。3）张拉。张拉顺序按规定的束号顺序进行，张拉前宜先试拉，按“双控”要求取得试验数据，经常校验张拉机具。预应力钢绞线张拉及放松时，及时填写施工记录。实际伸长值与理论伸长值的差值为±6%每束钢绞线中钢丝的断丝、滑丝数不超过1根，每个断面断丝之和不超过该断面的钢丝数的1%钢绞线的瞬时回缩量的两端和应不大于6mm

4.6伸长值的测量。为了将预应力束紧和克服静磨擦，必须对预应力束施加初应力，其值为张拉控制应力的10%，伸長值从初应力时开始量测。力筋的实际伸长值除量测的伸长值外，还要加上初应力以下的推算伸长值。对于在张拉过程中产生的弹性压缩值可省略。

实际伸长值

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）

4.7压浆。预应力筋张拉完毕后切除多余钢绞线，钢绞线的外露长度控制在5cm～7cm（且不宜小于3cm），切除后用1∶3水泥砂浆将钢绞线周围的夹片空隙封闭。

孔道应尽早压浆，且应在48小时内完成，否则应采取防锈蚀措施。压浆时由一端压浆直至另一端冒浓浆后，将该段用阀门关闭或木塞塞紧，再从原压浆段补压浆以达到浆压饱满的效果，水平或曲线压力宜为0.5～0.7MPa，超长孔道宜为1MPa，竖向宜为0.3～0.4MPa，关闭出浆口后，宜保持一个不小于3～5min的稳压期。压浆时每工作班留取3组40cm×40×160cm试件，标养28天，作为水泥浆质量的评定依据。

4.8封锚。压浆后立即将水泥冲洗干净，同时清除垫板，锚具的混凝土污垢，并将端部凿毛，设置钢筋网浇筑封锚混凝土，封锚应采用和构件相同强度的混凝土。

结束语

后张法预应力张拉在市政桥梁的建设中普遍采用，预应力箱梁是整个桥梁施工中非常关键的工序，它的施工质量直接影响到整个结构的受力和安全。作为工程技术人员必须牢固掌握。

参考文献

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