后張法預應力混凝土梁橋的特點及箱梁的施工要點

明遠鋒

（廣東長宏公路工程有限公司，廣東廣州510520）

0 前言

隨著我國經(jīng)濟建設的發(fā)展，橋梁建設出現(xiàn)了新的高潮。公路橋梁中最常用的梁式橋，以預應力混凝土結(jié)構(gòu)形式的橋梁日益顯出廣闊的應用前景。預應力混凝土梁橋除具有鋼筋混凝土梁橋的所有特點外，還有以下幾個特點：

（1）跨越能力較大。充分利用高強度材料（高強度混凝土、高強度鋼筋）的預應力混凝土結(jié)構(gòu)，產(chǎn)生的構(gòu)件截面小，自重彎矩占總彎矩的比例也隨之減小，從而使橋梁的跨越能力大大提高。目前，預應力混凝土簡支梁的跨徑已達50～70 m，最大跨徑的連續(xù)剛構(gòu)已達301 m。

（2）節(jié)省材料。比鋼筋混凝土梁橋節(jié)省鋼材30%～40%，而且跨徑越大，節(jié)省越多。

（3）受力明確。預應力混凝土梁的剛度比易開裂的鋼筋混凝土梁的剛度要大，在使用荷載下預應力混凝土梁不會出現(xiàn)裂縫。這樣預應力梁可以顯著減少建筑高度，使大跨徑橋梁做得輕柔美觀。由于能消除裂縫，結(jié)構(gòu)耐久性提高，使其更適用于多種橋型。

（4）架設安裝方便。預應力混凝土橋梁采用的施工方法多由鋼橋的施工方法演化而成，如懸臂拼裝、頂推法和旋轉(zhuǎn)施工法?？梢愿鶕?jù)需要，在結(jié)構(gòu)縱、橫和豎向任意分段，施加預應力集成理想的整體。此外還有逐段、逐孔現(xiàn)澆的節(jié)段施工方法。

綜上所述，建造一座好的預應力混凝土橋梁的必要條件為：第一，要有優(yōu)質(zhì)高強鋼材作為預應力筋，以保證高強度混凝土的施工質(zhì)量；第二，要有一套完整的專業(yè)預應力張拉設備和材料及制作精度要求高的錨具；第三，施工人員要掌握較復雜的施工工藝。

1 工程概況

廣州至河源高速公路廣州段路基橋隧工程第S10合同段，路線長3.16，其中，羅崗3號橋橋長991m，起點樁號K26+727.523,終點樁號K27+718.703，雙向6車道，單幅橋面寬16.75 m，上部結(jié)構(gòu)為25 m跨后張法預應力箱梁。

2 后張法預應力箱梁的預制

2.1 梁臺座制作

預制梁的場地要壓實、硬化，以防止沉陷。臺座有兩種，一種是采用30 cm厚混凝土臺座，另一種是兩端采用混凝土中間采用磚砌臺座。每1.5 m預埋Φ5 cm的硬塑料管，用于Φ12 mm的螺桿穿過，固定在臺座上的底模采用鋼模。

2.2 施工現(xiàn)場的鋼筋制作

鋼筋制作是在鋼筋加工車間彎制完畢后，在梁臺座上現(xiàn)場綁扎、焊接，焊接時主筋為雙面焊接，分布筋為綁扎。焊接接頭不能在同一截面上，要錯開焊接。

2.3 施工現(xiàn)場的模板制作

模板是用5 mm厚鋼板加工，外部骨架是用75 mm×50 mm×6 mm角鋼分段組焊，每節(jié)2 m用Φ12 mm的螺栓連接而成。鋼模板之間縫隙的密封是夾塞2 mm橡膠條，用螺栓上緊，以防止漏漿。

內(nèi)模每節(jié)有5部分，然后用Φ12 mm的螺栓連接而成。頂模接頭與側(cè)模接頭用 75 mm×50 mm×6 mm角鋼加固連接。為保證內(nèi)模有足夠的強度和剛度，在澆筑混凝土時不變形，兩側(cè)模中間用橫木支撐。內(nèi)模頂板用輕型鋼軌通過木塊壓制而成，然后用Φ8 mm的鋼筋將鋼軌與預埋地腳錨固筋相連接。為防止?jié)仓袃?nèi)模上浮，要每2 m設置一道壓軌。

模板的安裝，應先立端模，兩端端模的預留孔內(nèi)分別穿入橡膠管，其中一端在端線位置木契固定，可用斜撐調(diào)整垂直度并用螺栓穿連端模，暫不擰接；再立相鄰內(nèi)側(cè)邊模并上好螺栓，然后依次立好內(nèi)側(cè)邊模，最后與另一端模的螺栓連接。調(diào)整管道位置，隔墻連接角鋼和端部連接鐵固定。同理，再立外側(cè)邊模，最后擰緊端模螺栓和斜撐，拉好縱向中線，反復調(diào)整鋼模板垂直度和上口中心偏離值，直至合格后上緊扣鐵。兩端模間上口2根拉杠，可以控制上口梁長。

2.4 振動器選擇與布置

振動器是利用激振裝置產(chǎn)生振動，并將振動通過預制模板傳給混凝土使其密實的設備?；炷琳駝悠鞴ぷ鲿r，使混凝土內(nèi)部顆粒之間的內(nèi)摩擦力和黏著力急劇減小，混凝土呈重質(zhì)液體狀態(tài)，骨料相互滑動并重新排列，骨料之間的空隙被砂漿填充，氣泡被擠出，從而達到密實的效果。施工中，箱梁振動器是選用以側(cè)振為主的ZF-5型附著式振動器，其技術(shù)參數(shù)為：激振力4 214 N/臺、振動頻率為2 850 Hz。為避免振動力互相抵消，振動器沿梁長方向每米布置兩臺，并且交錯布置兩排，用螺栓固定在模板支架上。

2.5 預應力筋孔道成形

預應力筋孔道成形常采用波紋管成孔工藝：

（1）波紋管選用要求。在安裝前，波紋管應做不變形試驗，即在1 kN徑向力作用下有無變形發(fā)生，灌水試驗檢查有無滲漏現(xiàn)象，確定為無變形、無滲漏的波紋管才能使用。

（2）波紋管中間接頭處理。波紋管中間接頭處做接頭套管，套管采用大一號同型波紋管，套管長度為200～300 mm。安裝時，將待接的兩段波紋管從兩端對稱擰入套管后，再纏繞膠帶將其密封，以防止水泥漿進入孔道。

（3）波紋管的固定。為確保預應力筋位置正確，采用孔道定位架來固定波紋管位置。定位架根據(jù)波紋管在梁各截面的設計位置尺寸，用Φ10 mm的鋼筋焊制而成。先裝好非預應力筋骨架，然后將定位架從內(nèi)側(cè)插入，按照定位架橫向鋼筋及波紋管在梁各截面的設計位置，每隔1 m設一個。波紋管全部安裝完畢后，將定位架移走。定位架上標識牌，統(tǒng)一編號后，可在梁上重復使用。

波紋管定位即固定牢，以短鋼筋做托架每50 cm焊于非預應力筋的骨架上，然后用細鐵絲捆綁，以防波紋管在澆筑混凝土過程中移動。

2.6 混凝土澆筑

混凝土設計強度為C40，由計算得出，骨料粒徑約為17 mm。根據(jù)現(xiàn)場情況，選用骨料粒徑范圍5～20 mm。為改善其和易性，摻用水泥用量5%的減水劑。坍落度控制在7～8 cm。

2.7 預應力鋼絞線下料、編束和穿束

箱梁縱向預應力筋采用15.24 mm鋼絞線。對進場的鋼絞線需進行外觀檢查和力學性能試驗。外觀檢查為表面不得有裂縫、小刺、劈裂、機械損傷、氧化鐵皮和油跡等。力學試驗為抗拉強度、彎曲和伸長率試驗。

（1）鋼絞線下料、編束。鋼絞線下料長度要滿足使用要求，防止過長造成浪費。箱梁采用兩端張拉，每根鋼絞線的下料長度按下式計算確定：

式中：L——鋼絲下料長度；

l——孔道凈長；

l1——工作錨長度；

l2——千斤頂長度；

l3——工具錨長度；

l4——預留量，一般取100 mm。

當鋼絞線達到要求長度破盤時，將鋼絞線置于破盤架上，轉(zhuǎn)動破盤架拉出鋼絞線截斷。

將截好的鋼絞線按設計要求的根數(shù)編組成束。

將鋼絞線順直，其中一端弄平齊。在穿束端用鉛絲綁扎在一起并用膠帶纏好防止刺破波紋管。鋼絞線綁扎完成后，按圖紙束號順序標明記號存放。

（2）穿束。穿束在波紋管定位前進行。在鋼絞線穿入端安置錐形引帽或用膠布包成圓錐形，以減小阻力方便穿入。

2.8 預應力鋼束張拉與錨固

張拉操作臺和防護板設置：操作臺設置為可調(diào)整不同高度和傾斜度，便于放置千斤頂。在距離千斤頂后1.5～2.0 m處安置防護板。

張拉設備的選型和校驗：預應力鋼絞線的初拉應力為0.1σk(σk為預應力鋼筋的控制應力)，超拉應力為1.05σk，因此，選用YCW100千斤頂，油泵與千斤頂配套，油表精度為1.5級，油表最大讀數(shù)比施工需要讀數(shù)大50%。

校正張拉油缸：千斤頂張拉油缸經(jīng)油泵供油后，測力計被頂緊，記錄三次測得的測力計達到張拉力時的油表讀數(shù)，取算術(shù)平均值作為實際張拉時應取的數(shù)值。

檢驗錨具：在錨具使用前，通過外觀檢查、硬度檢驗和靜載錨固性能試驗對其進行檢驗。

（1）張拉。當混凝土強度達到設計強度后，對各束鋼絞線按設計圖紙順序進行張拉。

張拉程序：0→初應力→1.05σcon（持荷 2 min）→σcon（錨固），σcon為張拉時的控制應力，包括預應力損失值。

初張拉：反復調(diào)整錨圈墊板和千斤頂位置，使孔道、錨具和千斤頂三者間的軸線對齊。將張拉油缸充油，當梁端張拉至初應力時，靜停3 min，鋼絲束應力調(diào)整均勻，在鋼絲束上做好記號，做測量鋼絞線伸長量的起始點，也可借此觀察是否有滑絲現(xiàn)象。

張拉：用千斤頂油壓值和鋼絞線伸長值控制鋼絞線的預應力。

張拉采用兩端輪流分級加載，加載級差為5MPa，加載至超拉應力達1.05σk時，靜停5 min，測量鋼絲伸長量，其與計算伸長量之差應小于6%，否則要查明原因及時處理。

（2）孔道壓漿。壓漿的目的是保護鋼絞線免遭銹蝕，使預應力鋼絞線與混凝土有效粘著。預應力鋼絞線張拉后，24 h內(nèi)完成孔道壓漿。壓漿前用水沖洗孔道，去除灰塵，濕潤孔壁，以便于灰漿流動和良好地粘著孔壁。沖洗后用壓力風吹去多余的水。

配制水泥漿的水灰比為0.4，灰漿設計抗壓強度R28≥40 MPa。水泥漿的流動性和泌水性均需經(jīng)過檢驗。水泥漿從配制到壓入管道的過程要在40 min以內(nèi)完成，壓漿過程中不斷攪動水泥漿，防止流動度降低。活塞式壓漿方式，由一端壓入水泥漿，當另一端有濃漿出來時，堵塞出漿孔，保持壓力3 min，堵塞進漿孔，30 min后補壓一次。

3 施工經(jīng)驗總結(jié)

（1）通過嚴格控制箱梁底座表面的平整度和水平度，才能確保預制出的箱梁底面平整、美觀。

（2）模板安裝、加固后，詳細檢查各部位的厚度、頂面標高及平整度，以確保預制出的梁體結(jié)構(gòu)尺寸符合設計要求。

（3）嚴格控制齒板位置、標高，避免架梁后才發(fā)現(xiàn)超高，再廢時廢工鑿除超高部分。

（4）利用波紋管形成孔道時，必須加固并在澆筑混凝土時禁用振動棒直接接觸到波紋管，避免由于變形、進漿而導致鋼絞線難以穿入。

4 結(jié)語

后張法預應力箱梁預制過程比較復雜，要嚴格控制好各個環(huán)節(jié)。施工時，要注意梁底強度，防止由于梁底開裂引起梁體裂逢。預應力管道和錨具安裝應嚴格控制，保證混凝土拌合物的和易性和澆筑質(zhì)量，張拉工藝得當，操作準確，保證梁體的承載力達到設計要求，從而保證箱梁的整體質(zhì)量。這樣，就一定可以預制出合格的箱梁來。