探討大跨度體外預(yù)應(yīng)力鋼

摘 要：文章概述體外預(yù)應(yīng)力鋼-砼組合梁，結(jié)合大跨度、跨越主干道的主線橋項(xiàng)目，分析此種組合梁的施工方法。以供參考。

關(guān)鍵詞：體外預(yù)應(yīng)力;鋼-砼組合梁;大跨度

引言：國(guó)內(nèi)城市交通網(wǎng)絡(luò)在長(zhǎng)期建設(shè)中，雖然已經(jīng)呈現(xiàn)出趨近完善的程度，但綜合城市車輛保有量與居民出行需求，依舊會(huì)出現(xiàn)道路設(shè)施不足的情況，促使在有限的城市空間中，增加諸多跨越原有干道的橋梁交通項(xiàng)目。

一、體外預(yù)應(yīng)力鋼-砼組合梁

在常規(guī)組合梁的基礎(chǔ)上，設(shè)置高性能的體外預(yù)應(yīng)力鋼索，開展張拉處理，促使梁體結(jié)構(gòu)在承載所有外荷載時(shí)，便已經(jīng)形成預(yù)應(yīng)力。此預(yù)應(yīng)力可抵消梁體需要面對(duì)的外荷載應(yīng)力，以提升梁體受力能力，控制應(yīng)力峰值，繼而增強(qiáng)梁體高度。和常規(guī)組合梁相較，帶有體外預(yù)應(yīng)力的組合梁，其建設(shè)優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)在：其一，施加預(yù)應(yīng)力后的梁體結(jié)構(gòu)，其彈性區(qū)間有所擴(kuò)大，改變應(yīng)力分布格局，控制梁體變形程度，合理結(jié)構(gòu)高度。其二，此種該組合梁選擇高強(qiáng)度的鋼材，不僅降低結(jié)構(gòu)自重，而且鋼材使用量可壓縮10～30%左右，工程總投入量可下降10～20%。其三，利于強(qiáng)化梁體疲勞抗力，通過(guò)加設(shè)預(yù)應(yīng)力，使結(jié)構(gòu)拉應(yīng)力峰值下降，繼而縮小在反復(fù)荷載的影響下應(yīng)力波動(dòng)區(qū)間，以延長(zhǎng)結(jié)構(gòu)應(yīng)用年限。其四，組合梁上負(fù)彎矩位置，翼緣處施加預(yù)應(yīng)力，能加大開裂彎矩的強(qiáng)度，優(yōu)化受拉區(qū)砼結(jié)構(gòu)收縮程度，提升梁體承載水平。其五，體外預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)，能克服內(nèi)部預(yù)應(yīng)力出現(xiàn)摩阻力損失，而且為多次張拉及養(yǎng)護(hù)提供便利條件，能直接換下受損鋼索[1]。

二、體外預(yù)應(yīng)力鋼-砼組合梁施工工藝分析

以某城市主線橋?yàn)槔?，此?xiàng)目跨越本地主干道，設(shè)計(jì)應(yīng)用體外預(yù)應(yīng)力鋼-砼，建設(shè)橋梁。該結(jié)構(gòu)分成左右兩個(gè)部分，跨度組合都是（50+82+50）m，主跨結(jié)構(gòu)達(dá)到82m。梁體截面包括預(yù)制的開口式鋼箱梁以及現(xiàn)澆砼板面板。每幅梁體上，準(zhǔn)備兩個(gè)鋼箱梁，單個(gè)鋼梁底部的寬度是3.16m，相鄰箱的距離為2.3m。箱梁結(jié)構(gòu)的底面順著橋走向，以拋物線的形式呈現(xiàn)。梁體高度從2.2m平滑過(guò)渡到4.2m曲線。設(shè)置體外預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)，包括管道與灌漿、錨固、防腐等部分，搭配的鋼索使用環(huán)氧噴涂的無(wú)粘結(jié)鋼絞線，并配備HDPE護(hù)套。另外，錨固是15-22能換新的專用部件。

（一）預(yù)制鋼箱梁

主梁為整個(gè)預(yù)制加工，生成182m箱梁后，廠內(nèi)切割成三段，運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)，組織吊裝。梁體連接可選擇高強(qiáng)度的螺栓、焊接的工藝，進(jìn)行處理，讓加工成型的鋼箱梁，在吊裝拼接完成后，和線形高度參數(shù)一致。廠內(nèi)加工制作技術(shù)程序如下：

一是制作胎架，其長(zhǎng)度是182m，寬度為8.2m，橫向和橋梁等寬。

二是放樣與切割，預(yù)制加工期間，放樣操作需在專業(yè)平臺(tái)上開展，根據(jù)設(shè)計(jì)梁體參數(shù)切割制作，而后將各部件合成整體。在部件放樣和下料期間，應(yīng)留有焊接收縮及制作的余量。結(jié)合實(shí)際放樣情況，基于部件設(shè)計(jì)應(yīng)用原料，實(shí)施一次余量下料技術(shù)，此過(guò)程需用到全自動(dòng)的切割機(jī)，以保證結(jié)果的精確性。如果在下料之后，出現(xiàn)變形的問題，需立即處理，通過(guò)矯正及邊緣加工等方法調(diào)整。

三是板材制作。本項(xiàng)目將鋼箱梁分出T梁、底板、橫隔板及連接件等部分，其中T梁由面板及腹板構(gòu)成。準(zhǔn)確下料，制作各板材。

四是箱梁主體的組裝。需先拼接地板，在此基礎(chǔ)上，插上縱肋，而后依次安設(shè)隔板、腹板與中間梁。頂、底及腹板，都采用20%沖釘進(jìn)行拼裝。橫縱板件都安裝中，施工點(diǎn)焊技術(shù)，構(gòu)成箱體結(jié)構(gòu)。最后，微調(diào)梁體的線形與反正度，根據(jù)設(shè)定焊接次序進(jìn)行連接處理。

五是焊接技術(shù)。鋼箱梁設(shè)置運(yùn)用焊接和栓接方法，預(yù)制加工主要使用焊接處理，施工現(xiàn)場(chǎng)通過(guò)栓接拼裝。本節(jié)主要分析焊接技術(shù)，為確保整橋的建設(shè)品質(zhì)，需要在焊接處理前，生成評(píng)定技術(shù)報(bào)告，以選擇更適宜的技術(shù)形式。在頂、底與腹板、縱肋對(duì)應(yīng)橫向接縫，均需滿足一級(jí)焊縫標(biāo)準(zhǔn)，后期驗(yàn)收采取超聲波的檢測(cè)方式，并在焊接結(jié)束后的24h完成檢測(cè)。分析焊縫量至少達(dá)到總量的10%。使用焊接技術(shù)中，處理次序需根據(jù)各部件變形狀況，進(jìn)行對(duì)稱焊接。在收縮幅度較大的部件，需先加工焊接，位置加熱量均衡，控制收縮量。橋梁焊接期間，選擇埋弧焊與CO2氣體保護(hù)焊，在小面積處利用傳統(tǒng)手工焊處理。大部分使用向下橫焊或者立焊，個(gè)別特殊位置可改用仰焊。

六是防腐技術(shù)，本項(xiàng)目選擇高壓空氣噴涂的方法，壓力根據(jù)涂料差異調(diào)整，其設(shè)定區(qū)間是11.8～16.7MPa。此外，噴嘴和處理部件，間距需控制在400mm及其以上。加工處理中，需要等待上層固化后，才能開始后續(xù)的施工。

七是切割分段。梁體結(jié)構(gòu)制作成型后，準(zhǔn)備各段的拼接板及螺栓孔等，保證工地拼裝精準(zhǔn)。

（二）吊裝拼接

首先，鋼箱梁分段后，應(yīng)用140t規(guī)格的平板車分段運(yùn)送到工地。按照吊裝計(jì)劃，建設(shè)臨時(shí)支墩，設(shè)置成條形基礎(chǔ)，尺寸：長(zhǎng)度為9.5m;寬度是3.5m;高度為0.2m。立柱選擇φ630×10mm的雙排鋼管柱，相應(yīng)頂部的縱橫梁是HM340×250×9×14，橫向梁的最大跨度是2.8m，縱向梁跨度是2m，高度在6m左右。臨時(shí)支墩的個(gè)部件使用焊接組成，并在橫梁頂面，放置砂箱和千斤頂，用于改變作業(yè)高度。由于本項(xiàng)目橫跨城市主干道，所以在施工中，需做好交通疏解。其次，吊裝設(shè)計(jì)。鑒于不同安裝次序，結(jié)合本項(xiàng)目特點(diǎn)，最終確定：縱向由左及右;橫向有中間往兩側(cè)推進(jìn)。綜合吊裝各段自重、工地可供作業(yè)空間、主干道交通問題，選擇雙機(jī)抬吊的施工工藝。再次，螺栓連接。該施工處理中，需按照臨時(shí)栓接、高強(qiáng)螺栓的次序進(jìn)行，由固定端或者剛性強(qiáng)的一端，逐步往自由端推進(jìn)。另外，初擰與終擰都要從整體的中間開始，從里往外，同時(shí)要控制好栓接間隔時(shí)間，一個(gè)螺栓的初擰與終擰操作，間隔周期要在一日之內(nèi)。最后，拼裝橫梁。在鋼梁吊裝好后，需焊接中部橫梁，依次向兩側(cè)對(duì)稱推進(jìn)焊接。

（三）鋼筋砼面板

現(xiàn)場(chǎng)施工中，在箱中與箱體之間，布置鋼筋底模，而兩個(gè)翼緣板因?yàn)閼姨舻膯栴}，要布置支架進(jìn)行建設(shè)，結(jié)合橋下原有條件，選擇滿堂式碗扣與懸挑三角的支架?，F(xiàn)澆砼板面上，在墩頂處連接負(fù)彎矩與整個(gè)橋體預(yù)應(yīng)力的鋼絞線。考慮到橋面總長(zhǎng)有，選擇分段砼澆筑。先對(duì)稱施工墩頂?shù)膬商幟姘?，而后處理主跨跨中的，最后處理剩余的。此種施工設(shè)計(jì)是為控制砼收縮量。

（四）體外預(yù)應(yīng)力

建設(shè)過(guò)程是：在隔板上設(shè)置預(yù)留孔;安設(shè)轉(zhuǎn)向部件的鋼管外套;進(jìn)行錨具定點(diǎn);安設(shè)轉(zhuǎn)向部件，使用相較進(jìn)行固定，而后在其和外套之間實(shí)施灌漿密封;體外鋼索下料與穿索，在索體和轉(zhuǎn)向部件中間，應(yīng)用橡膠材料填充;面板澆筑砼，在強(qiáng)度滿足設(shè)定標(biāo)準(zhǔn)后，張拉體外鋼索，外部設(shè)置鋼管保護(hù)，并配備防損定位部件;錨頭位置的預(yù)埋管中，注入環(huán)氧砂漿;安設(shè)防松、防腐裝置、減振部件[2]。

結(jié)束語(yǔ)：

根據(jù)本文所述項(xiàng)目，梁體采取整體加工成型，切割分段拼裝。體外預(yù)應(yīng)力，選擇懸浮張拉技術(shù)，以降低預(yù)應(yīng)力損失，并利于保障錨具的應(yīng)用年限。此種組合梁是當(dāng)前比較前沿的施工技術(shù)，具備可用價(jià)值。

參考文獻(xiàn)：

[1]李林，盧珊珊.鋼-混組合連續(xù)箱梁橋施工階段計(jì)算分析[J].工程建設(shè)與設(shè)計(jì)，2021，（09）：78-80.

[2]鐘春玲，梁東，張?jiān)讫垼?體外預(yù)應(yīng)力鋼-混凝土組合簡(jiǎn)支梁自振頻率計(jì)算[J].吉林大學(xué)學(xué)報(bào)（工學(xué)版），2020，（06）：2159-2166.

作者簡(jiǎn)介：

段婷（1993年8月-），女，漢族，新疆庫(kù)爾勒人，碩士研究生，工程師，從事公路工程科研及技術(shù)推廣工作。