一種預(yù)制箱梁防端部張拉裂縫裝置的制作及應(yīng)用

朱江

（中交四航局第三工程有限公司，廣東湛江 524005）

1 研究背景

近年來，預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁橋以其結(jié)構(gòu)性能具有橫向抗扭剛度大、變形小、線性平順、行車舒適、施工工藝簡單、經(jīng)濟(jì)指標(biāo)合理等多重優(yōu)點，在國內(nèi)高速公路和城市道路高架橋建設(shè)中得到較為廣泛的應(yīng)用[1-2]。早期的預(yù)應(yīng)力箱梁橋在運營多年后普遍出現(xiàn)跨中下繞的問題，為了改善此類現(xiàn)象，許多工程師采用了增大預(yù)拋高和增加預(yù)應(yīng)力度的方法來延長橋梁結(jié)構(gòu)的使用壽命。但是預(yù)應(yīng)力張拉產(chǎn)生應(yīng)力集中，容易在薄弱位置產(chǎn)生裂縫，仍然不利于橋梁的正常和安全運營。

鑒于此，本文以廣東某高速公路橋梁成批預(yù)制出現(xiàn)裂縫的幾片箱梁為實際案例，研究預(yù)制箱梁防端部張拉裂縫的裝置，最終取得了良好的應(yīng)用效果。

2 工程概況

某高速公路起訖里程為K67+060～K81+358.021，全長14.298km，線路內(nèi)涉及路基、橋梁、涵洞相關(guān)結(jié)構(gòu)等工程內(nèi)容，無隧道施工。全線主線路基長度為9.371km，匝道路基長度為10.415km。涵洞51座。橋梁共27座，其中主線橋11座（其中特大橋1座、大橋4座、中橋5座、小橋1座，均為雙幅橋）；匝道橋16座（包含合水服務(wù)區(qū)、合水互通、新民互通、南星樞紐互通，均為單幅橋）。全線共2217片箱梁、4個預(yù)制梁場，前期設(shè)計的制梁胎座梁端底模形式各異。先投產(chǎn)的1#梁場在預(yù)制過程中發(fā)現(xiàn)梁端出現(xiàn)裂縫。

3 現(xiàn)有技術(shù)及其缺點

預(yù)制箱梁施工的現(xiàn)有技術(shù)為臺座底模為混凝土-型鋼的剛性結(jié)構(gòu)組合，在支座處設(shè)置臺階預(yù)防預(yù)應(yīng)力張拉時造成下部混凝土受損的情況，箱梁模板制作出來就自帶封端段落，梁板澆筑完成拆模后僅留出錨具的預(yù)留孔洞的封端工藝。

當(dāng)梁底模采用混凝土-型鋼的剛性結(jié)構(gòu)組合和模板自帶封端段落的封端工藝時，主要存在以下兩個方面的缺點：①梁板張拉時梁體上拱出現(xiàn)拉應(yīng)力，而剛性組合的臺座處梁端未有活動空間釋放拉應(yīng)力，導(dǎo)致底腹板出現(xiàn)了較大的拉應(yīng)力，在結(jié)構(gòu)上設(shè)計拉應(yīng)力主要是靠鋼筋承受的，不是靠混凝土來承受，混凝土受拉易出現(xiàn)裂縫；②箱梁模板自帶封端段落為薄壁結(jié)構(gòu)，張拉過程中梁端部出現(xiàn)集中應(yīng)力，傳統(tǒng)剛性底模無法釋放集中應(yīng)力，使得錨具前端封端段落混凝土無法跟隨主體下降，造成端部裂縫。

4 預(yù)制箱梁防端部張拉裂縫裝置

4.1 預(yù)制箱梁防端部張拉裂縫裝置結(jié)構(gòu)及組成材料

（1）結(jié)構(gòu)組成。預(yù)制箱梁防端部張拉裂縫裝置由滑移裝置和升降裝置以及楔形塊裝置組成，具體如圖1所示?；蒲b置的作用是讓整個設(shè)備在張拉作業(yè)時能沿軌道8向跨中滑移少許釋放梁片起拱產(chǎn)生的拉應(yīng)力，升降裝置的作用是張拉時讓封端段落預(yù)留混凝土能有下降空間來釋放壓應(yīng)力，楔形塊的作用是精確調(diào)節(jié)梁片楔形塊坡度。

圖1 預(yù)制梁防端部張拉裂縫裝置

（2）組成材料。①滑移裝置由1個提梁活塊6和2條軌道以及2條槽鋼組成，具體如圖2所示，提梁活動塊6包含1塊鋼板、1條槽鋼和4個螺栓，其中鋼板位于螺栓頂部，槽鋼位于螺栓底部，螺栓布置2個在鋼板和槽鋼中間；②升降裝置由4個螺栓、2塊鋼板組成，具體如圖3所示。其中鋼板上下各布置1塊，螺栓每邊各布置2個位于兩塊鋼板中間；③楔形塊裝置由4個螺栓、2塊鋼板、1塊銷孔4耳板，其中2鋼板上下各布置1塊，具體如圖4所示。螺栓每邊各布置2個和銷孔耳板均位于兩塊上下鋼板中間。

圖2 滑移裝置

圖3 升降裝置

圖4 楔形塊裝置

4.2 預(yù)制箱梁防端部張拉裂縫裝置作業(yè)方法

（1）通過調(diào)節(jié)螺栓1的高度，使鋼板4的坡度達(dá)到設(shè)計楔形塊坡度，以及讓底模鋼板5和提梁活塊鋼板6的高度，使臺座反拱度達(dá)到施工梁片的設(shè)計要求，圖5為調(diào)坡操作示意圖。

圖5 調(diào)坡操作

（2）張拉施工前，下調(diào)滑移裝置的螺栓，取出提梁活塊6的上鋼板，釋放滑移空間，讓整個設(shè)備在拉應(yīng)力作業(yè)下能沿軌道8滑移。

（3）下降升降裝置的螺栓，使梁端底模5與梁端封端段的混凝土脫離。

（4）張拉梁片，梁端下降釋放壓應(yīng)力，整個設(shè)備向跨中滑移釋放拉應(yīng)力。

5 與傳統(tǒng)工藝對比

與傳統(tǒng)工藝相比，本裝置具有以下幾個技術(shù)優(yōu)點：

（1）整套設(shè)備采用鋼板、螺栓、槽鋼等組合而成，所有配件為市場常見產(chǎn)品，減少了器材及設(shè)備的投入使用，制造與施工成本又不高，因此帶來的經(jīng)濟(jì)效益較高。

（2）解決了箱梁梁端張拉裂縫的難題，提高了箱梁質(zhì)量。

（3）避免因預(yù)應(yīng)力梁修補(bǔ)整改張拉裂縫而產(chǎn)生的連鎖反應(yīng)，導(dǎo)致胎座生產(chǎn)功效降低，箱梁預(yù)制和安裝生產(chǎn)進(jìn)度滯后，工期延長，成本增加。

（4）整套設(shè)備可以根據(jù)各種梁型的楔形塊不同而進(jìn)行少許改動，從而適應(yīng)各種橋梁形式，設(shè)備的適用性及實用性非常高。

（5）整套設(shè)備可批量制作安裝，一個項目做完后只需更換螺栓即可在下一個項目中循環(huán)使用，從而減少了器械及設(shè)備投入使用。

6 項目應(yīng)用效果

（1）底模裝置改進(jìn)后，開春項目1#、2#梁場共預(yù)制133片梁，無端部裂縫梁為125片，良品率為96%。可以明顯地看出改進(jìn)后的效果，并且良品率顯著提高。

（2）預(yù)應(yīng)力梁底模端部的改進(jìn)與應(yīng)用，為開春項目節(jié)省的直接費用約為24.8萬元。因預(yù)應(yīng)力梁修補(bǔ)整改產(chǎn)生的連鎖反應(yīng)，導(dǎo)致胎座生產(chǎn)功效降低，箱梁預(yù)制和安裝生產(chǎn)進(jìn)度滯后，工期延長，該成本暫無法估計。傳統(tǒng)工藝與改進(jìn)后的裝置應(yīng)用效果對比如表1所示。

表1 傳統(tǒng)工藝與改進(jìn)后的裝置應(yīng)用效果對比

（3）改進(jìn)后的預(yù)應(yīng)力梁底模裝置，具有較高的推廣應(yīng)用價值，目前已在開春、廣連、博賀油品碼頭等項目推廣使用，其效果顯著。

（4）改進(jìn)后的端部底模，配件簡單、焊接方便、成本低。張拉后構(gòu)件無端部裂縫，外觀質(zhì)量好，良品率相對傳統(tǒng)底模顯著提高。后期構(gòu)件基本無裂縫，修補(bǔ)成本低。

預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁是橋梁的承重結(jié)構(gòu)，不允許出現(xiàn)裂縫等施工缺陷。在箱梁梁端由于應(yīng)力集中，易出現(xiàn)裂紋，因此更應(yīng)嚴(yán)格施工控制。在預(yù)制過程前，施工人員制定出施工工藝規(guī)程，掌握關(guān)鍵工序的技術(shù)要點，嚴(yán)格按規(guī)范要求檢測各項指標(biāo)，一旦發(fā)現(xiàn)異常，需及時找出問題產(chǎn)生的原因，采取合理的處理措施加以解決，確?；炷料淞旱念A(yù)制質(zhì)量。通過該工程改進(jìn)底模裝置的辦法解決了梁端張拉開裂的問題，顯示出預(yù)制箱梁防端部張拉裂縫裝置在經(jīng)濟(jì)效益和技術(shù)效果方面具有獨特的優(yōu)越性，使其施工方便、快速、防裂效果好、有效降低了成本等，為類似項目箱梁施工工程提供參考。

7 結(jié)語

綜上所述，本文結(jié)合實際工程項目，通過運用預(yù)制箱梁防端部張拉裂縫裝置取得了良好的應(yīng)用效果，希望能為相關(guān)工程提供參考。