大跨度連續(xù)槽形梁預(yù)應(yīng)力施工工藝探究

李宇

（廣東宇博項(xiàng)目管理咨詢有限公司，廣東 河源 517000）

一、項(xiàng)目背景

廣東省某橋梁工程上部結(jié)構(gòu)為（40+64+40）m現(xiàn)澆連續(xù)槽形梁，橫向總寬10.8m，槽內(nèi)凈寬6.9m，兩側(cè)主梁統(tǒng)一采用箱形結(jié)構(gòu)形式，含A1、A2（兩段）、A3（兩段）、A4（兩段），具體分段示意圖如圖1所示。槽形梁結(jié)構(gòu)組成中，設(shè)縱、橫向預(yù)應(yīng)力體系。

圖1 槽形梁分段示意（單位：m）

二、預(yù)應(yīng)力施工準(zhǔn)備

（一）原材料準(zhǔn)備

鋼絞線、波紋管、錨具等均為重要施工材料。加強(qiáng)質(zhì)量檢驗(yàn)，滿足要求后方可入場(chǎng)；加強(qiáng)管理，避免材料因外部環(huán)境銹蝕、受損。

（二）張拉設(shè)備選用

張拉是預(yù)應(yīng)力施工全流程中的關(guān)鍵內(nèi)容，具有工作量大、要求高的特點(diǎn)，合理適配設(shè)備是實(shí)現(xiàn)高效張拉的先決條件之一。其中，以千斤頂和高壓油泵較為關(guān)鍵。

（三）關(guān)鍵參數(shù)測(cè)定

1.錨口損失的測(cè)定

預(yù)制C55鋼筋混凝土試塊（80×80×400）cm，兩端錨墊板間用鋼管連接，錨墊板后方設(shè)加強(qiáng)鋼筋網(wǎng)和螺旋筋。按規(guī)范養(yǎng)護(hù)，待試驗(yàn)強(qiáng)度達(dá)到90%且齡期達(dá)到7d后，組織測(cè)試確定錨口損失量。試驗(yàn)結(jié)果表明，該損失量為張拉端張拉力的6%，在許可范圍內(nèi)。

2.孔道摩阻與偏差系數(shù)測(cè)定

測(cè)定工作發(fā)生于A2梁段F1、F2鋼束處，核心工作內(nèi)容在于千斤頂平均張拉頂力Ⅳn值的測(cè)定，在此基礎(chǔ)上借助公式反推，即可得到孔道摩阻值和偏差系數(shù)。

為便于試驗(yàn)，假定梁體大里程方向?yàn)锳端，小里程方向?yàn)锽端，試驗(yàn)的關(guān)鍵內(nèi)容包括：穿入鋼束F1（F2），將試驗(yàn)所需的裝置（工作錨、千斤頂、工具錨）安裝到位，對(duì)稱張拉F1（F2）束。A、B兩端同步張拉，待張拉值達(dá)到4MPa后，關(guān)閉A端油泵，但持續(xù)張拉B端，待實(shí)際張拉力達(dá)到設(shè)計(jì)值后，持荷2min，期間讀取A端左側(cè)的油表讀數(shù)，記為dA，借助回歸方程展開計(jì)算，確定dA。B端千斤頂回頂，按照相同的方法重復(fù)張拉兩次，由此確定N2、N3值。在前述基礎(chǔ)上，將張拉和關(guān)閉的千斤頂互換，經(jīng)張拉后依次得到N4、N5、N6值。在確定六項(xiàng)數(shù)值（N1～N6）后，求取算術(shù)平均值，即為N0值。

按前述方法操作后，可以得知孔道摩阻系數(shù)為0.22（設(shè)計(jì)要求為0.23）、管道偏差系數(shù)為0.0027（設(shè)計(jì)要求為0.0025），可以發(fā)現(xiàn)前者較小、后者較大，在計(jì)算時(shí)均基于試驗(yàn)數(shù)據(jù)而開展。

三、預(yù)應(yīng)力施工工藝

（一）預(yù)應(yīng)力管道安裝

合理配筋，加強(qiáng)對(duì)定位鋼筋的加密處理，要求該部分鋼筋的距離≤30cm；嚴(yán)格控制波紋管接頭的質(zhì)量，應(yīng)具有平順、嚴(yán)密的特點(diǎn)；預(yù)應(yīng)力孔道需保持順直狀態(tài)，避免導(dǎo)致管道摩阻力異常偏大；錨墊板的應(yīng)力較集中，為減小受力帶來的不良影響，要求錨墊板與管道呈垂直位置關(guān)系；鋼絞線需保持潔凈狀態(tài)。

（二）預(yù)應(yīng)力鋼束穿束

預(yù)應(yīng)力鋼束的穿束分為兩種情況。當(dāng)鋼束長度＜100m時(shí)，在正式組織混凝土澆筑前，應(yīng)按規(guī)范穿入塑料沉管，可實(shí)現(xiàn)預(yù)應(yīng)力孔道的有效防護(hù)，維持相對(duì)通暢的狀態(tài)。該條件下由人工單根有序穿束。

當(dāng)鋼束長度＞100m時(shí)，以腹板處的鋼束為例，其長度達(dá)到156m，該處分布有較多的豎曲線，明顯加大穿束難度。應(yīng)采取以穿束機(jī)為主、人工為輔的方法，在中跨合龍前將穿束工作落實(shí)到位。

（三）預(yù)應(yīng)力張拉

梁體混凝土試驗(yàn)強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的90%或更高、彈性模量達(dá)標(biāo)且同時(shí)滿足齡期至少達(dá)7d的要求后，組織預(yù)應(yīng)力張拉作業(yè)，由4臺(tái)千斤頂完成，遵循對(duì)稱張拉的原則，保證張拉力的均勻性，以免因受力不合理導(dǎo)致腹板及底板處出現(xiàn)明顯裂縫。

1.鋼束預(yù)拉緊

張拉期間，各鋼絞線的受力應(yīng)具有均勻性與完整性。對(duì)此，對(duì)于長度在50m以上及設(shè)置在群錨連接器處的鋼束，在張拉該部分前均采取單根預(yù)拉緊措施使該值達(dá)到3MPa，為后續(xù)正式張拉建立基礎(chǔ)。

2.預(yù)應(yīng)力施加

（1）分級(jí)組織預(yù)應(yīng)力的張拉作業(yè)，基本流程為0→初應(yīng)力→2倍初應(yīng)力→錨下。

（2）張拉期間，千斤頂軸線與預(yù)應(yīng)力筋應(yīng)始終維持平行狀態(tài)。

（3）初應(yīng)力控制應(yīng)根據(jù)鋼束的長度而定，長度＜100m時(shí)，取10%錨下控制應(yīng)力；長度≥100m時(shí)，取15%錨下控制應(yīng)力。

3.箱內(nèi)預(yù)應(yīng)力束的張拉

根據(jù)槽形梁的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)可知，其邊、中跨兩側(cè)箱形主梁內(nèi)均設(shè)置有頂、底板預(yù)應(yīng)力束，而主箱梁內(nèi)凈寬空間有效（最大為1.2m），明顯不利于箱內(nèi)預(yù)應(yīng)力張拉作業(yè)的順利開展。張拉環(huán)節(jié)采用的是400t穿心式千斤頂，該裝置的自重較大。由此可見，箱內(nèi)預(yù)應(yīng)力束張拉的限制作用較強(qiáng)，突破該局限性的方式至關(guān)重要。對(duì)此，提出簡(jiǎn)易升降小車方案，結(jié)構(gòu)組成如圖2所示。

圖2 簡(jiǎn)易升降小車

4.橫向預(yù)應(yīng)力束的張拉

根據(jù)橫橋向預(yù)應(yīng)力鋼束的尺寸特點(diǎn)可知，其理論伸長量為63mm，通過自錨式錨具的應(yīng)用，張拉全程的回縮量將達(dá)到6mm～7mm，所產(chǎn)生的橫向預(yù)應(yīng)力損失量較大，易影響張拉質(zhì)量。

對(duì)此，為最大限度地減小預(yù)應(yīng)力損失，需在槽形梁橫向預(yù)應(yīng)力施工環(huán)節(jié)，采用單根鋼絞線“頂壓張拉”法進(jìn)行優(yōu)化。

在正式張拉前做好準(zhǔn)備工作，即按規(guī)范組裝千斤頂和頂壓器，具體結(jié)構(gòu)如圖3所示。此外，還要配套三位四通閥，并利用該裝置連接油管，以供后續(xù)施工使用。

圖3 千斤頂與頂壓器聯(lián)合

在張拉環(huán)節(jié)，要精準(zhǔn)控制B、C油路的截止閥（保持開啟的狀態(tài)）和A油路的截止閥（保持關(guān)閉的狀態(tài)），向張拉油缸供油，精確張拉。期間以實(shí)際情況為準(zhǔn)，靈活調(diào)整節(jié)流閥，實(shí)現(xiàn)對(duì)張拉速度和穩(wěn)定油壓的控制。待實(shí)際張拉值達(dá)到設(shè)計(jì)張拉力后，A油路穩(wěn)壓，并持荷2min。

經(jīng)前述操作后，調(diào)整三位四通閥位置，將其轉(zhuǎn)換至C油路供油處，與此同時(shí)統(tǒng)一將B、C油路的截止閥關(guān)閉，適度調(diào)整節(jié)流至油壓滿足頂壓油壓值，第一時(shí)間開啟截止閥和節(jié)流閥完成頂壓作業(yè)。實(shí)際結(jié)果表明，各張拉端鋼絞線的回縮量均被控制在3mm以內(nèi)，損失量明顯減小。

5.孔道壓漿

在預(yù)應(yīng)力張拉后的48h內(nèi)組織孔道壓漿作業(yè)，自下而上按順序操作。壓漿遵循一次到位的原則，使壓入的漿液達(dá)到飽滿、密實(shí)的狀態(tài)。

（四）預(yù)應(yīng)力施工的質(zhì)量控制措施

為給正式施工提供清晰的指導(dǎo)，提前組織工藝性試驗(yàn)，經(jīng)檢測(cè)與計(jì)算后明確錨口損失、孔道摩阻系數(shù)及管道偏差系數(shù)，若與設(shè)計(jì)值的要求超出許可范圍，應(yīng)適當(dāng)調(diào)整方法，直至具有可行性。

鋼絞線穿束的工作量較大并且精細(xì)化程度較高，因此需注重方法的靈活應(yīng)用。對(duì)此，長束的穿束工作在中跨合龍前完成，以機(jī)械穿束為主，分段依次推進(jìn)，以便高效完成穿束作業(yè)。

張拉設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)將直接影響最終張拉效果，因此在張拉前及張拉過程中均要定期檢驗(yàn)設(shè)備，并嚴(yán)格按照規(guī)范標(biāo)定，提高張拉設(shè)備的運(yùn)行精度。

以施工需求為準(zhǔn)，挑選具有資質(zhì)的施工人員，做好技術(shù)交底，加強(qiáng)崗前培訓(xùn)，使員工能夠規(guī)范操作；對(duì)于施工中所出現(xiàn)的不當(dāng)作業(yè)行為，應(yīng)當(dāng)及時(shí)指出，進(jìn)一步持續(xù)提高施工隊(duì)伍的綜合水平。