斜交橋梁體外預(yù)應(yīng)力技術(shù)應(yīng)用

朱光耀 孫大勇 趙璞

*通訊作者：朱光耀，1987年3月，男，漢族，河南開(kāi)封人，就職于中建七局安裝工程有限公司，中級(jí)工程師，專(zhuān)科。研究方向：市政基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)。

摘? ? 要：橋梁體外預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)，能使橋梁使用期間獲取更好的耐久性和安全性。本文針對(duì)平頂山市科技路湛河橋波形鋼腹板斜交橋梁體外預(yù)應(yīng)力工程闡述體外預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)要點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：橋梁;體外預(yù)應(yīng)力;施工技術(shù)

Abstract： The external prestressing construction technology of the bridge can obtain better durability and safety during the service period of the bridge. This paper expounds the key points of external prestressing construction technology for the external prestressing project of corrugated steel web skew bridge of Zhan River bridge， Keji Road， Pingdingshan City.

Keywords： Bridge; External prestressing; Construction technology

一、工程概況

科技路跨湛河大橋處于直線段，起終點(diǎn)樁號(hào)為K0+226.582-K0+475.242，全長(zhǎng)248.66 m，道路中心線與河道的斜交角度為72.5°，其中主橋聯(lián)為45 m+75 m+45 m，上部結(jié)構(gòu)采用波形鋼腹板預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁及體外預(yù)應(yīng)力設(shè)計(jì)。

二、施工工藝流程

施工機(jī)具準(zhǔn)備→轉(zhuǎn)向器的安裝→橡膠封堵固定轉(zhuǎn)向器→轉(zhuǎn)向器與外套管間灌漿→體外索穿索→索體與轉(zhuǎn)向器間填充橡膠→張拉體外索→錨頭區(qū)預(yù)埋管內(nèi)灌環(huán)氧漿→防松裝置的安裝→防腐裝置的安裝。

三、施工機(jī)具及材料準(zhǔn)備

（一）施工機(jī)具準(zhǔn)備

施加預(yù)應(yīng)力所用的機(jī)具設(shè)備及儀表進(jìn)場(chǎng)后，對(duì)千斤頂和壓力表進(jìn)行配套標(biāo)定。張拉機(jī)具設(shè)備與錨具配套使用進(jìn)場(chǎng)后，試運(yùn)行確保正常后，方可調(diào)至工作臺(tái)面。

（二）材料準(zhǔn)備

1. 體外索

體外索進(jìn)場(chǎng)時(shí)應(yīng)分批驗(yàn)收，對(duì)其質(zhì)量證明書(shū)、包裝、標(biāo)志和規(guī)格等進(jìn)行檢查。

（1）外觀檢查

體外索的外表面不應(yīng)有深于1 mm的劃痕，不應(yīng)有面積大于3 cm2 的損傷，索兩端的外表面鍍鋅層不得有損傷。

（2）力學(xué)性能試驗(yàn)

體外索不宜先割取鋼絞線做力學(xué)性能試驗(yàn)，應(yīng)待體外索穿索完成后，張拉之前，及時(shí)做鋼絞線力學(xué)性能試驗(yàn)，試驗(yàn)合格后方可進(jìn)行張拉工作。

2. 錨具、夾具

進(jìn)場(chǎng)時(shí)，檢查出廠合格證和質(zhì)量證明書(shū)，核查其類(lèi)別、型號(hào)、規(guī)格和數(shù)量。

（1）外觀檢查

應(yīng)從每批中抽取10%的錨具且不小于10套，檢查其外觀和尺寸。如有一套表面有裂紋或超過(guò)產(chǎn)品要求及設(shè)計(jì)圖紙規(guī)定尺寸的允許偏差，則應(yīng)另取雙倍數(shù)量的錨具重做檢查，如仍有一套不符合要求，則應(yīng)逐套檢查，合格者方可使用。

（2）硬度檢驗(yàn)

應(yīng)從每批中抽取5%的錨具且不少于5套，對(duì)其中有硬度要求的零件做硬度試驗(yàn)，對(duì)多孔夾片式錨具的夾片，每套至少抽取5件。每個(gè)零件測(cè)試3點(diǎn)，其硬度應(yīng)在設(shè)計(jì)要求范圍內(nèi)，如有一個(gè)零件不合格，則應(yīng)另取雙倍的零件重做試驗(yàn)，如仍有一個(gè)零件不合格，則應(yīng)逐個(gè)檢查，合格者方可使用[1]。

（3）靜載錨固性能試驗(yàn)

對(duì)大橋等重要工程，當(dāng)質(zhì)量證明書(shū)不齊全、不正確或有疑點(diǎn)時(shí)，經(jīng)上述兩項(xiàng)試驗(yàn)合格后，從同批中抽取6套錨具（夾具或連接器）組成3個(gè)預(yù)應(yīng)力筋錨具組裝件，進(jìn)行靜載錨固性能試驗(yàn)，如有一個(gè)試件不符合要求，則應(yīng)另取雙倍數(shù)量的錨具（夾具或連接器）重做試驗(yàn)，如仍有一個(gè)試件不符合要求，則該批錨具（夾具或連接器）為不合格品。

3. PE管道

管道管徑必須符合設(shè)計(jì)要求，管道厚度不得小于2 mm。

四、轉(zhuǎn)向器的安裝

根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙位置，清理轉(zhuǎn)向器與外套管之間的雜物，清潔處理完畢后，制作適宜的橡膠條，（橡膠條做成契形，以便于安裝）并用橡膠條把轉(zhuǎn)向器與外套管之間的兩端空隙塞滿，同時(shí)，調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)向器位置，確保其與設(shè)計(jì)位置相符，誤差控制在10 mm。

五、轉(zhuǎn)向器與外套管之間的灌漿

水泥采用普通硅酸鹽水泥，水泥強(qiáng)度不低于42.5，施工前進(jìn)行水泥漿配合比試驗(yàn)，選用含水量低、流動(dòng)性好、低泌水微膨脹的添加劑，選用早強(qiáng)減水劑。漿體在使用和壓注過(guò)程中須連續(xù)攪拌。對(duì)因延遲使用所致的流動(dòng)度低的漿體，不得通過(guò)加水來(lái)增加其流動(dòng)度。水泥漿稠度宜控制在14～18 s之間。

壓漿時(shí)，從最低點(diǎn)的壓漿孔壓入，由最高點(diǎn)的排氣孔排氣，且由下層往上層。壓漿緩慢、均勻地進(jìn)行，不得中斷。壓漿后從檢查孔抽查壓漿的密實(shí)情況。壓漿時(shí)，每一工作班留取3組70.7×70.7×70.7 mm的立方體試塊，標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)28天，檢查其抗壓強(qiáng)度。

六、體外索穿索

成品體外索卷制成盤(pán)運(yùn)抵工地就位，體外索的端頭均設(shè)有便于與鋼絲繩聯(lián)接的連接裝置，即“牽引頭”。

解盤(pán)放索并穿過(guò)對(duì)應(yīng)的預(yù)留索孔。牽引過(guò)程中，采用可靠的保護(hù)措施防止索體表面的HDPE護(hù)套受到機(jī)械損傷。具體的保護(hù)措施有在地面鋪墊一定厚度的軟墊層，上面鋪彩條布，每隔一定距離設(shè)置支撐架，打磨轉(zhuǎn)向器管口以防體外索的PE層被刮傷。

在體外索進(jìn)入錨固端的預(yù)埋管之前，根據(jù)精確測(cè)量的索兩端錨固的實(shí)際距離，剝除兩端PE層，確保在張拉后索的PE層進(jìn)入預(yù)埋管的長(zhǎng)度在300 mm～600 mm之間，用中性清洗劑清除裸露鋼絞線的防腐油脂，以保證鋼絞線與環(huán)氧漿的握裹力。

七、體外索張拉

（一）張拉準(zhǔn)備

1. 施工現(xiàn)場(chǎng)具備已批準(zhǔn)的張拉方案和施工作業(yè)指導(dǎo)書(shū)。

2. 現(xiàn)場(chǎng)由具備體外預(yù)應(yīng)力施工專(zhuān)業(yè)技術(shù)的施工人員來(lái)操作設(shè)備。

3. 專(zhuān)用千斤頂安裝就位，工作錨板、千斤頂、工具錨安裝要同軸緊貼，張拉面要平整。

4. 根據(jù)設(shè)計(jì)張拉力及千斤頂?shù)臉?biāo)定方程，計(jì)算出各級(jí)張拉油壓值，同時(shí)根據(jù)鋼絞線的參數(shù)，計(jì)算出鋼絞線的理論伸長(zhǎng)值，以便張拉時(shí)使用。

5. 施工現(xiàn)場(chǎng)具備確保全體操作人員和設(shè)備安全的預(yù)防措施。

6. 對(duì)體外索有刮傷的PE層，由專(zhuān)業(yè)人員用PE焊槍將其修補(bǔ)好。

（二）張拉

利用YCW400B千斤頂進(jìn)行整體兩端對(duì)稱(chēng)同時(shí)張拉。張拉控制程序?yàn)?→10%δcon→20%δcon→100%δcon（持荷2 min）→錨固。由于體外索比較長(zhǎng)，為防止反復(fù)張拉使夾片失效，采用“懸浮”張拉施工方案，在YCW400千斤頂增加一套工具錨及支架，在千斤頂與錨板間設(shè)限位板。

（三）張拉應(yīng)力控制

1. 體外索的張拉控制應(yīng)力要符合設(shè)計(jì)要求。當(dāng)施工中體外索需要超張拉或計(jì)入錨圈口預(yù)應(yīng)力損失時(shí)，可比設(shè)計(jì)要求提高5%，但在任何情況下不得超過(guò)設(shè)計(jì)規(guī)定的最大張拉控制應(yīng)力。

2. 體外索采用應(yīng)力控制方法張拉時(shí)，以伸長(zhǎng)值進(jìn)行校核，實(shí)際伸長(zhǎng)值與理論伸長(zhǎng)值的差值必須符合設(shè)計(jì)要求，設(shè)計(jì)無(wú)規(guī)定時(shí)，實(shí)際伸長(zhǎng)值與理論伸長(zhǎng)值的差值控制在-6～+6%以?xún)?nèi)，否則暫停張拉，待查明原因并采取措施予以調(diào)整后，方可繼續(xù)張拉到位[2]。

3. 體外索的理論伸長(zhǎng)值ΔL（mm）按下式計(jì)算：

ΔL = （PPL）/（APEP）

式中PP——體外索的平均張拉力（N）;

L——體外索的長(zhǎng)度（mm）;

AP——體外索的截面面積（mm2）;

EP——體外索的彈性模量（N/mm2）;

4. 體外索張拉時(shí)，初應(yīng)力設(shè)為10%δcon，伸長(zhǎng)值從初應(yīng)力時(shí)開(kāi)始量測(cè)。索的實(shí)際伸長(zhǎng)值除了量測(cè)的伸長(zhǎng)值外，必須加上初應(yīng)力以下的推算伸長(zhǎng)值。體外索張拉的實(shí)際伸長(zhǎng)值ΔL（mm）可按下式計(jì)算：

ΔL = ΔL1+ΔL2

式中ΔL1——從初應(yīng)力至最大張拉應(yīng)力間的實(shí)測(cè)伸長(zhǎng)值（mm）;

ΔL2——初應(yīng)力以下的推算伸長(zhǎng)值。

八、體外索張拉

用手提砂輪機(jī)平整地切除錨頭兩端的多余鋼絞線，鋼絞線長(zhǎng)出錨板端面的長(zhǎng)度為300～500 mm，禁止采用氣割和電弧切割，安裝防松裝置[3]。

九、錨頭灌環(huán)氧漿

壓漿前，先對(duì)孔道進(jìn)行清潔處理。灌漿材料的要求為環(huán)氧樹(shù)脂（E-44），稀釋劑（二甲苯），固化劑（乙二胺），水泥（P.O42.5）配合比為1∶0.2∶0.08∶3（試驗(yàn)所得）。

壓漿時(shí)，從最低點(diǎn)的壓漿孔壓入，由最高點(diǎn)的排氣孔排氣。壓漿緩慢、均勻地進(jìn)行，不得中斷。當(dāng)排氣孔冒出跟進(jìn)漿孔相同濃度的環(huán)氧漿體時(shí)，停止灌漿，保壓1 min壓力后封堵灌漿管。

壓漿后，從檢查孔抽查壓漿的密實(shí)情況，壓漿時(shí)，每一工作班留取了1組的70.7×70.7×70.7 mm的立方體試塊，檢查其抗壓強(qiáng)度。

十、安裝保護(hù)罩

用油脂對(duì)錨頭進(jìn)行防腐處理，然后安裝保護(hù)罩，保護(hù)罩內(nèi)涂抹防腐油脂。

十一、安全措施

所有特種作業(yè)人員，必須持證上崗，進(jìn)入施工現(xiàn)場(chǎng)人員，必須佩戴安全帽，并按規(guī)定佩戴勞動(dòng)保護(hù)用品和安全帶等安全用具，現(xiàn)場(chǎng)移動(dòng)式電器一律采用橡膠絕緣電纜，加裝觸電保護(hù)器，通過(guò)道路必須穿管埋地鋪設(shè)，配電箱及開(kāi)關(guān)箱必須防護(hù)，設(shè)門(mén)并配鎖，箱內(nèi)嚴(yán)禁存放雜物，每月檢修一次。張拉現(xiàn)場(chǎng)設(shè)置明顯標(biāo)志，與該工作無(wú)關(guān)的人員嚴(yán)禁入內(nèi)。張拉或退楔時(shí)，兩端設(shè)置擋板，防止傷人，千斤頂不要對(duì)著人，以防預(yù)應(yīng)力筋拉斷或錨具、工具夾片彈出傷人。

十二、結(jié)束語(yǔ)

體外預(yù)應(yīng)力體系安全可靠，有良好的防腐性能及抗疲勞性能，可以有效的減小索體振動(dòng)所產(chǎn)生的危害。且便于檢測(cè)、維修，必要時(shí)可以換索。轉(zhuǎn)向處每根鋼絞線受力均勻，減少應(yīng)力集中，極大地增強(qiáng)了橋梁后期使用的耐久性和安全性。

參考文獻(xiàn)：

[1]王珍妮.橋梁體外預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)研究[J].交通世界， 2020（36）（2）：23-24.

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[3]袁良超.公路橋梁體外預(yù)應(yīng)力加固施工技術(shù)研究[J].建筑技術(shù)開(kāi)發(fā)， 2019（3）：66-67.