预应力桥梁现浇连续箱梁上部结构

简介： 文章对预应力桥梁工程的施工工艺进行进一步的探讨和研究。同时对现浇连续箱梁需要注意的施工细节提出建议供各位同行参考。关键字：关于 桥梁施工工艺

随着我国经济的增长，人民生活水平也不断提高。我国在公路建设方面也不断的加大投资，尤其在高等级公路上投资建设。随着桥梁工程大量的投资建设作，积累施工经验。作为预应力桥梁的施工工艺也慢慢的成熟。其结构比较节省材料、安全系数高等优点也常在桥梁工程中被普遍使用。下面对预应力桥梁现浇连续箱梁上部结构施工工艺作进一步的介绍

　　一、工程概况(以梅河高速公路K1+136.393跨线桥为例)

　　K1+136.393跨线桥为上跨梅州市西环高速及梅河高速公路的跨线桥，本桥梅河高速设计桩号K1+013.93m～K1+259.393，桥长246米，分左右双幅桥，单幅宽为16.50m，上部结构采用预应力混凝土现浇连续箱梁，全桥共为三联，1～3跨为一联，跨经为20+2×25m，4～7跨为二联，跨经为4×25m、8～10跨为三联，2×25+20m。第二联钢束采用双端张拉，第一联及第三联采用单端张拉，张拉端分别为0#、10#台顶。与西环高速公路交叉桩号为K1+136.393(XHK18+461.588)交角为90.26°，5#墩中心与西环高速重合。

　　二、上部结构施工工艺

　　地基处理，搭设支架，制作加工安装模板，支架预压，钢筋安装，浇筑混凝土，张拉工作，孔道压浆，封锚，支架、模板的拆除等。

　　1、地基处理

　　在桥跨与桥宽范围内，将场地平整，采用18T以上振动压路机碾压4～5遍，回填地面高程距箱梁底高程距离约7.0m，0#～4#墩回填标高94m,5#～7#回填标高95.5m，8#～10#回填标高97.0m。压实度不小于90%，并铺填一层厚度为约10-15cm的石屑，按横向间距1～1.2m，布置20cm×5cm的水平方木或16#槽钢，使压力扩散，确保支架在施工中不发生变形与失稳。

　　地基回填后，开挖一定数量的排水沟，防止雨水对支架底部的浸泡。

　　2、支架搭设及支座安装

　　支架采用标准CKC门式脚手架（φ42×1219×1930），该支架轻巧，拼装方便，但其刚度较小，为保证支架的强度及整体稳定性，支架采用四体品字形双层结构排列，支架底部垫20cm×15cm水平方石木或16#槽钢并与地面之间铺一层石屑或小石子找平。支架之间用φ48×3mm的钢管将门架纵横交叉联结，内部及外侧用钢管作剪刀撑，并用钢丝绳对称斜拉，在箱梁肋板，横隔板位置处支架加密1倍，悬臂板部分可适当减少一些。上托顶架铺设10×12方木,其支架高度可按地形及门式脚架调整搭设，利用上托调整预拱度。

　　支架搭设完后，在墩柱及台身上用经纬仪准确测放出支座中心点位置，并按照设计图纸要求安装支座。

　　3、支架预拱度设置

　　预拱度计算公式：f=f1+f2其中f1：支架弹性变形；f2：梁体挠度预拱度，最大值设在梁的跨中位置，并按抛物线形式进行分配，算得各点的预拱度值后，通过支架上的可调丝杆顶托或底座对底模进行调整。

　　4、模板的制作、安装及支架的预压

　　支座安装合格后，依据图纸尺寸加工并安装箱梁底模板，模板均采用优质进口竹胶合板（1.2cm厚），表面光洁度、平整度、线条平顺均能满足美观要求,其刚度强度能满足要求。

　　模板接缝处嵌填海绵条或采用胶带封缝，并设置斜撑和压脚，以防跑模和漏浆。模板安装前，检查其是否变形、污染。支架底模高程计入落地支架弹性、非弹性变形值，并加入第一、第十跨跨中设1.5cm的预拱度，第二、九跨跨中设2cm的预拱度，其他位置按抛物线设置预拱度，以确保箱梁的标高符合设计要求。预压完成后，卸去砂包，把模板清洗干净，并涂刷优质脱模剂。重新测量标高调整底板。

　　支架静预压：在支架搭设完成以后，应对支架进行预压，预压荷载不小于梁体钢筋混凝土重量的1.2倍，预压采用砂(或土)袋预压，其荷载分布与现浇箱梁重量分布情况一致，预压期间在每跨设置五个断面15个观测点，预压前先测量复核支点标高，砂袋用吊机吊放到支架上，试压分三次水平加载，第一次试压重40%，第二次为40%，第三次全部加完，然后观测7天，卸载按三次进行，第一次按试重的20%，第二次为40%，第三次全部卸完，每个观测点在每一次加载（卸载）完了及全部加载完（卸载完）均要观测，全部加载完成后先每一天观测一次，若连续7d观测结果在5mm以内，则可以认为地基沉降基本稳定。

　　5、钢筋、波纹管、钢绞线安装

　　调整底板合格后、安扎钢筋、安扎时分两次，第一次安扎钢筋为底肋板，在底板及肋板浇注砼后安扎箱顶及悬臂预埋钢筋，在浇注箱顶板时，在顶板应力最小处（1/4跨）开1×1.5m天窗(每一箱1个)拆除箱内模板、支架后将天窗钢筋焊接好，并采用与箱梁同标号砼浇筑平整。

　　在安装绑扎完底板钢筋及横隔板骨架后，待波纹管，钢绞线安装完后，再绑扎肋板钢筋。钢绞线安装程序：先按其长度，编号穿入波纹管，分布在肋部位置，再将波纹管及应力钢束按曲线要素表准确定位，采用钢筋“#”字架50cm间距将钢束固定，弯曲部位间距为25cm，重复检查，穿钢束时波纹管是否有破裂，波纹管接口处采用橡胶条或封口胶布包裹密封，外用铁丝扎紧，当钢筋与钢束位置发生矛盾时，钢筋让位于钢束，在箱梁波纹管顶峰处引出气孔，（用小胶管引出），安装好波纹管钢束后，重新检查其坐标位置是否符合要求，进行调整，后完善其他肋板及横隔板钢筋，待砼浇注后，及时将钢绞线在桥两头利用卷扬机来回拉动，施工时特别注意防止波纹管漏浆及压扁引起下一道工序的困难。

　　6、混凝土搅拌、运输、浇筑及其养生

　　(1)混凝土由L500强制式搅拌机搅拌，由搅拌站统一供给。配料由电子秤控制（已经过计量部门检测标定），并严格按照中心试验室提供的砼配合比搅拌，由两台6m3搅拌车运输、采用泵送砼浇注施工。配8台插入式振动棒振捣。

　　(2)箱梁混凝土分两次浇筑（第一层为底板及肋板根部50cm高，第二层为肋板、顶板和悬臂板）。箱梁底板和肋板混凝土采用斜层法由低端向高端浇筑。第一层浇筑混凝土初凝后对施工缝凿毛清理，并用钢丝刷刷净钢筋上的水泥浆。第二层混凝土由中间向两边均匀摊铺至设计标高，并由低向高推进。混凝土初凝后，用钢丝刷拉毛，使其表面粗糙而平整、清洁。以便于桥面铺装混凝土的结合质量。第一层混凝土浇筑时采用插入式振捣器振捣，并振捣密实。第五跨3/4跨处50cm范围设湿接缝，待混凝土强度达到30Mpa再浇筑，同时每个工作班制取试块不少于5组。最后一层施工的混凝土，把二组试块放在箱梁上同条件下养护，采用覆盖养生。

　　(3)浇筑混凝土时注意：

　　①在浇筑混凝土过程中，为了避免踏扁波纹管，防止变形，有专人负责看护，指挥及检查；

　　②严格按规范分层(30cm)浇筑，并且拉斜坡；

　　③严格控制混凝土坍落度，消除由于混凝土大体积收缩产生的裂纹；

　　④严格控制浇注时间(接缝)及时振捣。

　　7、预应力张拉

　　<1>在混凝土强度达到设计强度95%后，且龄期大于7天后方可进行张拉。预应力钢束张拉严格按照设计图纸提供的张拉顺序和张拉控制应力进行。张拉设备在使用前须进行检查和校核。

　　<2>本桥预应力箱梁采用后张法，预应力筋为低松弛预应力钢铰线，张拉工艺根据设计图纸分别采用两端同时张拉。

　　<3>预应力张拉采用双控，以张拉力进行控制，以伸长量进行校核，实际伸长量值与理论伸长值之差若超过规范要求应暂停张拉，查明原因并采取措施加以调整后，再继续张拉。

　　预应力钢绞线张拉时理论伸长值：△=P.L/Ag.Eg

　　式中P为预应力钢绞线平均张拉力(N)

　　L为预应力钢材长度(cm)

　　Eg为预应力钢材弹性模量(N/mm2)

　　Ag为预应力钢材截面面积(mm2)

　　预应力钢绞线实际伸长值△=△L1+△L2,△L1为从初应力至最大张拉力间的实测伸长值，△L2为初应力时的推算伸长值，采用相邻级预拉力伸长值。

　　预应力钢绞线张拉后每束的断丝或滑丝不超过1丝，每个断面断丝之和不得超过该断面钢丝总数的l%，如超过限制数，应进行更换。张拉吨位控制为0.75。

　　<4>张拉设备校核：张拉机具与锚具配套使用，在进场使用前进行检查与校核，每台千斤顶与压力表、压力盒、测力计及其他装置，应具有±1%的读数精度。压力表精度不应低于1.5级。千斤顶一般使用超过6月或200次，以及在使用中出现不正常现象时，应重新校准。

　　<5>张拉筋制作：每根预应力钢筋应标签以编号及盘号或使用钢材的号码，钢绞线不得扭折、绞旋，不得松散，且每根钢绞线在构件每端要易于识别。

　　因在两端同时张拉，钢绞线下料长度应把两端工作长度计算在 内、张拉后钢绞线的切割用高速手砂轮切割机，外露长度35mm。

　　<6>钢铰线张拉操作程序为：0→初应力→50%→→测伸长度→油缸回零、测回缩量(持荷5分钟)

　　为张拉控制应力(含锚口摩阻损失)，

　　钢铰线张拉具体操作方法：

　　将预应力钢绞线束穿入相应孔道中；

　　在锚垫板上划出锚具轮廓的准确位置。将每根钢铰线从相应锚具孔中穿过，调整好锚具位置，放入夹片；

　　将张拉千斤顶调整到正确位置，安装好临时夹具、夹片；

　　启动电动油泵，使两端张拉千斤顶开始同时张拉钢绞线达到初应力后张拉千斤顶液压缸暂停进油，在两端钢铰线上精确地标出测量伸长量的起点标记；

　　预应力张拉采用双控，以张拉力控制为主，以伸长量进行校核，实际伸长量与理论伸长量之差应在±6%之内。

　　然后张拉千斤顶回油，锚具自锚，卸顶；

　　预应力张拉过程中认真填写详细的张拉记录。

　　<7>在预应力施加过程中会遇到断丝、滑丝、预应力损失等问题，解 决好这些问题也就保证了预应力的施加效果。

　　(1)处理断丝的方法

　　双张钢束时先用卸锚器松锚，然后移动钢束，用单孔小顶进行张 拉，这样就缩短了千斤顶占用长度。

　　当本身就是单张的钢束发生断丝时，采用超张拉的办法加以解决，超张时可采用全断面超张或同束号超张的办法。超张时应根据断

　　丝数量计算超张值。计算时应以规范控制应力误差下限为准。

　　(2)处理滑丝的方法

　　滑丝处理一般采用单孔补张，补张不成功时可用叠加锚环法处理。

　　(3)处理预应力损失的方法

　　在预应力的六种损失中，混凝土干缩损失、徐变损失两种不易控制，但其损失值与其它四种相比也较小。其它四种处理的方法为：

　　①孔道摩阻损失

　　在张拉锚固前先不上夹片，反复单张拉数次都可以有效的降低孔道摩阻系数。

　　②锚具回缩损失

　　减小锚具回缩损失—是选用机械顶锚的锚具及张拉机具，二是 当采用自锚体系时，适当减小锚环与限位板之间的间距（用与钢铰线直径的配套限位板），但调整时不能调整过大，否则锚具回缩损失虽然减小，但锚口损失增加，得不偿失。

　　③混凝土压缩损失

　　在不影响结构受力状态的前提下，通过调整张拉顺序减小，一般 原则是先长后短、对称施压，—次完成。

　　④松弛损失。

　　及时饱满的灌浆并使水泥浆迅速达到设计强度。

　　<8>张拉钢绞线特别注意以下几点：

　　①现场养护的试块抗压强度达到设计强度的 100%后，才开始张拉。

　　②严格按照设计钢束张拉顺序进行，N1束→N2束→N3束，先张拉中间肋，后张拉边肋，两端同时张拉。

　　③分级张拉。所有的钢束都拉到同一级荷载后再进行下一级的张拉。

　　④张拉到100%δK后持荷3分钟再锚固，让钢束彻底舒展开从而减少钢束松弛应力损失。

　　⑤张拉钢束时仔细观察锚具夹片，不能打滑也不能将钢丝卡断，若有钢丝松散，说明钢束中有钢丝断裂，卸荷后更换钢绞线再张拉，不得有一根断丝现象发生，以确保预应力系统的准确性和完整性。

　　⑥每一级张拉时都计算出对应的理论伸长量值，看实际伸长值与理论值差值是否在±6%之间，若有出入，查明原因后再张拉，不得有丝毫马虎。

　　⑦由于张拉顺序有先有后，当一级张拉完后，先张拉的钢束拉力会变小，伸长量随之改变，在下一级张拉时必须补偿回来，否则，会出现伸长量与理论计算出入很大的情况。

　　⑧张拉钢绞线时，注意安全；钢绞线正面不得站立人员，以防不测。

　　⑨张拉作业时，两头工作面及现场指挥，均应配备音质清晰度较高的对讲机。

　　8、孔道压浆

　　为了避免预应力筋锈蚀，施加预应力后，尽早进行孔道压浆。压浆采用42.5级硅酸盐水泥，所用水泥龄期不超过一个月，水泥浆水灰比在0.4～0.45之间，如需掺入掺加剂，掺加剂内的水分应计入水灰比内，水泥浆稠度控制在18～25s之间。

　　本工程采用二次压浆法，每次压浆时一端作压浆孔另一端作排气孔，压浆采用活塞式压浆泵。具体操作程序如下：

　　(1)压浆前，先吹入无油份的压缩空气清洗管道，再用含 0.01kg/L生石灰或氢氧化钙的清水冲洗管道，再以压缩空气吹干。

　　(2)用水泥制浆搅拌机制备符合要求的水泥浆。首先将水加入拌和机内，再放入水泥，经充分拌和后掺入掺加剂(如果需要)，(压浆前须经过滤，)拌和应至少2min，直至达到均匀的稠度为止。然后将压浆泵输出管与一根压浆管的甲端相连接：

　　(3)启动活塞式压浆泵由甲端进浆，从乙端排气，直到乙端排 气孔流出符合规定稠度的浓浆后，关闭乙端阀门，并保持不小于 0.5Mpa的一个稳压期，该稳压期不少于2min，然后关闭甲端阀门；

　　(4)间隔30～45min，再从乙端压浆，从甲端排气，直到甲端 排气孔流出符合规定稠度的浓浆后，关闭甲端阀门，并保持不小于 0.5Mpa的一个稳压期，该稳压期不少于2min，关闭乙端阀门。

　　(5)压浆施工过程中填写完备的压浆记录，包括每个管道的压 浆日期、水灰比及掺加料、压浆压力、障碍事故细节及需要补做的工 作。

　　 (6)压满浆的管道应进行保护，使在一天内不受振动，管道内 水泥浆注入后的48小时内，结构混凝土温度不得低于5°C，否则应采取保温措施；当白天气温

沥青麻丝是选有上等的麻丝，浸泡在有本公司的技术人员研发的一款具有防腐性沥青为主要材料的添加剂里面的一款产品。麻丝具有质地轻、强力大、防虫防霉、静电少、织物不易污染等特点。沥青是由不同分子量的碳氢化合物及其非金属衍生物组成的黑褐色复杂混合物，是高黏度有机液体的一种，呈液态，表面呈黑色，可溶于二硫化碳。沥青是一种防水防潮和防腐的有机胶凝材料。本产品主要用在伸缩缝、沉降缝等填缝材料。本产品施工非常方便，替代了原有的麻烦施工方法。我们一般是桶装的，只需要采购后，取出来就可以使用。

　　9、封锚：为了保护外露的锚具不致锈蚀而失效，当灌浆完毕后，将外露部分进行清洗，并将端面混凝土凿毛，并绑扎钢筋。锚后钢筋网与预留钢筋点焊一体，然后安装模板，浇筑混凝土。压浆封锚后，待压浆强度达到80%后，拆卸支顶架。

　　10、支架、模板的拆除

　　在压浆强度达90%及封锚完成后拆除所有支架。拆除支架时从跨中开始对称向两头均匀拆卸，以便使桥体重量对称、均匀地由两端支座平均承担，同时预防箱梁因受力不均匀产生裂纹。拆除底模时防止损坏箱梁外观质量。

　　三、结束语

　　在施工过程中，应当根据图纸要求、施工设备、现场施工条件、等各方面情况综合考虑。认真、谨慎的做每一道施工工序，采取积极有效的措施，保证工程质量、节约成本、确保施工安全。

　　参考文献

　　［1］（JTJ024-85）公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范．北京：人民交通出版社