先張法預(yù)應(yīng)力空心板梁施工技術(shù)分析

牛春發(fā) 陳天真

（1.河南省確山縣農(nóng)村公路管理所，河南 確山 463200；2.駐馬店公路工程開發(fā)有限公司，河南 駐馬店 463000）

1 工程概況

本高速公路分離式立交橋橋跨布置為8+2×20+8m。全橋共56片空心板梁，8m跨和20m跨空心板梁的截面形式一樣，板高均為95cm，其中8m跨預(yù)制空心板梁為普通鋼筋砼，共28片；20m跨預(yù)制空心板梁采用先張法預(yù)應(yīng)力砼，共28片。單片板梁的工程數(shù)量如表1。

表1

2 預(yù)制場(chǎng)施工

預(yù)制場(chǎng)設(shè)在4#橋臺(tái)后方100m已建設(shè)的連接線道路右側(cè)空地上，場(chǎng)地面積為100m×20m，滿足板梁預(yù)制和存梁的需要。場(chǎng)內(nèi)設(shè)有先張法預(yù)應(yīng)力槽式臺(tái)座2道，每道臺(tái)座擬預(yù)制4片20米空心板梁；臺(tái)座兩側(cè)設(shè)有軌道和龍門吊一套。

2.1 臺(tái)座設(shè)計(jì)及施工

張拉臺(tái)座的設(shè)計(jì)根據(jù)施工工期的要求，著重考慮“安全、經(jīng)濟(jì)、方便”等因素，張拉臺(tái)座按槽式傳力梁張拉臺(tái)座設(shè)計(jì)。

2.1.1 傳力梁。邊傳力梁和中傳力梁均設(shè)計(jì)為鋼筋砼結(jié)構(gòu)，橫斷面形式為400mm× 600mm，配筋采用10φ16，見圖1。

傳力梁每隔8米設(shè)一中間橫系梁，截面形式為200mm×200mm。

2.1.2 臺(tái)座施工。臺(tái)座施工時(shí)，先澆鋪底10cmC20砼，立臺(tái)座兩側(cè)的角鋼，再澆注6cm的C30砼，角鋼不間斷。傳力梁與橫系梁一起澆注，鋼筋不間斷，基底做10cm砂礫石墊層處理，襟邊寬10cm。

2.1.3 傳力梁驗(yàn)算。

a.計(jì)算承載力Nj。邊傳力梁和中傳力梁受到鋼橫梁傳過來的壓力，所以傳力梁承受壓力，該構(gòu)件可以簡(jiǎn)化為受集中荷載的受壓構(gòu)件。

中板有18根鋼絞線，邊板有21根鋼絞線，每根鋼絞線的張拉力為196kN，計(jì)算時(shí)取最大值，即21根鋼絞線的張拉力，安全系數(shù)取1.03：

查表得穩(wěn)定系數(shù)φ=0.75

b.允許承載力NC

傳力梁采用C30鋼筋砼結(jié)構(gòu)，C30砼軸心抗壓強(qiáng)度fc=15N/mm2，Ⅱ級(jí)鋼筋的設(shè)計(jì)強(qiáng)度f'y=310N/mm2，A=400×600m2，φ=0.75，A'S= 10Φ16=10×201=2010mm2

c.由 a、b計(jì)算結(jié)果可以看出：NJ= 2827kN＜Nc=3167kN。

圖1

圖2

所以，傳力梁的受力滿足要求。

d.配筋率

配筋率

故，傳力梁配筋設(shè)計(jì)符合要求。

2.2 模板制作

板梁外模和封頭模板采用δ=3mm鋼板加肋板分段加工拼裝而成，每節(jié)長(zhǎng)度5m，心模采用橡膠氣囊，模板加工均委托有相應(yīng)資質(zhì)的專業(yè)生產(chǎn)廠家按設(shè)計(jì)圖紙中板梁結(jié)構(gòu)幾何尺寸進(jìn)行加工制作。模板制作完成后，運(yùn)輸至預(yù)制場(chǎng)進(jìn)行實(shí)地拼裝，調(diào)整加固后對(duì)各部位尺寸進(jìn)行檢驗(yàn)，驗(yàn)收合格后才能使用。若發(fā)現(xiàn)偏差，即現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行改裝和校正，直至合格為止。

3 板梁施工方案

3.1 準(zhǔn)備工作

施工前一個(gè)月應(yīng)對(duì)使用的砼、鋼筋、鋼絞線等原材料及鋼筋焊接工藝進(jìn)行抽樣、制件，試驗(yàn)檢測(cè)合格后方能使用。張拉用的千斤頂、油泵、壓力表等設(shè)備在使用前要檢查其是否完好，確保各項(xiàng)性能工作正常。千斤頂、壓力表還需經(jīng)過質(zhì)檢部門檢驗(yàn)標(biāo)定后才能使用。

3.2 鋼絞線的下料、編束

鋼絞線下料前先將鋼絞線卷放在自制的放線架中，再將鐵皮剪斷，然后人抓住鋼絞線一端，將鋼絞線緩緩拉開（注意不使鋼絞線產(chǎn)生有害變形，對(duì)有害變形的部分必須除掉），鋼絞線下料用砂輪切割機(jī)切斷，嚴(yán)禁用電焊槍燒切，下料時(shí)注意預(yù)留工作長(zhǎng)度。鋼絞線用砂輪切割切斷后整理成束，根與根之間不得相扭，按編號(hào)分類堆放，并掛牌標(biāo)出長(zhǎng)度及設(shè)計(jì)編號(hào)，按編號(hào)分類堆放，鋼束堆放時(shí)要防止彎折并且防雨措施。

3.3 預(yù)應(yīng)力筋張拉

3.3.1 張拉前的準(zhǔn)備工作。先張采用一端張拉，另一端在張拉前要設(shè)置好固定裝置或安放好預(yù)應(yīng)力筋的放松裝置。張拉前，應(yīng)先安裝定位板，檢查定位板的力筋孔位置和孔徑大小是否符合設(shè)計(jì)要求，然后將定位板固定在橫梁上。在檢查預(yù)應(yīng)力筋數(shù)量、位置、張拉設(shè)備和錨具后，方可進(jìn)行張拉。

3.3.2 張拉操作。

a.調(diào)整預(yù)應(yīng)力筋長(zhǎng)度：采用螺絲桿錨具，擰動(dòng)端頭螺帽，調(diào)整預(yù)應(yīng)力筋長(zhǎng)度，使每根預(yù)應(yīng)力筋受力均勻。

b.初始張拉：一般施加10%的張拉應(yīng)力，將預(yù)應(yīng)力筋拉直，錨固端和連接器處拉緊，在預(yù)應(yīng)力筋上選定適當(dāng)?shù)奈恢每坍嫎?biāo)記，作為測(cè)量延伸量的基點(diǎn)。

c.正式張拉：一端固定，一端整體張拉。千斤頂必須同步頂進(jìn)，保持橫梁平行移動(dòng)，預(yù)應(yīng)力筋均勻受力，分級(jí)加載拉至張拉應(yīng)力。

d.持荷：按設(shè)計(jì)要求預(yù)應(yīng)力筋采用高強(qiáng)低松弛鋼鉸線張拉達(dá)到控制應(yīng)力后持荷2min，使預(yù)應(yīng)力筋完成部分徐舒，完成量約為全部量的20%-25%，以減少鋼絞線錨固后的應(yīng)力損失。

e.錨固：補(bǔ)足或放松預(yù)應(yīng)力筋的拉力至控制應(yīng)力。測(cè)量、記錄預(yù)應(yīng)力筋的延伸量，并核對(duì)實(shí)測(cè)值與理論計(jì)算值，其誤差應(yīng)在±6%范圍內(nèi)，如不符合規(guī)定，則應(yīng)找出原因及時(shí)處理。張拉滿足要求后，錨固預(yù)應(yīng)力筋，千斤頂回油至零。

3.4 鋼筋加工及安裝

鋼筋下料、彎制加工在加工棚統(tǒng)一完成，預(yù)制臺(tái)座上綁扎成型，為增加鋼筋骨架整體性，綁扎牢固，增加點(diǎn)焊數(shù)量，并確保鋼筋保護(hù)層厚度。混凝土澆注前檢查各種預(yù)埋件的數(shù)量及位置是否準(zhǔn)確。鋼筋下料加工時(shí)，彎制尺寸和各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)必須符合施工規(guī)范要求。

3.5 模板安裝

模板采用特制鋼模，立模前對(duì)梁體鋼筋進(jìn)行自檢和監(jiān)理工程師檢查，檢驗(yàn)合格后方可立模，模板采用龍門吊配合人工分節(jié)拼裝，拼裝接縫加塞海綿條止?jié){帶，以防漏漿。安裝模板時(shí)嚴(yán)格控制各部位尺寸，并采取可靠的加固措施，側(cè)模頂與底模每2m設(shè)一道拉桿，側(cè)模與側(cè)模間用螺桿連接，確保在澆筑混凝土和振搗過程中不變形，不移位。待板底混凝土澆筑完后，安裝充氣橡膠芯模，綁扎上部未綁扎鋼筋，再繼續(xù)進(jìn)行混凝土澆筑作業(yè)。澆筑混凝土?xí)r采取嚴(yán)格防護(hù)措施，防止芯膜的上浮或下沉，保證各部分結(jié)構(gòu)尺寸的準(zhǔn)確性。

3.6 混凝土澆筑

混凝土澆筑前要檢查模板安裝尺寸、接縫、拉桿螺栓、模板拼接螺栓，確保模板安裝尺寸準(zhǔn)確，支立牢固，并報(bào)監(jiān)理工程師檢驗(yàn)合格后方可進(jìn)行混凝土澆筑。

砼采用商品砼，用砼運(yùn)輸車將砼運(yùn)至預(yù)制場(chǎng)后，澆筑前必須作坍落度試驗(yàn)，坍落度控制在5～7cm，保證砼具有良好的和易性，并嚴(yán)格控制水灰比，同時(shí)抽樣制作不少于4組抗壓試塊，其中1組放在梁體旁邊與板梁同條件養(yǎng)護(hù)。砼運(yùn)至預(yù)制場(chǎng)后卸入圓型料斗，通過龍門吊吊起料斗人工配合入模?；炷劣貌迦胧秸駬v棒振搗。振搗范圍和時(shí)間要適度。保證芯模下混凝土密實(shí)，振搗標(biāo)準(zhǔn)為混凝土不再下沉，無氣泡上升，表面平坦并有薄層水泥漿出現(xiàn)?；炷凉嘧⒉捎孟裙嘧⒌装?，等芯模安放完畢后，再澆筑腹板和頂板混凝土，澆筑時(shí)要防止芯模漏氣?；炷翝沧⑦^程中隨時(shí)檢查模板加固情況，漏漿處及時(shí)堵塞。砼澆筑完后及時(shí)整平收漿，終凝前將梁頂面拉毛，以利橋面鋪裝層與梁體結(jié)合。

3.7 充氣橡膠芯模的安放和抽取

為了防止芯模在澆筑混凝土?xí)r發(fā)生偏移和上浮，在原設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，增加芯模限位鋼筋。芯模抽取的早晚，影響著空心板成形：抽取過早，混凝土下沉坍落，使空心板形成裂縫，甚至空洞。過晚，混凝土凝固，造成芯模與混凝土粘結(jié)，很難拔出，抽取時(shí)間隨天氣氣溫而變化，一般在混凝土澆筑3～12個(gè)h，強(qiáng)度達(dá)到4～8MPa時(shí)，可拔出膠囊。

3.8 養(yǎng)護(hù)、拆模

混凝土養(yǎng)護(hù)采用常規(guī)灑水養(yǎng)護(hù)?；炷翝仓戤吔K凝后，采用塑料管直接往混凝土表面灑水。拆模后用塑料薄膜包裹梁體，壓好四周，進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，并往塑料薄膜內(nèi)澆水。養(yǎng)護(hù)時(shí)間一般不少于10天。

3.9 預(yù)應(yīng)力筋放張

當(dāng)混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)規(guī)定的放張強(qiáng)度之后，即混凝土強(qiáng)度達(dá)設(shè)計(jì)強(qiáng)度的90%時(shí)，可在臺(tái)座上放松受拉預(yù)應(yīng)力筋，對(duì)預(yù)制梁施加預(yù)應(yīng)力。放張采用砂箱法，放松的裝置設(shè)在預(yù)應(yīng)力筋和拉前放置在非張拉端。放張時(shí)打開出砂口，讓砂慢慢流出，活塞縮回，放砂速度均勻一致，分四次完成，每次間隔20min。砂箱放松后，采用手持砂輪機(jī)切割，切割時(shí)從放張端開始，分根交錯(cuò)，逐次切向另一端。切割后的外露端頭應(yīng)用砂漿封閉或涂刷防蝕材料，防止生銹。

3.10 移板、存梁

標(biāo)注生產(chǎn)日期、板號(hào)。吊裝前應(yīng)對(duì)吊裝隊(duì)伍進(jìn)行施工技術(shù)交底和安全技術(shù)交底，并對(duì)龍門吊進(jìn)行調(diào)試試運(yùn)行，檢查行走系統(tǒng)、制動(dòng)系統(tǒng)、起重系統(tǒng)等每個(gè)部位，確保各項(xiàng)性能完好。龍門吊吊起空心板，龍門吊天車橫移行走，移板至存梁場(chǎng)存放。梁體堆放時(shí)在空心板兩端設(shè)置支點(diǎn)，不得使上下面倒置，吊裝時(shí)嚴(yán)禁利用錨栓孔捆綁吊裝，同時(shí)采取可靠措施，不使梁產(chǎn)生負(fù)彎矩而起破壞作用。梁體存放時(shí)間不大于60天，預(yù)防起拱值過大。

4 安全保障措施

4.1 施工機(jī)具設(shè)備如斷筋機(jī)、彎筋機(jī)、電刨、焊機(jī)、氧割等，必須保證其的完好性，安全保護(hù)蓋、開關(guān)控制器等必須完善和規(guī)范安裝，不得使用其他代替品。施工前要經(jīng)過檢查確認(rèn)上述機(jī)具設(shè)備具備安全使用條件后方可使用。氧氣、乙炔在使用過程，兩者必須直立放穩(wěn)，且兩者保證3m以上距離，不得平排放置，不得倒地。

4.2 張拉時(shí)，嚴(yán)禁非工作人員進(jìn)場(chǎng)，操作人員不得站在張拉千斤頂后，以防飛錨，斷絲傷人，高壓油管拉頭要緊密，并隨時(shí)檢查，以防噴油傷人。

4.3 龍門吊拼裝完成，須在場(chǎng)內(nèi)進(jìn)行試吊作業(yè)，檢查在承受同等荷載的情況下，其整體穩(wěn)定性、各構(gòu)件連接緊固情況、行走系統(tǒng)、控制系統(tǒng)的安全性能等，確保其安全性能滿足吊裝要求后才能正式使用。

4.4 龍門吊使用時(shí)配備專人統(tǒng)一指揮，專人專崗，指揮員由吊裝經(jīng)驗(yàn)豐富的人員擔(dān)當(dāng)。電控操縱員事前經(jīng)過培訓(xùn)和實(shí)踐練習(xí)，熟悉掌握操作方法和技能后才能上崗作業(yè)。

4.5 梁體起吊、下落和移動(dòng)過程，龍門吊下方及周邊10m范圍內(nèi)除操作人員外不得站立其他人員。當(dāng)梁體下落至地面標(biāo)高以上50㎝時(shí)，作業(yè)人員方可靠近作業(yè)。模板安裝與拆除、鋼筋加工與安裝、板梁橫移的安全措施遵循本施工方案中所闡述的具體要求進(jìn)行控制，確保施工安全。

[1]陳磊.對(duì)橋梁建設(shè)中先張法預(yù)應(yīng)力砼空心板梁施工的探討[J].黑龍江科技信息，2012(2).

[2]高建祥，胡娜娜.先張法預(yù)應(yīng)力空心板梁施工技術(shù)[J].技術(shù)與市場(chǎng)，2012(3).