橋梁工程后張法預(yù)應(yīng)力箱梁施工技術(shù)分析

武益輝

摘 要：預(yù)應(yīng)力技術(shù)的誕生，其在顯著提升構(gòu)件剛度、抗裂性、穩(wěn)定性以及耐久性的同時(shí)有效節(jié)省了建筑材料及降低了構(gòu)件自重，使構(gòu)件跨度實(shí)現(xiàn)了進(jìn)一步的擴(kuò)大。鑒于此，本文基于筆者專業(yè)知識的應(yīng)用與實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)，以橋梁工程后張法預(yù)應(yīng)力箱梁為研究對象，就此展開技術(shù)分析。

關(guān)鍵詞：橋梁工程；預(yù)應(yīng)力箱梁；后張法工藝

1 后張法預(yù)應(yīng)力箱梁施工技術(shù)

1.1 個(gè)案介紹

某8跨連續(xù)結(jié)構(gòu)梁式橋梁總長247.6m，寬51.0m，梁體采用單跨徑30m預(yù)應(yīng)力箱梁，后張法工藝兩端同時(shí)對稱張拉施工，其中梁高1.6m，混凝土標(biāo)號C50，預(yù)應(yīng)力筋采用極限抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值[fptk]=1860N/mm2的ΦS15.2普通低松弛鋼絞線，預(yù)應(yīng)力管道采用預(yù)埋鍍鋅金屬波紋管成孔方式。

基于工程實(shí)況的綜合分析，本工程箱梁采用自拌自密實(shí)砼，其施工配合比（由實(shí)驗(yàn)室多次試配所得）為水泥：水：砂：石：粉煤灰：AE減水劑：UEA膨脹劑=345：187：832：875：158：13.8：34.5（kg/m3），同時(shí)為保證混凝土強(qiáng)度，混合料攪拌時(shí)間不宜小于120s。

1.2 施工要點(diǎn)

1.2.1 波紋管預(yù)埋

波紋管預(yù)埋應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)所給定位坐標(biāo)（高度與距離）準(zhǔn)確確定定位鋼筋（井字架形）的位置，其間距在直線段以1.0m控制，曲線段可適當(dāng)加密至50cm～80cm，以此確保管位準(zhǔn)確且安裝牢固。管道接頭應(yīng)密封嚴(yán)實(shí)（可用封口膠紙帶纏繞密封），其長度取3.5倍的管道直徑D，且管徑大于管道一號。

1.2.2 鋼絞線下料

對于鋼絞線下料長度L，應(yīng)以張拉方式、張拉設(shè)備及錨具類型為依據(jù)綜合而定，具體可按下式計(jì)算：

L=[L0]+n（[l1]+0.15m）

式中：[L0]為管道長度與兩端錨具長度之和；n為張拉端數(shù)目（一端張拉取1，兩端同時(shí)張拉取2）；[l1]為千斤頂支撐端至夾具外緣距離（包括錨墊板圈厚）。

注：基于張拉安全的考慮，還需考慮一定的長度富余量，一般取值100mm。

1.2.3 混凝土澆筑

混凝土澆筑采用泵送方式，其過程應(yīng)連續(xù)無間斷，每層下料厚度不大于50cm，并按底板→腹板→頂板控制澆筑順序。澆筑過程派專人值守，做到振搗密實(shí)無空鼓現(xiàn)象，同時(shí)保護(hù)好張拉盒、管道與排氣孔等預(yù)埋件，特別注意避免振搗棒直接碰觸波紋管，以免其發(fā)生變形、移位甚至破損，同時(shí)為防止出現(xiàn)蜂窩麻面現(xiàn)象，對于鋼筋密集部位應(yīng)采用小直徑振搗幫進(jìn)行振搗。在梁體混凝土終凝前，應(yīng)每隔0.5h對已澆筑部位利用手動葫蘆對鋼絞線來回抽動一次，以防漏漿凝固影響張拉。

1.2.4 預(yù)應(yīng)力張拉

基于構(gòu)件強(qiáng)度與剛度的雙指標(biāo)考慮，張拉任務(wù)必須在梁體強(qiáng)度達(dá)到85%以上且齡期≥7d時(shí)方可實(shí)施。

（1）本工程所用張拉設(shè)備：YCW型150T千斤頂與ZB4-500型高壓油泵各兩臺。張拉前對設(shè)備進(jìn)行標(biāo)定后依據(jù)標(biāo)定報(bào)告與張拉方程采用內(nèi)插法將張拉油表讀數(shù)計(jì)算而出，以此作為張拉控制指標(biāo)之一；

（2）張拉控制應(yīng)力：按75%[fptk]取值，即σcon=1395N/mm2；

（3）張拉控制方程：0→0.15σcon→1.03σcon（持荷2min，錨固）；

注：對于普通低松弛鋼絞線，基于后期預(yù)應(yīng)力損失的考慮，可適當(dāng)進(jìn)行超張拉，但不得超過1.03δcon。

（4）張拉次序：按設(shè)計(jì)次序兩邊同時(shí)對稱張拉。當(dāng)設(shè)計(jì)未指定張拉次序時(shí)，可按均勻?qū)ΨQ、偏心荷載小的原則確定。

預(yù)應(yīng)力張拉采用雙指標(biāo)（即張拉應(yīng)力與張拉伸長量同步校核，其中張拉應(yīng)力控制為主，通過油表進(jìn)行控制）控制，當(dāng)張拉實(shí)測伸長量超出理論計(jì)算值±6%范圍時(shí)，應(yīng)立即停止張拉找明原因并采取措施整改合格后方可繼續(xù)實(shí)施。張拉完成后應(yīng)全面檢查梁體，查看其端部或其他部位是否有裂縫產(chǎn)生。

1.2.5 孔道壓漿

預(yù)應(yīng)力張拉完成后應(yīng)在48h內(nèi)實(shí)施孔道壓漿，其所用水泥漿應(yīng)符合以下技術(shù)指標(biāo)：①水膠比宜為0.4～0.45，當(dāng)摻入減水劑時(shí)，可降低至0.35；②0.14MPa壓力下泌水率應(yīng)≤2.5%，并且水泥漿拌合3h后泌水率宜≤2%；③可適量摻入膨脹劑，其具體用量應(yīng)通過試驗(yàn)確定，并且自由膨脹率應(yīng)<10%；④漿體流動度應(yīng)≤25s，且在拌合30min后應(yīng)≤35s。

孔道壓漿過程中，應(yīng)視氣溫條件確定水泥漿自拌合完成至壓入孔道的延續(xù)時(shí)間（通常為30～45min），壓漿過程應(yīng)均勻、緩慢、連續(xù)，采用活塞式壓漿泵實(shí)施壓漿，為保證壓漿飽滿，應(yīng)控制最大壓力宜于0.5MPa～0.7MPa之間，對較長孔道，最大壓力宜控制為1.0MP。壓漿應(yīng)達(dá)到孔道另一端出漿飽滿，并且保證與進(jìn)漿口漿液稠度一致，此時(shí)便可關(guān)閉進(jìn)漿口并以≥0.5MPa的壓力穩(wěn)壓2min左右，以此確?？椎缐簼{飽滿。

2 后張法預(yù)應(yīng)力損失控制

（1）摩擦損失減少措施：①兩端同時(shí)張拉；②適當(dāng)超張拉。

（2）錨具損失減少措施：采用合格錨具的同時(shí)盡量減少墊板使用數(shù)量。因?yàn)槊吭黾右粔K墊板于錨具處，便會增加大約1mm的鋼筋回縮、錨具變形以及接縫壓縮量。

（3）溫度損失減少措施：采用兩次升溫蒸養(yǎng)?；炷脸仞B(yǎng)護(hù)至C7.5～C10強(qiáng)度等級時(shí)將養(yǎng)護(hù)溫度逐漸升高，此時(shí)可將梁體內(nèi)混凝土與鋼筋認(rèn)為已結(jié)硬成整體并可同時(shí)漲縮，該項(xiàng)損失則可不予以考慮。對于在鋼模上采用先張法施加預(yù)應(yīng)力的箱梁而言，由于其養(yǎng)護(hù)過程采用蒸汽法將梁體混凝土與鋼模一起養(yǎng)護(hù)，因此可不予以考慮預(yù)應(yīng)力溫差損失。

（4）松弛損失減少措施：以施工規(guī)范為依據(jù)適當(dāng)超張拉。

（5）減少收縮和徐變損失的主要措施：①通過高等級水泥的運(yùn)用降低水泥用量，減小混凝土水膠比，降低其徐變量與收縮量；②混凝土振搗密實(shí)，加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)。需要注意的是，應(yīng)嚴(yán)格控制混凝土預(yù)壓應(yīng)力不大于預(yù)應(yīng)力施加時(shí)混凝土立方強(qiáng)度的50%。

3 后張法張拉堵管位置確定

由于混凝土澆筑前便已將鋼絞線穿入波紋管，因此一旦因破裂漏漿出現(xiàn)堵點(diǎn)，將會直接造成預(yù)應(yīng)力無法張拉，故此，本文以簡易計(jì)算法對堵點(diǎn)位置實(shí)施判定，以便“破膛”維修。對于后張法預(yù)應(yīng)力箱梁，目前對鋼絞線（束）實(shí)際張拉程序及伸長量的通用確定方法為：

（1）張拉程序。分別張拉至0.15σcon、0.30σcon、1.03σcon時(shí)測量并記錄千斤頂引伸量依次為a、b、c，同時(shí)在張拉至1.03σcon時(shí)持荷2min后錨固；

（2）伸長量確定。依據(jù)張拉程序所計(jì)引伸量，鋼絞線伸長量l可計(jì)為：l=b+c-2a；

（3）堵點(diǎn)位置確定。分析上述內(nèi)容可知，當(dāng)后張法預(yù)應(yīng)力箱梁采用先穿鋼絞線（束）后澆筑混凝土以及兩端同時(shí)張拉工藝時(shí)，堵管現(xiàn)象一旦存在，兩端（設(shè)為A、B兩端）張拉伸長量便會出現(xiàn)差異，此時(shí)距離A端堵管位置[LA]可由下式計(jì)算：

[LA]=[lA]×L（[lA]+[lB]）

式中：[lA]為A端張拉伸長量；[lB]為B端張拉伸長量；L為鋼絞線下料長度。

基于波紋管（規(guī)范）理論摩阻力小于實(shí)際摩阻力的考慮，堵點(diǎn)位置應(yīng)在上式計(jì)算結(jié)果的基礎(chǔ)上稍向后移動一點(diǎn)。具體驗(yàn)證時(shí)可在箱梁一端出（注）漿口連接空壓機(jī)實(shí)施送氣，同時(shí)利用電鉆在確定堵點(diǎn)處開鉆小孔，如果孔內(nèi)有氣流通過，說明該處不是堵點(diǎn)，如若孔內(nèi)無氣流通過，則可判定該處為堵點(diǎn)位置。

4 結(jié)語

基于以上論述，后張法預(yù)應(yīng)力箱梁施工技術(shù)的研究為一項(xiàng)精細(xì)而復(fù)雜的任務(wù)，其不僅涉及內(nèi)容繁多，而且專業(yè)化要求極高，其過程只有做到規(guī)范施工與標(biāo)準(zhǔn)化管理，以及通過全過程動態(tài)管理的實(shí)施，方能實(shí)現(xiàn)施工質(zhì)量的整體提升。。

參考文獻(xiàn)：

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