预应力混凝土箱梁后张法施工技术探讨

预应力混凝土箱梁后张法施工技术探讨

摘要:预应力混凝土箱梁是大跨径桥梁的主要结构构件，目前在城市的桥梁建设工程中得到广泛的应用。本文结合桥梁工程实例，详细介绍了预应力混凝土箱梁施工的主要过程，重点针对箱梁后张法施工技术进行探讨，为类似工程提供参考借鉴。 关键词:预应力混凝土；预制箱梁；后张法；钢绞线张拉 中图分类号： tu74 文献标识码： a 文章编号：

随着城市基础设施步伐的加快，桥梁工程逐渐向着大跨度的方向发展，这对桥梁建设技术的要求越来越高。预应力混凝土箱梁具有跨径大、结构轻盈、承载能力强、经济合理及施工简单等优点，目前无论在铁路、公路桥梁建设中，还是在高层建筑中都得到广泛的应用。但预应力混凝土箱梁施工过程环节比较多、施工技术要求高、质量控制难度大，一旦处理不好，很可能导致混凝土构件产生裂缝，影响桥梁的整体质量。因此，对预应力混凝土箱梁施工技术的分析就显得十分必要了。 1工程概况

某桥梁采用预应力混凝土连续箱梁，共有预制箱梁100片，梁高2m，底宽1m，顶板宽中梁2.4m、边梁2.85m，中跨梁设中横隔板，边跨梁设简支端横隔板和中横隔板，顶板设负弯矩。 2箱梁制作工艺

预应力梁的施工工艺流程平整场地、压实→制作预制箱梁台座

→钢筋绑扎、调正波纹管位置、穿钢绞线束→模板安装→浇混凝土、留试块→混凝土养护→试块试压→张拉锚固→锚具封堵→安装。 3预应力混凝土箱梁施工 3.1预拱度的设置

(1)预拱度:桥梁挠度的产生的原因有永久作用挠度和可变荷载挠度。永久作用的(包括结构自重、桥面铺装和附属设备的自重、预应力、混凝土徐变和收缩作用)是恒久存在的，其产生挠度与持续时间相关，可分为短期挠度和长期挠度。永久作用挠度可以通过施工时预设的反向挠度(又称预拱度)来加以抵消，使竣工后的桥梁达到理想的线性。保证桥面的平整性，避免桥面隆起甚至是开裂。 (2)梁的预拱度设置方法:是将预制梁台座顶面作成下凹曲面。则梁体在自重和预应力作用下经过一段时间的变形，梁体将既不上拱也不下凹。使桥梁建成后有一个平顺行车的条件。 3.2预应力筋和金属波纹管的铺设

预应力混凝土梁，钢筋密集，施工中采取波纹管和非预应力筋同时铺设，既先安装底部主筋，套上箍筋，铺设波纹管。在扎好钢筋骨架时按设计设置好波纹管定位卡环，将波纹管就位，最后安装端部钢筋及锚垫板。

3.3预应力混凝土箱梁的浇捣

浇捣混凝土前，先检查并调整好波纹管锚垫板，混凝土转换梁中钢筋密集，混凝土用石子选择中碎偏小粒径，525#普通硅酸盐水

泥，水灰比在0.14～0.45之间，混凝土浇注从中间向两边同时连续浇注。

3.4预应力施加

混凝土强度不应低于设计强度等级值的90%且混凝土龄期不小于7天，方可进行张拉。

(1)张拉设备:采用双作用千斤顶ycw－2500b型。

(2)张拉原则:40m箱梁纵向钢绞线的张拉顺序为n4，n2，n3，n5，n6，n1两边对称张拉，如图1。

图1箱梁横断面图

①张拉时，千斤顶张拉力作用线应与钢铰线的轴线复合。两端2套设备同时开机，油泵供油匀速

②预应力筋张拉控制应力达到稳定后，方可锚固。

(3)张拉程序:(挂荷5min)0→初应力(10%σcon)读数→初应力(20%σcon)读数→σcon(达到设计张拉力持荷5min后锚固)。 3.5张拉应力的控制

张拉应力大小是保证合格成品梁的关键。也是影响预制箱梁起拱主要因素。张拉力过大，将使构件产生过大反拱或预拉区出现裂缝；反之，若张拉力过小，建立的预应力值过低，抗裂性不好，构件过早出现裂缝，没有达到预应力的预定目的，使构件的安全使用和耐久性得不到保证。由此可见，张拉力大小必须适度。

3.5.1钢绞线张拉力的计算

(1)根据预应力筋在弹性范围内的受拉线性关系，用虎克定律，预应力受外力张拉时的伸长量。 △l=(pp×l)/(ap×es)(1)

式中:pp为预应力筋的平均张拉力，n；l为预应力的长度，mm；ap为预应力筋的截面面积，mm2；es为预应力筋的弹性模量，mpa。 pp=p(1－e－(kx+μθ))/(kx+μθ) (2)

式中:p为预应力筋张拉端的张拉力，n；k为孔道每束局部偏差对摩擦的影响系数(k=0.0015公路桥涵施工技术规范)；x为从张拉端至计算截面的孔道长度，m；μ为预应力筋与孔道壁的摩擦系数(μ=0.25公路桥涵施工技术规范)；θ为从张拉端至计算截面曲线孔道部分切线的夹角之和(rad) p=σ·ap·n (3)

式中:σ为张拉控制力，mpa，对于钢绞线取75%的钢绞线强度级别；n为同时张拉的预应力筋根数根据《公路桥涵施工技术规范》，预应力筋在孔道中因摩擦而产生的损失为σx=σ·(1－e－(kx+μθ))每一段预应力筋段前张拉力p前和张拉终点力p终有如下关系 p前=p终·e－(kx+μθ)(4)

如图2中，可分3段进行伸长量的计算，后一段预应力筋的段前张拉力既是前一段预应力筋的张拉终点力。这样每一段的前张拉力均可用式(4)依次求出，再根据式(1)和式(2)计算出每一段预应

力筋的理论伸长量，所有段理论伸长量之和就为总伸长量。在本工程中的具体计算如表1和表2。

图2 40m箱梁钢绞线示意图

表140m箱梁钢绞线各段属性量计算统计表

表2 40m箱梁张拉力伸长量理论计算表

3.5.2张拉控制力计算

表3 40m箱梁预应力张拉控制计算表

注:①千斤顶4号油压表16504.70读数回归关系式:f=28.940446p+2.371819(千斤顶标定试验报告数据)。 ②千斤顶4号油压表16422.70读数回归关系式:f=28.742229p－2.567366千斤顶标定试验报告数据)。

③千斤顶3号油压表16423.70读数回归关系式:f=30.664075×p－12.002257千斤顶标定试验报告数据)。

④千斤顶3号油压表16428.7读数回归关系式:f=30.302795×p－2.0143561(千斤顶标定试验报告数据)。 f为张拉力，kn。 3.5.3实际伸长值的量测

油表读数达到对应张拉阶段，分别量取前后端活塞外伸量0～

10%伸长量(l1)，从活塞上量测误差较大，因为这时钢绞线需克服在孔道内的松弛及锚具的变形，故还要测量10%～20%的伸长量(l)，张拉力达到100%伸长量(l3)，测量的伸长量不能真实反映钢绞线最终的伸长量，还应测量千斤顶在打开回油阀的一瞬间，千斤顶有一个回缩量，在计算钢绞线的伸长量的同时，必须减去这个回缩量为固定值，值为1cm。所以，预应力的张拉伸长值△l=(l3+l2－2×l1－10)mm，实测伸长值与理论值差控制在±6%以内。 3.5.4孔道压浆及封锚

40预制箱梁预应力筋张拉完毕后须向孔道内压满水泥浆，以保证预应力筋不锈蚀并与构件混凝土联成整体。压浆工作宜在张拉完毕后尽早进行，40预制箱梁在张拉完毕后停10h左右，观察预应力筋和锚具稳定后，既可进行。

(1)水泥浆的技术条件

①水泥浆的标号(7×7×7cm立方体试块28天龄期的强度)，不应低于40预制箱梁混凝 土标号的80%，且不低于30号(30mpa)。 ②水泥宜采用硅酸盐水泥或普通水泥，标号不宜低于425号。 ③水泥浆中应有良好的和易性，其水灰比宜为0.4～0.45。 ④水泥浆泌水率最大不超过4%，拌和后3h时泌水率宜控制在2%，24h后须能全部被吸回收。

⑤水泥浆稠度宜控制在l4～l8s之间。

⑥水泥浆调制后应经常搅动并应在30～45min的时间内用完。 (2)压浆方法

①压浆宜采用活塞式灰浆泵。压浆前应将灰浆泵试开一次，运转正常并能达到所需压力时，才能正式开始压浆，压浆时灰浆砂泵的压力一般应取0.5～0.7mpa。孔道或输浆管道较长时，应力稍加大，反之可小些。

②一般每一孔道宜于两端先后各压1次、2次的间隔时间以达到先压注的水泥，既充分泌水，又不初凝为度，一般宜为30～45min。 ③压浆应缓慢、均匀地进行。

④当构件两端的排气孔排出空气、水、稀浆及浓浆时，木塞塞住，并稍加大压力，稍停一些时间，再从压浆孔拔出喷嘴，立即用木塞塞住。

⑤压浆过程中及压浆后48h内，结构混凝土温度不得低于5℃，否则，应采取保温措施。当气温高于35℃时，压浆宜在夜间进行。 ⑥水泥浆应按规定制作试块，以检查其强度。

⑦压浆中途发生故障，不能连续1次压满时，应立即用压力水冲洗干净，故障处理后再压浆。 (3)封锚

对应埋置在构件内的锚具，压浆后应先将其周围冲洗干净，凿毛后设置钢筋网和浇注封锚混凝土。封存锚混凝土的标号应符合设计规定。

4 结语

预应力混凝土箱梁已在铁路、公路的各种类型桥梁中得到广泛的应用，其中后张法预应力桥梁所占的比重也越来越大，控制好张拉应力的大小是施工的关键所在。它将直接影响到桥梁的整体质量和安全。因此，施工技术人员在施工过程中应按照规范对每道工序进行严格的操作，否则，则会给桥梁工程造成难以检查和发现的质量隐患。 参考文献

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