浅谈悬浇连续箱梁预应力—以美景大桥为例

摘　要：本文作者通过美景大桥实际案例简述悬浇连续箱梁预应力施工工艺

关键词：预应力 ； 施工工艺； 施工方案
1.工程概况
　　美景大桥主桥55+80+55m预应力连续箱梁梁体采用c50混凝土，半幅桥宽15.5m，全幅桥宽32m(含1m宽中央分隔带)，箱梁采用单箱单室断面，垂直腹板，顶宽15.3m，底宽7.5m，翼缘板长3.9m。箱梁根部梁高H根=4.5m，跨中及边跨端部梁高H中=2.5m，箱梁梁高变化采用2次抛物线。腹板变厚度90cm(支点)~50cm(跨中)，底板变厚度65cm(支点)~30cm(跨中)，顶板厚度28cm，翼板悬臂端厚20cm，根部厚55cm。设支点横隔梁，主墩顶横隔梁厚度为180cm，梁端横隔梁厚度为150cm。腹板上方设通气孔。
2.预应力施工方案
　　本工程箱梁采用三向预应力体系，纵横向预应力钢束采用φs15.20高强度低松弛钢绞线，标准强度fpk=1860MPa。纵向束采用两端张拉。横向束交错单侧张拉，采用扁锚。竖向预应力钢筋采用JL32精轧螺纹钢筋(fpk=785Mpa)，以直线形式布置于腹板中，布置间距一般为50cm，单排布置，靠近支点附近双排布置，锚具下端预埋，上端张拉。主桥除纵向预应力孔道采用塑料波纹管，并采取真空压浆外，横向及竖向预应力孔道均采用镀锌钢波纹管，普通压浆工艺压浆。
3.悬浇连续箱梁预应力施工工艺
　　3.1悬浇连续箱梁预应力张拉顺序
　　本桥采用三向预应力体系，施工各阶段预应力张拉步骤及顺序如下：
　　(1)0~1#块预应力张拉顺序：混凝土浇筑完成且达到设计要求龄期后，张拉横隔梁横向钢束→腹板纵向钢束(F1)→顶板横向钢束→竖向预应力筋
　　(2)2#~11#块：每节段浇筑完成且达到设计要求龄期后，张拉腹板纵向钢束(F2~F11)→顶板纵向钢束(T1~T11)→竖向预应力筋→顶板横向钢束。其中当每节段龄期达到14天后可以张拉竖向预应力钢束，2天后对竖向预应力进行复拉，复拉后进行灌浆。当竖向预应力张拉完毕且封锚混凝土龄期达到14天后张拉桥面板横向预应力钢束，交替单端张拉。
　　(3)边跨及跨中连续束分两批张拉，合龙段强度达到90%后及时张拉部分连续束，其余部分在合龙段砼龄期大于14天，强度达到100%后张拉；边跨现浇段浇筑完成且达到设计要求龄期后先张拉横梁横向钢束，再依次张拉纵向腹板束、顶底板束。以上钢束均要求对称张拉，纵向钢束先腹板后顶底板，先长后短。
　　3.2预应力筋下料
　　钢绞线下料场应平坦，下垫方木或彩条布，不得将钢绞线直接接触土地以免生锈，也不得在混凝土地面上生拉硬拽，磨伤钢绞线，下料长度误差控制在-50~100mm以内。下料时，将钢绞线盘卷装在铁笼内，从盘卷中央逐步抽出。钢绞线的下料采用砂轮切割机切割，不得采用电弧切割。钢绞线束每端工作长度70cm，扁锚单根张拉钢绞线工作长度40cm。
　　精轧螺纹钢筋按设计图纸尺寸报生产厂家，定尺制作，其尺寸误差不大于1cm。安装时，精轧螺纹钢筋应高于上螺母9cm。
　　3.3预应力管道的安装
　　主桥悬浇段纵向预应力管道均采用塑料波纹管，横隔梁横向钢束、竖向预应力筋及顶板横向钢束管道均采用金属波纹管，15-12、15-15钢绞线束管道内径为90mm，15-7为70mm，15-9为80mm，15-2扁锚钢绞线束管道内径为19x50mm，JL32管道内径为45mm。
　　管道按设计图准确定位，并用定位钢筋固定牢固，定位钢筋间距在直线段段不大于80cm，曲线段不大于40cm。如在管道布设中发生冲突，应优先保证纵向管道的位置，调整其他管道的位置。
　　为防止在浇注混凝土过程中，管道变形或漏浆，再每个管道内设置塑料内衬管，内衬管的外径比管道内径小3~4mm。
　　3.4预应力张拉
　　混凝土强度达到90%，养护龄期达到设计要求后，方可施加预应力。所有纵向钢束均采用两端张拉，横隔梁横向钢束及竖向预应力钢筋及顶板横向钢束均采取单端张拉。
　　张拉采取张拉力与伸长量双控法进行。以张拉力为主控，伸长量作为校核。实际伸长量与计算伸长量差值应控制在±6%以内，如有超限，应停止张拉，分析原因，待查明原因并采取有效措施后方可重新张拉。
　　预应力张拉程序：0→10%张拉控制力(初始张拉力，划线，作为量测伸长值的起始点)→分级张拉，分级量测伸长值，张拉力按每级20%递增，即20%，40%，60%，80%→100%张拉控制力(量测伸长值，待张拉力稳定后，持荷2min，锚固)
　　采取两端张拉时，两端千斤顶应同步进行。
　　预应力钢绞线张拉采用YCW350B及YCW250B型千斤顶进行整束张拉，其施工操作步骤如下：
　　第一步：清理锚垫板及钢绞线表面的污渍，清理干净喇叭管内的混凝土；安装锚板、夹片及限位板。注意锚板与锚垫板(喇叭管)要尽可能同轴。锚板应套入限位板止口内。
　　第二步：千斤顶就位，千斤顶前端止口应对准限位板，并且与油泵连接。工具锚夹片打紧；
　　第三步：千斤顶及工具锚安装到位后，给张拉缸供油张拉，当张拉到10%时，测量并记录活塞位置读数，做好张拉详细记录；继续给千斤顶供油加载至设计油压值，张拉过程中分级量测伸长值作为校核。
　　第四步：拉到设计张拉力后，持荷2min。松开送油油路截止阀，张拉活塞在预应力筋回缩力带动下回程若干毫米，工作夹片锚固好预应力筋。关闭回油油路截止阀，向回程油缸送油，活塞慢慢回程到底。
　　第五步：按顺序取下工具夹片、工具锚板、张拉千斤顶及限位板，切除多余钢绞线，用混凝土封住锚头。
　　第六步：及时进行孔道压浆。
　　扁锚钢束采用YCJ-26型千斤顶单根张拉。对于根数较大，长度较大的预应力钢绞线束，可在整束张拉前，用YCJ-26型千斤顶将每根钢绞线张拉至控制应力的10%~20%进行预紧。
　　竖向精轧螺纹钢筋采用YC60A-200型千斤顶进行张拉，施加预应力时采取边张拉、边拧紧锚具的方法。其施工操作步骤如下：
　　(1)安装锚具—螺母及垫板，用扳手拧紧；
　　(2)将穿心拉杆旋戴在粗钢筋上至少6扣螺纹；
　　(3)千斤顶就位，套在穿心拉杆上，撑脚抵压混凝土，拧紧穿心拉杆螺母；
　　(4)前油嘴进油，后油嘴回油，活塞向后移动张拉预应力钢筋，并随张拉不断用扳手拧紧螺母，直至设计要求；
　　(5)前油嘴回油，后油嘴进油，活塞向前移，一次张拉结束；
　　(6)割除多余钢筋，封锚。
　　另外在主桥预应力施工中还有P锚固定端，P锚挤压头使用CYJ挤压机制作，挤压时油压控制在30MPa，钢绞线露出挤压头3~5mm。
　　3.5、压浆
　　主桥纵向管道采用真空辅

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助压浆，其它预应力管道采用一般压浆工艺。
　　3.5.1一般压浆施工工艺
　　按施工规范要求进行。
　　3.5.2真空辅助压浆工艺
　　真空辅助压浆的原理是：将预应力筋的塑料波纹管的连接设计为全封闭形式，利用真空泵先行将预应力孔道中的空气清除掉，使孔道内达到负压状态，然后压浆机以正压力轻松地将水泥浆注入预应力孔管中，之后，再利用一系列的控制措施，使其压浆饱和度达到95%以上。
　　(1)真空辅助压浆的工艺流程
　　见下图。
　　
　　(2)施工方法
　　①压浆前检查孔道内是否存有废气、废液，若有可开启盖帽下面的排废孔，开启压浆泵，利用压力差将其排出孔道。
　　②确定水泥浆合格后，开启真空机抽真空，至真空度达到80%时再启动压浆泵，让合格的水泥浆以合适的流速进入管道。
　　③当水泥浆达到抽真空端时，打开该端三通的排废液通道，直至排废管排出的水泥浆畅通并与压浆端压出的水泥浆稠度一致时，停止压浆，并用螺栓密封排气孔(关闭排气阀)。
　　④再次开启压浆端盖帽上的排气孔(打开排气阀)，启动压浆泵直至排气孔排出的水泥浆流动畅通且与浆桶内的水泥浆稠度一致时，停止压浆，并用螺栓密封排气孔(关闭排气阀)。
　　⑤开启压浆机，压力控制在0.5Mpa左右，持压2min，关闭进浆口阀门，停止压浆。
　　⑥移到下一孔道，继续压浆，压浆完毕后，清洗设备。
结语：
　　在预应力悬浇连续箱梁施工虽然难度较大，复杂性较高，但是伴随着城市建设的高速发展，大跨度预应力混凝土现浇连续箱梁更加广泛的应用，针对其施工技术的研究探讨也会不断地开展。

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