公路桥梁后张预应力T形梁预制工法

摘要：随着公路工程施工领域的不断发展，公路桥梁施工，特别是桥梁上部预制梁的制作与施工显得愈来愈重要。“T”型预制梁，这种在桥梁建设中十分普遍的梁型也越来越多地被我们所接触、认识。在后张法连续预应力“T”梁桥的施工过程中，从预制梁场的选址、梁场规模的定位、施工场地布置、模板结构设计，到预应力孔道的留设、混凝土浇筑、钢绞线的加工安装、张拉注浆、养生等，经过施工中不断的探索和总结，形成了一套较为成熟的预制梁施工工法，取得了较明显的经济效益和社会效益。

关键词：公路桥梁；预应力；施工

中图分类号：TU757文献标识码： A

1、工法特点

1.1合理布设预制梁厂以创造较好的经济效益。

1.2能加快制梁进度，确保施工按工艺流程进行。

1.3多工序密切配合，实现工序作业程序化、平行流水化和规范化，使施工过程易控制、易管理。

1.4合理布设底模台座和其它相关设施，利于施工和操作。

1.5针对作业工序多的特点，对各作业工序采取有效的控制和质量检查，使工序作业忙中不乱，井井有条，使“T”梁成品质量均能达到设计要求。

1.6混凝土施工一次浇筑成型，无施工缝、气泡少、整体性好，外表光洁，无漏浆。

1.7模板制作轻便，安装简单，可操作性强，循环快，成本低。

2、适用范围

2.1 适用于各种长度的后张法预应力“T”梁预制。

2.2 其它预制梁可借鉴本工法的相关技术。

3、工艺原理及关键技术

3.1工艺原理

3.1.1施工工艺：以人工和相应的配套机具在底模上绑扎钢筋，安装锚垫板、安装波纹管孔道，立侧模、端模、检查、浇筑混凝土、养护，混凝土达到设计张拉强度后，施加预应力、注浆、封锚，切除多余钢绞线、移梁架设。

3.1.2施工时，根据现场的工程环境、工期及工程规模，确定经济的底模台座数量。

3.2关键技术

3.2.1侧模板的安装与调校技术；

3.2.2预应力孔道的设置及张拉控制技术；

3.2.3混凝土的振捣技术；

3.2.4混凝土外表裂纹与气泡的预防；

1在现场派工程师对混凝土施工进行全过程监控值班，严格按配合比用料进行计量，检查混凝土坍落度是否符合要求，使混凝土的拌合质量处于可控状态。

2 混凝土浇筑时的温度从降低原材的温度（洒水、遮盖等）和选择合理的时间进行浇筑混凝土来控制。

3 合理掌握混凝土洒水养护的时间和次数（过早洒水会将水泥浆冲走，过晚会造成温度过高而开裂）。当混凝土浇筑完毕后直接洒水冲模板，降低混凝土早期温度。

4 严格混凝土的张拉程序，严格计算和控制混凝土的张拉应力，避免张拉应力过大而产生裂纹。

3.2.5反向预拱度和侧向挠度控制技术。

1 混凝土张拉时的张力大小控制；

2 张拉时间控制；

3 张拉时的温度控制；

4 张拉顺序控制；

5 结构尺寸的准确性和对称性控制；

6 每束钢纹线张拉力的大小控制；

7 底模台座及两端调平块的平整度控制等。

4、施工工艺流程

施工工艺流程见图4.1。

5、施工方法

5.1梁厂布置

根据工期要求、地形条件、施工条件、道路运输条件、工程规模及预制梁型号等，本着经济实用、方便施工的原则，合理选择预制梁场位置，尽可能将梁厂布设在桥头或距桥位较近处，且施工用水、用电、运输道路较为方便的平整场地上。根据预制梁场平面位置尺寸，结合模板安装、加固、调校、拆除、出梁移梁等因素的易操作性，合理设计梁场规模、台座分布范围和各型台座数量。

5.2 “T”梁模板的设计与制作（40m）：

5.2.1T梁断面与尺寸（见图6.2.1-1）

图6.2.1-1 T梁断面与尺寸图

5.2.2模板

模板采用5mm厚的钢板，用100mm的槽钢及4mm钢板作肋进行加固，确保每节钢模有足够的强度和刚度。每节模板长度控制在1～1.5米，3节装配成一块，便于安装和吊装，在每节间用定位销和连接螺栓进行固定。为保证其混凝土外表美观，要求模板线棱一致，平整度要求在2mm以内。再在模板外表面安装足够的附着式振动器，分上下两排交错布置，间距控制在70cm以内。

5.2.3底模台座

采用与梁宽度、长度一致的混凝土台座，基础深30cm，两端头2.0米范围内加深20cm。地面以上台座混凝土高度30cm，混凝土等级用C20。混凝土表面铺一块4mm厚的钢板。在浇筑混凝土台座前预埋两排木桩，再在木桩上钉上木条，木条的表面与混凝土面平齐，并用埋头螺栓牢固固定钢板。台座底模则根据设计要求预留反向预拱度（本工程的设计值为35mm）。底模台座顺线路布设，使T梁与线路方向一致进行加工预制，便于出梁、移梁、架设。底模台座立面示意见图5.2.3-1。

5.2.4端模及隔板端模

端模及隔板端模采用4mm的钢模板与侧模一起加工制作，并用螺栓与侧模一起连接。

5.2.5模板安装

模板在安装使用前经过检查验收合格后才使用。模板拼装时在节间夹一层1cm厚的海棉，并用螺栓拧紧，防止漏浆。在安装吊运时，用5T龙门吊，每块长度4.8m(横隔板间距离)，用φ18mm的对拉螺杆进行模板固定，保持模板空间宽度。由于地面局部高低不平，安装模板时的高度由模板底的调节螺丝进行高度控制。模板的垂直度由地面预埋的花蓝螺丝进行调节，确保模板安装质量。模板加固示意见图5.2.5-1。

5.3 钢筋及波纹管的制安

5.3.1钢筋制安

钢筋到场后按设计规范要求进行抽检，抽检合格的才使用。钢筋加工与弯折的环境温度控制在+5℃以上，并按设计尺寸进行下料、弯制。

钢筋在安装前先准确的在底模台座上定出底板钢筋的位置，并用红油漆标作记号。钢筋的绑扎做到牢固可靠，必要时每隔1～1.5m用电焊点焊牢固，敲去焊渣。钢筋接头在梁内按小于规范允许的百分数交错布置。

5.3.2波纹管制安

波纹管制作尽量由厂家现场加工，每节长度应根据梁长与现场操作方便决定（一般10～15m）。波纹管在安装前用φ6mm的钢筋制作成“井”字架按设计要求准确的定出波纹管的坐标。波纹管在安装连接时，用连接器紧密接连，其连接处用胶带密封，达到不漏浆要求。相邻制孔波纹管接头相互错开至少30cm。此外，安装前还应检查有无开缝或透光。

为防止波纹管漏浆堵塞孔道，在波纹管内预先穿入PVC管（直径比波纹管小5mm），在混凝土浇筑过程中抽动几次，以确保孔道畅通。混凝土浇筑结束后2~4小时，拔出PVC管。张拉前才穿入钢绞线。

5.4混凝土施工

5.4.1材料及配合比

“T”梁混凝土设计强度一般比较高。为保证混凝土强度和缩短张拉时间，在进行混凝土配合比选料时，严格按规范要求进行，合理选择配合比，必要时应参加适量的外加剂。

5.4.2 混凝土施工过程控制

1混凝土的拌制

混凝土拌合采用自动计量系统进行配料，人工添加袋装水泥，水量采用时间继电器进行计量控制，外加剂用小型台称计量。

混凝土搅拌采用JS-500L搅拌机，混凝土的搅拌时间按规范要求进行，认真做到混凝土搅拌均匀、颜色一致。混凝土在拌制过程中随时检查混凝土的拌合质量和坍落度，直至达到设计要求。

2 混凝土浇筑

混凝土开盘后连续不断的进行浇筑，由龙门吊提升料斗进行入模，混凝土的浇筑由一端向另一端并分台阶进行浇筑，每个台阶长度宜为2~3m左右。混凝土的浇筑分三层进行，第一层浇筑60cm，第二层浇筑100cm，第三层浇筑完毕。

合理的安排混凝土浇筑时间，当气温高于32℃时，不进行混凝土浇筑作业。

3 混凝土的振捣

混凝土在浇筑过程中，每层混凝土入模满足要求后，先开动附着式振动器进行振捣。附着式振动器的开动时间不宜过长，一般控制在15~20秒钟之内，其他边角再由人工用插入式振动器振捣。振动棒的移动间距做到不超过振动器作用半径的1.5倍，与模板保持50~100mm的距离，并插入下层混凝土50~10mm。每一处振动完毕后边振边徐徐提出振动棒，避免振动棒碰撞模板、波纹管、钢筋及其他预埋件。

对每一振动部位，以振动到该部位混凝土密实为止。密实的标志是使混凝土停止下沉，不再冒出气泡，表面呈现平坦与泛浆现象。

5.4.3混凝土的养护及模板拆除

1 混凝土的养护：在顶层混凝土浇筑完毕1小时后，表面用湿麻袋覆盖，避免阳光直射。

混凝土初凝后开始洒水养护，养护洒水的间隔时间以保持混凝土表面潮湿为宜。根据相对湿度，连续洒水养护7~14天。当气温低于5℃时，禁用洒水养护，改用冬季施工法进行施工和养护。

2模板的拆除：当混凝土浇筑完6小时后，根据现场气温来决定拆除模板最佳时间。模板的拆除由梁的一端向另一端进行，先拆除模板上的附着式振动器及对拉螺杆，然后逐块拆除模板上的螺栓，用龙门吊将模板吊住，以防倾倒。然后再收紧花蓝螺栓，使模板绕底脚线旋转，将模板与混凝土分开，再将每块模板吊至安装地点。严禁用大锤敲打模板（防止模板变形），也不得用撬棍将板体与混凝土撬坏。

3 模板在吊运过程中，防止碰撞混凝土和其它构件而变形。模板拆除后及时检校，清除不合格的模板，将灰浆和铁锈清理干净，待用的模板均匀的涂上脱模剂。

5.5预应力系统

预应力所用的材料：钢绞线、锚具、夹片、锚垫板等先通过有关试验室试验，合格后才使用。

5.5.1钢绞线的制作与切除

1 钢绞线使用时采用内抽头法，将钢绞线由中间拉出。钢绞线在下料前先准确计算并实测每个孔道的长度，以确定钢绞线的准确有效长度，然后两端各加上千斤顶的工作长度，作为钢绞线的下料长度，以免造成浪费。

2 钢绞线的切断采用φ300的砂轮切割机，在离切断处3~5cm用细铁丝绑扎牢固。

3 钢绞线的编束标示在两端部各1m处，用红油漆点上记号（一点表示1#、两点表示2#……）。

4 钢绞线锚固后，用直径230mm的手持砂轮切割机将多余部分切除，不能使用电弧焊和氧焊切割，防止因温度过高使钢绞线脱锚。切除时，用湿毛巾盖住锚具和钢绞线，使切割时产生的热量不传到钢绞线的受力部分。一般切口至锚具端部控制在50mm，砂轮片厚度选用3mm，且是加筋的。

5.5.2施加预应力前的准备工作

1压梁体混凝土试块，检查梁体混凝土是否达到设计张拉强度。

2千斤顶校正系数应不大于1.05级，其校正有效期不超过一个月。油压表精度不低于1.0级，其校正有效期不超过一周。

3先用高压水冲洗预应力孔道，再用高压风清除孔道内的积水和污物，然后穿钢绞线。

4对所用的钢绞线、锚具、夹片在使用前先进行外观检查，确保无损伤、无扭结或未粘有污物。

5布设梁体上拱度、侧向挠度和梁体端部弹性压缩的量测点。

5.5.3 梁体张拉顺序

梁体的张拉顺序见图5.5.3-1。

5.5.4张拉程序

0—初始应力（10%σk）—σk（持荷2min锚固）

注：σk =0.75Rby（Rby为标准强度）

5.5.5T梁张拉

张拉前，首先检查预应力筋的外露长度，并对其进行调整；对锚垫板进行清理，重点是波纹管及注浆孔的清理，并应做好以下准备工作：

1孔道摩阻测定

2 理论伸长值计算，后张法预应力束张拉时理论伸长值ΔL（cm）计算公式如下：

ΔL=P—L/AyEg

式中L：钢绞线长度（cm）；

Eg：钢绞线弹性模量（N/mm2）

Ay：钢绞线截面面积（mm2）；

P—：钢绞线平均张拉力（N），其计算公式如下：

P—=PL[1-e（kx+μθ）]/（kx+μθ）

式中P：钢绞线张拉端的张拉力（N）；

x：从张拉端至计算截面的孔道长度（m）；

θ：从张拉端至计算截面曲线孔道部分切线的夹角之和（rad）；

k：孔道每米局部偏差对摩擦的影响系数，

波纹管孔道一般为0.0006～0.001；

μ：钢绞线与孔道壁的摩擦系数，一般为0.16～0.19。

3除去锚垫板、喇叭口内、波绞管内的残余混凝土，装上YM工作锚圈、夹片，锚圈锥孔、夹片必须清洁，钢绞线、锚圈及夹片上不允许有浮锈、油污及混凝土等杂物。

4 安装限位垫板，吊装YCL千斤顶，安装工具锚（工具夹片锥面涂上退锚油：石墨或石蜡50%+机油50%）。

5 开动高压油泵，使千斤顶张拉油缸进油——张拉。分级张拉时记录每级张拉油压和钢绞线伸长值。

6 达到设计应力后持荷2分钟，缓慢释放油缸压力至零，钢绞线则自行整齐地锚固在YM锚具内。

7 移走张拉设备，切除多余钢绞线，24小时内完成管道压浆工作。

5.5.6张拉过程中应注意的问题

1 张拉过程中出现下列情况之一者，需更换锚具或钢绞线束重新张拉：锚具内夹片错牙在10mm以上者；锚具内夹片断裂在两片以上者（含有错牙的两片断裂）；一束中的滑丝量（含断丝及引起的滑丝）达到2根钢丝者；一片中滑丝量超过1%的；锚环断裂损坏者；切割钢绞线或压浆时以发生滑丝者。

2 锚具和工具夹片都应有标识，以免安装时同工作锚夹片混淆而误用。安装时必须将锚垫板及钢绞线上的混凝土清理干净。

3 每束钢绞线应在两端作上标记，以便穿束后观测是否扭结，无扭结时再使千斤顶与孔道对中。

4 张拉加力时不得敲击或碰撞张拉设备，要妥善保护好油压表，避免受震。未压浆或水泥浆未凝固硬结前不得敲击锚具。

5 张拉控制：采用应力应变双控制，以应力为主控，应变超出计算伸长值的6%时立即停止张拉，查明原因后重新张拉。张拉结束后，抽查钢绞线的回缩量，若超出5%的伸长量，则应查明原因后重新张拉。

6 滑丝处理：采用YCL30千斤顶和卸荷座，将卸荷座支承在锚具上，用30T千斤顶张拉滑丝钢绞线，直至将滑丝夹片取出。换上新夹片，张拉至设计应力即可。

5.6 压浆

5.6.1张拉完毕后要尽快压浆。压浆前应清除孔道内的积水。

5.6.2水泥浆水灰比不能大于0.45，浆体最大自由膨胀量不能大于10%。

5.6.3灰浆中宜掺用起缓凝、减水作用的外加剂，但不得掺加氯盐或其它对钢筋有腐蚀作用的外加剂，外加剂的掺量由试验确定。

5.6.4温度低于0℃时，孔道内不得有积水；温度低于+5℃时或高于+32℃时，不得进行孔道压浆。气温较高时，可给拌合料的水降温或梁体降温。

5.6.5水泥浆应搅拌均匀，先加水后加水泥，机械拌合时间不能少于2分钟。水泥浆放入压浆罐时应进行过滤，过滤网孔格不得大于2.5×2.5mm。

5.6.6压浆顺序先下后上，如有串孔现象时，所有串浆孔应同时压浆。

5.6.7由一端进行压浆，压力控制在0.5～0.7Mpa之间，当水泥浆从另一端流出，且与规定的稠度相同时，立即封堵排气孔并关闭远端的阀门，继续持压10秒，再继续持压不少于2分钟，关闭注浆端阀门，停止注浆。

5.6.8压浆中途若发生故障不能连续压满时，应立即用高压水将孔道冲洗干净，查明原因处理后再重新进行压浆。

5.7封锚

压浆完毕后，将锚具周围冲洗干净，并对梁端混凝土作凿毛处理，然后按设计要求设置钢筋网浇筑封锚混凝土。随后对封锚混凝土进行良好的养护，以减少收缩，防止与梁体间出现裂缝。

5.8移梁

5.8.1梁片在压浆和封锚24小时后便可进行梁的移运。在移运前应对梁的长度、梁高、梁宽、外观等进行最终检验，并作好原始记录。

5.8.2在距梁端1.5m处，紧贴腹板两侧的翼板上，预留吊装预留孔，每片梁4个。采用90T分离式起重机，将梁起吊横移至运梁小车上运至架梁地点。

5.8.3移梁工作应由专人指挥，明确信号或手势，并先预演熟练，以防出错。

5.9 模具数量与梁体的生产能力

5.9.1底模台座循环时间

制用调平块0.5h---绑扎钢筋6 h ---安装波纹管2 h ---立模5 h ---混凝土浇筑6 h ---养护5天---穿束、张拉4 h ---注浆3 h ---封锚0.5 h ---停留移梁3～8天

5.9.2模板循环时间

立模10 h ---混凝土浇筑8 h ---养护8 h ---拆模6 h ---拼装、清理打油3 h ---吊运2 h ---结束。

6、机具配备（见表6.1）

主 要 施 工 机 具 配 备 表 表6.1

7、质量要求

本工法质量要求除执行《公路桥涵施工规范》、《公路桥涵工程质量评定验收标准》、《公路桥梁工程师手册》和《后张预应力混凝土施工手册》外，还必须满足以下要求：

7.0.1电子称、配料机、千斤顶及压力表等计量设备必须经过定期标定。

7.0.2钢绞线必须检测其抗拉强度、弹性模量、伸长率等；夹片应检测其硬度及锚固力等；锚垫板应检测其硬度。

7.0.3混凝土材料计量必须准确，误差在允许范围内，混凝土拌合质量良好。

7.0.4所有原材料、半成品设专人负责，严格按质量标准进行验收、堆放，并定期按批量进行抽样检验，使材料在使用之前100%合格。

7.0.5模板安装完毕后通知质检员和质检工程师严格检查钢筋数量、位置、结构尺寸、倾斜度等，完全符合要求并签认后才浇筑混凝土。

8、安全保证措施

首先，须严格按照《公路工程施工安全技术规程》（JTJ076-95）中的规定执行。此外，还需采取如下措施：

8.0.1 所有施工操作机械应编制安全操作规程，分发到班组并认真组织学习；

8.0.2 按要求定期发放个人劳保用品，并加强工作中的个人防护；

8.0.3 重点施工工艺在施工前编制安全施工手册并组织所有工作人员学习，使大家熟悉所施工项目的各种情况，做到心中有数。

8.0.4专业工序必须由对应专业工作人员进行施工，无证人员不得操作。

8.0.5设专职安全员，负责日常生产中的安全检查和评比。

8.0.6合理布设安全防护设施和统一的安全警示标志。

8.0.7张拉作业时，应严禁任何人站在千斤顶的正前方，以防夹片飞出伤人。

8.0.8张拉、起重、吊装应设专人指挥，严格按程序施工作业。

8.0.9夹片与锚圈锥孔不应粘附脏物和锈蚀（若有轻微浮锈，应彻底清除）。对表面有锈的钢绞线，张拉前应彻底清除干净，以防止夹片飞出伤人。

9、效益分析

本工法较好地解决了后张法预应力T梁施工中的控制问题，按程序多工作面开展流水化作业，有效提高了作业人员工作效率，保证了预制T梁的施工进度，保证了施工安全。通过本工法的开发与应用，预制的全部T梁内在质量和外观质量均良好，实现了较好的经济效益和社会效益。