后张法预应力混凝土简支转连续箱梁施工技术

中图分类号：TU37文献标识码：A 文章编号：

本人在2005年5月至2006年8月参加了梅河口绕越线03标公铁立交桥的施工，该桥为公路桥上跨梅集线，公路等级为一级，双幅，3孔30米后张法预应力箱梁，箱梁架设后需对箱梁进行二次张拉，整体由简支梁转为连续梁，最后将临时支座换为永久支座，完成桥面系的转换。现将施工过程和其中技术难点进行论述说明，以便为日后施工总结经验，保证施工质量。

一、工程概况

梅河口绕越线03标公铁立交桥上部构造为3孔30米预应力混凝土箱梁，3孔一联简支转连续结构，双幅，每孔9片箱梁，共27片梁。

二、预制场地设置

预制场地设置时主要考虑箱梁的吊装及运输距离和顺序。由于该桥上跨梅集线铁路，净高8.4m，为避免箱梁垂直运输，故将预制场安置在桥一侧路基上。为降低造价，梁底座采用C20片石砼，表面铺砌一层红砖，然后在红砖垫层上用5cm厚的细石砼找平，梁底铺设1cm厚聚氯硬塑脂，以取代以往钢板，既保证了梁底的平整度，又大降低了成本。底座边嵌3*3cm角铁，以利于支模。在砌筑底模台座时，按设计要求，留好反拱度。在梁底座每隔1.2m设拉筋孔一道，便于支模。

三、箱梁的施工工艺及方法

1、箱梁施工工艺流程

底模修整―－底板、腹板钢筋的焊接绑扎――埋设波纹管――外模板、内模板安装――顶板钢筋绑扎――安装负弯矩波纹管――浇注底板砼――浇注腹板、顶板砼――拆模养生――穿束――钢绞线张拉――孔道压浆――封锚

2、钢筋加工及绑扎

（1）箱梁钢筋的特点是钢筋密，弯曲多，预埋件多，施工要求高。钢筋加工的尺寸、规格严格按照图纸及规范要求进行。

（2）钢筋安装工艺流程：绑扎底板和腹板钢筋――布设正弯矩波纹管――安装侧模、内模――绑扎顶板钢筋――布设负弯矩波纹管

（3）对于泄水孔、伸缩缝及防撞护栏等预埋钢筋必须保证其位置准确、不要遗漏。

3、预应力孔道及锚垫板设置

预应力孔道采用钢波纹管，波纹管可根据需要在工地按设计实际尺寸加工、下料，波纹管安装要严格按照图纸设计坐标布设，利用定位钢筋点焊在钢筋骨架上。

为了保证孔道畅通及防止砼浆堵管，采用措施如下：

（1） 孔道接头处用胶带缠绕，加强接头严密性。

（2） 在波纹管附近电焊钢筋时应对波纹管加以保护。焊接完备后再仔细检查。

（3） 浇注砼时，振捣人员应熟悉孔道位置，严禁振动棒直接触碰波纹管，以免波纹管受振变形、变位，造成孔道尺寸偏差过大，或波纹管漏浆。

（4） 浇注砼前用寸半厚壁塑料管穿入波纹管中，并在浇注过程中来回抽动，防止砼或振捣棒将波纹管挤压变形。

但在实际施工中，难免出现钢波纹管被挤压变形，导致内管径变小，给穿钢绞线带来很大不便。现在塑料波纹管已开始使用，其抗压性好，不易变形，并有一定弹性，能够保证管内孔径，方便后续穿钢绞线工序的进行，建议在日后施工积极采用。

（5）锚垫板的位置应符合设计要求，并连同锚固钢筋、加强钢筋、螺旋钢筋可靠地固定在箱梁两端的模板和钢筋网上，特别是锚垫板与端模紧密贴合，不得平移或转动，可用胶条粘牢。

4、模板工程

（1）外模

外模板采用厂制5mm厚的钢模板，面板加劲肋及支架均采用5*5角铁焊接。各块模板之间用螺丝联结。外模与底座之间嵌有橡胶条，以防底部漏浆。底部拉杆每1.2m一根，为了保证模板就位后支撑稳固满足受力要求，模板支架每隔5m设两根可调丝杆作为就位后的支撑。立模时用汽车吊逐块吊到待用处，上紧拉杆及可调螺杆。

（2）内模

内模采用木模，每单件尺寸以1m为宜，支架每隔60cm一道。内模先在拼装场地按4―6m拼装成节，待底板、腹板钢筋及波纹管道安装完毕后，将内模分节吊入箱梁内组拼。为了保证箱梁内模位置，内模与钢筋间设置标准塑料垫块作为支。为了防止内模上浮，每隔1―1.2m在外模设一道横梁，以模板横梁作为支撑用可调螺杆向下顶紧。为了固定内模使其不偏移轴线位置，采用木方及三角楔将内模与外模顶牢，在浇注砼时将木撑逐步拆除。

（3）封头模板

封头模板采用定型钢模，表面倾角与设计锚垫板倾斜角度一致，端头模板在波纹管位留有口，将波纹管伸出端模之外，防止砼浆灌入波纹管中。

5、混凝土工程

（1）混凝土的浇注

根据箱梁钢筋密度大，有上下双层波纹管、振捣困难等特点，混凝土拌和应严格按重量法施工，采用电子计量、强制式拌和，严格控制水灰比在0.35―0.4之间，保证减水剂的用量，以减少表面的气泡、砂线等缺陷。坍落度控制在7―9cm。

箱梁混凝土的浇注采用一次成型工艺，由一端开始浇注底板砼，浇注长度约8―10m，用木板封底后开始浇注腹板及顶板混凝土。当腹板砼的分层坡脚达到底板8―10m位置后，再向前浇注8―10m位置，以次类推进行浇注到距另一端8―10m位置时，及时封底后变换方向，从端头向中部方面浇注腹板及顶板砼。

箱梁砼的振捣方式采用插入式振动器。底板砼浇注从端头及顶板预留工作孔下料，用振捣棒振捣，插点均匀、严密，不得漏振。底板浇注完成一段后，将内模部分的活动模板压紧固定，立即浇注腹板砼。腹板砼浇注采用对称、分层下料的方式进行，分层厚度不大于50cm。振捣时，振捣棒移动间距不大于30cm，每次插入下层砼的深度宜为5―10cm，两侧腹板砼的下料和振捣须对称，同步进行以避免内模偏位。

由于钢筋及预应力管道纵横交错，对于预制件尽量采用底、侧模联合振捣工艺；对于用插入式振动器的施工，要准备各种类型的振动器，以便根据钢筋或管道间距的大小配合使用。

应随时注意校正和检查支座钢板、端部锚固板、制孔器及预埋件的位置、数量等。浇筑混凝土时，应避免振动器碰撞预应力钢材管道、预埋件、摸板，以保证其位置和尺寸符合要求。预应力锚垫板后钢筋分布较密，必须充分振捣并注意混凝土粗骨料粒径。对振捣棒不能达到效果的应用钢筋利用人工进行捣实。

（2）模板拆除及养护

全梁砼强度达到设计强度的40-50%时方可进行模板的拆除工作。拆模时注意顶板和易导致棱角破坏部位，一定要小心，防止掉边。砼浇注完成后4小时应立即进行砼养生，确保砼表面充分潮湿，同时对预留孔道应加以密封保护，防止金属波纹管生锈或堵管。

6、 预应力施工

（1）准备工作

1.1预应力材料的质量控制

严把材料质量关，采用信誉好质量好的厂家产品。产品要有出厂合格证，对到场材料进行检验，其强度、刚度、严密性及螺旋压接缝咬合牢度等各项指标均达到质量标准方可使用。

1）、进到现场的材料要妥善保管，要有防雨、防潮措施，按施工进度计划进料，或在施工现场随用随加工制作。有严重锈蚀的不得使用，作报废处理。

2）、波纹管在运、安放过程中，减少或防止外力作用。防止波纹管变形，发现变截面的波纹管应更换。

3）、加强对波纹管的保护减少对其损伤。减少电焊作业。在普通钢筋骨架成型后再铺设波纹管，用振捣棒振捣混凝土时，要避开波纹管，波纹管接头。用大规格的波纹管作套管，套管长20～30cm.管道接头在套管内要对口、居中。两端的环向缝隙用胶带封闭严密。

1.2预应力张拉设备的选择设备的选择

1）、施加预应力前应对张拉设备进行核查。施加预应力所用的机具设备以及仪表应由专人使用和管理，并应定期维护和校验。千斤顶及其配套的油汞、油压表一起进行校验。校验仪器可采用压力试验机、标准测力计或传感器等，一般采用长柱压力试验机的方法。与每台油泵配套的压力表应有两快，在操作时，一块作为备用。张拉力与压力表之间的关系曲线通过校验得出。

2）、张拉机具设备应与锚具配套使用，并应在进场时进行检查和校验。对长期不使用的张拉机具设备，应在使用前进行全面校验。使用期间的校验期限应视机具设备的情况确定，当千斤顶使用超过6个月或200次或在使用过程中出现不正常现象或检修以后应重新校验。弹簧测力计的校验期限不宜超过2个月。

1.3预应力筋的加工与安放质量控制

1）、预应力筋下料时应注意：应采用切断机或砂轮锯，不得采用电弧切割。下料应根据施工部位的先后顺序进行。最好能当天下料，当天用完。所下料要及时编号，编号用胶带贴于材料两端，当每束下料满足数量时，需用细铁丝分段绑扎，以备吊装。当钢绞线下料过长时，为起吊方便，把下完的了按1m直径盘起，盘起的钢绞线应盖好，以免腐蚀。

2）、预应力筋强度达不到标准时，会降低预应力值，影响承载能力；其伸长率达不到标准时，易造成断丝或滑丝。预应力筋要有出厂质量标准书，按规范要求认真进行检验与试验，抗拉强度、伸长率和松驰度均应满足规范要求。

3）、预应力筋治锈防锈，对于轻微浮锈，除锈后可直接使用；对于轻度锈蚀者，应作检验，合格者除锈后使用；不合格者降级使用。严重锈蚀者，不得使用清除出厂。钢绞线被固结在孔道内，不能自由窜动。危害及影响：由于先穿预应力筋后浇注砼，孔道漏浆使预应力筋固结，轻度固结时，虽一经张拉即可松动，但会增大磨阻值；严重时将钢结束固结死，致使无法张拉或拉断。

（2）穿束

箱梁砼强度达到设计强度90%时，就可进行钢绞线穿束，穿束前清理好波纹管中的杂物和污物。用塑料布包住线头便于穿束。穿束时两侧工人用力要均匀一致，保证钢绞线顺直。钢绞线穿好后，上好锚具以备张拉。

预应力筋穿束后，应认真检查波纹管有无破损处，若发现应即使处理，更换。在浇注混凝土时，设专人随时穿动钢束，避免漏浆固结。

对于钢丝束、钢绞线相互扭结或各丝、各股预应力筋受力不均匀，摩阻力值增大，易发生段丝、滑丝。编束时，严格按工艺规程要求进行分丝、梳丝、理顺排列顺序，并分段绑扎牢固。

锚、夹具方面锚具、夹具质量不稳定表现为夹片几何尺寸不合格，硬度不均匀时夹片硬度大时会造成段丝或夹片脆裂；夹片硬度小时会造成滑丝。或者夹片与锚环孔几何尺寸不吻合、不匹配，影响锚固效果。所以必须按规范要求对夹片、锚具进行硬度检查，合格品才能使用。在对锚环没放入锚垫板的定位槽内，夹片没有对齐、没摆匀。易造成局部应力集中，影响锚固效果。安装夹片时，夹片外露要整齐、缝隙均匀。张拉前要认真检查一次，各道工序均应符合要求。

（3）张拉

张拉时一般按设计文件要求双向对称张拉。

张拉程序为0―0.1FK―0.2FK―1.0FK（持荷2min）--锚固，其中：FK为设计张拉控制应力。

张拉过程中先张拉到0.1FK，然后开始张拉量测伸长值到0.2FK，最后张拉到要求的张拉控制应力持荷后锚固。

张拉时采用张拉力和伸长值双控，理论伸长值和实际伸长值误差不应超过6%，如超出须停止张拉，查找原因。实际伸长值等于从0.2fk到1.0fk伸长值加上2倍0.1fk到0.2fk的伸长值。理论伸长值可从，《桥规》公式中计算求得。但计算中所需弹性模量要从试验中算出。

张拉时注意事顶：

预应力钢绞线张拉时，现场要有明显的标志，严禁闲杂人员进入，张拉过程中，千斤顶后不得站人，防止锚具夹片弹出伤人。

预应力钢绞线张拉过程中要严格按程序施工，均匀施加力。油泵操作人员给油和回油要慢，不得骤然间回油和给油。张拉要按设计顺序左右双向对称张拉，张拉完最上两孔后再张拉下面。

张拉时要有专人量测伸长值，并做好原始记录。

当预应力筋施加应力完成，卸载千斤顶后，任须对其做详细检查，此时应注意一下问题：

1）、检查有无滑丝，若有滑丝，其数量不应超过总数量的1%，否则应对其进行更换后，重新张拉。

2）、检查有无断丝，若有断丝，其数量不应超过总数量的1%，否则应其进行更换后，重新张拉。

3）、检查夹片外露量。一般情况下，锚头与夹片为配套产品，夹片外露数量为1～3mm，当发现普遍存在夹片外露量>3mm时，可认为锚具不配套或不标准，应退货或换货。

4）、检查分片夹片外露量是否一致。

7、箱梁孔道压浆和封锚

（1）钢绞线张拉完毕后应当将锚塞周围预应力钢绞线间隙用水泥浆封锚，待强度够时就可以注浆。

压浆前认真对排气孔、注浆孔等全面检查，并对压浆设备进行安装检查。

压浆机采用活塞式压浆泵，压浆泵要同水泥浆搅拌机相连接并不停搅拌，防止水泥浆凝固。压浆泵最大压力宜为0.5―0.7mpa，当采用一次压浆或孔道较长时最大压力宜为1.0mpa。

压浆应从下至上，每一个孔道应达到另一端饱满和出浆，并应达到排气孔排出与规定稠度相同的水泥浆为止。为保证管道中充满灰浆，将出浆口塞住，应保持不小于0.5mpa2min。

水泥浆水灰比宜为0.4―0.45，并掺入减水剂和膨胀剂，水泥浆的泌水率最大不超过3%，水泥浆稠度宜控制在14―18s之间，天气温度高时取上限，反之取下限。

（2）对需要封锚的锚具，压浆后应先将其周围冲洗干净，并对梁端砼凿毛，然后按设计布设钢筋网浇注封锚砼。但要严格控制封锚后的梁体长度。对于外露的锚具，应用高标号砂浆抹上，防止锈蚀。

锚固区发生裂纹紧急处理，锚固区发生局部裂纹后必须停止一切张拉和混凝土作业，查明原因并提出处理措施后方可复工。发生裂纹的主要原因有：混凝土强度不足、加强钢筋设置不当、结构断面设计不合理、张拉力过大等。

预应力砼箱梁施工时，应注意梁底强度，防止由于梁底开裂引起的梁体裂逢。预应力管道和锚具安装应严格控制，保证砼拌和合易性和浇注质量，张拉工艺得当，操作准确，才能保证箱梁整体质量。

四、箱梁架设后的桥面系转换

1、施工流程

在箱梁预制张拉后，先在两侧桥台上设置滑动支座，在桥墩上设置临时支座，临时支座是用硫磺混凝土里边敷设电阻丝，将预制箱梁吊装后，安放永久支座，由临时支座参与结构受力，临时支座每跨之间为简支体系，待一联全部吊装完成后，将各主梁的预留的钢筋和箱梁上部二次张拉波纹管连接，浇筑端横梁、中横梁和中横梁两侧7.5m范围内的桥面砼，待其强度达到设计强度95%后，穿钢绞线，进行二次张拉克服负弯矩的预应力束，压浆、封锚，使结构连成整体的连续结构体系，最后浇筑其余部分的湿接缝砼和桥面铺装砼。再将电阻丝通电，使临时支座融化，转由永久支座受力承重，这样就完成了梁体的转换和结构体系从简支到连续的转换。

2、箱梁架设

本工程采用龙门架运梁，架桥机架梁。在箱梁起吊后应及时清理箱梁底板通气孔。架梁前应计算好滑动支座和临时支座的位置和高程，保证箱梁落位的精度。

3、桥面体系的转换

（1）箱梁就位后，应及时连接桥面板钢筋、中横梁及端横梁钢筋。

连接连续接头段钢筋，绑扎横梁钢筋，设置接头板束波纹管并穿束．在日温最低时，浇筑连续接头、中横梁及其两侧与顶板负弯矩束同长度范围内的桥面板，达到设计强度的95%后，张拉顶板负弯矩预应力钢束，并压注水泥浆。

（2）接头施工完成后，浇筑剩余部分桥面板湿接缝混凝土，剩余部分桥面板湿接缝混凝土应由跨中向支点浇筑．浇筑完成后拆除一联内临时支座，完成体系转换．解除临时支座时，应特别注意严防高温影响橡胶支座质量。

（3）连接顶板钢束张拉预留槽口处钢筋后，现浇调平层混凝土。

4、技术要求和施工工艺分析

根据先简支后连续梁的工作原理和施工工艺流程可知：新老混凝土连接面

处理；临时支座、永久支座正确安装；连接钢筋、预应力束施工质量是从简支变为连续施工质量的关键。

（1）新老混凝土连接面处理。有试验资料表明，新老混凝土连接面的抗拉强度与施工缝处理方法有关，所以，对现浇接头部位的梁顶板面即相邻孔间(4～10ｍ长范围)应去皮，对周边接触面和梁全长内横向接缝务必在预制场内凿毛洗净，以减少高空作业并保证新老砼粘接质量。

（2）对于临时支座，其强度和刚度必须保证在箱梁架设过程中不破损，基本无沉降量。由于设计中硫磺垫块在实际施工或很难融化掉，最后只得用人工刨掉，非常的麻烦，很费时间的。可考虑采用四周硬木板条用拉杆细栓箍紧方箱装砂层办法处理，搁置箱梁的临时支座可用将钢管截成筒状侧边钻孔临时阀门封闭灌装砂层的办法，高度可比永久支座略高3～5mm，以便体系转换时最后拆除；在浇筑湿接头砼前，应对永久性橡胶支座表面进行保护(塑料膜或薄钢板履盖)其接缝处残渣、杂质可用空压机清除干净，并仔细检查各支座放置的平整度。

（3）湿接头部位新老砼接合最易成为结构的薄弱环节，新老砼强度必须达到一致连成整体，所以湿接头部位老砼去皮相当重要，由于钢筋、波纹管较密集，湿接头砼必须用小石子砼分层浇筑，层层仔细震捣。

（4）箱梁二次预应力束施工重点在于需要保证钢绞线的顺利穿束，这就要求箱梁就位时精度的保证，才能保证波纹管对接时的顺直度，其余工序与箱梁张拉相同。

（5）从箱梁预制到浇筑完横向湿接缝的时间不宜超过三个月。

五、结语

梅河口绕越线03标公铁立交桥采用先简支后连续梁形式，与整体现浇梁相比，箱梁更便于现场集中预制，通过在桥上完成体系转换，较好地解决了多跨桥梁简支梁接头易破损所引起的桥面跳车问题，增强了桥梁的整体性和稳定性，这给我们日后承担类似工程提供了丰富的施工经验。

注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。