后張法預應力混凝土梁橋的特點及箱梁的施工要點

明遠鋒

（廣東長宏公路工程有限公司，廣東廣州510520）

0 前言

隨著我國經濟建設的發展，橋梁建設出現了新的高潮。公路橋梁中最常用的梁式橋，以預應力混凝土結構形式的橋梁日益顯出廣闊的應用前景。預應力混凝土梁橋除具有鋼筋混凝土梁橋的所有特點外，還有以下幾個特點：

（1）跨越能力較大。充分利用高強度材料（高強度混凝土、高強度鋼筋）的預應力混凝土結構，產生的構件截面小，自重彎矩占總彎矩的比例也隨之減小，從而使橋梁的跨越能力大大提高。目前，預應力混凝土簡支梁的跨徑已達50～70 m，最大跨徑的連續剛構已達301 m。

（2）節省材料。比鋼筋混凝土梁橋節省鋼材30%～40%，而且跨徑越大，節省越多。

（3）受力明確。預應力混凝土梁的剛度比易開裂的鋼筋混凝土梁的剛度要大，在使用荷載下預應力混凝土梁不會出現裂縫。這樣預應力梁可以顯著減少建筑高度，使大跨徑橋梁做得輕柔美觀。由于能消除裂縫，結構耐久性提高，使其更適用于多種橋型。

（4）架設安裝方便。預應力混凝土橋梁采用的施工方法多由鋼橋的施工方法演化而成，如懸臂拼裝、頂推法和旋轉施工法。可以根據需要，在結構縱、橫和豎向任意分段，施加預應力集成理想的整體。此外還有逐段、逐孔現澆的節段施工方法。

綜上所述，建造一座好的預應力混凝土橋梁的必要條件為：第一，要有優質高強鋼材作為預應力筋，以保證高強度混凝土的施工質量；第二，要有一套完整的專業預應力張拉設備和材料及制作精度要求高的錨具；第三，施工人員要掌握較復雜的施工工藝。

1 工程概況

廣州至河源高速公路廣州段路基橋隧工程第S10合同段，路線長3.16，其中，羅崗3號橋橋長991m，起點樁號K26+727.523,終點樁號K27+718.703，雙向6車道，單幅橋面寬16.75 m，上部結構為25 m跨后張法預應力箱梁。

2 后張法預應力箱梁的預制

2.1 梁臺座制作

預制梁的場地要壓實、硬化，以防止沉陷。臺座有兩種，一種是采用30 cm厚混凝土臺座，另一種是兩端采用混凝土中間采用磚砌臺座。每1.5 m預埋Φ5 cm的硬塑料管，用于Φ12 mm的螺桿穿過，固定在臺座上的底模采用鋼模。

2.2 施工現場的鋼筋制作

鋼筋制作是在鋼筋加工車間彎制完畢后，在梁臺座上現場綁扎、焊接，焊接時主筋為雙面焊接，分布筋為綁扎。焊接接頭不能在同一截面上，要錯開焊接。

2.3 施工現場的模板制作

模板是用5 mm厚鋼板加工，外部骨架是用75 mm×50 mm×6 mm角鋼分段組焊，每節2 m用Φ12 mm的螺栓連接而成。鋼模板之間縫隙的密封是夾塞2 mm橡膠條，用螺栓上緊，以防止漏漿。

內模每節有5部分，然后用Φ12 mm的螺栓連接而成。頂模接頭與側模接頭用 75 mm×50 mm×6 mm角鋼加固連接。為保證內模有足夠的強度和剛度，在澆筑混凝土時不變形，兩側模中間用橫木支撐。內模頂板用輕型鋼軌通過木塊壓制而成，然后用Φ8 mm的鋼筋將鋼軌與預埋地腳錨固筋相連接。為防止澆筑中內模上浮，要每2 m設置一道壓軌。

模板的安裝，應先立端模，兩端端模的預留孔內分別穿入橡膠管，其中一端在端線位置木契固定，可用斜撐調整垂直度并用螺栓穿連端模，暫不擰接；再立相鄰內側邊模并上好螺栓，然后依次立好內側邊模，最后與另一端模的螺栓連接。調整管道位置，隔墻連接角鋼和端部連接鐵固定。同理，再立外側邊模，最后擰緊端模螺栓和斜撐，拉好縱向中線，反復調整鋼模板垂直度和上口中心偏離值，直至合格后上緊扣鐵。兩端模間上口2根拉杠，可以控制上口梁長。

2.4 振動器選擇與布置

振動器是利用激振裝置產生振動，并將振動通過預制模板傳給混凝土使其密實的設備。混凝土振動器工作時，使混凝土內部顆粒之間的內摩擦力和黏著力急劇減小，混凝土呈重質液體狀態，骨料相互滑動并重新排列，骨料之間的空隙被砂漿填充，氣泡被擠出，從而達到密實的效果。施工中，箱梁振動器是選用以側振為主的ZF-5型附著式振動器，其技術參數為：激振力4 214 N/臺、振動頻率為2 850 Hz。為避免振動力互相抵消，振動器沿梁長方向每米布置兩臺，并且交錯布置兩排，用螺栓固定在模板支架上。

2.5 預應力筋孔道成形

預應力筋孔道成形常采用波紋管成孔工藝：

（1）波紋管選用要求。在安裝前，波紋管應做不變形試驗，即在1 kN徑向力作用下有無變形發生，灌水試驗檢查有無滲漏現象，確定為無變形、無滲漏的波紋管才能使用。

（2）波紋管中間接頭處理。波紋管中間接頭處做接頭套管，套管采用大一號同型波紋管，套管長度為200～300 mm。安裝時，將待接的兩段波紋管從兩端對稱擰入套管后，再纏繞膠帶將其密封，以防止水泥漿進入孔道。

（3）波紋管的固定。為確保預應力筋位置正確，采用孔道定位架來固定波紋管位置。定位架根據波紋管在梁各截面的設計位置尺寸，用Φ10 mm的鋼筋焊制而成。先裝好非預應力筋骨架，然后將定位架從內側插入，按照定位架橫向鋼筋及波紋管在梁各截面的設計位置，每隔1 m設一個。波紋管全部安裝完畢后，將定位架移走。定位架上標識牌，統一編號后，可在梁上重復使用。

波紋管定位即固定牢，以短鋼筋做托架每50 cm焊于非預應力筋的骨架上，然后用細鐵絲捆綁，以防波紋管在澆筑混凝土過程中移動。

2.6 混凝土澆筑

混凝土設計強度為C40，由計算得出，骨料粒徑約為17 mm。根據現場情況，選用骨料粒徑范圍5～20 mm。為改善其和易性，摻用水泥用量5%的減水劑。坍落度控制在7～8 cm。

2.7 預應力鋼絞線下料、編束和穿束

箱梁縱向預應力筋采用15.24 mm鋼絞線。對進場的鋼絞線需進行外觀檢查和力學性能試驗。外觀檢查為表面不得有裂縫、小刺、劈裂、機械損傷、氧化鐵皮和油跡等。力學試驗為抗拉強度、彎曲和伸長率試驗。

（1）鋼絞線下料、編束。鋼絞線下料長度要滿足使用要求，防止過長造成浪費。箱梁采用兩端張拉，每根鋼絞線的下料長度按下式計算確定：

式中：L——鋼絲下料長度；

l——孔道凈長；

l1——工作錨長度；

l2——千斤頂長度；

l3——工具錨長度；

l4——預留量，一般取100 mm。

當鋼絞線達到要求長度破盤時，將鋼絞線置于破盤架上，轉動破盤架拉出鋼絞線截斷。

將截好的鋼絞線按設計要求的根數編組成束。

將鋼絞線順直，其中一端弄平齊。在穿束端用鉛絲綁扎在一起并用膠帶纏好防止刺破波紋管。鋼絞線綁扎完成后，按圖紙束號順序標明記號存放。

（2）穿束。穿束在波紋管定位前進行。在鋼絞線穿入端安置錐形引帽或用膠布包成圓錐形，以減小阻力方便穿入。

2.8 預應力鋼束張拉與錨固

張拉操作臺和防護板設置：操作臺設置為可調整不同高度和傾斜度，便于放置千斤頂。在距離千斤頂后1.5～2.0 m處安置防護板。

張拉設備的選型和校驗：預應力鋼絞線的初拉應力為0.1σk(σk為預應力鋼筋的控制應力)，超拉應力為1.05σk，因此，選用YCW100千斤頂，油泵與千斤頂配套，油表精度為1.5級，油表最大讀數比施工需要讀數大50%。

校正張拉油缸：千斤頂張拉油缸經油泵供油后，測力計被頂緊，記錄三次測得的測力計達到張拉力時的油表讀數，取算術平均值作為實際張拉時應取的數值。

檢驗錨具：在錨具使用前，通過外觀檢查、硬度檢驗和靜載錨固性能試驗對其進行檢驗。

（1）張拉。當混凝土強度達到設計強度后，對各束鋼絞線按設計圖紙順序進行張拉。

張拉程序：0→初應力→1.05σcon（持荷 2 min）→σcon（錨固），σcon為張拉時的控制應力，包括預應力損失值。

初張拉：反復調整錨圈墊板和千斤頂位置，使孔道、錨具和千斤頂三者間的軸線對齊。將張拉油缸充油，當梁端張拉至初應力時，靜停3 min，鋼絲束應力調整均勻，在鋼絲束上做好記號，做測量鋼絞線伸長量的起始點，也可借此觀察是否有滑絲現象。

張拉：用千斤頂油壓值和鋼絞線伸長值控制鋼絞線的預應力。

張拉采用兩端輪流分級加載，加載級差為5MPa，加載至超拉應力達1.05σk時，靜停5 min，測量鋼絲伸長量，其與計算伸長量之差應小于6%，否則要查明原因及時處理。

（2）孔道壓漿。壓漿的目的是保護鋼絞線免遭銹蝕，使預應力鋼絞線與混凝土有效粘著。預應力鋼絞線張拉后，24 h內完成孔道壓漿。壓漿前用水沖洗孔道，去除灰塵，濕潤孔壁，以便于灰漿流動和良好地粘著孔壁。沖洗后用壓力風吹去多余的水。

配制水泥漿的水灰比為0.4，灰漿設計抗壓強度R28≥40 MPa。水泥漿的流動性和泌水性均需經過檢驗。水泥漿從配制到壓入管道的過程要在40 min以內完成，壓漿過程中不斷攪動水泥漿，防止流動度降低。活塞式壓漿方式，由一端壓入水泥漿，當另一端有濃漿出來時，堵塞出漿孔，保持壓力3 min，堵塞進漿孔，30 min后補壓一次。

3 施工經驗總結

（1）通過嚴格控制箱梁底座表面的平整度和水平度，才能確保預制出的箱梁底面平整、美觀。

（2）模板安裝、加固后，詳細檢查各部位的厚度、頂面標高及平整度，以確保預制出的梁體結構尺寸符合設計要求。

（3）嚴格控制齒板位置、標高，避免架梁后才發現超高，再廢時廢工鑿除超高部分。

（4）利用波紋管形成孔道時，必須加固并在澆筑混凝土時禁用振動棒直接接觸到波紋管，避免由于變形、進漿而導致鋼絞線難以穿入。

4 結語

后張法預應力箱梁預制過程比較復雜，要嚴格控制好各個環節。施工時，要注意梁底強度，防止由于梁底開裂引起梁體裂逢。預應力管道和錨具安裝應嚴格控制，保證混凝土拌合物的和易性和澆筑質量，張拉工藝得當，操作準確，保證梁體的承載力達到設計要求，從而保證箱梁的整體質量。這樣，就一定可以預制出合格的箱梁來。