預(yù)應(yīng)力連續(xù)箱梁的現(xiàn)場施工控制

摘要：結(jié)合潘涂立交橋連續(xù)箱梁施工的工程實(shí)例，淺談?lì)A(yù)應(yīng)力連續(xù)箱梁的施工過程，重點(diǎn)介紹張拉程序、伸長量計(jì)算與量測，回縮損失與控制。

關(guān)鍵詞：連續(xù)箱梁 張拉 伸長量 回縮損失

1.工程概況

潘涂立交橋位于廈門市同安區(qū)，該橋上跨同集路，由左右兩幅橋組成，左右幅橋梁跨徑組成均為4×33m+4×33m+40m+4×33m=436m，兩端引線長分別為165.56m和86.77m，總長688.33m。全橋箱梁均為單箱三室魚腹式截面。

2.施工技術(shù)

2.1 支架

2.1.1基底處理

綜合現(xiàn)場實(shí)際，地基處理方案20cm厚水穩(wěn)層，然后用預(yù)制砼塊放在墊層上做基礎(chǔ)。

2.1.2支架方案

支架方案以33米／跨現(xiàn)澆砼箱梁作為驗(yàn)算基礎(chǔ)。現(xiàn)澆箱梁支架按3跨簡支結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)及驗(yàn)算，跨徑尺寸布置為：100+830+170+1100+170+830+100=3300cm，設(shè)兩個(gè)中支墩，中支墩基礎(chǔ)采用砼預(yù)塊，底部為25cm的砂墊層，中支墩砼基礎(chǔ)上安裝兩排共2×6=12根φ325壁厚δ=7mm鋼管作立柱，鋼管頂、底部設(shè)1.2cm厚的鋼板墊，在鋼管立柱的橫向、縱向用［6做剪力撐連接成整體，鋼管上布置4根［22a L=1200cm作橫梁。橫梁上布置4組貝雷縱梁，貝雷縱梁由3排貝雷片組成，貝雷縱梁上布置枕木，每根枕木長2.5米，按縱向間距1.2米布置。在箱梁翼板范圍里布置側(cè)模鋼骨架，枕木上側(cè)模鋼骨架每個(gè)支點(diǎn)處布設(shè)木楔調(diào)整高程以及使鋼骨架的弧度與翼板一致，側(cè)模鋼骨架縱向方向每兩片之間用［6的槽鋼連接成組，側(cè)模鋼骨架按縱向間距1.2米布置，橫向采用φ=20的II鋼筋連接。支架各部分焊接的焊縫，長度、厚度與質(zhì)量應(yīng)符合相關(guān)規(guī)范規(guī)定。底模采用厚度1cm的竹膠板，箱梁的內(nèi)模采用1.5cm厚的木膠板，內(nèi)模用5cm×10cm的松方木支撐。現(xiàn)澆箱梁支架橫斷面圖和縱斷面圖見圖1。

圖1-1 支架橫斷面圖

圖1-2 支架縱斷面圖

2.1.3支架預(yù)壓

（1）現(xiàn)澆箱梁支架預(yù)壓目的

通過對(duì)支架等載預(yù)壓檢驗(yàn)支架的整體穩(wěn)定性，同時(shí)取得支架在等載下的沉降量，經(jīng)卸載后計(jì)算支架在等載作用下的彈性變形量和非彈性變形量，在支架搭設(shè)時(shí)設(shè)置預(yù)拱度，從而有效地對(duì)現(xiàn)澆箱梁在施工過程中的變形進(jìn)行有效的預(yù)控。

（2）預(yù)壓方案

本橋截面為單箱三室截面，梁中高1.8m，頂寬12.3m，梁底、頂板板厚為22cm，橫梁端部過渡到47cm；2個(gè)中腹板寬度均為40cm，橫梁端部過渡到80cm。根據(jù)梁體斷面計(jì)算現(xiàn)澆箱梁平均每延米砼為8.39立方米，重量為8.39×2.6T=21.8T／m。33米跨長每跨梁體總重720.23T。

a、預(yù)壓重量計(jì)算

預(yù)壓箱梁總重量為：720.23T，預(yù)壓重量為：720.23×1.2=864.28T。

b、預(yù)壓方式

采用砂袋預(yù)壓，砂袋為1T／袋，共計(jì) 864.28／1=864袋

c、加載

預(yù)壓時(shí)采用砂袋代替1.2倍箱梁荷載重量進(jìn)行加載，先在底板均勻疊放砂袋，然后一直加載到預(yù)壓重量，同時(shí)不得在同一處出現(xiàn)集中加載，做到每次荷載均勻分布在支架模板上，在加載過程需要做到的連續(xù)性，一次性加載完成。

d、觀測點(diǎn)布置及觀測

根據(jù)受力分布在跨中兩個(gè)臨時(shí)支墩之間的中心處彎矩最大，因此支架測點(diǎn)選擇在跨中，在縱向取3個(gè)點(diǎn)，橫向取兩個(gè)點(diǎn)。

e、數(shù)據(jù)整理

根據(jù)實(shí)測沉降量，對(duì)本工程所設(shè)計(jì)的現(xiàn)澆箱梁支架在混凝土澆注時(shí)產(chǎn)生的變形進(jìn)行有效的預(yù)控。依據(jù)沉降量調(diào)整箱梁的底標(biāo)高，預(yù)留可能的沉降量，確保混凝土澆注成形后達(dá)到設(shè)計(jì)所要求的梁底標(biāo)高。

2.2模板

支架搭設(shè)完成，測量班組再次進(jìn)行標(biāo)高復(fù)測，然后安裝8×10cm的方木，方木成縱向連續(xù)布置，橫向間距28cm（中心距），然后鋪竹膠板。要保證竹膠板的平整度、光潔、色澤、冷縫，做到棱角邊緣順直，無明顯接茬痕跡，以確保工程質(zhì)量，擬采取如下措施：

1）底模鋪設(shè)嚴(yán)格按軸線、標(biāo)高進(jìn)行，箱梁底模均采用涂塑竹膠板，底模拼裝結(jié)束后，均勻涂刷優(yōu)質(zhì)脫模劑，底模鋪設(shè)要控制縱橫向拼縫，確保拼縫整齊。

2）底模板色澤保持一致，板縫確保緊密，板間接茬控制在0-1mm，所有縫下必須有方木支撐，以消除高低差和板縫處不漏漿。

3）模板安裝好后，用工業(yè)吸塵器處理底板上垃圾。

4）澆砼時(shí)，派木工現(xiàn)場值班，觀察支架及模板變形情況，發(fā)現(xiàn)異常，及時(shí)處理。

5）模板的拆除要保證砼表面及棱角不受損傷，在被支承的構(gòu)件已獲得足夠強(qiáng)度，能承受自重和外荷載作用并有相當(dāng)?shù)陌踩禂?shù)時(shí)方可拆除支撐。拆模的程序一般是后支的先拆，先支的后拆，先拆除非承重部分，后拆除承重部分。

2.3普通鋼筋

按圖紙要求進(jìn)行施工。

2.4混凝土施工

本工程為C50混凝土，為保證混凝土質(zhì)量，必須注意下列事項(xiàng):

2.4.1混凝土配合比

箱梁采用C50砼，為了保證砼質(zhì)量，本工程采用商品砼。

2.4.2混凝土澆注

(1) 要嚴(yán)格控制混凝土塌落度。塌落度過大影響混凝土內(nèi)在及外觀質(zhì)量，底板倒角處混凝土容易“外翻”，增加施工控制難度及混凝土用量；塌落度過小，加大泵車的泵送難度，且難于振搗，容易出現(xiàn)空洞及蜂窩。

(2) 控制好混凝土分層厚度及分段長度。分層厚度由振動(dòng)器作用部分長度確定；分段長度由混凝土的初凝時(shí)間、氣溫及天氣情況決定。分層過厚或分段過長，容易導(dǎo)致層面明顯，分段面出現(xiàn)“泛白”現(xiàn)象。

(3) 加強(qiáng)混凝土的養(yǎng)生。

3.預(yù)應(yīng)力體系施工

預(yù)應(yīng)力體系包括張拉體系和錨固體系， 其組成部分見（圖二）

圖2 預(yù)應(yīng)力體系示意圖

3.1張拉工藝及施工注意事項(xiàng)

3.1.1張拉施工工藝

安裝錨具#10145;安裝限位板#10145;安裝千斤頂

千斤頂進(jìn)油張拉#10145;伸長量校核#10145;

持荷#10145;御荷錨固#10145;記錄

3.1.2施工注意事項(xiàng)

(1) 除去錨墊板、喇叭口、鋼絞線上的灰漿。錨環(huán)、夾具必須清潔，不允許鋼絞線、錨環(huán)、夾具上有浮銹、油污、混凝土等雜物。

(2) 根據(jù)每批鋼絞線的實(shí)際直徑隨時(shí)調(diào)整千斤頂限位板的限位尺寸，最標(biāo)準(zhǔn)的尺寸應(yīng)使鋼絞線只有夾片的牙痕而無刮痕。

(3) 安裝錨具時(shí)，錨環(huán)必須裝在錨下墊板止口環(huán)內(nèi)，工作錨環(huán)要對(duì)中，夾片均勻打緊并外露一致；千斤頂上的工具錨孔位與構(gòu)件端部工作錨的孔位排列一致，以防鋼絞線在千斤頂穿心孔內(nèi)交叉；安裝張拉設(shè)備時(shí)，做到孔道、錨環(huán)、千斤頂三對(duì)中。

(4) 張拉前要空轉(zhuǎn)油泵、千斤頂，至少兩次，并檢查有無泄漏現(xiàn)象。

(5) 張拉時(shí)必須注意安全，操作千斤頂和測量伸長值人員應(yīng)站在千斤頂側(cè)面操作，嚴(yán)守操作規(guī)程。同時(shí)千斤頂后面應(yīng)設(shè)防護(hù)。

(6)每根構(gòu)件張拉完畢后，要檢查端部或其他部位是否有裂縫。并填寫記錄。

3.2張拉程序

圖3 書館張拉順序示意圖

3.3伸長量計(jì)算、量測與校核

3.3.1伸長量計(jì)算

鋼絞線的理論伸長值可按下式計(jì)算：

(1)精確計(jì)算法

△L=PpL/ApEp （一）

其中 Pp=P(1-e-(kx+μθ))/(kx+μθ)

P—預(yù)應(yīng)力筋張拉端的張拉力，N；

Pp—預(yù)應(yīng)力筋平均張拉力，N；

L—預(yù)應(yīng)力筋長度，m；

Ap—預(yù)應(yīng)力筋截面面積，mm2；

Ep—預(yù)應(yīng)力筋的彈性模量，Mpa；

x—從張拉端到計(jì)算截面孔道長度，m；

θ—從張拉端到計(jì)算截面曲線孔道部分切角之和（rad）；

k—孔道每米局部偏差對(duì)摩擦影響系數(shù)；

μ—預(yù)應(yīng)力筋與孔道之間的摩擦系數(shù)；

(2)簡化計(jì)算法

△L=PpL/ApEp

其中Pp=P(1+e-(k x+μθ))/2 (符號(hào)意義同前)

對(duì)由多段線或直線段與曲線段組成的曲線筋伸長量應(yīng)分段計(jì)算，然后迭加，計(jì)算時(shí)將每段兩端扣除孔道摩阻損失后的拉力求出，然后按精確或簡化法計(jì)算每段的張拉伸長值。

采用精確計(jì)算法或簡化計(jì)算法相比，計(jì)算結(jié)果差值很小，在一般情況下簡化計(jì)算法可滿足要求。

3.3.2張拉伸長值的量測

張拉伸長值使用精度不大于±1mm標(biāo)尺量測。

方法：量測千斤頂油缸的行程

在初始應(yīng)力下，量測油缸的外露長度，在相應(yīng)分級(jí)荷載作用下量測相應(yīng)的外露長度，將多級(jí)伸長值疊加，即為初始應(yīng)力至終應(yīng)力間的實(shí)測伸長值。

△L=△L1+△L2-A-B

△L1——從初始應(yīng)力到終級(jí)應(yīng)力間的伸長值

△L2——初始應(yīng)力以下的推算伸長值

A——千斤頂夾具、預(yù)應(yīng)力筋回縮值

B——工作長度伸長值

(1) △L2的推算

a：采用相鄰級(jí)的伸長值

由于張拉長度達(dá)到了132米，根據(jù)申嘉湖高速公路《施工質(zhì)量控制要點(diǎn)》及《橋規(guī)》的相關(guān)技術(shù)要求，并經(jīng)過現(xiàn)場測試計(jì)算調(diào)整了初始應(yīng)力為15%，二級(jí)應(yīng)力30%，則△L2可采用15%—30%之間的伸長值。

b：根據(jù)彈性范圍內(nèi)張拉力與伸長值成正比的關(guān)系計(jì)算

如初始應(yīng)力為15%的張拉應(yīng)力，與終應(yīng)力差為85%的張拉應(yīng)力，相應(yīng)伸長值為△L1，則

△L2=△L1/8.5

(2) A、B值的確定

預(yù)應(yīng)力筋、夾具的回縮，設(shè)計(jì)人員在計(jì)算因回縮引起預(yù)應(yīng)力損失（δs2）時(shí)已考慮，其取值一般為≤6mm。而在實(shí)際施工中，因限位板槽口的深淺，預(yù)應(yīng)力直徑的偏差的大小，往往會(huì)造成回縮值大于6mm。因此要根據(jù)現(xiàn)場實(shí)情量測。

A=實(shí)測回縮值-6mm

B值根據(jù)公式（一）計(jì)算求得

3.3.3張拉伸長值校核、控制

預(yù)應(yīng)力筋張拉時(shí)，實(shí)際伸長值與理論伸長值偏差控制在±6%范圍以內(nèi)，國內(nèi)工程實(shí)踐證明：只要在施工中精心操作，均能達(dá)到此設(shè)計(jì)要求。當(dāng)實(shí)測值與理論值之差超過±6%時(shí)，應(yīng)根據(jù)其他同組預(yù)應(yīng)力束張拉結(jié)果和結(jié)構(gòu)對(duì)張拉力的靈敏度來判斷是否采納這一差值。其實(shí)，實(shí)測值與理論值之差在±6%范圍內(nèi)，并不意味著張拉力的精確度就在±6%范圍內(nèi)，這是因?yàn)椋?/p>

(1)儀表的差異。同樣的儀表測量同樣的張拉力會(huì)測出不同的結(jié)果

(2)千斤頂內(nèi)部摩擦力的變化

(3)預(yù)應(yīng)力束在幾何位置上的差異，及沿預(yù)應(yīng)力束長度的拉應(yīng)力分布實(shí)際值與假定值的差異

(4)測量伸長值時(shí)的誤差

(5預(yù)應(yīng)力截面積和彈性模量的差異。

基于上述情況，在實(shí)際施工中要綜合考慮各種因素，做好施工控制以確保設(shè)計(jì)意圖的真正實(shí)現(xiàn)。

3.4預(yù)應(yīng)力筋應(yīng)力回縮損失的控制

油泵卸荷時(shí)，鋼絞線鎖緊在錨具內(nèi)，夾片會(huì)內(nèi)縮6mm，此距離不會(huì)為張拉設(shè)備和錨具的型號(hào)所左右。實(shí)際施工中受一些不確定因素的影響鋼絞線內(nèi)縮不止6mm。因此造成的預(yù)應(yīng)力損失在施工中必須予以補(bǔ)償。

假設(shè)正摩阻作用與反摩阻作用大小相等方向相反，內(nèi)縮引起的損失為線性變化（多數(shù)情況如此），受內(nèi)縮影響的距離Ls及應(yīng)力損失σs可由下式計(jì)算2：

Ls=（△L×Ep/△σ）1/2

σs=2× Ls×△σ

公式各符號(hào)意義

Ls—力筋回縮影響的距離

σk—力筋張拉時(shí)錨下控制力

△σ—單位長度預(yù)應(yīng)力損失（摩阻產(chǎn)生）

Ep—預(yù)應(yīng)力筋的彈性模量

△L—預(yù)應(yīng)力筋的回縮值

圖4 錨具、鋼絞線內(nèi)縮損失示意圖

圖5 過應(yīng)力對(duì)內(nèi)縮作出補(bǔ)償示意圖

在張拉端施加短暫的過應(yīng)力，可以補(bǔ)償內(nèi)縮造成的損失通過這種做法可以獲得以下利益：

(1)大量提高整段預(yù)應(yīng)力束的后張力可以部分補(bǔ)償摩擦造成的損失。

(2)可以使距離Ls處達(dá)到最大允許力或使最大力量移至所需位置。

(3)過應(yīng)力的大小是由標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的極限值或需要最大力量點(diǎn)的位置決定。

4.孔道壓漿

張拉完畢后利用壓漿泵降水泥漿壓到預(yù)應(yīng)力筋孔道中。其作用：一是，保護(hù)預(yù)應(yīng)力筋以免銹蝕。二是，保證預(yù)應(yīng)力筋與混凝土有效粘結(jié)，使力均勻的傳到構(gòu)件上，以控制梁的裂縫與寬度，并減輕梁端錨具的負(fù)荷狀況。因此為保證壓漿質(zhì)量必須注意下列事項(xiàng)：

(1)在高溫季節(jié)，壓漿前要將預(yù)應(yīng)力孔道充分濕潤，然后用氣泵將積水排凈。

(2)張拉完畢后在24小時(shí)內(nèi)壓漿。灰漿強(qiáng)度不小于40號(hào)，和易性要良好。并摻加一定比例的減水微膨脹劑。

(3)壓漿時(shí)，待最后一個(gè)出漿孔出濃漿后，封閉出漿孔，繼續(xù)加壓0.5～0.6Mpa，封閉進(jìn)漿閥門。

(4)溫度較低時(shí)，孔道不易用水濕潤，先用氣泵檢查是否堵孔。水泥要用早強(qiáng)硅酸鹽水泥，并摻加一定量的防凍劑，用熱水拌和。

5.結(jié)束語

預(yù)應(yīng)力筋張拉程序，伸長值計(jì)算、量測、校核及應(yīng)力回縮損失的控制，一直是預(yù)應(yīng)力體系施工控制重點(diǎn)，其施工質(zhì)量的好壞直接影響到橋梁的使用壽命，如何進(jìn)行有效的施工控制，使預(yù)應(yīng)力連續(xù)箱梁質(zhì)量達(dá)到預(yù)期的設(shè)計(jì)要求，則是施工的關(guān)鍵。在施工過程中，我們按照本文所講的程序和方法進(jìn)行了現(xiàn)場控制，取得了較好的效果。

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