鐵路曲線連續梁橋預應力施工控制

馮艷梅

(中鐵二十五局集團第一工程有限公司，廣東廣州 510405)

平面呈曲線形式的橋梁具有能夠適應地形、地物的限制，減小橋梁周邊建筑物與橋梁結構之間沖突的特點，因此曲線形式的橋梁被越來越廣泛的應用在橋梁建設中。由于彎扭耦合效應的存在，曲線梁橋的受力和變形相較于直線梁橋具有更為復雜的特點，對于施工技術人員，需要準確把握曲線梁橋的特點以保證施工質量，其中預應力曲線連續梁的預應力工程施工工藝控制是整個施工質量控制的重點。

1 工程概況

平湖南上行貨車聯絡線L2線跨廣深鐵路大橋(32+48+32)m預應力混凝土單線連續箱梁，全橋長113.1 m，中間上跨廣深鐵路K133+157.8的1-18 m框架涵，橋梁中心線與廣深Ⅲ線斜交59°23″。梁體采用等截面單箱單室箱梁，梁高3.25m，橋面寬7.0 m，梁底寬4.2m;頂板厚0.3m，跨中腹板厚度為0.4m，支點附近腹板厚度為0.6m，底板厚從跨中部分至支點由0.3 m漸變至0.5 m。本橋平面位于半徑R=550 m的圓曲線上，縱斷面位于－5.2‰的縱坡上，橫向設置2%的人字坡。該聯箱梁采用滿堂支架分段現澆施工，梁段混凝土一次灌注完成，全聯只設置縱向預應力體系。結構的橫斷面布置如圖1所示。此聯連續梁預應力工程具有以下特點:1)平面位于圓曲線上，預應力鋼束在豎向也呈S形曲線布置，彎曲形式復雜，具有明顯的空間曲線特征。2)線形復雜，腹板鋼束每根的線形都不同，施工定位較為困難。3)計算理論鋼束伸長量時局部偏差系數κ和摩擦系數μ的取值較為困難。

鑒于以上特點，在施工過程中，需要綜合考慮各種情況，保證預應力工程施工安全和質量。

2 預應力工程主要工藝施工控制

2.1 預應力鋼束伸長值計算

圖1 結構橫斷面布置圖（單位：cm）

本橋設計已給出設計張拉力及預應力鋼束的伸長值，但設計給出的理論伸長量為各預應力鋼束的平均值，因平彎半徑的不同，每根預應力鋼束的理論伸長量與設計給出的不一致。本橋的預應力鋼束具有平面和豎向的雙曲率的特征，受此影響使摩阻力增大，當張拉端應力達到設計應力時，在曲率半徑的影響下，中間復合曲線段的鋼束應力可能達不到設計應力值，因此須仔細分析各段鋼束因平、豎彎曲而造成的摩阻損失。

根據設計圖紙，需要對每根鋼束的線形精確放樣，按施工規范中的公式復核其每段的應力值和伸長量。對于本橋計算從張拉端至計算截面曲線管道部分切線的夾角之和θ時，應為彎曲段的平、豎雙曲率矢量和，即:

其中，θH，θV分別為鋼束與平面和豎直面的切角。

影響預應力損失和伸長量的另一個關鍵因素μ，取決于波紋管的特性和施工精度，在計算前，選定具有代表性的鋼束實測了其與管道孔壁的摩擦系數作為計算控制值。

在張拉第一批鋼束時，F1左右兩根鋼束達到設計控制應力的50%和100%時，實測伸長量與理論計算值的差值均超過10%，不能滿足規范的±6%要求。考慮本橋彎道情況復雜，及時將實測情況反饋給設計人員，通過反算比較，經設計人員同意將管道局部偏差系數κ值取至0.004，摩擦系數μ加大至0.5，并調整了剩余鋼束的張拉控制應力。其后張拉的鋼束實際伸長量值與理論值比較，誤差均在－5.1% ～3.2%之間，完全符合了規范的要求。

2.2 鋼束的定位

對于曲線連續梁，預應力束的位置和形狀準確性將直接影響梁體內應力分布，其產生的二次力因彎扭耦合效應比直線梁更為顯著，因此預應力鋼束的準確定位對于保證施工質量是重要控制因素。本聯橋施工中，鋼束的定位由箍筋、定位鋼筋以及防崩鋼筋等三道措施進行控制，通過這三種鋼筋的限位作用，以保證鋼束的傳力情況與設計受力相符。

為了準確安裝每根波紋管，在施工前根據設計參數計算出各種預應力管道的三維坐標，并根據坐標定位波紋管。定位固定波紋管時，按每100 cm設置一道“井”字形定位鋼筋網片，并在預應力束彎處按間距30 cm加密布置，防止管道移動變位。波紋管采用套接連接，套接波紋管長度為30 cm，每側套入15 cm，套管規格比制孔用波紋管大一號，套接兩端用膠布密封。波紋管與錨墊板連接處，將波紋管直接穿入墊板喇叭口內，并用膠布包裹，保護好墊板上的注漿孔，避免在混凝土澆筑過程中漏漿堵塞孔道。為保證孔道的通暢，防止波紋管在運輸、安裝及混凝土澆筑過程中變形和破損，若有變形或破損應及時修補。混凝土澆筑應不斷抽動預應力鋼筋，發現有漏漿時立即沖水清洗，防止堵孔，以避免造成預應力張拉不準確。

需要指出的是，防崩鋼筋的設置對于曲線預應力連續梁很關鍵。防崩鋼筋盡可能布置在腹板中朝外弧的一側，使內側混凝土具有足夠的抵抗厚度，對于個別靠內弧側的預應力鋼束，則沿跨徑方向設置防崩鋼筋，扣住預應力鋼束，并與鋼筋骨架焊接牢固。

2.3 預應力張拉

在預應力張拉前，分別計算出各級控制應力時的張拉力，再根據油表標確定回歸方程，計算出各階段的油壓表讀數值。在進行各組、各級預應力鋼束張拉時，需做好每根鋼束的實際伸長量測量工作，并將實測值與理論值進行校驗，以做到應力和伸長量的雙控措施。

單根鋼束試拉時，采用10%的錨下控制應力對其試張拉，消除鋼束放置扭曲的影響，以保證鋼束線形平順。從該項工作施工經驗來看，該階段的實測伸長量極不規律，一般情況下應以鋼束是否順暢伸長為依據，如果試拉結果表明鋼束在波紋管內的狀態良好，即可進行正式張拉工作。

本次施工油泵采用YZB2×1.5/63型，并與YDC千斤頂配套，油泵的油箱容量為張拉千斤頂總輸油量的1.5倍，額定油壓數為使用油壓數的1.4倍。壓力表選用防震型，表面最大讀數為張拉力的1.5倍～2.0倍，精度不低于1.0級，校正有效期為一周。為便于發生斷絲后的卸載，還配備了一臺23 t單根張拉千斤頂及卸載錨頭。

為防止箱梁曲線內外側不均勻受力和變形，本聯橋鋼束張拉按設計給定的張拉順序，先腹板，再頂板，最后底板，采用兩端同步張拉，并左右對稱進行。張拉應力控制主要程序如下:0→10%σcon(初應力)→持荷1 min→σcon(張拉控制應力)→持荷5 min→回油錨固。

在施工過程中，為了保證預應力施工的安全，準確反映箱梁的橫向變形特征，在本聯箱梁的四分點、跨中、支點，以及箱梁頂面的兩側翼緣設置了變形觀測點，并安排專人按時測量。每批鋼束張拉完畢后，對變形觀測結果進行校驗，以防止箱梁產生較大的扭曲變形。在預應力張拉完成后一個月內，以5 d為間隔進行了梁體撓度、橫向位移的測量，結果均能滿足施工規范的要求，并且對箱梁主要部位進行了仔細檢查，均無裂紋出現，表明此次施工過程控制是成功的。

2.4 孔道壓漿

預應力孔道壓漿對于防止預應力鋼束的銹蝕，保證鋼束與混凝土的有效粘結，實現鋼束與混凝土的整體協同受力具有重要的作用。因此要求波紋管內的水泥漿體在硬化后有良好的密實性和飽滿性，對預應力筋起到防護作用，同時具備一定的粘結和剪切強度，使預應力有效的傳遞給周圍的混凝土。

本工程預應力管道壓漿應采用真空輔助壓漿工藝，壓漿施工步驟如下:

清除管道內雜物及積水→用水泥砂漿或密封罩密封錨具→清理錨墊板上的灌漿孔→確定抽真空端及灌漿端→安裝引出管、堵閥和接頭→攪拌水泥漿→抽真空→灌漿泵灌漿→出漿稠度與灌入的漿體相同時，關閉抽真空端所有的閥門→灌漿泵保壓→關閉灌漿泵及灌漿端閥門→拆卸外接管路、灌漿泵→漿體初凝后拆卸并清洗出漿端堵閥。

在壓漿過程中需注意以下幾個方面:

1)泥漿拌合機應能制備具有膠稠狀水泥漿，攪拌至壓入管道的時間間隔不應超過40 min。2)壓漿設備應采用連續式泵。3)同一管道壓漿應連續進行，一次完成，但壓漿速度不能過高，防止產生泛漿。4)管道出漿口應裝有三通管，必需確認出漿濃度與進漿濃度一致時，方可封閉保壓。

3 結語

為保證該聯曲線梁施工質量和安全，項目部在施工前進行了精心準備，在施工過程中嚴格控制，取得了良好的施工結果。本文根據該聯箱梁橋梁預應力工程施工特點，著重對鋼束伸長量計算、鋼束定位、預應力張拉和孔道壓漿等方面進行了重點介紹，對以后同類型橋梁施工提供了借鑒和參考。

［1］向中富.橋梁施工控制技術［M］.北京:人民交通出版社，2001.

［2］楊文淵，徐 犇.橋梁施工工程師手冊［M］.北京:人民交通出版社，1999.

［3］邵鳳書.支架整體現澆曲線連續箱梁的設計與施工［J］.鐵道建筑，2005(5):17-18.