無粘結預應力鋼棒在橋梁施工中的應用

李旺

摘 要：隨著經濟及交通行業的迅猛發展，預應力鋼棒已成為我國預應力鋼材中的新品種。預應力混凝土用鋼棒具有高強度、高韌性、低松弛、與混凝土握裹力強，良好的可焊接性等特點，在國內外已應用于高強度預應力混凝土離心管樁、高架橋墩、鐵路軌枕及高層建筑、基坑支護、大型預制板等構件，具有十分廣闊的市場。但國內外并無完整的公路橋梁無粘結鋼棒施工技術工藝，也缺乏相應的施工參考文獻。因此本文對無粘結預應力鋼棒材料特性及施工工藝上做出詳細介紹。

關鍵詞：無粘結預應力鋼棒；施工工藝；施工技術

中圖分類號：U44 文獻標識碼：A

近年來，隨著我國高速公路網的迅猛發展，預應力技術發展迅速，在預應力混凝土橋梁的設計、結構分析、試驗研究、預應力材料及工藝設備、施工工藝等方面日新月異。隨之預應力混凝土橋梁病害問題也日漸突出，預應力鋼棒憑借自身在結構受力、便于施工等明顯優勢，定會在短距離直線預應力得到廣泛的應用。而目前國內外的設計和施工尚無相應的技術規范和標準，可供借鑒經驗的工程實例也不多。在此種情況下，只能靠現場認真細致的施工總結研究，實行動態調整，在確保安全、質量的前提下優化設計和調整施工工藝，來總結出一套相對完整、成熟的工藝方法和施工流程，為后續同類型項目的施工提供參考。

1 無粘結預應力鋼棒設計原理及特點

無粘結預應力鋼棒原材料為中低碳合金鋼，通過冷拔調質工藝得到金相組織為回火索氏體。回火索氏體與索氏體相比較，其析出的碳化物呈球狀彌散地分布于基體中，故回火索氏體具有更好的綜合機械性能，其延伸率達到7%以上，一般可以做到10%。鋼棒采用的調質工藝強度，比精軋螺紋鋼筋高，比鋼絞線低，延伸率優于前兩者。延伸率的提高使其比鋼絞線及精軋螺紋鋼筋有更強的抗震吸能性。

無粘結預應力混凝土鋼棒螺紋錨具組件在混凝土結構短距離的錨固中，解決了現有精軋螺紋鋼錨自身強度低，通過增大其截面尺寸以達到錨固載荷要求；也解決了鋼絞線夾片回縮量大；造成應力損失大的缺點。

2 無粘結預應力鋼棒施工工藝流程及操作要點

2.1 工藝流程

（1）安裝梁或板模板；

（2）在模板上放出無粘結預應力鋼棒的位置線；

（3）下部非無粘結預應力鋼棒鋪放、綁扎；

（4）安裝管線預留、預埋；

（5）安裝無粘結預應力鋼棒張拉端模板；

（6）鋪放無粘結預應力鋼棒；

（7）修補破損的護套；

（8）鋪放上部非預應力筋；

（9）隱蔽工程檢查驗收；

（10）混凝土澆灌及養護；

（11）松動穴模、拆除側模、將穴模內部清理干凈穴模內部清理干凈；

（12）張拉無粘結預應力鋼棒；

（13）切除多余無粘結預應力鋼棒；

（14）安裝封端罩、端部封閉。

2.2 施工準備

（1）做好無粘結預應力鋼棒及錨具的檢驗、試驗；

（2）根據設計要求確定無粘結預應力鋼棒的長度及根數；

（3）計算出每根預應力筋的張拉值及伸長值；

（4）檢驗同條件養護試塊的強度是否達到設計強度的75%以上；

（5）檢測好各種機具、設備，標定好儀表的油壓表讀數與千斤頂荷載；

（6）張拉前測量好無粘結預應力鋼棒的外露長度。

2.3 模板支設

底模板在建筑物周邊要挑出30cm～40cm，以便早拆側模，松動穴模，側模支設要牢固，以便于可靠固定無粘結預應力鋼棒的端部連接件。

2.4 無粘結預應力鋼棒的鋪設

（1）底模安裝好后，在模板上標出無粘結預應力鋼棒的位置，并逐根編好號。

（2）無粘結預應力鋼棒與預埋管線發生矛盾時，預埋管線要稍做移動，為無粘結預應力鋼棒留出空間。

（3）板中的無粘結預應力筋用間距@1000～1200的馬凳鋼筋控制無粘結預應力鋼棒的標高，馬凳與上部的通長鋼筋用電焊固定，與無粘結預應力鋼棒綁扎連接，梁中的無粘結預應力鋼棒與鋼筋進行綁扎，以確保在混凝土澆筑過程中不發生移位。

（4）無粘結預應力鋼棒鋪設完畢，根據編號逐根核查根數和鋪設質量，在鋪設過程中如果護套有破損處，應對破損部位用塑料膠水密性膠帶纏繞修補，嚴重破損的要報廢。

（5）鋪設完畢的無粘結預應力鋼棒應露出端模板30cm，以利于張拉。

2.5 混凝土的澆筑及振搗

混凝土澆筑前要進行隱蔽驗收，重點檢查無粘結筋的矢高、位置及端部狀況。混凝土澆筑時，嚴禁踩踏碰撞無粘結筋、馬凳支架以及端部連接節點，張拉端混凝土必須振搗密實。

2.6 施工張拉

無粘結預應力鋼棒張拉使用穿心式千斤頂，可采用單向張拉或雙向同時張拉。

（1）首先將張拉頭通過螺紋連接到張拉桿上；

（2）其次將張拉頭與張拉桿組件通過螺紋連接預應力鋼棒的張拉端外露絲扣上；

（3）再將張拉桿后端的螺母取下；

（4）再將千斤頂套在張拉桿上，并將螺母旋上；

（5）再按照千斤頂的操作規程，開始張拉；

（6）張拉到規定的力后，搖動鎖緊手柄，將錨固螺母鎖緊；

（7）卸除張拉力，并將張拉桿后端的螺母取下；

（8）再取下千斤頂和張拉頭組件，一次張拉完成。

2.7 封端保護

張拉后應立即進行封端保護，用手提砂輪切割機切除張拉后多余的預應力鋼棒，切割處離夾片不小于30mm。對凹槽先刷環氧樹脂，給鋼棒加塑料帽，再用微膨脹混凝土進行密封。

3 無粘結預應力鋼棒螺紋錨具的優點

預應力混凝土鋼棒螺紋錨具組件，性價比優于精軋螺紋錨具和鋼絞線夾片錨固。錨固采用支承式螺母錨具，錨固可靠性能高，危險性小，堅固性更強。預應力鋼棒直徑小，工程造價低低，容易施工，降低了鋼筋的使用數量。有效地控制了構件的變形，從而解決了現有預應力混凝土結構中夾片錨固回縮力大，錨固效率低的缺點，也解決了精軋螺紋錨強度低、鋼材用量大的缺點。

（1）預應力混凝土鋼棒螺紋錨具組件與精軋螺紋鋼錨比較

精軋螺紋鋼錨強度低、延伸率低，而預應力混凝土鋼棒螺紋錨具組件強度高、延伸率高。精軋螺紋鋼錨鋼筋直徑大，造成鋼材浪費，而預應力混凝土鋼棒螺紋錨具組件預應力鋼棒直徑小，可節約25.2%的鋼材。

（2）預應力混凝土鋼棒螺紋錨具組件與鋼絞線夾片錨比較

鋼絞線夾片錨具錨固回縮量、應力損失大，在3mm以上，而預應力混凝土鋼棒螺紋錨具組件錨固螺母的螺距設計為1.5mm，其錨固回縮量很小，不超過0.5mm，錨固時應力損失小。鋼絞線夾片錨具鎖緊方式是通過鋼絞線應力回縮拉緊，應力損失量不確定，施工時張拉力參數不準確，而預應力混凝土鋼棒螺紋錨具組件是通過高強度錨固螺母鎖緊，錨固應力損失小，施工張拉力準確。

采用無粘結省去了傳統的后張法預應力混凝土的預埋管道、穿束、壓漿、割除多余鋼筋等工藝，減少了定位管道鋼筋數量，簡化了工藝，縮短了工期。同時采用無粘結時、沒有振搗漏漿的風險；減少了由于壓漿不實，預應力筋應力腐蝕的風險；與混凝土隔絕，沒有氯離子腐蝕的風險，提高預應力施工質量。

4 工程應用

某三跨預應力混凝土連續剛構箱梁橋，跨徑為（95+180+95）m主橋上部構造按全預應力混凝土設計，縱向及豎向、橫梁預應力鋼束采用270級鋼絞線，單根鋼絞線直徑15.24mm，公稱面積139mm2，彈性模量1.95×105MPa，設計錨下張拉控制應1395/1302MPa。縱向預應力束管道采用塑料波紋管成孔，真空輔助壓漿工藝。橫、豎向預應力束（筋）管道采用預埋金屬波紋管成孔。

針對0#塊梁高較大，采用兩次澆筑。鋼絞線及波紋管會干擾澆筑施工。鋼絞線極易被電焊損傷，波紋管容易被振搗棒碰破而造成漏漿，導致管道壓漿效果不佳。精軋螺紋鋼又存在預應力損失大的缺點，故在0#塊處采用無粘結預應力鋼棒。

主要施工流程包括：

（1）當橋梁結構主墩施工至距離頂面2m時，搭設橋梁主梁的施工模板，并放樣錨固端無粘結預應力鋼棒的位置線；

（2）從0#塊梁底鋪設并綁扎主梁的普通鋼筋至1/2梁高；

（3）對錨固端無粘結預應力鋼棒進行鋪放、綁扎；

（4）鋪設并綁扎0#塊1/2梁高至梁頂普通鋼筋，綁扎過程中對相應位置的預應力鋼棒進行綁扎固定；

（5）安裝無粘結預應力鋼棒張拉端模板；在模板上放樣張拉端無粘結預應力鋼棒的位置線；

（6）對張拉端無粘結預應力鋼棒鋪放、綁扎、固定；

（7）澆筑梁體混凝土并養護；

（8）梁體養護強度達規范要求后松動穴模、拆除側模、將穴模內部清理干凈穴模內部清理干凈；

（9）通過千斤頂，張拉端張拉無粘結預應力鋼棒并進行固定。

（10）切除多余無粘結預應力鋼棒；

（11）安裝封端罩、端部封閉。

結語

隨著預應力混凝土橋梁的發展，無粘結預應力鋼棒憑借自身在結構受力、便于施工等的明顯優勢，極大的簡化了施工工藝，降低了施工過程中人為質量事故風險，能極大提高整體施工質量，并且解決了現有預應力材料施工技術難題以及質量隱患，形成新工藝、新材料的成熟應用技術，具有廣泛的推廣前景。

參考文獻

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