橋梁工程預制T梁施工技術與質控措施

孫翔

（山西路橋第二工程有限公司，山西臨汾 041000）

0 引言

在預制T 梁施工過程中，除了采用合理的施工技術之外，還需要從集料、混凝土、鋼絞線定位等多個層面對橋梁整體實施質控管理，其中鋼絞線定位決定了橋梁工程的使用壽命及荷載強度，并且在實際施工過程中也較難以把握。以下結合有限元模擬技術，對這一難點展開分析。

1 工程概況

以山西省某橋梁預制工程為例，該項目全長677m，設計構造為50m 簡支變連續T 梁，其中梁與邊梁高度均達到2.8m，預制梁寬分別為1.5m（中梁）和1.85m（邊梁），各設置了1、2、3、4、5五組預應力鋼束，為橋梁結構提供額外的張拉力。該橋梁設計速度為80km/h，采用C50 混凝土材料，翼緣板厚度0.2m。

2 質控管理措施

鋼束在T 梁施工的過程中并非簡單地提供張拉力，而是需要根據T 梁的構造特點不同，合理設置空間定位，以保證提供給橋梁最佳鋼束合力，從而提高橋梁整體結構的穩定性，是橋梁施工質控管理中的關鍵一環。而鋼束的定位通過波紋管的設置確定，一旦波紋管定位錯誤或在施工過程中受到其他因素的擾動出現位移，將會導致T 梁預應力不足，出現主梁側彎變形等問題。為此結合設計圖紙，設置了T 梁結構中的x、y、z 立體空間坐標，以此建立有限元數據模型，確定波紋管空間位置的最大偏差量。以下為有限元模型分析。

2.1 參數設置

該橋梁工程中T 梁的鋼束布置定位如圖1 所示，邊梁鋼束截面為1540mm，中梁鋼束為1400mm，所使用的材質均為強度1860MPa 的鋼絞線。在進行有限元參數設置時，為所有鋼束施加縱彎，同時4、5鋼束還要考慮平彎。模型建立過程中，以4、5鋼束排列方向為y 軸，并與x 軸垂直于T 梁縱向之上，且與橋梁橫向平行。

圖1 中梁與邊梁鋼束布置示意圖（單位：mm）

2.2 模型生成

生成模型時，選擇了“邁達斯”FEA 軟件進行波紋管空間定位偏差的模擬。已知波紋管定位偏差與鋼束等效均布荷載

q

之間的關系可用下列公式表示：

式（1）中：

l

——T 梁的計算長度；

e

——波紋管的偏移距離；

N

——波紋管內鋼束能夠提供的最大張拉。將其整體代入橋梁的側向彎曲變形公式，可以判斷波紋管不同偏差距離下，對橋梁彎曲變形值

f

帶來的影響為：

式（2）中：

E

為T 梁結構所使用的混凝土的彈性模量；

I

為該結構下產生的截面抗彎慣矩。

將彎曲變形公式輸入系統之后，沿坐標正軸與負軸方向，以5mm 間隔距離調整波紋管偏差位移，從而得到梁側彎變形數據共41 組。隨后對其篩選，依次選出對1～5孔道偏移方向不利的數據，同時縮小位移距離，分別采用2mm 偏移量與1mm 偏移量對中梁與邊梁孔道偏差模型進行分析。最終得到確定數值為：邊梁波紋管孔道定位誤差范圍控制在±8mm 時，邊梁彎曲數值可控制在6.88mm 以內；中梁波紋管孔道定位誤差范圍控制在±10mm 時，邊梁彎曲數值可控制在9.91mm 以內。符合《城市橋梁工程施工與質量驗收規范》（CJJ 2—2008）中強調的“預制梁側彎變形量不可超過10mm，其必須小于構件長度的1‰”。

2.3 波紋管定位措施

確定了波紋管最大容偏范圍后，該工程中采用“坐標模具”的方案來確定波紋管定位。模具有角鋼焊接的鋼架支撐，內部設置等距柵條。使用過程中施工人員可以根據各鋼束的y 軸坐標數值，逐一在柵條上焊接每延米位置處的走線槽口，水平方向依次向另一端遞增，能夠直觀地呈現出1～5波紋管的5 道坐標線，圖2 所示。

圖2 波紋管坐標模具焊制

在實際施工過程中，工作人員可以將波紋管放置在相應的坐標位置處，并使用U 型鋼筋對波紋管加以固定，可以根據設計圖紙對波紋管的縱向或水平間距進行測量，檢測其標高無誤后即可進入下一步施工。這樣的操作方法使施工成為操作人員的標準線，架設鋼束時只需按照走線施工即可，不僅提高了作業的精準度，也便于工作人員隨時對波紋管定位檢查復核。

該工程為50m 簡支變連續T 梁結構設計，施工過程中設置的中梁與邊梁波紋管內徑均為90mm。將定位模具固定在臺座周邊后，依次將波紋管放置在相應位置處連接，相鄰兩根波紋管的接頭使用內徑稍大于波紋管的套筒結構進行處理，套筒長度約為波紋管的5～6 倍，保證具有良好的固定功能。此外在處理接頭的過程中，需要注意不可使用膠布等方式對其纏繞，以免后續進行混凝土澆筑施工時，波紋管接頭部位無法被混凝土充分包裹，造成管道連接不穩定。波紋管安裝期間，需要保證其定位偏差不可超過有限元模型計算出來的數值，因此工作人員要多次核對，保證橋梁施工質量。

3 預制T 梁施工技術

3.1 模板安裝

T 梁預制工藝通常采用現場模板澆筑施工，為了模板拆裝便捷，該工程采取了整體式鋼模板施工。模板材料性能可以參照橋梁跨度的1/400，確保其變形量不超過1.5mm 即可，其中底模在安裝過程中考慮運輸等相關因素，采用了三段式結構，分別為兩端可移動模板與中央的固定模板，有利于拆卸成小塊進行運輸。底模多為空心結構或槽鋼框架，厚度一般在6mm左右。側模則需要根據T 梁規格大小合理的分段，并且考慮澆筑過程中混凝土對其產生的側壓力與沖擊力。該工程中采用的側模厚度為10mm，拼接固定時為了保證模板之間的密閉性，可采用刨邊對接工藝，接縫寬度不超過2mm。隨后在可能貼近模具底端的位置處安裝外模，將其與端模之間一起用螺栓固定，使之成為密封性良好的整體結構。

3.2 混凝土澆筑施工

該工程采用分層澆筑技術，但是澆筑間隔不宜過長，控制在2h 以內。為了避免意外因素導致的澆筑中斷，在正式展開施工前,要根據澆筑目標規模確定混凝土用量，同時檢查模具的連接穩定性，以保證每一片T 梁都能在3.5h 以內完成澆筑施工。為保證施工流程規范化、標準化，設置了T 梁混凝土澆筑施工參數，如表1 所示。

表1 T 梁混凝土澆筑施工參數

該工程中采用的混凝土標號為C50，根據設計標準中強調的坍落度7～9cm 范圍，選擇的骨料粒徑需小于31.5mm，適當加入一定的減水劑材料，由攪拌站充分拌和后，統一送至現場進行施工，拌和時間不可短于70s。澆筑過程中根據分層施工標準，保證每一澆筑層的厚度在0.3m 左右，縱向長度為8m。輸送混凝土材料之前，工作人員需要控制好混凝土的溫度以及含氣量，避免其固結過程中出現水化熱或孔隙現象，導致建筑結構表面出現裂隙。為了確?；炷寥肽r符合建筑施工標準，采用每50m為一個單元對材料進行溫度檢測。

除此之外，每層澆筑施工結束后，施工人員都要及時對模具內的混凝土材料進行振搗。振搗過程中要注意控制振搗棒不可與波紋管或模板接觸，以免造成二者的損壞或位移。經過充分振搗后的混凝土材料，表面會呈現出平整狀態，同時帶有泛漿現象，但不會出現氣泡，說明混凝土已經達到充分密實狀態，工作人員可以等待其初凝之后進入下一階段的澆筑工序。

3.3 拆模與養生

澆筑結束，經過實測混凝土強度達到2.5MPa 后，該工程進入拆模工序中，拆模要先從側模入手，觀察混凝土表面固結狀態，以及是否存在空洞現象，經檢查無誤后可正式拆卸頂模。

根據施工要求，拆模后的混凝土強度符合設計標準95%以上后才可開展預應力張拉施工，拆模后T 梁構件要經過一個階段的養護才能繼續下一步施工。為了提高養護工作效率，該項目在前期籌備時，提前在梁場預制臺座周邊埋置了噴淋管道系統，管道長度經過充分計算，確保能進行180無死角噴淋的同時，最大限度避免與預制T 梁結構表面接觸，以防對其造成損傷。此外，該技術的最大優勢，在于采用了智能系統控制，可以做到與手機APP 軟件的實時對接，還可以自動對現場的空氣濕度、溫度進行測量，不僅可以每天定時噴水養護，還可以隨時根據現場環境變化向人工傳遞預警，極大程度上提高了養護工作的管理效率。

3.4 預應力張拉

混凝土強度經養護符合設計標準后，即可對其展開預應力張拉施工。此過程中，該項目同樣采用了智能數控技術保證張拉應力的準確設置。設備主要由千斤頂和電動油泵構成，在展開施工前對鋼束的力學性能進行了測試，確定了鋼束伸長量與張拉應力值之間的關系。結合有限元數據模型，對1～5鋼束的預應力值計算后，精確設置了鋼束的合理伸長量，通過控制電動油泵加壓來完成施工作業。這一過程中不僅提高了施工效率與準確性，同時在完成張拉之后還可以對鋼束的實際生產量進行核對，避免此過程中產生誤差，從而影響橋梁整體質量。

此外在對數控系統參數進行設定，工作人員應采用分級張拉模式，初始階段先張拉至10%應力值，隨后逐級加荷至100%，每級載荷時間需要控制在2min左右，以便于能夠抵消錨固裝置以及預應力夾片帶來的應力損失。待應力值拉滿之后需要檢測錨索的伸長量，其最大誤差不可超過±6%，確定伸長量無誤之后需要進行錨固處理。

3.5 孔道壓漿施工

預應力張拉工序完成后，工作人員需要立刻檢測應力筋的斷絲數量，檢測其截面斷絲不可超過1%，確認狀態完好之后需要在24h 內進行孔道壓漿作業。

該項目中采用的壓漿技術為真空輔助壓漿法，正式作業之前要求工作人員首先檢測設備的運行狀態，包括球閥、真空端以及壓漿管道等。確保設備運行指數完好之后，即可開啟設備排除孔道空氣，并使用壓漿泵進行施工。作業期間工作人員需要設置壓力參數為0.7～1.2MPa，觀測孔道另一側有漿液涌出之后不可立刻關停設備，而是要持續注漿2min 以上，隨后可進行封錨作業。

3.6 封錨作業

封錨作業過程中，工作人員需要采用與梁體混凝土同一級別的材料進行施工，同時保證混凝土材料具有無收縮特性，以確保起到良好的施工效果?，F場作業期間，工作人員首先需要對錨具以及錨板進行清理，去除其表面泥漿雜物之后，在錨墊板等位置設置防水層。隨后在梁體表面涂刷同配比的水泥漿液，并放置鋼筋網片,同時進行封錨作業。

封錨結束之后便需要進行梁體養護作業，工作人員可以采用自然養護的方式，具體養護周期需要根據現場的環境參數進行調整，現場相對濕度在60%以上時，需要進行14d 以上的養護；若相對濕度不足60%，則需要進行不少于28d 以上的養護。此外工作人員需要對混凝土強度進行檢測，以確保梁體施工質量符合設計標準。

4 結語

綜上所述，結合有限元建模技術，對橋梁工程預制T 梁施工中的波紋管定位問題進行了分析，提高其定位精確度及設計坐標定位模型，通過具體的施工管理措施及預制T 梁施工技術的運用，創建高質量工程。