后张法预应力混凝土梁桥的特点及箱梁的施工要点

明远锋

（广东长宏公路工程有限公司，广东广州510520）

0 前言

随着我国经济建设的发展，桥梁建设出现了新的高潮。公路桥梁中最常用的梁式桥，以预应力混凝土结构形式的桥梁日益显出广阔的应用前景。预应力混凝土梁桥除具有钢筋混凝土梁桥的所有特点外，还有以下几个特点：

（1）跨越能力较大。充分利用高强度材料（高强度混凝土、高强度钢筋）的预应力混凝土结构，产生的构件截面小，自重弯矩占总弯矩的比例也随之减小，从而使桥梁的跨越能力大大提高。目前，预应力混凝土简支梁的跨径已达50～70 m，最大跨径的连续刚构已达301 m。

（2）节省材料。比钢筋混凝土梁桥节省钢材30%～40%，而且跨径越大，节省越多。

（3）受力明确。预应力混凝土梁的刚度比易开裂的钢筋混凝土梁的刚度要大，在使用荷载下预应力混凝土梁不会出现裂缝。这样预应力梁可以显著减少建筑高度，使大跨径桥梁做得轻柔美观。由于能消除裂缝，结构耐久性提高，使其更适用于多种桥型。

（4）架设安装方便。预应力混凝土桥梁采用的施工方法多由钢桥的施工方法演化而成，如悬臂拼装、顶推法和旋转施工法。可以根据需要，在结构纵、横和竖向任意分段，施加预应力集成理想的整体。此外还有逐段、逐孔现浇的节段施工方法。

综上所述，建造一座好的预应力混凝土桥梁的必要条件为：第一，要有优质高强钢材作为预应力筋，以保证高强度混凝土的施工质量；第二，要有一套完整的专业预应力张拉设备和材料及制作精度要求高的锚具；第三，施工人员要掌握较复杂的施工工艺。

1 工程概况

广州至河源高速公路广州段路基桥隧工程第S10合同段，路线长3.16，其中，罗岗3号桥桥长991m，起点桩号K26+727.523,终点桩号K27+718.703，双向6车道，单幅桥面宽16.75 m，上部结构为25 m跨后张法预应力箱梁。

2 后张法预应力箱梁的预制

2.1 梁台座制作

预制梁的场地要压实、硬化，以防止沉陷。台座有两种，一种是采用30 cm厚混凝土台座，另一种是两端采用混凝土中间采用砖砌台座。每1.5 m预埋Φ5 cm的硬塑料管，用于Φ12 mm的螺杆穿过，固定在台座上的底模采用钢模。

2.2 施工现场的钢筋制作

钢筋制作是在钢筋加工车间弯制完毕后，在梁台座上现场绑扎、焊接，焊接时主筋为双面焊接，分布筋为绑扎。焊接接头不能在同一截面上，要错开焊接。

2.3 施工现场的模板制作

模板是用5 mm厚钢板加工，外部骨架是用75 mm×50 mm×6 mm角钢分段组焊，每节2 m用Φ12 mm的螺栓连接而成。钢模板之间缝隙的密封是夹塞2 mm橡胶条，用螺栓上紧，以防止漏浆。

内模每节有5部分，然后用Φ12 mm的螺栓连接而成。顶模接头与侧模接头用 75 mm×50 mm×6 mm角钢加固连接。为保证内模有足够的强度和刚度，在浇筑混凝土时不变形，两侧模中间用横木支撑。内模顶板用轻型钢轨通过木块压制而成，然后用Φ8 mm的钢筋将钢轨与预埋地脚锚固筋相连接。为防止浇筑中内模上浮，要每2 m设置一道压轨。

模板的安装，应先立端模，两端端模的预留孔内分别穿入橡胶管，其中一端在端线位置木契固定，可用斜撑调整垂直度并用螺栓穿连端模，暂不拧接；再立相邻内侧边模并上好螺栓，然后依次立好内侧边模，最后与另一端模的螺栓连接。调整管道位置，隔墙连接角钢和端部连接铁固定。同理，再立外侧边模，最后拧紧端模螺栓和斜撑，拉好纵向中线，反复调整钢模板垂直度和上口中心偏离值，直至合格后上紧扣铁。两端模间上口2根拉杠，可以控制上口梁长。

2.4 振动器选择与布置

振动器是利用激振装置产生振动，并将振动通过预制模板传给混凝土使其密实的设备。混凝土振动器工作时，使混凝土内部颗粒之间的内摩擦力和黏着力急剧减小，混凝土呈重质液体状态，骨料相互滑动并重新排列，骨料之间的空隙被砂浆填充，气泡被挤出，从而达到密实的效果。施工中，箱梁振动器是选用以侧振为主的ZF-5型附着式振动器，其技术参数为：激振力4 214 N/台、振动频率为2 850 Hz。为避免振动力互相抵消，振动器沿梁长方向每米布置两台，并且交错布置两排，用螺栓固定在模板支架上。

2.5 预应力筋孔道成形

预应力筋孔道成形常采用波纹管成孔工艺：

（1）波纹管选用要求。在安装前，波纹管应做不变形试验，即在1 kN径向力作用下有无变形发生，灌水试验检查有无渗漏现象，确定为无变形、无渗漏的波纹管才能使用。

（2）波纹管中间接头处理。波纹管中间接头处做接头套管，套管采用大一号同型波纹管，套管长度为200～300 mm。安装时，将待接的两段波纹管从两端对称拧入套管后，再缠绕胶带将其密封，以防止水泥浆进入孔道。

（3）波纹管的固定。为确保预应力筋位置正确，采用孔道定位架来固定波纹管位置。定位架根据波纹管在梁各截面的设计位置尺寸，用Φ10 mm的钢筋焊制而成。先装好非预应力筋骨架，然后将定位架从内侧插入，按照定位架横向钢筋及波纹管在梁各截面的设计位置，每隔1 m设一个。波纹管全部安装完毕后，将定位架移走。定位架上标识牌，统一编号后，可在梁上重复使用。

波纹管定位即固定牢，以短钢筋做托架每50 cm焊于非预应力筋的骨架上，然后用细铁丝捆绑，以防波纹管在浇筑混凝土过程中移动。

2.6 混凝土浇筑

混凝土设计强度为C40，由计算得出，骨料粒径约为17 mm。根据现场情况，选用骨料粒径范围5～20 mm。为改善其和易性，掺用水泥用量5%的减水剂。坍落度控制在7～8 cm。

2.7 预应力钢绞线下料、编束和穿束

箱梁纵向预应力筋采用15.24 mm钢绞线。对进场的钢绞线需进行外观检查和力学性能试验。外观检查为表面不得有裂缝、小刺、劈裂、机械损伤、氧化铁皮和油迹等。力学试验为抗拉强度、弯曲和伸长率试验。

（1）钢绞线下料、编束。钢绞线下料长度要满足使用要求，防止过长造成浪费。箱梁采用两端张拉，每根钢绞线的下料长度按下式计算确定：

式中：L——钢丝下料长度；

l——孔道净长；

l1——工作锚长度；

l2——千斤顶长度；

l3——工具锚长度；

l4——预留量，一般取100 mm。

当钢绞线达到要求长度破盘时，将钢绞线置于破盘架上，转动破盘架拉出钢绞线截断。

将截好的钢绞线按设计要求的根数编组成束。

将钢绞线顺直，其中一端弄平齐。在穿束端用铅丝绑扎在一起并用胶带缠好防止刺破波纹管。钢绞线绑扎完成后，按图纸束号顺序标明记号存放。

（2）穿束。穿束在波纹管定位前进行。在钢绞线穿入端安置锥形引帽或用胶布包成圆锥形，以减小阻力方便穿入。

2.8 预应力钢束张拉与锚固

张拉操作台和防护板设置：操作台设置为可调整不同高度和倾斜度，便于放置千斤顶。在距离千斤顶后1.5～2.0 m处安置防护板。

张拉设备的选型和校验：预应力钢绞线的初拉应力为0.1σk(σk为预应力钢筋的控制应力)，超拉应力为1.05σk，因此，选用YCW100千斤顶，油泵与千斤顶配套，油表精度为1.5级，油表最大读数比施工需要读数大50%。

校正张拉油缸：千斤顶张拉油缸经油泵供油后，测力计被顶紧，记录三次测得的测力计达到张拉力时的油表读数，取算术平均值作为实际张拉时应取的数值。

检验锚具：在锚具使用前，通过外观检查、硬度检验和静载锚固性能试验对其进行检验。

（1）张拉。当混凝土强度达到设计强度后，对各束钢绞线按设计图纸顺序进行张拉。

张拉程序：0→初应力→1.05σcon（持荷 2 min）→σcon（锚固），σcon为张拉时的控制应力，包括预应力损失值。

初张拉：反复调整锚圈垫板和千斤顶位置，使孔道、锚具和千斤顶三者间的轴线对齐。将张拉油缸充油，当梁端张拉至初应力时，静停3 min，钢丝束应力调整均匀，在钢丝束上做好记号，做测量钢绞线伸长量的起始点，也可借此观察是否有滑丝现象。

张拉：用千斤顶油压值和钢绞线伸长值控制钢绞线的预应力。

张拉采用两端轮流分级加载，加载级差为5MPa，加载至超拉应力达1.05σk时，静停5 min，测量钢丝伸长量，其与计算伸长量之差应小于6%，否则要查明原因及时处理。

（2）孔道压浆。压浆的目的是保护钢绞线免遭锈蚀，使预应力钢绞线与混凝土有效粘着。预应力钢绞线张拉后，24 h内完成孔道压浆。压浆前用水冲洗孔道，去除灰尘，湿润孔壁，以便于灰浆流动和良好地粘着孔壁。冲洗后用压力风吹去多余的水。

配制水泥浆的水灰比为0.4，灰浆设计抗压强度R28≥40 MPa。水泥浆的流动性和泌水性均需经过检验。水泥浆从配制到压入管道的过程要在40 min以内完成，压浆过程中不断搅动水泥浆，防止流动度降低。活塞式压浆方式，由一端压入水泥浆，当另一端有浓浆出来时，堵塞出浆孔，保持压力3 min，堵塞进浆孔，30 min后补压一次。

3 施工经验总结

（1）通过严格控制箱梁底座表面的平整度和水平度，才能确保预制出的箱梁底面平整、美观。

（2）模板安装、加固后，详细检查各部位的厚度、顶面标高及平整度，以确保预制出的梁体结构尺寸符合设计要求。

（3）严格控制齿板位置、标高，避免架梁后才发现超高，再废时废工凿除超高部分。

（4）利用波纹管形成孔道时，必须加固并在浇筑混凝土时禁用振动棒直接接触到波纹管，避免由于变形、进浆而导致钢绞线难以穿入。

4 结语

后张法预应力箱梁预制过程比较复杂，要严格控制好各个环节。施工时，要注意梁底强度，防止由于梁底开裂引起梁体裂逢。预应力管道和锚具安装应严格控制，保证混凝土拌合物的和易性和浇筑质量，张拉工艺得当，操作准确，保证梁体的承载力达到设计要求，从而保证箱梁的整体质量。这样，就一定可以预制出合格的箱梁来。