桥梁预应力混凝土施工技术浅析

宋超

摘 要：预应力混凝土连续梁桥是预应力桥梁中的一种，作为现代桥梁的主要结构形式，预应力混凝土连续梁桥结构在现今的桥梁工程中得到了广泛应用。随着现代化步伐的加快，我国基础设施建设正以前所未有的规模在全国展开，同时质量问题越来越成为人们关注的焦点。预应力混凝土质量的好坏直接决定着整个桥梁的使用寿命和质量，所以本文着重研究预应力混凝土桥梁施工过程的质量控制及相关注意事项。

关键词： 预应力筋 预应力混凝土 预应力张拉孔道压浆

中图分类号：TV331文献标识码： A

预应力混凝土的施工分为先张法和后张法施工，先张法的基本流程为：预应力筋的张拉—浇注混凝土—养护，后张法的基本流程为：预留孔道—浇注混凝土—预应力筋的穿束及张拉—孔道压浆—养护。

一、预应力筋

1、预应力钢材下料要求

预应力钢材的下料长度，应通过计算确定。计算时应考虑构件或台座长度、锚夹具长度、千斤顶长度、焊接接头或墩头预留量、冷拉伸长值、弹性回缩值、张拉伸长值和外露长度等因素。

采用钢丝束墩头锚具时，同束钢丝下料长度的相对差值，当钢丝长度≤20m时，不宜大于1/3000；当钢丝束长度＞20m时，不宜大于1/5000。

长度为6m及＜6m先张构件的钢丝成组张拉时，下料长度的相对差值不得大于2mm。

钢丝、钢绞线、热处理钢筋及冷拉Ⅳ级钢筋的切断，宜采用切断机或砂轮锯，不得使用电弧切割。

2、预应力钢材的编束和保管

预应力钢材由多根钢丝或钢绞线组成时，同束内应采用强度相等的预应力钢材。编束时，应逐根理顺，绑扎牢固，防止互相缠绕。

钢绞线在使用前，宜进行预拉，预拉应力值可采用整根钢绞线破断负荷的80%，持荷时间不应小于5min。但对质量可靠的低松弛钢绞线可不进行预拉。

绑扎铁丝扣应弯向钢丝束内侧，以免影响穿束。制束时保持应力筋一端齐平，另一端中应有1根应力筋较其他的长出约20cm，并弯成钩形，以便于穿束时与牵引钢索连接，如因短梁不用引索，则将不齐平的一端绑成夹头，以利推入孔道。在直线配筋的板、梁中，如果设计规定需要避免预应力混凝土板、梁支点附近出现的拉应力，梁两端的部分预应力筋，可用4层塑料布包裹方法，但必须位置准确。预应力钢材验收及加工后，应妥善保管，防止在堆放、运输和安装过程中损伤、变形或发生有害的锈蚀。

二、孔道预留及制孔

（一）、孔道预留

预应力筋束的制孔方式，根据预应力筋束直径、长度和形状等，选用预埋铁皮波纹管、胶管抽芯、钢管抽芯、金属伸缩套管抽芯、充气充水胶管抽芯等方法进行预留。一般比预应力筋束的外径大10～15mm。

制孔管应有一定的强度，管壁严密不易变形，安装位置应准确，管节连接平顺；孔道锚固端的预埋钢板应垂直孔道中心线。

预留的孔道，应根据需要适当设置压浆孔和排气孔。

（二）、制孔方式及其要求

1、采用胶管抽芯法制孔时，胶管内应插入芯棒，以增加刚度。采用钢管抽芯法时，钢管表面应光滑，焊接接头应平顺；结构混凝土浇注完成后，应定时转动钢管，防止钢管与混凝土粘结；

2、采用充气或充水胶管抽芯法制孔时，应预先进行胶管的充气和充水试验。充气充水胶管外径应符合孔道直径要求，管内压力不应低于0.5MPa，并保持不变，直至抽拔；

3、采用抽芯法制孔时，抽芯时间应通过试验确定，一般以混凝土抗压强度达到0.4～0.8MPa时为宜。抽拔时不应损伤混凝土。

（三）、抽拔过程注意点和抽芯后检查处理

1、抽拔制孔管的顺序应先下后上，先曲后直，分层浇注的混凝土应根据各层凝固的情况确定抽拔顺序；

2、胶管可用机械抽拔，抽拔时须设置托架导向，应使抽拔方向与孔道轴线重合，做的平稳妥当，防止构建产生裂纹；

3、抽拔胶管时，必须先进性抽拔出芯棒，再抽拔出胶管；

4、以钢管作孔管时，如前所述自浇注混凝土开始至抽拔前应间隔一定时间作一次转动，以利抽拔。

5、抽芯后，应用通孔器或压气、压水等法对孔道进行检查，如发现孔道阻塞或有残留物或与邻孔有串通，应及时处理。

三、预应力混凝土浇注

预应力混凝土浇注的混凝土，宜采用高强度、低塑性、坍落度不大于4cm的混凝土（当掺入减水剂后，坍落度实测值可适当增大）。

配置高强度混凝土所用的水泥，除有特殊要求外，不应低于42.5级普通硅酸盐水泥。

预应力混凝土所用砂、石骨料要符合规范要求，所用的砂容重不低于1550kg/m³；所用粗骨料应采用碎石。

混凝土级配尽可能达到骨料粒径大、砂率低、水泥用量少和水灰比低，以减少由于混凝土收缩和徐变所引起的预应力损失。

水泥用量应根据水泥强度等级及混凝土抗压强度等级加以控制，如C40混凝土用42.5级铺硅酸盐水泥宜控制在500kg/m³；用52.5级普通硅酸盐水泥宜控制在400kg/m³，试配时应按设计强度提高15%选择配合比。

除自来水可直接用于拌制混凝土外，其他水必须经过化验合格后方可使用。

浇注混凝土时，宜用插入式、附着式及平板式等振动器进行振捣，先张构件应避免振动器碰撞预应力钢材；后张构件应避免振动器碰撞预应力钢材的管道、预埋件等。浇注过程还应经常检查模板、管道、锚固端钢板及支座预埋件等，以保证其位置尺寸符合设计要求。

混凝土浇注完成并初凝后，应立即开始进行养护。采用蒸汽养护时，其控制恒温不超过60℃。

四、预应力张拉与放张的控制

预应力筋的张拉控制应力应符合设计要求，当施工中预应力筋需要超张拉或计入锚圈口预应力损失时，可比设计要求提高5%，但在任何情况下不得超过设计规定的最大张拉控制应力。

预应力筋采用应力控制方法张拉时，应以伸长值进行校核，实际伸长值与理论伸长值的差值应符合设计要求，设计无要求时，实际伸长值与理论 的差值应控制在6%内，否则应暂停张拉，待查明原因并采取措施予以调整后，方可继续张拉。

预应力筋的锚固，应在张拉控制应力处于稳定状态下进行。锚固阶段张拉端预应力筋的内缩量，应不大于设计规定。

五、孔道压浆的控制

压浆前，应对孔道进行清理处理。对抽芯成型的混凝土空心孔道应冲洗干净并孔壁完全湿润；金属管道必要时亦应冲洗以清除有害材料；对孔道内可能发生的油污等，可采用已知对预应力筋和管道无腐蚀作用的中性洗涤剂或肥皂液，用水稀释后进行冲洗。冲洗后，应使用不含油的压缩空气将孔道的所有积水冲出。

水泥浆自拌制至压入孔道的延续时间，视气温情况而定，一般在30～45min范围内。水泥浆在使用前和压注过程中应连续搅拌。对于因延迟使用所致的流动度降低的水泥浆，不得通过加水来增加其流动度。

压浆时，对曲线孔道和竖向孔道应从最低点的压浆孔压入，由最高点的排气孔排气和泌水。压浆顺序宜先压注下层孔道。

压浆应缓慢、均匀地进行，不得中断。并应将所有最高点的排气孔依次一一放开和关闭，使孔道内排气通畅。较集中和邻近的孔道，宜尽量先连续压浆完成，不能连续压浆时，后压浆的孔道应在压浆前用压力水冲洗通畅。

对后张预制构件，在管道压浆前不得安装就位，在压浆强度达到设计要求后方可移运和吊装。

六、养生

1、洒水养生

⑴洒水养护宜用自动喷水系统和喷雾器，湿养护应不间断，不得成干湿循环。提供的覆盖材料应事先取得监理人的同意。养生用水应符合技术规范相应的要求。

⑵洒水养生应根据气温情况，掌握恰当的时间间隔，在养生期内保持表面湿润。

⑶气温低于+5℃时，应覆盖保温，不得洒水养生。

⑷新浇筑混凝土应及早开始养护，避免水分的蒸发，混凝土的湿养护不得间断，不同组成胶凝材料的混凝土湿养护最低期限宜满足下表的要求。

⑸大掺量矿物掺和料混凝土，应注意初始保湿养护，避免新浇表面过早暴露在空气中，在结束正常养护后仍宜采取适当措施，能在一段时间内防止混凝土表面快速失水干燥。大掺量矿物掺和料混凝土结束湿养护时的现场混凝土强度不应低于28d强度的70％。

2、蒸汽养生

⑴当承包人采用蒸汽养生时，应事先通过试验确认，对于加入外加剂的混凝土构件，经蒸汽养生后确无有害影响，并取得监理人的批准，才能进行蒸汽养生。

⑵用硅酸盐水泥或普通水泥拌制的混凝土，其配制强度应比正常养生时适当提高；用快硬水泥拌制的混凝土不得使用蒸气养生。

⑶混凝土浇筑完毕后，应在养护棚内静放后再加温，静放时间：塑性混凝土为2-4h，干硬性混凝土为1h；掺有缓凝型外加剂的混凝土为4～6h；静放温度不宜低于10℃。

⑷养护温度：当采用普通硅酸盐水泥时，养护温度不宜超过80℃；当采用矿渣硅酸盐水泥时，养护温度可提高到85～95℃。

⑸用蒸气加热法养护混凝土时，混凝土的升、降温度速度不得超过下表的规定。

⑹构件出池或撤除保温设施时，表面温度与环境温度之差不宜大于20℃。

七、结束语

在实际的桥梁工程预应力施工过程中还存在很多重要的注意点和关键工序，本文只是略微介绍和研究了部分预应力施工要点，更多的还需要在接下来的工程实践中体会和总结。

参考文献

姚玲森主编. 《桥梁工程》北京.人民交通出版社.1996.

中国工程建设标准化协会 <<混凝土结构加固技术规程>>

刘效尧、朱新实《预应力技术及材料设备》