浅析现浇钢筋混凝土连续箱梁的预应力施工技术

2020-02-27

中国公路 2020年2期

（广东冠粤路桥有限公司，广东广州 511450）

一、工程概况

信宜立交主线桥采用支架现浇预应力混凝土连续箱梁。左幅为直腹板单箱三室断面，右幅为直腹板单箱双室断面。顶底板平行，梁高1.75m。左幅顶板宽16.5m，底板宽11.5m，悬臂长2.5m；右幅顶板宽12.5m，底板宽7.5m，悬臂长2.5m。悬臂厚度由外缘0.18m变化至根部0.5m。顶板、底板厚度分别从跨中0.25m、0.22m变化至支点0.5m、0.47m，腹板厚度从跨中0.45m变化至支点0.6m。

二、现浇支架安全性计算

（一）现浇支架概况

1、结构形式。采用较为安全和经济的桥式钢管支架方案，遵循由下至上的原则进行，具体有：设置钢管桩基础，打入适量的钢管立柱，钢管顶横向设置双拼Ⅰ45工字钢横向分配梁。应当注意的是，注重钢管桩基础以及钢管立柱这两部分的布置形式，以单排4根为宜，并且对应腹板位置布置。

2、水平连结系。关于基础与钢管立柱的连接工作，普遍以预埋钢板与钢管焊接连接的方式为宜，但应当注意的是，横桥向较为特殊，为确保支架整体性应设置连接系。

3、双拼Ⅰ45工字钢分配梁。以双拼Ⅰ45工字钢为宜，要求其长度达到16m，在施工场地内基于分段的原则进行安装，要求接头处应达到等强连接的状态，将分配梁加工角焊缝外观质量控制在二级水平。

4、贝雷梁。单幅每孔都需要纵向设置贝雷梁，数量以12榀为宜，彼此之间应使用花窗做进一步的连接处理，不可出现花窗漏装现象。在实际操作中，需要在边腹板以及中腹板下方区域分别设置5榀，除此之外的其他位置则以0.9m的间距进行布置。

5、I16b分配梁。在进行横向I16b分配梁施工时，应使用贝雷梁沿着纵向节点的方向进行布置，同时需要使用钢板作进一步的抄垫处理。

（二）基本数据

钢管及型钢：Q235，f=215MPa；fV=125MPa，E=2.06×105N/mm2；

贝雷梁：Mn16，f=273 MPa；fv=180 MPa；E=2.06×105N/mm2；

焊缝：基于E43手工电焊的方式进行，需要将焊接折减系数确定为0.85，此时f=fv=135MPa；

主体结构钢筋混凝土容量y=26.5kN/m3。

经相关计算表明：分配梁、贝雷梁等都达到工程所要求的标准，支架的稳定性良好，结构变形得到了良好的控制，支架体系受力合理。

三、连续箱梁施工控制

（一）线性控制成果

桥梁本身的自重占据了一部分桥梁设计荷载，在建筑施工过程中还会出现混凝土收缩现象，从而引发线性不符问题。为了使其能够达到工程所提出的要求，则必须控制桥梁的预拱度。从影响因素上分析，诸如一期恒载、温度变化等都会对预拱度造成不良影响，当结束施工作业后，会出现后期混凝土收缩徐变现象。在模拟分析工作中，需要预设一个预拱度，将其作为参照值以便进行分析，此举可以避免在后续运营中出现下挠过大的现象，具体的附加预拱度示意图见图1。

图1.附加预拱度曲线图

经相关分析得知，桥梁整体线性良好，具有足够的平顺性，高程状况良好，符合工程要求。

（二）应力监控成果

桥梁应力的监控，主要通过预埋传感器而实现，根据得到的不同施工阶段所对应的应变值，再进一步得出应力值，所得到的应力与线性监控具有一致性。

根据对桥梁实际应力值的分析以及计算值的对比分析，可以发现所得到计算应力值符合工程要求，同时桥梁的预埋件也足够准确。

四、现浇预应力钢筋混凝土连续箱梁流程

（一）场地平整和地基处理

1、基础部分清理。应将现浇梁施工区域地表杂土清理干净，当遇到起伏较大的场地时则需要将其设置为台阶型；如果施工区域内存在淤泥，则需要进行开挖换填，并对填料进行推平碾压处理。当结束地面碾压施工后需要进行触探实验，其承载力应达到工程标准。

2、地基承载力验算。对地基进行轻型触探试验，详细记录实验数据，根据实验结果得到标准贯击数与深度之间所呈现出的曲线图，最终确定地基压实类型。

（二）箱梁支架安装

1、箱梁支架设计。工程中采用桥式钢管支架方案，以联为单位开展桥梁施工作业。

2、支架验算。按照技术规范完成支架安装工作，综合考虑箱梁结构的自重以及承受能力，提前完成对支架承载力的验算工作，在确保无误后方可投入使用。

3、支架预留拱度。基于下述公式（1）而展开计算：

公式（1）中，f1为地基弹性变形；f2为支架弹性变形；f3为梁体挠度。

4、支架搭设。在进行支架搭设施工时，钢管、剪刀撑都属重要结构，它们可有效地防止箱梁倾斜，同时还能够提升支架的稳定性。

（三）箱梁支架预压

施工前支架必须进行预压，预压重为箱梁重的105%。根据支架预压沉降及卸载后弹性回复的测量结果，预留出支架沉降量。当结束连续箱梁底模的铺设施工后，则需要围绕箱梁支架进行全断面预压处理。

支架搭设完成后，采用袋装砂对支架预压，加载顺序为从支座向跨中依次进行。分三级加载，第一次加载预压荷载的30%，第二次加载预压荷载的45%，第三次加载预压荷载的30%，然后进行持荷，稳定后再卸载，卸载顺序与加载顺序相反。

（四）模板设计、安装及检查

以清水模板的特性为指导，在此基础上应做好对拉杆的布置工作，并在浇筑混凝土施工之前进行全面检查，确保无误后方可进行混凝土浇筑施工。

（五）钢筋制作与安放

在进行钢筋制作时，应遵循钢筋表下料，完成加工操作后将所得到的钢筋分类放置，并挂牌标识。采用合理的实施方案进行锚头密筋部位的安装，所得到的钢筋应具有足够的完整性，此后方可进行混凝土浇筑施工。为提升材料的密实性，需要进行持续性振捣作业。

（六）预应力系统安装

1、波纹管安装。以金属单壁波纹管为宜，在安装过程中需要充分考虑布设位置、弯曲度等指标，借助于定位钢筋完成对波纹管的固定操作，当遇到曲线段时则需要采取加密措施。

2、锚垫板安装。安装过程中要求其位置的精确性，同时预应力筋需要与锚垫板垂直且二者的受力中心应重合在一起。

3、钢绞线安装。必须保证钢绞线表面的洁净度，并对其编号。钢绞线的位置需要相互平行，不可出现打结的现象。

4、横梁处预应力系统安装。在结束纵向预应力管道安装后方可进行横梁处预应力系统安装。遵循两端张拉的原则，对中心部位进行处理时以一端张拉的方式为宜。

（七）箱梁混凝土浇筑

预应力锚具及配套的螺旋筋预埋时，锚垫板与管道应确保相互垂直。结束上述工作后，便由监理工程师进行验收，在确保无误后方可进行箱梁浇筑施工。箱梁浇筑顺序为底板、腹板、横隔板、顶板，并尽量减少前后浇筑混凝土的时间差。预应力管道应按照设计图纸准确定位，浇筑时，应将混凝土振捣密实，尤其是管道、钢筋密集部位及预应力锚头处。

（八）现浇箱梁混凝土的养护

结束箱梁混凝土浇筑施工后，应根据所在区域的实际气候制定适合的养护方案。不同部位对应的拆模时间也存在差异，在进行拆除作业时不允许对混凝土结构造成损伤。

（九）预应力体系张拉

1、前期准备工作。一方面需要围绕试块进行强度检验，另一方面则需要对箱梁实体质量进行校验，只有当混凝土强度达到工程标准后方可进行预应力张拉处理。

2、预应力系统张拉。为了张拉施工的顺利进行，应当进行孔道磨损检验，根据检验结果确定合适的张拉应力。张拉过程应遵守循序渐进的原则，即持续加大张拉力，不可出现短时间剧增的现象，否则会对正常力传递造成不良影响。

（十）孔道压浆

采用真空智能压浆方法进行压浆，当张拉操作结束后，需要在48h内进行压浆处理，在此过程中应当注重对预应力筋以及锚具的分析，可以向材料中掺入适量的微膨胀剂。孔道压浆采用由上至下的顺序进行，且需要优先对四周进行处理。关于曲线孔道部分的压浆作业，应从最低点处开始，同时需要在最高处增设一个排气出浆口。压浆持续进行，当孔道出浆孔依次排出空气、水、稀浆、浓浆，且流出的水泥浆中没有气泡并与压入的水泥浆具有同样的稠度时，关闭出浆孔的阀门，并继续加压进浆直至压力表读数为0.5～0.7MPa，保持该压力约3min的稳压时间后，关闭进浆口的阀门，开始下一孔道的压浆。