大跨度连续槽形梁预应力施工工艺探究

李宇

（广东宇博项目管理咨询有限公司，广东 河源 517000）

一、项目背景

广东省某桥梁工程上部结构为（40+64+40）m现浇连续槽形梁，横向总宽10.8m，槽内净宽6.9m，两侧主梁统一采用箱形结构形式，含A1、A2（两段）、A3（两段）、A4（两段），具体分段示意图如图1所示。槽形梁结构组成中，设纵、横向预应力体系。

图1 槽形梁分段示意（单位：m）

二、预应力施工准备

（一）原材料准备

钢绞线、波纹管、锚具等均为重要施工材料。加强质量检验，满足要求后方可入场；加强管理，避免材料因外部环境锈蚀、受损。

（二）张拉设备选用

张拉是预应力施工全流程中的关键内容，具有工作量大、要求高的特点，合理适配设备是实现高效张拉的先决条件之一。其中，以千斤顶和高压油泵较为关键。

（三）关键参数测定

1.锚口损失的测定

预制C55钢筋混凝土试块（80×80×400）cm，两端锚垫板间用钢管连接，锚垫板后方设加强钢筋网和螺旋筋。按规范养护，待试验强度达到90%且龄期达到7d后，组织测试确定锚口损失量。试验结果表明，该损失量为张拉端张拉力的6%，在许可范围内。

2.孔道摩阻与偏差系数测定

测定工作发生于A2梁段F1、F2钢束处，核心工作内容在于千斤顶平均张拉顶力Ⅳn值的测定，在此基础上借助公式反推，即可得到孔道摩阻值和偏差系数。

为便于试验，假定梁体大里程方向为A端，小里程方向为B端，试验的关键内容包括：穿入钢束F1（F2），将试验所需的装置（工作锚、千斤顶、工具锚）安装到位，对称张拉F1（F2）束。A、B两端同步张拉，待张拉值达到4MPa后，关闭A端油泵，但持续张拉B端，待实际张拉力达到设计值后，持荷2min，期间读取A端左侧的油表读数，记为dA，借助回归方程展开计算，确定dA。B端千斤顶回顶，按照相同的方法重复张拉两次，由此确定N2、N3值。在前述基础上，将张拉和关闭的千斤顶互换，经张拉后依次得到N4、N5、N6值。在确定六项数值（N1～N6）后，求取算术平均值，即为N0值。

按前述方法操作后，可以得知孔道摩阻系数为0.22（设计要求为0.23）、管道偏差系数为0.0027（设计要求为0.0025），可以发现前者较小、后者较大，在计算时均基于试验数据而开展。

三、预应力施工工艺

（一）预应力管道安装

合理配筋，加强对定位钢筋的加密处理，要求该部分钢筋的距离≤30cm；严格控制波纹管接头的质量，应具有平顺、严密的特点；预应力孔道需保持顺直状态，避免导致管道摩阻力异常偏大；锚垫板的应力较集中，为减小受力带来的不良影响，要求锚垫板与管道呈垂直位置关系；钢绞线需保持洁净状态。

（二）预应力钢束穿束

预应力钢束的穿束分为两种情况。当钢束长度＜100m时，在正式组织混凝土浇筑前，应按规范穿入塑料沉管，可实现预应力孔道的有效防护，维持相对通畅的状态。该条件下由人工单根有序穿束。

当钢束长度＞100m时，以腹板处的钢束为例，其长度达到156m，该处分布有较多的竖曲线，明显加大穿束难度。应采取以穿束机为主、人工为辅的方法，在中跨合龙前将穿束工作落实到位。

（三）预应力张拉

梁体混凝土试验强度达到设计强度的90%或更高、弹性模量达标且同时满足龄期至少达7d的要求后，组织预应力张拉作业，由4台千斤顶完成，遵循对称张拉的原则，保证张拉力的均匀性，以免因受力不合理导致腹板及底板处出现明显裂缝。

1.钢束预拉紧

张拉期间，各钢绞线的受力应具有均匀性与完整性。对此，对于长度在50m以上及设置在群锚连接器处的钢束，在张拉该部分前均采取单根预拉紧措施使该值达到3MPa，为后续正式张拉建立基础。

2.预应力施加

（1）分级组织预应力的张拉作业，基本流程为0→初应力→2倍初应力→锚下。

（2）张拉期间，千斤顶轴线与预应力筋应始终维持平行状态。

（3）初应力控制应根据钢束的长度而定，长度＜100m时，取10%锚下控制应力；长度≥100m时，取15%锚下控制应力。

3.箱内预应力束的张拉

根据槽形梁的结构特点可知，其边、中跨两侧箱形主梁内均设置有顶、底板预应力束，而主箱梁内净宽空间有效（最大为1.2m），明显不利于箱内预应力张拉作业的顺利开展。张拉环节采用的是400t穿心式千斤顶，该装置的自重较大。由此可见，箱内预应力束张拉的限制作用较强，突破该局限性的方式至关重要。对此，提出简易升降小车方案，结构组成如图2所示。

图2 简易升降小车

4.横向预应力束的张拉

根据横桥向预应力钢束的尺寸特点可知，其理论伸长量为63mm，通过自锚式锚具的应用，张拉全程的回缩量将达到6mm～7mm，所产生的横向预应力损失量较大，易影响张拉质量。

对此，为最大限度地减小预应力损失，需在槽形梁横向预应力施工环节，采用单根钢绞线“顶压张拉”法进行优化。

在正式张拉前做好准备工作，即按规范组装千斤顶和顶压器，具体结构如图3所示。此外，还要配套三位四通阀，并利用该装置连接油管，以供后续施工使用。

图3 千斤顶与顶压器联合

在张拉环节，要精准控制B、C油路的截止阀（保持开启的状态）和A油路的截止阀（保持关闭的状态），向张拉油缸供油，精确张拉。期间以实际情况为准，灵活调整节流阀，实现对张拉速度和稳定油压的控制。待实际张拉值达到设计张拉力后，A油路稳压，并持荷2min。

经前述操作后，调整三位四通阀位置，将其转换至C油路供油处，与此同时统一将B、C油路的截止阀关闭，适度调整节流至油压满足顶压油压值，第一时间开启截止阀和节流阀完成顶压作业。实际结果表明，各张拉端钢绞线的回缩量均被控制在3mm以内，损失量明显减小。

5.孔道压浆

在预应力张拉后的48h内组织孔道压浆作业，自下而上按顺序操作。压浆遵循一次到位的原则，使压入的浆液达到饱满、密实的状态。

（四）预应力施工的质量控制措施

为给正式施工提供清晰的指导，提前组织工艺性试验，经检测与计算后明确锚口损失、孔道摩阻系数及管道偏差系数，若与设计值的要求超出许可范围，应适当调整方法，直至具有可行性。

钢绞线穿束的工作量较大并且精细化程度较高，因此需注重方法的灵活应用。对此，长束的穿束工作在中跨合龙前完成，以机械穿束为主，分段依次推进，以便高效完成穿束作业。

张拉设备的运行状态将直接影响最终张拉效果，因此在张拉前及张拉过程中均要定期检验设备，并严格按照规范标定，提高张拉设备的运行精度。

以施工需求为准，挑选具有资质的施工人员，做好技术交底，加强岗前培训，使员工能够规范操作；对于施工中所出现的不当作业行为，应当及时指出，进一步持续提高施工队伍的综合水平。