淺析橋梁預應力施工技術

摘要：現代預應力技術廣泛應用于公路、鐵路和房屋建筑工程，尤其是大型和特大型建筑物建設。盡管現階段預應力施工的技術相對成熟，但是預應力施工仍然是建設工程施工過程控制的重點，在施工過程也還會出現很多問題。文章通過結合蕪湖市弋江橋改建工程主橋預應力工程的施工，論述了混凝土懸臂結構后張預應力施工的主要內容及施工質量控制的要點。

關鍵詞：橋梁預應力；伸長量計算；預應力張拉；孔道壓漿；控制要點 文獻標識碼：A

中圖分類號：U445 文章編號：1009-2374（2015）04-0111-03 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.0337

現代預應力技術廣泛應用于公路、鐵路和房屋建筑工程，尤其是大型和特大型建筑物建設。盡管現階段預應力施工的技術相對成熟，但是預應力施工仍然是建設工程施工過程控制的重點，在施工過程中還會出現很多問題；特別是在大跨度橋梁施工中，預應力張拉和壓降無疑是橋梁工程質量控制的關鍵，預應力施加的效果直接決定橋梁的結構安全和使用壽命。本文從預應力施工的管道安裝、預應力筋的伸長量、油壓表的線性方程、預應力張拉和孔道壓漿等各階段進行了簡單敘述，最后對預應力施工的控制要點進行總結。

1 項目概況

蕪湖市弋江橋主橋為三跨預應力混凝土連續剛構箱梁，橫斷面布置為雙箱雙室，主橋采用三向預應力體系，分別為縱向、橫向和豎向預應力。縱向應力分為頂板預應力束、底板預應力束和腹板預應力束，型號分為9φs15.2、7φs15.2和12φs15.2三種，預應力筋采用符合GB/T 5224-2003中的高強低松弛預應力鋼絞線φs15.2，fpk=1860MPa；橫向預應力鋼束采用BM15-3扁錨體系，采用雙端對稱張拉方式，張拉控制應力為0.72fpk=1339MPa；豎向預應力采用JL25精軋螺紋鋼筋，fpk=785MPa，Ep=2×105MPa，設計控制張拉應力為0.85fpk，張拉力為327.6kN。

2 主要工作內容

2.1 預應力管道的安裝

2.1.1 預應力波紋管道下料嚴格按設計圖紙計算長度，宜用砂輪機切割。

2.1.2 按照圖紙設計的孔道位置在模板及鋼筋上測量放樣，并做好標記，嚴格按照測放位置安裝預應力管道。

2.1.3 波紋管定位鋼筋的焊接，定位筋采用U型或者井字形鋼筋支架；固定管道的定位筋間距：鋼管管道不超過1m，波紋管管道不應大于0.8m，膠管管道不應大于0.5m，曲線管道和扁平管道進行加密。

2.1.4 金屬管道接口處的連接應采用大一直徑級別的同類管道，其接頭長度為被連接管道內徑的5～7倍，接頭使用膠帶纏裹嚴密，保證不漏漿；塑料波紋管采用專業焊接機進行焊接或采用具有密封性能的塑料連接器連接。

2.1.5 預應力管道在接頭處不得產生角度變化，混凝土澆筑時管道不得轉動和移位。

2.1.6 管道敞口處，用密封膠帶或棉織物封堵，防止水和其他雜物進入。

2.1.7 波紋管與喇叭口相接處，波紋管插入喇叭口內的長度略小于喇叭口的直線段長度，以影響鋼絞線擴展而增大摩阻。

2.1.8 所有管道設置壓漿孔，需要時在最高點設排氣孔，在最低點設排水孔，壓漿孔、排氣孔和排水管均用塑性管，最小內徑為20mm。

2.1.9 預留孔與波紋管的連接用與波紋管配套的卡子或膠帶纏裹，保證連接處密閉，排氣孔伸出混凝土頂面20cm為宜。

2.1.10 管道位置必須進行復核，要求坐標偏差在梁長方向控制在30mm以內，梁高方向控制在10mm以內；同排和上下排管道間距偏差均控制在10mm以內。

2.1.11 管道安裝完畢后，要做到管道整體線性平順且與錨墊板垂直，錨墊板垂直于孔道中心線。

2.2 預應力施工準備

2.2.1 張拉設備要配套標定，標定部門必須是建設主管部門授權的法定計量技術機構，長期不使用或配套標定時間不超過6個月或者使用次數不超過200次，否則要進行重新標定。

2.2.2 現場施工平臺的搭建，為預應力穿束作業和張拉作業提供足夠的工作面。

2.2.3 預應力筋的安裝，包括錨具和夾片的安裝全部完成，安裝過程中對預應力筋進行編號標識；安裝后對預應力筋的規格、型號和數量進行復核。

2.2.4 依次安裝限位板、千斤頂、工具錨和工具夾片，保證限位板與錨具和千斤頂密貼，且夾片無

漏缺。

2.2.5 油表和油泵的安裝，油表和油頂必須配套使用，一一對應。

2.2.6 解除部分約束，拆除內模、外側模和拉桿，以利于張拉后梁體變形。

2.2.7 預留孔道進行檢查，保證孔道內無雜物。

2.2.8 通過現場留置的同條件養護試塊進行抗壓實驗和混凝土強度回彈實驗，滿足規范及設計要求即可進行張拉。

2.3 理論伸長量計算

2.3.1 理論伸長量計算公式：

ΔL=（PpL）/（ApEp）

式中：

Pp——預應力筋的平均張拉力（N）

L——預應力筋的長度（mm）

Ap——預應力筋的截面面積（mm2）

Ep——預應力筋的彈性模量（N/mm2）

Pp=P×（1-e-（kx-uθ））/（kx+uθ）

式中：

P——預應力筋張拉端的拉力（N）

X——從張拉端到計算截面的長度（m）

θ——從張拉端到計算截面曲線孔道部分切線的夾角之和（rad）

K——孔道每米局部偏差對摩擦的影響系數

u——預應力筋與孔道壁的摩擦系數

注：當應力筋為直線時，Pp=P

2.3.2 曲線應力筋的理論伸長值近似計算公式：

ΔLT=（1+exp[-（k*LT+uθ）]）*Fj/2（ApEp*LT）

式中：

Fj——預應力筋的張拉力（N）

Ap——預應力筋的截面面積（mm2）

Ep——預應力筋的彈性模量（N/mm2）

LT——張拉端至控制端的孔道長度（mm）

θ——從張拉端到計算截面曲線孔道部分切線的夾角之和（rad）

K——孔道每米局部偏差對摩擦的影響系數

u——預應力筋與孔道壁的摩擦系數

2.4 油表讀數的計算

根據千斤頂校驗的線性方程計算各個油頂對應的油表讀數，各類型和型號的預應力束的張拉控制力不一樣，要逐一計算各個油頂相對應的油表讀數；報告校驗方程為：P=a·N+b；P為油壓表讀數（MPa），N為壓力機讀數（kN），即為設計張拉力；a、b均為報告給定

系數。

2.5 預應力筋的張拉

2.5.1 張拉總體原則：（1）曲線預應力筋和長度大于25m的直線筋采用兩端張拉，長度小于或者等于25m的直線預應力筋可以采用單端張拉；（2）張拉順序按先張拉縱向預應力，再張拉豎向預應力，最后張拉橫向預應力，同截面有多數預應力筋時，宜先中間，后左右，再上下對稱地、分階段的進行張拉；（3）張拉施工時，嚴格按照計算油表讀數值進行張拉，過程記錄實際伸長量，通伸長量對張拉工作進行復核，伸長量偏差不得超過±6%；（4）斷絲、滑絲控制要求，鋼絲束：每束鋼絲斷絲、滑絲束不得超過一根，每個斷面斷絲和不超過斷面鋼絲總數的1%；鋼絞線束：每束鋼絞線束斷絲、滑絲不超過一絲，每個斷面斷絲和不超過斷面鋼絲總數的1%；預應力筋：不得有斷筋、滑移現象。

2.5.2 后張法張拉程序。

預應力鋼筋、鋼束：0→初應力→σk，持荷2min→錨固。

2.6 預應力孔道的壓漿

2.6.1 張拉錨固完成后，切除所有多余預應力筋，保證預應力筋外漏長度在30mm以上。

2.6.2 采用與梁體同強度的混凝土進行封錨，保證錨頭密實不漏漿。

2.6.3 壓漿前對孔道進行清潔處理，金屬管道和波紋管道應沖洗清除有害材料。

2.6.4 管道沖洗后使用壓縮空氣吹出管內積水，使管道處于略濕潤狀態即可。

2.6.5 對壓漿使用的漿體材料進行凝結時間、流動度、24h自由泌水、24h自由膨脹率、抗壓強度、抗折強度等項目檢測，試驗合格后方可使用。

2.6.6 漿體拌制至壓入孔道的延續時間在30～45min范圍內，漿體在使用前和壓注過程中連續

攪拌。

2.6.7 對于管道最高點未設排氣孔的孔道，壓漿采用真空輔助壓漿工藝進行。

2.6.8 壓漿使用活塞式壓漿泵，壓漿最大壓力為0.5～0.7MPa，孔道較長時最大壓力宜為1.0MPa。

2.6.9 壓漿必須達到一端排氣孔飽滿出漿，且稠度達到規定水泥漿值為止。

2.6.10 每一工班現場留取3組70.7mm×70.7mm×70.7mm立方體試件，同條件養護28天，檢查其抗壓強度，作為評定水泥漿質量的依據。

3 控制要點總結

3.1 應力張拉控制要點

3.1.1 在預應力施加之前，要檢查梁體構件，外觀和尺寸應符合質量標準要求。

3.1.2 預應力筋不能觸碰電焊，不得銹蝕，凡有觸碰電焊和銹蝕的予以剔除，重新更換。

3.1.3 張拉時，構件的混凝土強度不低于設計圖紙要求，設計未規定時，不低于設計強度的75%。

3.1.4 張拉時，兩端對稱張拉，同步進行。

3.1.5 千斤頂宜在60%～90%荷載范圍內工作，且不超出規定的行程，轉移油泵時必須將油壓表拆卸，油表另行轉送。

3.1.6 張拉設備必須配套使用，張拉前仔細檢查油表，保證表頂一致。

3.1.7 預應力筋錨固后的外漏長度不小于30mm，錨具應用封端混凝土保護，長期外漏時，要采取防銹保護措施。

3.1.8 錨固完畢經檢驗合格后方可切割多余預應力筋，切割宜用砂輪機，嚴禁使用電弧焊。

3.1.9 預應力筋張拉錨固后，確保錨具和預應力筋正常工作的情況下，可拆卸掛籃的底模。

3.2 管道壓漿控制要點

3.2.1 壓降材料采用專業的壓漿劑和壓降材料，其性能指標滿足規范要求。

3.2.2 封錨混凝土密實并與錨具結合良好，保證不漏漿。

3.2.3 壓漿時，對曲線孔道和豎向孔道應從最低點的壓漿孔壓入，由最高點的排氣孔排氣和泌水，壓漿順序宜先壓注下層孔道。

3.2.4 壓漿應緩慢、均勻地進行，不得中斷，并應將所有最高點的排氣孔依次放開和并閉，使孔道內排氣通暢；較集中和鄰近的孔道，宜盡量先連續壓漿完成，不能連續壓漿時，后壓漿的孔道應在壓漿前用壓力水沖洗通暢。

3.2.5 孔道灌漿劑在使用前和壓注過程中應連續攪拌，對于因延遲使用所致的流動度降低的灌漿劑，不得通過加水來增加其流動度。

3.2.6 管道壓降要采用二次壓漿法，兩次壓漿的時間間隔為30～45min，對摻加外加劑泌水率較低水泥漿，試驗證明能達到孔道飽滿時，可用一次壓漿的

方法。

3.2.7 為保證管道漿液的飽滿度，在關閉出漿口后還應保持不小于0.5MPa的一個穩壓期，該穩壓期不宜少于3min。

3.2.8 壓漿過程及壓漿后48h內，結構混凝土的溫度不得低于5℃，否則應采取保溫措施；當氣溫高于35℃時，壓漿宜在夜間進行。

3.2.9 對需封錨的錨具，壓漿后應先將其周圍沖洗干凈并對梁端混凝土鑿毛，然后設置鋼筋網澆筑封錨混凝土，封錨混凝土的強度必須符合要求。

4 結語

預應力是大型橋梁結構的精髓所在，預應力施工技術便是橋梁工程施工的核心技術，只有嚴格的施工工藝、精確的數據計算和正確的施工方法才可保證預應力較高的施工質量。鑒于預應力施工技術的廣泛應用，希望文中經驗可供工程領域從事相應工程的管理和施工人員引用和借鑒。

參考文獻

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作者簡介：劉軍偉（1988-），男，云南曲靖人，中鐵大橋局集團第二工程有限公司助理工程師，研究方向：橋梁

工程。

（責任編輯：陳 倩）