大懸臂蓋梁預應力二次張拉變形計算及施工

曹超云

摘? 要：城市橋梁建設中，特別是城市立交高架橋建設中，作業空間往往較為拮據，故蓋梁常采用大懸臂設計以減少對地面空間的侵占。通過二次張拉變形計算，為預應力鋼索張拉提供科學依據;二次張拉工藝施工時，進行變形檢測，特別是豎向位移檢測，有效地控制了蓋梁標高，減少橋面鋪裝層的厚度偏差，有利于提高橋鋪裝層均勻性，增強橋梁的耐久性。

關鍵詞：大懸臂蓋梁? 預應力二次張拉? 變形計算? 施工控制

中圖分類號：U441 ? ?文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2020）05（c）-0039-03

1? 工程概況

329國道舟山段改建工程起點位于鴨蛋山碼頭，起點樁號K0+000，終點與平東線相交，設徐家村互通，路線終點樁號K49+318，路線總長49.318km。329國道舟山段全線建成后，將成為舟山第一條城市快速路，實現本島“半小時交通圈”對促進新區經濟社會快速發展具有重大意義，并將提升城市形象，為打造全省最美入城路創造條件。全線共有互通主線橋2座，匝道橋2座，預應力蓋梁86片，以雙柱式矩形鋼筋混凝土雙懸臂構造為主，蓋梁長度為25.5m。以白泉2號橋54#蓋梁為例（見圖1），大懸臂雙柱式橋墩蓋梁的懸臂長度與雙柱墩計算寬度比=（880+85）/

（450+170）=1.556，跨高比小于2.0，為國內罕見，屬大懸臂深受彎構件，其應力分布不符合平截面假定，受力較為復雜且變形大，施工過程中對大懸臂蓋梁預應力二次張拉變形進行計算，作為橋面和蓋梁標高控制的依據。

第一次張拉、壓漿、封錨均在既有施工腳手架上完成。待梁板安裝完成后進行二次張拉，張拉作業在定制的施工掛籃上進行，張拉完成后24h內進行壓漿作業并及時封錨。張拉控制數據輸入后，并經現場監理核實正確后開始啟動電源進行張拉，張拉根據設計圖紙要求按以進行操作控制。

2? 蓋梁預應力二次張拉變形計算

2.1 計算模型

蓋梁midas計算模型如圖2所示。

2.2 計算參數

汽車荷載：公路-Ⅰ級;

C40混凝土：重力密度=26.0kN/m3，彈性模量Ec=3.45×104MPa;

預應力鋼絞線：=15.20，fpk=1860MPa，鋼索錨下控制應力σcom=1339.0，彈性模量Ep=1.95×105MPa，松駛率

=0.035，松駛系數=0.3;

金屬波紋管：管道摩擦系數=0.20，管道偏差系數k=0.0015;

塑料波紋管：管道擦系數p=0.17，管道偏差系數k=0.0015。

2.3 計算結果

（1）主體應力（見圖3）。

立柱梁單元應力最大為9.4MPa≤30MPa（混凝土設計強度）;

蓋梁梁單元應力最大為18.2MPa≤40MPa（混凝土設計強度）;

故施工方法各個階段符合結構設計要求。

（2）第一次張拉變形控制。

第一次張拉產生最大變形為13.71mm≤L/600=16mm，滿足設計要求，計算結果如圖4所示。

（3）預制梁板架設后位移。

第一次張拉后進行預制梁板架設，架梁后產生變形為下擾12.82mm≤L/600=16mm，滿足設計要求，計算結果如圖5所示。

（4）第二次張拉。

第二次張拉產生形變為13.88mm≤L/600=16mm，滿足設計要求，計算結果如圖6所示。

3? 蓋梁預應力二次張拉施工

3.1 張拉準備

預應力張拉采用張拉雙控，以張拉應力控制為主，伸長量控制作為校驗，實際伸長與理論伸長相比較，誤差不得大于±6%，如發現伸長量異常立即停止張拉，查明原因并提出解決方案，待監理工程師審查批準后，方可繼續張拉。

張拉所用的千斤頂、壓力表、油泵等設備送寧波市計量測試研究院檢定，檢定合格后由監理審批同意方可投入使用，張拉使用的千斤頂和壓力表、油泵必須配套使用并根據校驗證書提供回歸方程。確定張拉力與油泵壓力表讀取之間的對應數據，校驗出每個階段所需要的張拉力和壓力表讀數，以便操作人員掌握使用。

（1）清除錨具支承墊板上的水泥漿，并檢查其與波紋管孔中心垂直度，如有偏差，用楔形鋼墊塊調整。將錨環中心與管道中心對齊，并將錨環的輪廓準確地描畫在墊板上。

（2）采用梳絲板梳絲后，安裝錨環及夾片，錨板安放在錨墊板的槽內，套入夾片并用小鋼管將夾片均勻打緊，所有的夾片外露量一致，鋼絞線不得扭轉，鋼絞線之間不得交錯重疊，以防斷裂。

（3）安裝限位板及千斤頂，采用倒鏈滑輪組提升安裝千斤頂，調整活塞外伸量至最小位置（不可到0位），頂靠均勻無隙。將缺口轉到便于測量鋼絞線長度的方向。千斤頂就位后，將鋼絞線按順序嵌入夾盤內，用楔塊卡住。然后調整千斤頂的位置，使管道、錨環、千斤頂處在一條軸線上。

（4）安裝工具錨板，此時注意鋼絞線在工具錨的孔位與錨環的孔位一致，嚴禁在千斤頂孔內鋼絞線發生交叉，以免張拉時發生斷絲事故，安裝工具錨夾片并打緊，所用夾片在安裝前在外表先打點臘，以便退出靈活。

（5）在安裝千斤頂的同時，將智能張拉設備安裝完畢，并調整就緒。

3.2 鋼束張拉步驟

0→初始應力（10%σcom）→預張拉應力（20%σcom）→100%σcom持荷2minσcom（錨固）。

3.3 張拉順序

蓋梁分為兩次張拉，首先待混凝土強度達到100%以上并養護不少于14天以后進行第1次預應力張拉（張拉束號：N21、N22、N23、N24、N25及N13）并在24h內壓漿，壓漿7天后架設一側梁板（架梁順序：5-4-6-3-7-1-9-2-8），然后進行第二次張拉（張拉束號：N11、N12、N14、N15）。壓漿結束7天后架設另一側梁板（架梁順序：5-4-6-3-7-1-9-2-8）。

3.4 張拉控制

預應力張拉采用張拉雙控，以張拉應力控制為主，伸長量控制作為校驗，實際伸長與理論伸長相比較，誤差不得大于±6%。

智能張拉過程中，張拉儀器將對分級張拉過程、張拉力控制、伸長量量測等進行自動控制，并自動記錄相關原始數據。第一片蓋梁張拉還用人工量伸長量核實智能張拉的正確性。伸長量的計算：千斤頂先加荷至σ0，量取0→初應力σ0的伸長量△L1，但不作為初張伸長量。再加荷至2倍σ0，量取伸長量△L2，取△L2～△L1作為初張伸長量推算值。再加荷至σcom，量取伸長量△L3。則鋼束實際伸長量：ΔL=（ΔL3-ΔL1）+（ΔL2-ΔL1）=ΔL3+ΔL2-2ΔL1）。鋼束實際伸長量滿足：。錨固階段張拉端預應力筋的回縮量，不大于設計規定5mm。每一束張拉完成后，設備自動退頂，保存數據。施工人員退去兩端工具錨，卸下千斤頂，并觀察鋼絞線有無滑動現象。如無異常，進行下一束道鋼束的張拉施工。

3.5 變形檢測

測量放線人員對墩柱頂和蓋梁頂坐標進行檢查，復核無誤后，進行標識。預應力鋼索二次張拉過程中，用經緯儀檢測變形情況，特別加強豎向變位的檢測。

3.6 孔道壓漿

按要求鋼束張拉完成后24h內，待預應力鋼束應力平穩時及時進行注漿，專用壓漿料標號為M40，注漿要求采用智能壓漿施工工藝，要求每個孔道一次壓漿完成，不得中斷。

4? 結語

（1）大懸臂雙柱式橋墩蓋梁預應力鋼索通過二次張拉工藝，并進行變形檢測，特別是豎向位移檢測，有效地控制了蓋梁標高，減少橋面鋪裝層的厚度偏差，利于提高橋鋪裝層均勻性。

（2）預應力鋼索二次張拉嚴格按操作規程作業，每次張拉結束后無滑絲、斷絲情況即可進行多余鋼絞線切割，并立即用水泥砂漿將錨頭封堵嚴密（防止壓漿時冒漿），待達到一定強度后進行壓漿施工。

（3）大懸臂蓋梁高架橋大幅度減少對地面空間的侵占，使出入舟山更為便捷、快速。工程施工中大懸臂蓋梁采用預應力二次張拉有效地控制蓋梁和橋面標高，取得了良好的經濟效益和社會效益。大懸臂蓋梁施工和通車照片如圖7所示。

參考文獻

[1] 方美平.超長懸臂預應力混凝土蓋梁的施工監控[J].華東公路，2017（6）：7-11.

[2] 鄭蓓蕾，胡濤.高架橋大懸臂預應力蓋梁施工技術[J].現代交通技術，2019（1）：4-8.

[3] 馮世坤.分析大懸臂預應力蓋梁階段受力分析及施工控制技術[J].科學與技術，2019（1）.