小半徑曲線現(xiàn)澆箱梁張拉施工工藝及質(zhì)量控制

黃福會(huì)

摘要：現(xiàn)澆互通匝道橋半徑較小，需要在很短的線型中完成交通流向的轉(zhuǎn)變，縱橫坡漸變。這些橋線型多樣，橋梁結(jié)構(gòu)受力復(fù)雜，尤其小半徑曲線梁橋，除承受彎矩、剪力外，還受到扭矩和翹曲的作用。曲線預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁橋采用支架現(xiàn)澆，預(yù)應(yīng)力后張施工工藝。預(yù)應(yīng)力施工工序需要精細(xì)化控制，才能保證施工質(zhì)量。本文以一座典型的曲線形預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)現(xiàn)澆箱梁橋?yàn)楣こ瘫尘埃瑢?duì)預(yù)應(yīng)力連續(xù)箱梁張拉施工工藝進(jìn)行了總結(jié)。

Abstract： The radius of the ramp bridge is small， the traffic flow direction needs to be changed in a very short line， and the vertical and horizontal slope is gradual. These bridges have a variety of line types， and the structure of the bridge is complex. Especially the small radius curved beam bridge， in addition to bending moments and shear forces， is also affected by torque and warpage. Pre-stressed concrete continuous curved box-girder bridges adopts cast-in-situ support and post-tensioning construction technology. In order to ensure the construction quality， the process of prestress construction needs to be controlled in detail. Based on a typical curvilinear prestressed concrete continuous cast-in-place box girder bridge， this paper summarizes the tensioning technology of prestressed continuous box girder.

關(guān)鍵詞：小半徑;曲線箱梁橋;波紋管;預(yù)應(yīng)力張拉

Key words： small radius;curved box-girder bridge;bellow;prestressed tension

中圖分類(lèi)號(hào)：U445.57? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1006-4311（2020）21-0138-03

1? 工程概況

蘭陵互通A匝道橋上跨京滬主線，荷載等級(jí)按公路

-Ⅰ級(jí)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，平曲線半徑160m，縱斷面位于半徑2000m的豎曲線上，線路橫坡4%，線路縱坡3.5%。上部結(jié)構(gòu)第一、三聯(lián)設(shè)計(jì)為3*20m預(yù)應(yīng)力混凝土現(xiàn)澆箱梁，現(xiàn)澆梁梁體單箱四室，箱梁高度為1.4m，箱梁頂板寬1950cm，兩側(cè)懸臂板長(zhǎng)各200cm，邊腹板為直腹板。

箱梁采用C50高強(qiáng)度混凝土，梁體僅設(shè)置了縱向預(yù)應(yīng)力體系，預(yù)應(yīng)力束采用低松弛預(yù)應(yīng)力鋼絞線，鋼束直徑為15.24mm，抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值為1860MPa，錨具采用YM15-15。預(yù)應(yīng)力鋼束均為曲線束，集中布置在箱梁腹板內(nèi)，采用兩端張拉方式，鋼束張拉錨下控制應(yīng)力采用？滓k=0.75fpR=1395MPa，張拉以應(yīng)力控制為主，用引伸量加以校核。（圖1）

2? 預(yù)應(yīng)力鋼絞線安裝

2.1 波紋管安裝

據(jù)研究，防崩鋼筋與波紋管內(nèi)弧不密貼，防崩鋼筋、定位鋼筋數(shù)量及位置布設(shè)不到位等都是造成預(yù)應(yīng)力施工時(shí)腹板產(chǎn)生裂紋的重要原因[1]。

徑向力的是由于呈曲線形布置的預(yù)應(yīng)力束，在張拉過(guò)程中，曲線鋼束將因張拉繃緊后未達(dá)到拉直狀態(tài)而產(chǎn)生。

2.1.1 預(yù)應(yīng)力束管道左右偏離產(chǎn)生的徑向力[2]

據(jù)相關(guān)研究顯示，波紋管定位的偏差會(huì)導(dǎo)致徑向力發(fā)生明顯變化。在預(yù)應(yīng)力管道施工過(guò)程中，由于管道定位不準(zhǔn)的情況，使得曲線預(yù)應(yīng)力束并非是理想的設(shè)計(jì)的順滑的波形曲線，與設(shè)計(jì)圖紙有出入。根據(jù)規(guī)范[3]關(guān)于后張預(yù)應(yīng)力筋制作和安裝所允許偏差的相關(guān)規(guī)定，管道坐標(biāo)在梁高方向最大偏差允許值為1cm。

2.1.2 管道定位誤差產(chǎn)生的徑向力[4]

如圖2所示，定位鋼筋間距布置偏大，管道向下垂，張拉鋼絞線時(shí)，此區(qū)域定會(huì)出現(xiàn)應(yīng)力集中。

曲線半徑越小的曲線梁橋，鋼束產(chǎn)生的徑向力就越大。所以在施工曲線梁時(shí)，當(dāng)曲線半徑越小，越需要加強(qiáng)防崩鋼筋和定位鋼筋的設(shè)置。在本工程施工中，防崩鋼筋沿鋼束中心線在平彎段20cm布置一道，在平曲線段50cm布置一道;定位鋼筋縱向間距直線段80cm，曲線段40cm。（圖3）

2.2 鋼絞線安裝

①穿束時(shí)將一根鋼束中的全部預(yù)應(yīng)力筋編束后整體穿入孔道中。整體穿束時(shí)，束前段設(shè)置穿束網(wǎng)套或特制的牽引頭。

②同一束應(yīng)順暢不扭結(jié)，扭結(jié)將導(dǎo)致張拉時(shí)各根鋼絞線受力不均勻，增大了鋼絞線之間的摩阻，造成預(yù)應(yīng)力損失加大。

3? 預(yù)應(yīng)力施工準(zhǔn)備

3.1 預(yù)應(yīng)力張拉計(jì)算

依據(jù)規(guī)范[3]，預(yù)應(yīng)力鋼絞線伸長(zhǎng)量計(jì)算公式為：

由于材料的實(shí)際制造誤差和其他因素，預(yù)應(yīng)力筋彈性模量也會(huì)略有變化的，但在實(shí)際運(yùn)用中取用的是固定值。據(jù)統(tǒng)計(jì)，實(shí)際與理論的彈性模量值的偏差能達(dá)到5%。故在計(jì)算理論伸長(zhǎng)量時(shí)，對(duì)于重要的預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)，彈性模量應(yīng)通過(guò)試驗(yàn)測(cè)定。本工程根據(jù)檢測(cè)結(jié)果鋼絞線彈性模量取E=2.0×103MPa。

由圖4可以看出，由于曲線半徑的影響，曲線橋梁內(nèi)外鋼絞線長(zhǎng)度的差異不可忽略。本橋橫截面較寬，有5個(gè)腹板，內(nèi)邊腹板鋼絞線L1平均長(zhǎng)度為5895cm，外邊腹板鋼絞線L2平均長(zhǎng)度為6420cm，相差525cm。內(nèi)外鋼絞線布置位置不同，長(zhǎng)度相差較大，預(yù)應(yīng)力損失也不同，從而影響伸長(zhǎng)值。

3.2 張拉設(shè)備選用

縱向預(yù)應(yīng)力體系采用智能張拉設(shè)備進(jìn)行張拉，張拉千斤頂與油壓表應(yīng)配套使用。在預(yù)施應(yīng)力前須對(duì)千斤頂進(jìn)行校定。校正系數(shù)不得大于1.05，校正有效期為6個(gè)月，且不超過(guò)300次張拉作業(yè)。壓力表選用防震型，表面最大讀數(shù)應(yīng)為張拉力的1.5～2.0倍，精度采用0.4級(jí)，校正有效期為1個(gè)月。

4? 預(yù)應(yīng)力張拉

4.1 張拉技術(shù)要點(diǎn)

①混凝土強(qiáng)度及彈性模量達(dá)到設(shè)計(jì)值的90%且齡期不少于7天方可張拉。

②預(yù)應(yīng)力鋼絞線采用雙端左右對(duì)稱(chēng)張拉，張拉程序：0→初應(yīng)力→2倍初應(yīng)力→σcon（持荷5min錨固）。

③預(yù)應(yīng)力束由邊腹板向中腹板順序?qū)ΨQ(chēng)、均勻張拉，預(yù)應(yīng)力張拉順序?yàn)椋篎1→F3→F2。F1橫向張拉順序?yàn)?/p>

F2-1和F2-10→F2-2和F2-9→F2-3和F2-8→F2-4和F2-7→F2-5和F2-6。F3與F2橫向張拉方式與F1相同（圖5）。對(duì)應(yīng)張拉數(shù)據(jù)見(jiàn)表1。

4.2 預(yù)應(yīng)力控制要點(diǎn)

①曲線橋內(nèi)外邊腹板鋼絞線長(zhǎng)度不同，伸長(zhǎng)值相差較大，張拉前應(yīng)認(rèn)真復(fù)核計(jì)算，張拉時(shí)嚴(yán)格按張拉順序張拉，并應(yīng)密切關(guān)注不同鋼絞線伸長(zhǎng)值的變化，將伸長(zhǎng)值偏差控制在±6%以?xún)?nèi)。

②張拉過(guò)程中及時(shí)監(jiān)測(cè)，觀察梁板的上拱值和側(cè)向變形程度，防止因變形過(guò)大使梁板產(chǎn)生裂紋。

③對(duì)現(xiàn)場(chǎng)用到的千斤頂、油泵、油壓表使用前需進(jìn)行配套檢查，并根據(jù)千斤頂?shù)男ｒ?yàn)曲線，計(jì)算相配套的油壓表的各級(jí)張拉噸位下的油壓表讀數(shù)，填在卡片上，供張拉時(shí)使用。

④張拉時(shí)做到孔道、錨環(huán)、千斤頂三對(duì)中，使鋼束、錨圈、千斤頂處于同一條軸線上。

⑤張拉過(guò)程中，油泵的進(jìn)、回油的速度，油壓表指針的上升及回落應(yīng)平穩(wěn)。回油操作時(shí)應(yīng)緩慢，勿使油表指針受到擅擊。

4.3 張拉質(zhì)量檢查

①鋼絞線兩端同時(shí)張拉時(shí)，用對(duì)講機(jī)互報(bào)數(shù)據(jù)，盡量使兩端伸長(zhǎng)量誤差控制在合理范圍內(nèi)，并注意觀察滑絲和斷絲的情況，作好記錄。鋼束終張拉時(shí)及24h后，斷絲及滑絲數(shù)量不應(yīng)超過(guò)預(yù)應(yīng)力鋼絞線總絲數(shù)的1.0%，并不應(yīng)處于梁的同一側(cè)，且一束內(nèi)斷絲不得超過(guò)一絲。

②張拉達(dá)到設(shè)計(jì)張拉噸位后，關(guān)閉主油缸油路，保持5min，測(cè)鋼絞線伸長(zhǎng)量。期間若油壓有下降，補(bǔ)油到設(shè)計(jì)噸位的油壓值，千斤頂回油，夾片自動(dòng)鎖定，則該束張拉結(jié)束，并及時(shí)作好記錄。

③張拉結(jié)束后，立即計(jì)算張拉伸長(zhǎng)值，偏差超過(guò)允許值則分析偏差可能的原因。若屬于張拉計(jì)算方面的問(wèn)題，則應(yīng)直接改正;若為張拉設(shè)備、施工操作等原因，應(yīng)將鋼絞線放張重新實(shí)施張拉;若為張拉不到位原因，應(yīng)及時(shí)補(bǔ)張拉，張拉到設(shè)計(jì)要求的水平。

④當(dāng)采用四臺(tái)千斤頂對(duì)稱(chēng)、兩端張拉鋼絞線時(shí)，各千斤頂之間同步張拉力的允許偏差為±2%，張拉控制應(yīng)力的精度為±1.5%。

5? 結(jié)論

通過(guò)對(duì)比實(shí)際、理論張拉伸長(zhǎng)量，伸長(zhǎng)量的偏差均控制在±6%以?xún)?nèi)，實(shí)際張拉效果良好，現(xiàn)場(chǎng)施工質(zhì)量控制水平較高，整體工程質(zhì)量取得了滿(mǎn)意的結(jié)果。從蘭陵互通A匝道預(yù)應(yīng)力筋張拉效果看，計(jì)算采用的施工參數(shù)與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際施工有良好的契合度，施工工藝的布置及現(xiàn)場(chǎng)施工質(zhì)量的控制方法是切實(shí)可行的。

曲線橋張拉應(yīng)考慮曲線內(nèi)外布置位置不同引起的鋼絞線長(zhǎng)度差異造成的影響，同時(shí)鋼束張拉伸長(zhǎng)量的計(jì)算也應(yīng)考慮平曲線線形帶來(lái)的影響。該工程施工中未出現(xiàn)預(yù)應(yīng)力張拉不達(dá)標(biāo)或混凝土受張拉影響出現(xiàn)質(zhì)量問(wèn)題等，為類(lèi)似工程設(shè)計(jì)與施工提供參考。

參考文獻(xiàn)：

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