橋梁工程鋼混組合段預應力施工技術(shù)探討

唐朝勇 黃光文

某大橋主橋為獨塔空間雙索面斜拉橋，橋塔采用“月環(huán)形”+H型鋼塔，主梁采用鋼混組合梁，基礎采用群樁+承臺結(jié)構(gòu)；引橋采用預應力混凝土現(xiàn)澆箱梁。本文主要分析該橋梁鋼混組合段預應力施工技術(shù)。

某工程由一條主線和一條接線組成，起點樁號K0+000，終點樁號K3+880，支線全長1.814km，高架橋全長1565m。某大橋主橋為獨塔空間雙索面斜拉橋，橋塔采用“月環(huán)形”+H型鋼塔，主梁采用鋼混組合梁，基礎采用群樁+承臺結(jié)構(gòu)；引橋采用預應力混凝土現(xiàn)澆箱梁。

一、本工程鋼混組合梁預應力設計概況

主塔D節(jié)段為鋼混組合結(jié)構(gòu)，伸入承臺頂面1.5m，塔身橫橋向為“月環(huán)形”不對稱結(jié)構(gòu)，且主橋跨徑、斜拉索索力均不對稱，對主墩承臺存在偏壓作用。為增強鋼塔身和承臺的連接，抵抗塔身不平衡偏壓，D節(jié)段內(nèi)設計有豎向及橫向預應力筋。預應力筋采用JL32mm精軋螺紋鋼，抗拉強度標準值為fpk=930MPa，錨下張拉控制應力為σcon=0.85fpk=790.5MPa，錨具采用JML精軋螺紋鋼錨具及配套產(chǎn)品，波紋管采用直徑60mm金屬波紋管。

圖1 鋼混組合段預應力筋橫斷面布置圖（單位：cm）

二、鋼混組合段預應力施工技術(shù)

1.預應力定位支架設計

預應力定位支架由基礎預埋件、豎向支撐桁架、水平定位桁架等結(jié)構(gòu)組成，基礎預埋件采用鋼板將支架固定于封底混凝土中；豎向支撐桁架為[10和[8組拼成的桁架結(jié)構(gòu)，用于支撐預應力體系并進行粗定位；水平定位桁架由水平[8撐桿及定位鋼板等組成，用于預應力體系的精確定位。在水平桁架上設置預應力錨桿調(diào)位器，用于錨桿精準調(diào)位。

圖2 預應力筋定位支架調(diào)位器示意圖

2.鋼混組合段預應力施工

（1）對于鋼筋的操作

首先，先對鋼筋進行一系列的質(zhì)量試驗，然后進行下一步的鋼筋加工操作。在對鋼筋進行焊接的時候，其長度大于五個鋼筋的直徑，并且在內(nèi)力最小的位置以錯開形式安裝接頭。其次，對于焊接接頭面積進行嚴格控制，一般不能超過百分之五十。最后，在完成了鋼筋的加工、安裝等環(huán)節(jié)后，將鋼筋運輸?shù)绞┕がF(xiàn)場進行捆綁。

（2）對于波紋管的操作

首先，按照施工圖紙的要求，使用定位筋將波紋管固定到指定位置，且保持波紋管道平穩(wěn)、無折角。其次，所有波紋管道的接頭長度需要以5D為基準，并且用大一號波紋管扭緊套入，然后使用膠帶紙對各個接頭位置進行密封處理，以避免出現(xiàn)混凝土漿進入波紋管道內(nèi)現(xiàn)象。需要注意的是，如果波紋管的安裝位置和非預應力鋼筋出現(xiàn)了重合或者矛盾情況，以波紋管道為先。此外，在波紋管端部位置進行錨墊板安裝的時候，確保與孔道的中心位置線的垂直狀態(tài)，不能隨意移動。最后，當完成了上述安裝操作之后，對波紋管端部做好密封處理。

（3）對混凝土澆注的操作及其養(yǎng)護處理

首先，在進行混凝土運輸及澆筑的時候，需要確保一次成型；其次，對于澆筑順序為腹板——底板——頂板，然后對T構(gòu)對稱使用分層澆筑方式，由前向后進行澆筑，每層為30cm。此外，在使用振動棒時，確保振搗的頻率、速度規(guī)范性。如果使用的振搗器型號是直徑為三十型的插入式振搗器，主要運用在管道空間小的位置，切忌隨意碰撞預應力管道或者模板部位。當對混凝土振搗平整之后，開展第一次抹面及第二次抹面。最后做好養(yǎng)護，利用草袋等進行覆蓋，確保潤濕狀態(tài)。

（4）對于張拉的操作

對于張拉的操作處理要點如下：①在進行箱梁澆筑的時候，需要選擇數(shù)量充足的同條件養(yǎng)生試塊。其次，對于同條件養(yǎng)生試塊的強度具有一定的要求，必須到達100%方可進行下一步操作。②在開展預應力張拉的時候，由相關的專業(yè)團隊進行操作，并且確保使用的設備、型號、性能符合相關規(guī)定，且保持一致性。其次，在使用像千斤頂、油壓表等等設備時，確保操作精準度；此外，在使用鋼絞線、錨具等工具之前，做好抽樣試驗工作，確保功能完好后方可使用。③在準備進行張拉之前，對施工區(qū)域雜物進行清理，例如張拉操作工作區(qū)、承壓板與鋼絞束周邊多余的灰漿等等，并且對孔道進行抽樣檢查，確保其摩阻參數(shù)符合相關標準。④對于施工技術(shù)人員要做好上崗前期的技能培訓，詳細講解張拉應力和量測伸長值雙控法的具體操作及注意事項。⑤在進行預應力張拉的時候，其順序為：第一步規(guī)范化安裝錨具、千斤頂；第二步將初步的張拉應力調(diào)整到15%бcon；第三步，開始進行初步伸長數(shù)值的測量與記錄；第四步，將張拉到100%бcon（持荷2min），并且記錄相關伸長數(shù)值；第五步，通過記錄的數(shù)據(jù)對比和記錄實際張拉伸長數(shù)值；第六步，回油自錨，將千斤頂移開；第七步，認真檢測是否出現(xiàn)滑絲情況。

其中，平均張拉力的計算公式為：Pp = P[1-e-（uθ+kx）]/ （kx+uθ）

理論伸長值計算公式為：ΔL= Pp×L/（Ag×Eg）

除了對實際伸長值進行測量之外，還需要增加初應力時的推算值，其公式為：

ΔL0 =0.15σkL/（Ag×Eg）

（5）對于孔道的壓漿操作

在對孔道開展壓漿操作的時候，其操作內(nèi)容如下：①一端向另一端進行壓漿。如果管道長度大于35m，設置三通作為過渡，順序為：一端壓漿——三通出漿——另一端壓漿。②做好壓漿的籌備工作。準備壓漿設備及材料，確保功能完好；杜絕管道內(nèi)有積水的情況，必要時用空壓機進行吸水處理。查看支架是否安全、穩(wěn)固。③壓漿操作。首先使用普通硅酸鹽水泥，控制水灰比范圍為0.4到0.45，濃稠度范圍為14s到18s。然后，在拌和機內(nèi)加水及水泥進行拌和，最后添加膨脹劑。膨脹劑用量保持在水泥總量的0.01%以內(nèi)，膨脹率小于10%。

（6）封錨操作

將多余的鋼絞線清除，對其灑水以防止熱量傳遞。在封端位置使用同一種混凝土進行澆筑，此環(huán)節(jié)主要是人工操作。當混凝土完全成型冷凝后，采取不低于七天的灑水養(yǎng)護。

3.鋼混組合段預應力施工的注意事項

豎向預應力筋在承臺第一層施工過程中預埋，水平預應力筋在D節(jié)段拼裝前安裝，鋼混組合段混凝土施工完成后，進行預應力筋的張拉，鋼混組合段預應力筋張拉、壓漿及封錨等工藝與系梁預應力筋相同，在此不做贅述。鋼混組合段預應力筋施工注意事項如下：

（1）測量隊根據(jù)設計圖紙，精確計算每根預應力筋的平面位置、角度、控制點坐標等數(shù)據(jù)，預應力筋安裝時嚴格控制其精度；

（2）預應力波紋管外側(cè)包裹防火布進行防護；

（3）塔身D節(jié)段拼裝焊接時，注意加強對預應力筋的保護，防止對其造成損傷；

（4）承臺施工機械應安排專人指揮，防止對預應力筋產(chǎn)生沖撞；

（5）塔內(nèi)混凝土灌注時，提前預留橫向預應力張拉空間，待預應力張拉完成后，灌注該部位混凝土。

三、結(jié)語

綜上所述，在鋼混預應力的施工中，首先要弄清鋼混組合梁預應力設計，編制科學可靠的預應力施工方案，按照規(guī)范的流程進行施工操作，保證整個工程的順利進行，提高工程質(zhì)量。