預應力混凝土連續剛構橋構件施工要點及主梁施工質量控制

趙永偉

（甘肅公航旅路業有限公司，甘肅 蘭州 730000）

0 引言

近年來，預應力混凝土連續剛構橋由于其跨越能力大，剛度強，成本較低等優點，已成為橋梁建設中較多采用的橋型之一。然而早期修建的公路連續剛構橋梁由于設計、施工等各方面原因出現了跨中撓度增大、腹板、底板開裂等病害，不僅影響橋梁的正常功能，增加養護和維修的負擔，還大幅縮短了橋梁的使用壽命。為了提高橋梁工程建設質量，本文對預應力混凝土連續剛構橋施工工藝及質量控制措施進行探討。

1 連續剛構橋構件施工要點

1.1 支架與托架施工

連續剛構支架包括0 號、1 號塊現澆托架及邊跨現澆段落地支架。如果支架不穩、沉降或變形過大，均會造成嚴重的現澆混凝土質量事故，輕者后端混凝土拉開裂，重者支架坍塌造成重大損失。

現場施工時支架設計驗算須有足夠安全系數，考慮支架質量影響，宜取2～3 的安全系數，設計時要充分考慮各種荷載作用力（混凝土、支架模板自重、施工荷載、自然因素等）和地基承載力，嚴格驗算支架受力和變形能否滿足要求。現場如果墩身高度較小，一般采用落地支架方式，經驗算選取合適直徑鋼管與墩身預埋件組成支架，支架支承在承臺上，地基承載力滿足要求。若墩身高度較高，一般采用托架，在墩身頂部預埋型鋼，設計托架與墩身緊固[1]。無論采用落地支架或者托架法，搭設完成后都要進行預壓，一般采用堆載法或預應力反壓法進行預壓。

1.2 模板施工

連續剛構模板包括現澆段底模、內外模板，懸澆段內模。為方便裝拆，底模、內模采用木膠板，側模在部分方便拆除的位置采用墩身或掛籃鋼模板，其余采用木膠板，節段端頭模板采用鋼板。

模板安裝時在平整度、剛度、平面位置方面須滿足規范要求，且現澆段底模標高須根據支架預壓數據中的彈性變形值設置相應預拱度。模板加固措施須到位，防止塌模、鼓?，F象發生。

0號、1號塊現澆段的兩端頭位置外側模板利用提前拼裝好的掛籃側模板，安裝該段側模時整體吊裝就位。待掛籃主桁架安裝就位后即可利用卷揚機將側模拉出就位，方便快捷。側模吊裝就位前，可根據現澆段標高及側模尺寸計算出側模底部就位時標高，在支架上根據該標高提前用型鋼設置標高帶，側模就位時放置在標高帶上調整好垂直度，并對拉加固即可完成安裝。

1.3 掛籃的選擇和施工

0 號、1 號段施工完畢后，即可在梁頂面進行掛籃拼裝，掛籃是連續剛構懸臂澆筑的重要構件，其質量決定著連續剛構的施工質量和安全。掛籃整體剛度不夠，澆筑過程中變形過大將引起兩施工節段之間產生豎向裂縫，嚴重的縫寬達1～2mm，甚至更寬。掛籃的選擇與施工一般從參數要求、型式選擇、預壓參數設置和施工流程考慮。

1.3.1 參數要求

（1）承載能力。承載能力即掛籃可承載的最大荷載。掛籃承載能力必須達到混凝土段的最大荷載要求。在施工階段的各施工段混凝土重量均較為接近，掛籃安全系數=節段最大荷載/掛籃承載力，規范要求安全系數不小于2。

（2）結構剛度。底模的最大撓度要求不大于15mm；外模撓度必須小于模板長度的1/400；內模撓度必須小于模板長度的1/250；主構架的最大彈性撓度須小于結構長度的1/400。

（3）穩定性。掛籃空載行走時的傾覆系數須不小于2.0，空載時掛籃重心點位已澆筑于梁段上，灌注混凝土時傾覆系數不小于2.0，掛籃后錨點位已澆筑于梁段上。

1.3.2 型式選擇

目前國內公路鐵路懸臂梁施工采用的掛籃模式一般就是2 種，分別為三角掛籃和菱形掛籃。從受力分析來看，2 種形式都是由2 個直角三角形組成，但是也有一定差別：菱形是三角形的直角邊一條在上方一條在下方，而三角形的2 條直角邊都在下方。除中間立柱外其余桿件受力相同（受拉和受壓不同），但是中間立柱三角掛籃受力是菱形掛籃的2 倍，從受力方面菱形掛籃優于三角掛籃?？臻g方面來講菱形掛籃吊點比三角掛籃要高，雖然從空間穩定性方面來講三角掛籃優于菱形掛籃，但是掛籃設計是以變形控制為主，在保證強度和穩定性條件下盡可能方便施工，目前現場施工時一般采用菱形掛籃[2]。

1.3.3 預壓

為評價掛籃強度、剛度和穩定性，驗證掛籃的安全性，并得到荷載作用下掛籃的變形數據和變化規律，需對掛籃進行預壓試驗。一般情況下都是按照掛籃懸澆梁段的最大重量施工節段作為預壓參數設置。

掛籃加載系數一般取1.2，按荷載分布情況計算各加載點加載力，兩側的預壓點進行對稱加載，以預壓荷載的20%、50%、80%、90%、95%、100%分級進行加載，卸載時按照80%、50%、0 進行卸載。加載過程中對應變和撓度數據進行及時觀測記錄。各級工況均需維持10～20min，最大荷載須持載1h。

通過預壓可以得知，在最大塊段荷載下掛籃的彈性變形值、非彈性變形值均滿足設計要求的情況，掛籃可以通過驗收并投入使用。

2 預應力混凝土連續梁主梁施工質量問題及原因分析

2.1 鋼筋施工常見質量病害及病因分析

按布置位置的不同，預應力混凝土連續梁的鋼筋主要包括頂底板鋼筋和腹板鋼筋[3]。這些鋼筋主要為構造鋼筋，起增強預應力混凝土抗拉裂、抗剪切作用。其施工中常見的質量問題如下：

（1）底板混凝土保護層劈裂破壞。分析原因為：未按圖紙布置拉鉤筋將上、下層橫向鋼筋連成整體，合龍時縱向預應力筋以曲線形式布置，張拉過程中會產生徑向分力，若底板未布置足夠數量用于抵抗徑向分力的鋼筋時，很有可能會發生劈裂，造成重大事故。

（2）底板縱向裂縫。分析原因為：底板橫向鋼筋偏小偏稀、縱向預應力管道安裝太靠下使下方混凝土厚度不足，將使底板順縱向預應力筋（管道位置）開裂。

（3）錨墊板周圍混凝土開裂，錨墊板內凹。分析原因為：錨下鋼筋配置不足，未進行局部加強，將可能出現此事故。

（4）齒板及其附近的裂縫。分析原因為：齒板尾部未配置足夠的抗沖切力和拉力的鋼筋，混凝土將會在張拉時被沖壞。

2.2 梁體混凝土施工常見質量病害及病因分析

（1）腹板斜裂縫。通常發生在箱梁腹板上，經常首先在剪應力最大的支座附近產生，一般與梁軸線呈25°～50°。

（2）縱向裂縫。經常發生在頂底板上，沿橋向的有些裂縫會連續貫通，有些則是較短的不連續裂縫?？v向裂縫產生部位：部分預應力鋼筋張拉后跨中的底板；部分懸臂翼緣板較長的根部；寬箱梁跨中的頂板。

（3）墩頂0號塊裂縫。箱梁0號塊是箱梁和主墩的連接部位，結構復雜且是全橋的受力主體，與此同時，頂板的縱向預應力鋼筋均通過0 號塊。不論是施工階段還是運營階段，箱梁的0號塊均十分容易開裂。

（4）底板混凝土的壓潰和劈裂。大跨度的預應力混凝土箱梁一般為變截面箱梁，箱梁底板沿橋向為曲線形式，底板中的預應力鋼筋張拉時會產生徑向向下的壓力，若底板預應力鋼筋保護層厚度較小，也未對徑向力采取措施進行抵抗，底板就十分容易產生劈裂[4]。故設計時會按照此徑向荷載布設平衡箍筋，以平衡箍筋將其傳遞到上層鋼筋，將此力分配到全底板。

2.3 預應力施工常見質量病害及病因分析

（1）實測伸長值與理論伸長值誤差較大。分析原因：施工過程中所采用的波紋管存在銹蝕砂眼，易增大摩擦阻力，最終出現伸長值測量誤差；波紋管定位不準確導致結構受力轉變；摩擦系數計算錯誤。

（2）明顯的鋼絞線劃痕，存在滑絲斷裂風險。分析原因：限位板制作存在誤差；鋼絞線存在嚴重的銹蝕現象。

（3）錨固后夾片外力長度參差不齊，促使錨固力集中，易造成滑絲、斷絲等質量問題。分析原因：夾片安裝位置不正確；工作錨具、千斤頂等未處于同一水平軸線上，易造成偏向受力問題，最終導致夾片兩端錨固長度存在差異。

（4）滑絲。原因分析：鋼絞線浮銹、污染物未清除干凈，導致張拉過程中夾片與鋼絞線無法完全咬合；鋼絞線編束過程中扭結受力不均勻。

（5）斷絲。原因分析：夾片硬度過大；鋼絞線本身存在殘缺或損傷；編束過程中扭結受力不均勻；張拉作業前千斤頂、限位板、錨座之間未緊密貼合，張拉過程中鋼絞線受力不均勻；鋼絞線存在較深劃痕，橫截面損失過多被拉斷；夾片安裝時鋼套筒用力過猛，導致鋼絞線劃傷。

（6）鋼絞線兩端伸長值存在較大偏差。在預應力施工中，若兩端伸長值偏差過大，則會產生集中預應力或促使預應力劇增，進而引發滑絲、斷絲等質量問題，究其原因為：操作人員未遵循技術交底要求；波紋管兩端定位并不完全對稱，摩擦阻力損失存在一定差異；波紋管兩端任意一段存在漏漿問題，大幅增加張拉摩擦阻力。

3 預應力混凝土連續梁主梁施工質量控制措施

3.1 鋼筋施工質量控制措施

（1）嚴格按照圖紙數量和位置施工，不得偷工減料；

（2）設置足夠拉鉤筋將上下兩層鋼筋連成整體；

（3）在錨頭位置及錨下鋼筋除按圖設置外須根據實際情況進行局部加強布置，提高錨頭附近混凝土抗裂能力；

（4）安裝鋼筋時，有保證各部位混凝土保護層厚度，加強控制搭接接頭的焊接質量。

3.2 梁體混凝土施工質量控制措施

3.2.1 混凝土質量控制。

（1）優化配合比設計。配合比要保證強度和彈性模量要求，提高耐久性及和易性，降低水化熱。

（2）加強原材料檢驗。禁用含泥量或石粉量過大的砂石料、溫度過高的水泥或粉煤灰，因為會大大降低混凝土強度及和易性、加快混凝土坍落度損失。

（3）加強混凝土攪拌監控?；炷潦┕r，試驗人員須從出料到現場泵送澆筑全程跟蹤，并根據砂石料含水率等情況進行及時調整參數，保證混凝土性能指標滿足要求。

3.2.2 施工現場澆筑管理

（1）0 號塊兩次澆筑時，需盡量減小兩次澆筑的間隔，宜在3d內完成第二次澆筑。

（2）掛籃施工時須以正確的順序澆筑混凝土，即最先澆筑前端，從前至后逐步澆筑，當整個節段的混凝土快澆筑完成時，再對節段節縫處的混凝土進行澆筑。

（3）腹板、錨下及齒塊混凝土振搗時要加強檢查指導，確保混凝土密實。

3.2.3 成品養護

混凝土在澆筑完成后需及時進行覆蓋并進行灑水養護，特別是梁體底部、端頭要設法養護，大體積的0號塊宜采用冷卻水管控制水化熱溫度。須用同條件養護試件檢驗混凝土強度，強度、齡期不足時不得進行張拉。

3.3 預應力施工質量控制措施

（1）預應力管道安裝。預應力孔道定位鋼筋、防崩鋼筋施工應嚴格按設計文件執行。預應力孔道梁高方向偏差應控制在10mm 以內，梁段鋼筋綁扎過程中，在預應力管道與普通鋼筋發生位置沖突時，可對普通鋼筋位置進行調整。

（2）預應力張拉。預應力鋼束張拉時主梁混凝土的彈性模量和強度應滿足設計要求，若設計無要求時，張拉鋼束時混凝土強度不得小于設計值的90%，彈性模量不得小于設計值的80%，且齡期不得少于5d。預應力的張拉宜采用智能張拉設備，以張拉力控制為主，用伸長量校核，實現張拉力與伸長量雙控。

（3）管道壓漿及封錨。縱向預應力鋼束管道壓漿宜采用大循環智能壓漿法，壓漿材料宜選用專用預應力孔道灌漿料；壓漿后應及時封錨，封錨宜采用封錨混凝土。

4 結束語

綜上所述，預應力混凝土連續剛構橋施工過程比較復雜，各工序施工聯系緊密，質量控制環節較多，這就要求現場管理人員及施工人員綜合素質較高，同時借助信息化技術等手段，從施工方案選擇開始，就必須加強對整體施工質量的控制，在施工過程采取相應措施，防止產生箱梁開裂和跨中下撓等質量問題。另外，設計、監理單位均應按照擬定的施工方案進行施工計算及校核，并按照計算結果對工程方案提出修正和完善意見，確保每一座剛構橋達到質量要求。