系杆拱现浇梁预应力施工技术

×××××××××××大桥——系杆拱桥现浇梁预应力施工技术1、前言预应力砼是当今最有发展前景的工程材料之一，它是我国“八五”“九五”计划中列为重点开发和推广应用的高新技术。

近几十年来，预应力技术发展得到了很好的推广和应用。

与钢、木、砖石结构材料相比，预应力砼技术是比较复杂的，因为它不仅涉及到结构问题，还有自身材料、设计和施工工艺方面的许多特殊问题，因此要想全面掌握和了解预应力技术还需我们进一步的探索和学习。

2、工程概况×××大桥位于×××，全桥585.56m，南北引桥由8跨32 m后张法预应力箱梁组成。

主桥部分是由五跨无风撑系杆拱组成，其跨径组合为64m+64m+72m+64m+64m。

其中纵梁10片，中横梁57片，端横梁10片。

每片纵梁有预应力钢绞线10束，每束有19根φj15.24的钢绞线组成，设计张拉力380.2T，起到了平衡拱推力的作用。

每片中横梁由4束钢绞线，每束由12根φ15.24钢绞线组成，每片端横梁有8束钢绞线组成，带牛腿端横梁有24束钢绞j线，每束钢绞线由9根φj15.24钢绞线组成。

纵梁预应力有两端张拉，也有一端张拉的（即P锚），因此施工工艺也不同。

3、工程材料本工程主桥部分所用的锚具为柳州建筑机械总厂生产的OVM15—9，OVM15—9P，OVM15—12，OVM15—12P，OVM15—19，OVM15—19P，所用的钢绞线为江苏无锡金羊金属制品有限公司生产的钢绞线（全桥钢绞线约350T ），金属波纹管采用δ=0.3mm 的钢带加工生产。

4、施工工艺4.1、主桥上部结构的施工工艺为：搭设满堂碗扣支架 铺设方木、竹胶模板 纵梁断面图 其中： N 2、N 3、N 3’为第一批预应力束。

N 1、N 1’为第二批预应力束。

N 1为第一批预应力束。

N 2为第二批预应力束。

端横梁断面图张拉中横梁第二批预应力束并压浆 绑扎纵梁、端横梁、中横梁钢筋焊接定位预应力孔道坐标支架 波纹管定位（钢铰线定位P 锚） 穿内撑塑料管（波纹管定位P 锚） 支立模板、浇筑纵梁及端横梁张拉纵梁及端横梁第一批预应力束并压浆 浇筑中横梁及部分桥面板 架设拱肋 压注钢管拱砼 张拉纵梁及端横梁第二批预应力束并压浆 张拉中横梁第一批预应力束 安装并张拉吊杆 浇筑桥面板合扰吊杆调索 并压浆4.2、预应力施工工艺：焊接定位预应力孔道坐标支架对预应力砼工程，预应力孔道坐标的定位尤为重要，它的坐标位臵直接影响到结构的受力。

对本工程而言，每个纵梁与中横梁连接的部位都存在着纵梁的纵向预应力，中横梁的横向预应力和吊杆的的竖向预应力交错布臵的三向预应力，再加上钢筋密集，因此孔道坐标的定位必须准确（每50cm 一道），否则就会出现孔道相互交叉、碰撞的现象。

在本工程中，孔道坐标的定位采用φ12的钢筋焊接U 型架，其坐标依底模板和侧模板边线控制，误差控制在1cm 之内。

4.3、72m 跨径预应力施工工艺4.3.1、72m 跨现浇部位属于两端张拉，因此采用先定位波纹管，浇注完砼穿钢绞线的方法.坐标支架定位好以后，为防止浇筑砼时波纹管上浮，在 U 支架内固定波纹管，在波纹管孔道中间用φ20镀锌管加设一道排气管。

孔道预埋金属波纹管在浇筑砼过程中漏浆现象是难免的。

为了保证波纹管不漏浆，孔道预埋一次成功，我们采用了每道穿入外径略比波纹管内径小5mm 的硬质塑料管作为内撑管。

因为孔道较长，硬质塑料管分割成每40m 一段从波纹管两端向中间穿入。

因浇筑砼的顺序从纵梁中间向两端进行。

故当浇筑砼距波纹管内φ12中横梁断面图N 1为第一批预应力束。

N 2为第二批预应力束。

塑料管端头10m左右时（此范围砼接近初凝），抽拨塑料管3～4m。

4.3.2、钢绞线编束及穿束72m跨纵梁钢绞线每束由19根φj15.24的钢绞线组成，每束1.6T。

距离长，重量大，因此人工编束、穿束难度相当大。

虽然说下料场地平整，但用通常的人工编束的方法仍有可能会出现钢绞线交叉，缠绕的现象，（因为钢绞线太长）。

因此我们根据高强钢丝编束的方法，焊接一个钢筋网片（Φ12），方格间距为3cm，方格数为4×5并每个方格都编上号，见图示。

将每束钢绞线的一端（每根钢绞线一个方格）依次穿过钢筋网片，并根据每个方格的编号将穿过的钢绞线编号上相对应的号码，然后将此端头钢绞线捆绑，套上钢丝网套（钢丝网套由直径3mm的细钢丝绳编制而成）钢绞线的穿束采用5t卷扬机牵引。

将卷扬机固定在纵梁拱脚部位，将卷扬机钢丝绳用高强钢丝从预留孔道内牵引到纵梁另一端，将钢丝绳和钢绞线上的钢丝绳网套连接起来，然后开动卷扬机拉钢绞线进入预留孔道内。

用来编束的钢筋网片比预留孔道大，因此在穿束的整个过程中，钢筋网片始终停留在预留孔道口像梳子一样把钢绞线根根分清，避免缠绕。

待钢绞线进入孔道且满足张拉所需的预留长度后，停止卷扬机，将钢绞线的另一端按钢筋网片的方格编号，逐根编上对应的编号，取掉钢筋网片，用此方法将钢绞线逐束穿入。

4.4、64m跨径预应力施工工艺对于64m跨纵梁的钢绞线张拉属一端张拉（即P锚），因此我们采取了先焊接孔道坐标U型架，再穿钢绞线，后穿波纹管的方法。

4.4.1 、焊接孔道坐标U型架，焊接方法及要求见前。

4.4.2 、钢绞线穿束，待孔道坐标的U型架焊接好以后，在绑扎好的纵梁钢筋骨架里每隔5m搭设一排简易钢管支架，其横向钢管略比同排的孔道坐标横向钢筋高，使钢绞线在穿束的过程中钢绞线从钢管上通过，以减小钢绞线与孔道坐标U型架的的摩擦而导致孔道坐标U型架和纵梁钢筋骨架损坏。

钢管U型架先穿钢绞线的方法与后穿钢绞线的方法有所不同，先穿钢绞线时，穿过钢筋骨架把卷扬机的钢丝绳引到另一端，在另一端头搭设一钢管支架，来挡住穿过钢绞线的钢筋网片不被拉到纵梁钢筋骨架里，其它同前。

4.4.3、波纹管定位待钢绞线穿束完成后，进行波纹管的定位，波纹管从纵梁的两端向跨中穿。

每根波纹管长8.0m，每束钢绞线重1.4吨。

因此每2m站一个人，将钢绞线略抬起后穿波纹管。

先穿钢绞线后穿波纹管，波纹管的接头不好施工。

因此每个接头处采用将接头波纹管每30cm割成一节，将接头管没管长方向切开后包住两根波纹管的接头部位，然后用胶带将波纹管接头与相邻的波纹管缠紧、缠牢，以防止接头处漏浆。

4.4.4、将波纹管定位好以后用扎丝固定，在固定端进行P锚的挤压，方法是先固定约束圈，再穿螺旋筋，然后穿锚板。

钢绞线的挤压用ZB4—500型高压油泵和GYJA型挤压器，挤压压力约30—35MPa。

4.4.5、将钢绞线挤压好之后，进行P锚的定位。

P锚的定位也是比较麻烦的，钢绞线的穿束和挤压过程中导致钢绞线不齐，因此钢绞线挤压完成要进行P锚锚板的定位。

定位的方法：将锚板用倒链拉到准确的位臵，用Φ25的钢筋焊接支架固定锚板，然后在张拉端用倒链将钢绞线逐根拉齐。

4.4.6、P锚定位好以后，在约束圈的位臵用湿抹布将钢绞线和约束圈之间和钢绞线与钢绞线之间的空隙密封起来，以防止浇注砼过程中砼浆液进入波纹管孔道中。

排气管的设臵我们采用φ20的镀锌钢管，在约束圈的附近，用钢筋在波纹管上钻一个孔（因波纹管里有钢绞线，不能用电焊或氧焊割孔）。

在镀锌管的一端头焊上两个δ=2mm的小钢板。

在另一端头套上与压浆泵配套的丝，用带钢板的一端管口正对波纹管孔。

钢板紧贴在波纹管的外侧，用胶带将钢板和波纹管紧紧缠在一起。

带丝的一端管口用胶带缠住，防止浇注砼过程中砼或其它杂物落入管内。

因孔道太长，我们在64m又设一道排气管，方法同上。

4.5、张拉72m跨属两端张拉，计算理论伸长值为52cm，因此用4台YCW400B型千斤顶两端对称张拉。

千斤顶的额定伸长量20cm，因此每束钢绞线要进行多次张拉。

经过计算，在保证千斤顶伸长量又保证安全的情况下，第一次的张拉吨位为设计初应力，然后回油。

第二次张拉到设计张拉力的30%，第三次张拉到设计吨位。

张拉千斤顶安装程序及示意图：千斤顶的安装程序：工作锚板 限位 板 垫环 千斤顶 工具锚板理论伸长值的计算公式：μϑμϑ+-=+-kx e P P kx P )1()(其中：P P —预应力筋平均张拉力（N ）。

P—预应力筋张拉端的张拉力（N ）。

x —从张拉端到设计截面的孔道长度。

ϑ—从张拉端至设计截面贡曲线孔道部分切线的夹角之和(rad)。

k —孔道每束局部对摩擦的影响系数。

μ—预应力筋与孔道壁的摩擦系数。

Eg Ay L P l P ⨯⨯=∆其中Δl —预应力筋理论伸长值（cm ）。

P P —预应力筋的平均张拉力(N)。

L —从张拉端至计算截面孔道长度（cm ）。

Ay —预应力筋截面面积(mm 2)。

Eg —预应力筋弹性模量(MPa)。

当孔道为直线且无孔道摩阻时EgAy L P l ⨯⨯=∆其中Δl —预应力筋理论伸长值（cm ）。

P —预应力筋张拉端的张拉力(N)。

L —从张拉端至计算截面孔道长度（cm ）。

Ay —预应力筋截面面积(mm 2)。

Eg —预应力筋弹性模量(MPa)。

64m 跨纵梁的张拉属于一端张拉，计算理论伸长值为48cm ，因此千斤顶要经过多次张拉才能实现。

经过计算，第一次张拉到设计初应力，第二次张拉到设计张拉力的30%，然后回油锚固。

第三次张拉到设计张拉力的70%，回油锚固。

第四次张拉到设计张拉吨位。

对于张拉伸长值超过千斤顶额定伸长量的钢绞线束，都要经过多次张拉才能产现。

每一次张拉的实测伸长量都要减去前一次张拉吨位的锚固损失值。

实测伸长量的计算方法为：()()'1'23'121-∆-∆+∆-∆+∆-∆+∆=∆n n ll l l l l l l其中：l ∆ —张拉的实测伸长量（cm ）。

1l ∆—张拉到初应力时的推算伸长量（cm ）。

2l ∆—第二次张拉的实测伸长量（cm ）。

'1l ∆—张拉到初应力时的锚固回缩值（cm ）。

3l ∆—第三次张拉的实测伸长值（cm ）。

'2l ∆—第二次张拉时的锚固回缩值（cm ）。

n l ∆—第n 次张拉时的实测伸长值（cm ）。

'1-∆n l —第n-1次张拉时锚固回缩值（cm ）。

4.6、压浆张拉完成后，24小时内进行孔道压浆。

孔道压浆采用微膨胀水泥净浆，微膨胀剂为SJA —1。

72m 、64m 跨纵梁孔道较长，为保证能一次压浆成功，压浆时的压力为1.0MPa 。

纵梁预应力孔道中间加设一道排气管，为保证孔道内水泥浆饱满，先将压浆管接到纵梁的一端头（或P 锚张拉端）用高压水冲洗孔道。

待孔道另一端有清水排出时开始压浆，待中间排气管中有正常浆液排出时，将中间排气管用木塞子塞紧，继续压注，待孔道另一端有浓浆排出约10 s ，将排气孔用丝堵堵住，将压浆管接到中间的排气管上进行补压。