最新合肥政务新区玉带桥箱梁预应力施工方案

合肥政务新区玉带桥箱梁预应力施工方案
目录
一、工程概况 (1)
二、施工准备 (1)
1．人员组织及机具设备 (1)
2．材料准备、加工 (2)
三、施工方案 (5)
1．工艺流程 (5)
2．主要步骤施工方案 (5)
四、预应力质量控制 (11)
五、梁端裂缝控制 (12)
六、安全注意事项及措施 (13)
一、箱梁预应力计算 (14)
附：预应力张拉参数计算
合肥政务新区玉带桥箱梁预应力施工方案
一、工程概况
合肥市政务新区玉带桥为环区西路南北向跨越天鹅湖上游鹅头总分的一座V形墩连续刚构预应力混凝土梁桥，桥梁全宽22米，单箱三室。

墩顶箱梁高2.2米，跨中箱梁高1.2米，腹板厚0.4~0.7米，顶板厚0.25米，底板厚0.35~0.55米，底板宽16米，翼缘板悬臂长3米。

箱梁底曲线按二次抛物线变化。

混凝土设计强度C50，混凝土强度达到设计强度的90%方可进行预应力张拉。

箱梁设纵向预应力，预应力筋采用φj15.24高强低松驰钢绞线（ASTM A416-97-270技术标准），标准强度R b y=1860Mpa，弹性模量E=1.95×105Mpa，公称面积
140mm2。

孔道通过预埋内径76mm塑料波纹管成孔，采用OVM锚固体系。

顶底板纵向预应力束采用一端张拉，边跨腹板纵向预应力束采用一端张拉，中跨腹板纵向预应力束采用两端张拉。

张拉程序为0→0.1δk→1.05δk→锚固。

全桥顶底板预应力束均为10φj15.24钢绞线，共48束；腹板预应力束为12φ
j15.24钢绞线，共54束。

二、施工准备
1．人员组织及机具设备
1．1 人员组织及分工
（略）
1．2 使用机具设备表
预应力施工设备表
2．材料准备、加工
2．1钢绞线的外观质量，应逐盘检查。

钢绞线的捻距应均匀，切断后不松散，其表面不得带有油污、锈斑或机械损伤，但允许有浮锈和回火色。

2．2 所有张拉机具应按规范要求进行配套标定。

张拉机具（千斤顶、油泵）与锚具配套使用，应在进场时进行检查和校核。

千斤顶与压力表配套校验，以确定张拉力与压力表读数之间的对应关系。

其校验频率一般不超过6个月或200次以及在千斤顶使用过程中出现不正常现象时，必须重新校验。

2．3 应根据规范要求按比例抽样检查夹片硬度。

应逐个检查垫板喇叭管尾端内有无毛刺，对有毛刺者应予退货，不准使用。

2．4 预应力管道采用SBG（B）塑料波纹管，其优点是：不怕酸、碱腐蚀，强度高，不怕踩压，不易被振捣捧凿破，其密封性能和抗渗漏性能高于金属波纹管，更适用于真空灌浆。

3．钢绞线性能试验
钢绞线的力学性能，应抽样检验。

钢绞线外观检查合格后，从同一批中任意选取3盘钢绞线，每盘在任意位置截取一根试件进行拉伸试验。

如有某一项试验结果不符合GB/T5224-2003标准的要求，则不合格盘报废。

再从未试验过的钢绞线中取双倍数量的试件进行了复验。

如仍有一项不合格，则该批钢绞线判为不合格品。

4．预应力材料的存放、保护
预应力材料必须保持清洁，在存放和搬运过程中应避免机械损伤和有害的锈蚀。

预应力钢绞线及塑料波纹管道应在仓库内保管，仓库应干燥、防潮、通风良好、无腐蚀气体和介质；在室外存放时，不得直接堆放在地面上，必须采取垫以枕木并用苫布覆盖待有效措施，防止雨露和各种腐蚀性气体、介质的影响。

锚具、夹具和连接器均应设专人保管。

存放、搬运时均应妥善保护，避免锈蚀、沾污、遭受机械损伤或散失。

临时性的防护措施应不影响安装操作的效果和永久性防锈措施的实施。

三、预应力施工计算
1．预应力筋线形数据
2．预应力筋下料长度
钢绞线束的下料长度L，按下图计算：
（1）两端张拉
（2）一端张拉
式中l—构件的孔道长度；
l1—工作锚厚度；
l2—千斤顶长度；
l3—工具锚厚度；
表1 本工程中使用千斤顶技术参数
3．预应力损失计算
3．1孔道摩擦损失计算
预应力筋与孔道壁之间的摩擦引起的预应力损失σl2,，按下列公式计算：
式中：x—从张拉端至计算截面的孔道长度（m）；
θ—从张拉端至计算截面曲线孔道部分切线的夹角之和（rad）；
k—孔道每米局部偏差对磨擦的影响系数，k=0.001
μ—预应力筋与孔道壁的磨擦系数，μ=0.14。

以为例，计算
现场测试：
采用精密压力表法测试：在预应力筋的两端各安装一台千斤顶，测试时首先将固定端千斤顶的油缸拉出少许，并将回油阀关死；然后开动千斤顶进行张拉，当张拉端压力表读数达到预定的张拉力时，读出固定端压力表读数并换算成张拉力。

两端张拉力差值即为孔道摩擦损失。

3．2 锚固损失
3．3弹性压缩损失
3．4预应力筋应力松弛损失
对低松弛级预应力钢绞线，当0.7f ptk＜σcon≤0.8f ptk时，采用如下公式计算
3．5混凝土收缩徐变损失
三、施工方案
1．工艺流程
预应力箱梁的施工工艺流程为：底层钢筋绑扎→安放波纹管→上层钢筋绑扎→定位波纹管→锚具安装、穿预应力筋→浇筑混凝土等强→预应力筋张拉→封锚、孔道注浆
2．主要步骤施工方案
2．1波纹管施工
（1）波纹管的连接、安装
波纹管采用高密度聚乙烯塑料套管接长。

塑料波纹管与锚垫板使用高密度聚乙烯套管连接。

塑料波纹管与泌水管连接，在波纹管上热熔排气孔，然后用塑料弧形压板连接。

安装时，必须用定位钢筋将波纹管夹紧，且定位钢筋需与钢筋骨架焊在一起，以防浇筑混凝土时波纹管上浮而引起严重的质量事故，安装就位过程中应尽量避免反复弯曲，以防管壁变形。

同时，要注意防止电焊火花烧伤管壁。

波纹管接头必须用套管旋紧，保证有相互重叠，并沿长度方向用两层胶布在接口处缠5cm左右。

根据预应力束布置图确定波纹管的预埋位置，管道沿长度方向应设图纸所示定位钢筋，并点焊在钢筋上，不容许用铁丝定位，确保管道在浇筑混凝土时不上浮、不变位。

定位钢筋直线段按80cm间距布置，弯曲段按50cm间距布置。

全桥共计φ10定位筋3000kg。

在波纹管接头处一定要将波纹管接口用小刀修平，以防在穿束时引起波纹管翻卷，严重时会导致管道堵塞。

还要检查波纹管是否因为电焊施工等原因产生破损或
变形，若发现一定要在浇筑混凝土之前修补好。

在与锚垫板接头处，一定要用胶带或其它东西堵塞好以防水泥浆渗进锚孔内。

所有管道与管道间的连接及管与喇叭管的连接应确保其密封性。

管道位置的容许偏差水平不得大于±1厘米，竖向不得大于0.5厘米。

当构造钢筋与管道干扰时，可调整钢筋（截断或移位），以确保管道位置准确。

管道轴线必须与垫板垂直。

（2）压浆排气孔的设置
本桥钢绞线束多为长曲线束，在波纹管每个波峰最高点用内径大于20mm的钢管设置泌水道，将其引出混凝土作业面20cm，并攻螺纹，压浆后8小时打开。

2．2 钢绞线下料及穿束
钢绞线下料长度应严格按照图纸要求进行，考虑到施工中的一些客观因素，预应力钢绞线下料比图纸所示尺寸稍长10~20cm，以确保有足够的工作长度。

钢绞线的切割采用砂轮切割机下料，下料时应注意安全，以防钢绞线将人弹伤，钢绞线下好后，应保证其本身不得有任何缺陷，如切伤、死弯、严重锈蚀等。

钢绞线下好后，按要求编成束，并间隔1~1.5米用20#铅丝捆绑一道，个别钢绞线弯曲，可多捆绑几道，使之与其它钢绞线等长。

钢绞线编好后，将端部套上穿孔套，由人工均匀地穿入布好的孔道内，保证锚垫板两端的外露长度，应满足张拉千斤顶的工作长度要求（70cm左右）。

穿束前用压力水冲洗孔道内杂物，观测孔道有无串孔现象，再用风吹干孔道内水分。

预应力束的搬运，应无损坏、无污物、无锈蚀，且应多支点支承，支点距离不得大于 3m，端部悬出长度不得大于1.5m。

由于钢束重量小，穿束用人工进行，如若困难采用穿束用卷扬机牵引，后端用人工协助。

2．3 安装锚具
安装锚具前应首先清除锚垫板喇叭口中的水泥块、小石子等杂物，钢绞线与锚具接触段应除去浮锈等，以保证钢绞线的清洁，否则可能会影响锚具的夹持力造成滑束。

检查锚环锥孔内，夹片外表面及牙齿内无铁屑、脏物后方可进行安装，安装时应注意尽量不要使钢绞线交叉，锚环应放在锚垫板止口中，以保证锚具对中，然后打紧夹片。

2．4预应力张拉
（1）应按有关规定对每批抽检的钢铰线强度、弹性模量、截面积、延伸量和硬度，对不合格产品严禁使用。

（2）进行张拉工作前应对施加预应力的所用机具及仪表进行检查，并对即将张拉的预应力筋的位置进行复检；并检查孔道的贯通情况；如存问题在处理前不允许张拉。

（3）安装千斤顶及附件：依次安装限位板、千斤顶、工具锚及夹片，安装过程中应注意钢绞线不能交叉，以防止张拉过程中钢绞线因受力不均而断裂。

工具夹片在安装时应在其表面涂蜡，以保证张拉完毕后能顺利退锚。

（4）预应力张拉顺序：
初张拉P 0 −−−−−→−%10总张拉吨位的
持荷3分钟 −−−−→−1
δ量测引伸量张拉到总张拉力P −→−持荷3分钟 −−
−−→−2
δ量测引伸量回油 −→−量测伸长值δ3 （5）根据现场技术人员的技术交底逐一明确每一束钢绞线的张拉控制应力及其伸长值。

（6）钢绞线的张拉：在施加预应力时，应均匀地使油压慢慢升高，并在规定荷载时，测量钢绞线的伸长值，做好记录。

（7）实测伸长值应为初张拉力至终张拉力之间的伸长量加零应力至初张力之间的理论伸长量，即：实测伸长值＝（δ2－δ1）/0.9。

实际伸长值应在理论伸长值的±6%范围内，若超出范围应停止张拉，分析查出原因并处理后方可继续张拉。

（8）伸长值的测量
1）伸长值的量测应测定钢绞线的直接伸长值，不宜测千斤顶油缸的变位；为此应将钢绞线伸出千斤顶尾端10厘米，直接测定钢绞线在张拉前、初始张拉力、张拉力及卸荷后四种情况下的伸长值，按下式计算实测伸长值：
()
p p p --=
12δδδ （1）
式中：δ—实测伸长值； P --设计张拉力；
P 。

--初始张拉力（设计为10%的张拉力）；
施工规范（12.8.3-2）要求，实际伸长值与理论伸长值的差值应控制在6%以内。

因此：
应使：
%6%6≤∆∆-≤
-L
L
δ ⇔ L L ∆≤≤∆06.194.0δ （2）
方可满足设计要求，否则应查明原因，并予以解决。

式中：ΔL 为修正后的伸长值；δ1、δ2分别为从初始张拉力起各测量时刻钢绞线总的伸长量。

引伸修正公式为：
L A E EA
L ∆⨯=
∆'
'' （3） 式中：E ’— 实测弹性模量 A ’--实测截面积
E--计算弹性模量 E=1.95×105 MPa ； 计算截面积； A=140 mm 2 ΔL --为设计计算伸长值
2）为方便计算实测伸长值，拟在30%δk 时测量一次伸长值，具体操作如下： 0→初应力10%δk →测量千斤顶活塞伸出量L1→30%δk →测量千斤顶活塞伸出量L2→回油→重新安装工具夹片→加压至30%δk →测量活塞伸出量L3→105%δk →测量活塞伸出量L4（持荷5分钟）→锚固
则钢绞线从10%δk ~105%δk 的测量伸长值L 为： L=（L2－L1）+(L4－L3) ＝δ2－δ1 （9）张拉应力控制
根据设计要求，张拉采用张拉力和伸长值双控的原则。

根据《公路桥涵施工技术规范》（JTJ041-2000），预应力筋的理论伸长值△L （mm ）按式（4）计算：
P
P P E A L P L =∆ （4） 式中：P P —预应力筋的平均张拉力（N ），直线筋取张拉端的拉力，两端张拉的曲线筋，根据《公路桥涵施工技术规范》（JTJ041-2000）其计算方法按公式（5）进行；
L —预应力筋的长度（mm ）；
A P —预应力筋的截面面积（mm 2），A P =140mm 2；
E P —预应力筋的弹性模量（N/mm 2），E P =1.95×105Mpa 。

()
()
μθμθ+-=+-kx e P P kx P 1 (5) 式中：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 —从张拉端至计算截面的孔道长度（m ）；
θ—从张拉端至计算截面曲线孔道部分切线的夹角之和（rad ）；
k —孔道每米局部偏差对磨擦的影响系数，k=0.001
μ--预应力筋与孔道壁的磨擦系数，μ=0.14。

注：当预应力筋为直线时P P =P 。

2．5 真空吸浆
（1）真空吸浆法配套设备
UBL3 螺杆式灌浆泵；SZ-2 水环式真空泵；OVM.ZKGJ 真空灌浆组件；PX-
40A 喷射清洗机；灰浆搅拌机。

（2）具体施工工艺
1）预应力张拉完成后，切除外露的钢绞线（注意外露的钢绞线的长度≥
30mm ），进行封锚，封锚的方式可采用如下图两种形式：
2）清理锚垫板上的灌浆孔，用压浆泵对每条管道压清水，检验管道是否畅通。

确定真空端及灌浆端，安装引出管、球阀和接头，并抽查其功能。

3）按图3 组装真空灌浆设备，并进行试运转。

4）搅拌水泥浆使其水灰比、流动度、泌水性达到规范要求指标。

5）启动真空泵抽真空，使真空度达到-0.06～-0.1Mpa，并保持稳定。

如果真空压力表始终达不到规定压力，应仔细检查孔道的密封情况和导管接头是否漏气，真空泵进水口水压是否合理(0.1～0.15Mpa)。

6）启动灌浆泵，当灌浆泵输出的浆体达到要求的稠度时，将泵上的输送管接到锚垫板上的引出管上，开始灌浆。

灌浆过程中，真空泵保持连续工作。

7）从吸浆泵前端透明胶管观察到浆液即将进入负压容器内时，立即关闭前端阀门和真空泵，同时打开排浆阀门，让浆液流出，当从排浆阀流出的稠度与灌入的浆体相当时，关闭真空端阀门。

8）灌浆泵继续工作，压力在0.5～0.7MPa 范围内持压不少于2min。

关闭灌浆泵及灌浆端的阀门，完成灌浆。

9）灌浆完毕后，拆卸外接的管路、附件，必须将所有沾有水泥浆的灌浆设备以及导管、阀门等清洗干净。

（3）质量控制要点和注意事项
1）对于有几个波形的曲线孔道，在波纹管每个波峰的最高点靠同一端设立泌水管，高出砼200cm，并攻螺纹，灌浆后8 小时打开。

2）输浆管应选用高强橡胶管，抗压能力≥1.0MPa，防止带压灌浆时破裂、脱管。

3）搅拌后的水泥浆必须做检测稠度、泌水率试验，并做浆体试块。

4）灌浆应在浆体的流动性下降之前进行（约30～45 分钟时间内）,孔道一次灌注要连续。

5）储浆灌的储浆体积要大于1 倍所要灌注的一条预应力孔道体积。

四、预应力质量控制
1．预留孔道质量要求
（1）预留孔道的规格、数量、位置和形状应符合设计要求；
（2）预留孔道的定位应牢固，浇筑混凝土时不应出现移位和变形；
（3）孔道应平顺，端部的预埋锚垫板应垂直于孔道中心线；
（4）预留孔道应密封良好，接头要严密且不得漏浆；
（5）在曲线孔道的波峰部位设置泌水管，灌浆孔与泌水管的孔径要保证浆液畅通。

（6）曲线孔道控制点的
1．混凝土强度大于或等于90%的设计强度时才允许进行张拉。

2．预应力的张拉班组必须固定，且应在有经验的预应力张拉工长的指导下进行，不允许临时工承担此顶工作。

3．施加预应力应纵横向对称同步张拉。

对于两端张拉应对称同时进行。

每次张拉应有完整的原始张拉记录，且应在监理在场的情况下进行。

4．预应力采用伸长值与张拉力双控，以应力为主，伸长值误差应在±6%范围，每一截面的断丝（断丝是指锚具与锚具间或锚具与死锚端部之间，钢丝在张拉时或锚固时破断）率不得大于该截面总钢比数的1%，且不允许整根钢铰线拉断。

5．应根据每批钢铰线的实际直径随时调整千斤顶限位板的限位尺寸，最标准的限位板尺寸应使钢铰线只有夹片的牙痕而无刮伤，如钢铰线出现严重刮伤则限位板限位尺寸过小，如出现滑丝或无明显夹片牙齿痕则有可能是限位板限位尺偏大。

6．千斤顶在下列情况下应重新标定：
（a）已使用6个月；
（b）严重漏油；
（c）主要部件损伤；
（d）延伸量出现系统性的偏大或偏小；
（e）张拉次数超过施工规范规定的次数（200束）；
（f）使用过程中出现不正常现象或检修以后。

7．防止电焊的电弧火花烫伤钢绞线造成断丝，采用在焊点与钢绞线中间放置木质隔板的方法防止电焊的电弧火花烫伤钢绞线。

8．张拉前应检查千斤顶内摩阻是否符合有关规定要求，否则应停止使用。

9．严禁钢铰线作电焊机导线用，且钢铰线的放置应远离电焊地区。

10．张拉后锚具后端长出的多余钢铰线必须用手持式小砂轮切割机切割除，切割外露长度6~8cm。

11．认真按照图纸施工，不得将固定端与张拉端锚固体系混换使用；在支模时，要保证锚垫板的位置正确。

12．在绑扎钢筋与浇筑混凝土时，不得踩踏钢筋，以免引起波纹管错位，并保证波纹管的完好。

在混凝土振捣时，严禁用振捣棒接触波纹管。

五、梁端裂缝控制
鉴于预应力混凝土箱梁梁端容易产生裂缝，根据以往施工经验，采用以下针对性措施：
1．严格控制混凝土原材料，尤其是砂石料的含泥量不得超过规范要求；同时在混凝土施工过程中对梁端钢筋密集区段使用小直径振捣棒仔细振捣，避免过振、严禁漏振。

2．采取四个千斤顶在两端按照编号顺序双束同时对称张拉，避免不对称张拉引起的应力偏心问题。

3. 在施工过程中严格控制张拉端和锚固端钢筋保护层厚度，不能增大保护层厚度。

若在施工中出现裂缝，处理办法如下：将裂缝加以清洗，干燥后涂刷两遍环氧胶泥进行表面封闭。

对于较深的或贯穿的裂缝，用医用注射针管将环氧树脂注入后，表面再加刷环氧树脂胶泥进行封闭。

六、安全注意事项及措施
预应力张拉时，有极大的危险性，除严格按照普通安全操作规程施工外，还应
注意以下几点：
1．为保证安全，张拉现场应设立安全标志，防止闲人穿行。

有关人员进入现场应听从张拉操作人员的指挥。

2．张拉过程中严禁在千斤顶正前站人。

3．作业范围内的脚手板均应用铁丝绑扎固定，围栏周围及平台下部均应挂安全网。

4．张拉机械应有醒目的安全操作规程。

5．施工预应力前应将各束的允许张拉最大油压的标识牌挂前油泵前，以免出错。

6．油泵供油加压过程中操作人员应做到手不离阀，眼不离表。

一但油压出现不正常上升现象应立即停止加压，查明原因并整改后方可继续加压。

7．需要高空作业时，作业人员应配戴安全带，以防发生意外。

政务新区玉带桥预应力张拉参数计算
一、箱梁预应力计算
1. 计算参数
标准弹性模量E=1.95×105 MPa
实测弹性模量E ˊ取标准弹性模量E=1.95×105 MPa
标准面积A=实测面积A ˊ=140 mm 2
顶底板钢绞线张拉控制力P=1465KN
腹板钢绞线张拉总吨位P=2461KN
2. 计算公式
合并公式（3）、（4）、（5）得计算引伸量的修正公式（6）
()
()()()
()μθμθ
μθμθ+''-=+-⨯⨯''=∆+-+-kx A E e
LP kx e P AE L A E EA L kx kx 11 (6) 说明：上式中各参数意义同前，其中k=0.001 μ=0.14
施工规范12.8.3-4要求，初应力宜为张拉控制应力的10%~15%，根据施工经验，长度较大的曲线束取15%更为合理，因此取施工时初始张拉力P 0=15%P 。

施工时实际量测引伸量计算公式为
21δδδ-= （7）
式中： δ——实际量测引伸量
1δ——张拉到初始应力时的油缸伸长量
2δ——张拉到控制应力时的油缸伸长量
预应力筋的实际伸长量（实L ∆）除量测的伸长量外，必须加上初应力以下的推
算伸长值。

即：
δ+∆=∆L L 15.0实 （8）
施工规范（12.8.3-2）要求，实际伸长值与理论伸长值的差值应控制在6%以内。

因此：
%6%6≤∆∆-∆≤-L L
L 实 ⇔ L L ∆≤∆≤∆06.1L 94.0实 （9）
将公式（8）代入公式（9）得实际施工的量测引伸允许偏差范围为：
L L ∆≤≤∆91.079.0δ
3. 计算结果
将各参数代入公式（6）
()
()
()μθμθ+''-==∆+-kx A E e LP L kx 1
计算结果详见附表。

二、精轧螺纹钢Φ32理论伸长值计算：
1．计算参数
弹性模量E P =2.0×105 MPa=2.0×105 N/mm 2
计算面积A P =804.2 mm 2
计算长度L=6470 mm
控制张拉力P=540KN
2．计算公式
P P E A L P L =
∆
式中：
P —预应力筋张拉端的张拉力（N ）； L —预应力筋的长度（mm ）； A P —预应力筋的截面面积（mm 2）， E P —预应力筋的弹性模量（N/mm 2）。

3．将1中各参数代入上式，得
mm E A L
P L P P 72.21100.22.80464701054053=⨯⨯⨯⨯==∆。