后张法预应力混凝土箱梁施工技术

后张法预应力箱梁施工技术初探后张法预应力箱梁是近年来铁路、公路桥梁常见的一种桥梁上部结构形式。根据以往后张法预应力箱梁施工经验，对后张法预应力箱梁预制及安装等施工方法、技术及控制关键进行简要的论述和总结。一、后张法预应力箱梁预制（一）制梁台座梁场地必须压实、硬化，防止沉陷。台座可采用30cm厚砼台座或两端采用砼中间采用砖砌台座,每1.5m埋设直径为5cm的硬塑料管，用来穿ф16mm的螺杆。底模采用钢模固定在台座上。（二）钢筋加工钢筋加工在加工棚弯制完，在台座上现场绑扎、焊接，焊接时主筋采用双面焊接，分布筋绑扎。焊接时接头错开，避免在同一截面上。（三）模板根据箱梁的结构特点,按照设计尺寸和形状做成整体拼装式模板。模板用4、5mm厚钢板加工而成,外部骨架以∟75X50X6mm角钢分段组焊而成。每节2m用Φ12mm的螺栓连接成整体。钢模板之间的缝隙夹塞2mm橡胶条,用螺栓上紧,起密封作用以防止漏浆。内模每节由5部分组成,用Φ12mm的螺栓连接成整体,顶模接头与侧模接头用∟75X50X6mm角钢进行连接加固。两侧模在中间用横木进行支撑,以保证内模有足够的强度和刚度,在浇筑混凝土过程中不致变形。内模顶板用轻型钢轨通过木块进行压制,用Φ8mm钢筋将钢轨与预埋地脚锚固筋相连接。每2m设置一道压轨,以防浇筑混凝土过程中引起内模上浮。安装模板时，先立端模，并将橡胶管分别穿入两端端模预留孔内基本就位，其中一端找准端线，位置木契固定，用斜撑调整垂直度并与端模以螺栓穿连，不拧接；再立相邻内侧边模并上好螺栓，依此立好内侧边模，最后与另一端模栓连。固定好隔墙连接角钢和端部连接铁，调整好管道位置。再依此立好外侧边模，上紧端模螺栓和斜撑，两端模间上口2根拉杠，以控制上口梁长。拉好纵向中线，反复调整钢模板垂直度和上口中心偏离值，直至合格后上紧扣铁。梁体混凝土强度达到设计强度的80%且混凝土浇筑不少于60小时，即可拆除钢模。拆模时，先拆端模，然后松开底部契子、扣铁、拆U形螺栓、拉杆，再拆内模，最后拆侧模。（四）振动器选择与布置制梁采用以侧振为主结合插入式振捣器振捣,振捣保证梁体混凝土密实度。振动器选用ZF-5型附着式振动器,振动力为4214N/台、振动频率为2850Hz。振动器布置两排，沿梁长方向每米布置两台，以螺栓固定于模板支架上。注意左右交错布置，以免振动力互相抵消。（五）预应力管道成孔工艺预应力管道成孔工艺采用波纹管成孔工艺：1．波纹管质量要求。波纹管在安装前应通过1KN径向力作用下不变形的试验，同时应做灌水试验，以检查有无渗漏现象，确无变形、渗漏现象时方可使用。2．波纹管中间接头处理。接头采用大一号同型波纹管做接头套管，套管长度为200mm～300mm，将待接的两段波纹管从两端对称的拧入套管后，再用密封胶带缠绕，以防止水泥浆进入孔道。3．波纹管固定。为确保预应力筋位置正确，采用孔道定位架以固定波纹管位置。定位架用Φ10mm的钢筋焊制而成，其尺寸根据波纹管在梁各截面的设计位置确定，待非预应力筋骨架就位后，定位架从内侧插入，每隔一米设置一个，利用定位架横向钢筋及其上标记标明波纹管在各截面的位置。波纹管全部安装完毕后，定位架移至另一片梁上重复使用。为使用方便，定位架拴上标识牌，统一编号，以免错乱。波纹管定位后及时固定，每50cm以短钢筋做托架焊于非预应力筋的骨架上，然后用细铁丝捆绑，目的是保证波纹管在浇筑混凝土过程中上下左右都不得移动。（六）混凝土浇筑混凝土大部分设计强度为C50,根据计算,骨料粒径应为17mm左右,考虑现场情况,采用骨料粒径范围5～20mm。施工中掺用了水泥用量5%的减水剂，以改善其和易性。坍落度控制在7～8cm。砼在拌和站集中搅拌，运输采用混凝土搅拌运输车，运输过程中应保持4r/min的转速，运至浇筑地点后利用灌车进行二次搅拌，以防止砼出现离析、泌水现象。现场浇筑采用输送泵运输，浇筑前将输送泵安装就位，输送泵导管前配置30m橡胶软管。砼搅拌运输车的数量，根据输送泵泵送砼速度合理配备混凝土搅拌运输车，保证连续输送，中间不得有间隔时间。砼浇筑前设专人仔细检查人力、器材、机具设备等的配备情况以及工作台、运输道路安全等情况，检查模板、钢筋、予埋件等是否牢固可靠，清除模板内的积水、泥污等杂物。混凝土浇筑从中间向两端进行，以减少对内模的偏压力，防止内模左右移动。浇筑过程中，随时检查砼的坍落度和干硬性，严格控制水灰比。混凝土浇筑采用插入式振捣器振捣，振捣前合理布置振动棒插入位置及深度，避开钢筋和模板，同时与侧模保持5～10cm间距。只在灌注部位振捣，严禁空振模板。振捣过程中，振动棒快插慢拔，布点均匀，逐点振捣，振捣至砼表面停止下沉，边角平坦密实，出现泛浆不冒气泡为止，然后砼表面用平板振动器振动收浆。顶板浇筑时，沿桥纵横方向设置标高控制网格，严格控制顶板纵横向坡度及顶面标高。在混凝土浇筑过程中，随时观察所设置的预埋螺栓、预留孔的位置是否移动，若发现移位及时校正。浇筑过程中还应注意模板、支架情况，如有异常立即加固。振动以附着式侧振为主，插入式振动为辅。附着式振动器分别安装插头，原则上只在灌注部位振捣，严禁空振模板，振动时间以3分钟为宜。灌注梁底层混凝土时，以插入式振捣器为主，插入砼或拔出时速度要慢，以免形成空洞。插入式振动器使用时要步点均匀，逐点振捣。插入时严禁触及波纹管，以免波纹管移位。混凝土养生采用塑料薄膜覆盖。薄膜四周压严，以防水分蒸发。灌注12小时后视情况需要在薄膜和混凝土之间加水，并重新压严。（七）预应力钢绞线下料、编束和穿束箱梁纵向预应力筋采用фj15.24钢绞线。钢绞线进场后进行外观检查和力学性能试验。钢绞线表面不得有裂缝、小刺、劈裂、机械损伤、氧化铁皮和油迹。力学试验为抗拉强度、弯曲和伸长率试验。1．钢绞线下料、编束。钢绞线下料有两点要求：一是长度要满足使用要求；二是要防止过长造成浪费。箱梁采用两端张拉，每根钢绞线的下料长度按下式计算确定：L=l+2（l1+l2+l3+l4）式中：L——钢丝下料长度；l——孔道净长；l1——工作锚长度；l2——千斤顶长度；l3——工具锚长度；l4——预留量，一般取100mm。钢绞线破盘时，将钢绞线置于破盘架上，转动破盘架拉出钢绞线，达到要求长度时截断。将剪成定尺的钢绞线按设计所需要的根数编组成束。钢绞线顺直，没有交叉和扭曲，其中一端要平齐。在穿束端用铅丝绑扎一道并用胶带纸缠裹以防穿束过程中刺破波纹管。绑扎完成后，钢绞线应按图纸束号顺序存放，并清楚标明记号。2．穿束。在波纹管定位前进行穿束。为穿入方便，在钢绞线穿入端安置锥形引帽或采用胶布包成圆锥形，以减小穿入阻力。（八）预应力钢束张拉与锚固张拉前准备工作：设置张拉操作台和防护板，设置操作台考虑可调整不同高度和倾斜度，便于放置千斤顶。在距离千斤顶后1.5～2.0m处安设防护板。张拉设备的选型和校验：预应力钢绞线的初拉应力为0.1бk(бk为预应力钢筋的控制应力),超拉应力为1.05бk,选用YCW100千斤顶,油泵与千斤顶配套,油表精度为1.5级,油表最大读数比施工需要读数大50%。校正张拉油缸：开动油泵给千斤顶张拉油缸供油，使千斤顶顶紧测力计，当测力计读数达到张拉力时计下油表读数，反复做三次，取算术平均值作为实际张拉时应取的数值。锚具的检验：锚具在使用前应进行外观检查、硬度检验和静载锚固性能试验。1．张拉。混凝土强度达到设计强度后进行张拉。钢绞线各束张拉顺序按设计图纸顺序进行。张拉程序：0→初应力→1.03бcon（持荷2min）→бcon（锚固），бcon为张拉时的控制应力，包括预应力损失值。初张拉：调整锚圈垫板及千斤顶位置,使孔道、锚具和千斤顶三者之间轴线相吻合。先对梁两端千斤顶张拉缸充油，当梁端张拉至初应力时，静停3分钟，使钢丝受力后应力调整均匀，用红铅笔在钢丝束上做上记号，依此作为测量钢绞线伸长量的起始点，并借以观察有无滑丝现象。张拉：预应力钢绞线的预应力采用千斤顶油压值和钢绞线伸长值双控办法。张拉采用两端轮流分级加载，加载级差为5MPa，加载至超拉应力达1.03бk时静停5分钟，测量钢丝伸长量，并与计算伸长量比较，两者之差宜小于6%，否则应查明原因予以处理。2．孔道压浆。预应力钢绞线张拉后，在24小时内完成孔道压浆，其目的一是保护钢绞线免遭锈蚀；二是使预应力钢绞线与混凝土有效的粘着。压浆前用水冲洗孔道，借以除尘和湿润孔壁，便于灰浆流动以及与孔壁有良好粘着。冲洗后用压力风吹去多余的水。配制水泥浆的水灰比宜为0.4，灰浆设计抗压强度R28≥40MPa。水泥浆的流动性和泌水性均需经过检验。水泥浆从配制到压入管道控制在40分钟以内,压浆过程中要不断搅动水泥浆,以防流动度降低。压浆方式为活塞式，由一端压入水泥浆,当另一端冒出浓浆时,堵塞出浆孔，保持压力3分钟，堵塞进浆孔，半小时候补压一次。二、施工经验及控制关键1．必须严格控制箱梁底座表面平整度、水平度，以确保预制出的箱梁底面平整、美观。2．安装、加固模板后，严格检查控制各部位厚度及顶面标高、平整度，确保预制出的梁体结构尺寸合格。3．严格控制齿板位置、标高，否则等架梁后发现超高再凿除将严重废时废工。4．利用波纹管成孔时，必须加固并在浇筑混凝土时严禁振动棒直接接触到波纹管，以防止变形、进浆。一旦变形将难以穿入钢绞线，只有对梁体开膛破肚，严重废时废工，并对梁体造成损伤。5．梁体混凝土麻面预防措施。模板面清理干净，不得粘有干硬水泥砂浆等杂物。钢模板脱模剂要涂刷均匀，不得漏刷。砼必须按操作规程分层均匀振捣密实，严防漏振；每层砼均振捣至气泡排除为止。6．梁体混凝土露筋预防措施。浇筑砼前，检查钢筋位置和保护层厚度是否准确，发现问题及时修整。为保证砼保护层的厚度，要注意固定好垫块。一般每隔一米左右在钢筋上绑一个混凝土垫块。钢筋较密集时，先配适当的石子。石子最大颗粒尺寸不得超过结构截面最小尺寸的1／4，同时不得大于钢筋净距的3／4。为防止钢筋移位，严禁振捣棒撞击钢筋。操作时不得踩踏钢筋，如钢筋有踩弯或脱扣者，及时调直，补扣绑好。砼自由倾落高度不超过2m。拆模时间要根据试块试验结果正确掌握，防止过早拆模。7．梁体混凝土蜂窝预防措施。砼搅拌时严格控制配合比，经常检查、保证材料计量准确。砼拌合均匀，颜色一致，其延续搅拌最短时间一般按60～90秒。砼自由倾落高度一般不得超过2m。在竖向结构中浇筑砼，支模前在边模板下口抹10～15cm宽找平层。开始浇筑砼时，底部先填以50～100mm与浇筑砼成分相同的水泥砂浆。砼坍落度严格控制，底层振捣认真操作。砼的振捣分层捣固。浇筑层的厚度不得超过振动器作用部分长度的1.25倍。捣实砼拌合物时，插入式振捣器移动间距不大于其作用半径的1.5倍；振捣器至模板的距离不大于振捣器有效作用半径的1／2。为保证上下层砼结合良好，振捣棒插入下层砼5cm。8．梁体混凝土温度裂缝预防措施。选用良好级配的骨料，并严格控制砂、石子含泥量，降低水灰比（0.6以下）加强振捣，以提高砼的密实性。在砼中掺加缓凝剂，减缓浇筑速度，以利于散热。避开炎热天气浇筑大体积砼；必须在热天浇筑时，可采用冰水或设置简易遮阳装置，并对骨料进行喷水预冷却，以降低砼搅拌和浇筑的温度。分层浇筑砼，每层厚度不大于30cm，以加快热量散发，并使温度分布均匀，同时也便于振捣密实。浇筑砼后，及时洒水养生。夏季适当延长养护时间。三、结语后张法预应力箱梁预制过程比较繁琐,但只要严格控制好各个环节,比如内外模板设计加工安装,保证梁体的尺寸满足设计及规范要求；以及混凝土浇铸、张拉等，保证梁体的承载力达到设计要求，就一定可以预制出合格的箱梁来。