现浇梁张拉及压浆施工工艺.doc

2014年度参评论文 论文名称：现浇梁张拉及压浆施工技术
现浇梁张拉及压浆施工技术
摘要：本文结合新建同江中俄铁路大桥工程I标段同抚大堤大桥的施工。本桥梁施工采用后张法预应力混凝土现浇连续梁施工工艺。全梁采用（32+48+32m）连续梁结构形式，着重介绍了现浇连续梁的施工工艺、预应力张拉、压浆的施工技术标准和控制要点。
关键词：现浇连续梁、张拉、压浆

１、工程概况
同抚大堤大桥位于同江市三村防洪大堤之上，桥梁下部采用双线圆端型桥墩，双线矩形桥台，墩台基础均采用桩基础。上部采用（32+48+32ｍ）连续梁结构形式。此桥主梁钢束采用12-7Φ5号钢绞线，公称直径15.2mm。采用两端对称张拉方式，张拉控制应力1302MPa；横向预应力采用单端张拉方式，张拉控制应力1264.8MPa；竖向预应力钢束采用Φ25精扎螺纹钢布置，由单端张拉，张拉控制应力698MPa。封锚采用C55补偿收缩混凝土，共计15.6m³。
2、施工工艺
2.1现浇梁施工
本桥梁施工采用支架法，梁下部由脚手架支撑，由于本桥梁底板变化成二次抛物线形式变化所以其计算公式如下：
y=400x2/37102
式中 y：梁底高程（cm）
x：该点距梁端距离（cm）
调整完毕之后开始搭铺底板模板。模板搭铺的过程中需对模板之间的板缝进行处理。模板搭铺完成后对其进行预压(预压重量不小于主梁自重的120%)。由于本桥梁采用分段浇筑，所以桥梁分ABC三段进行施工，即预压三次。
预压前需要在预压时取得相关点的变化数据，在做其计算分析弹性变形情况和沉降情况；每跨至少设置五个断面，在支架顶部及支架基础部位均应布设测点。
预压后开始安装腹板模板，按设计要求把调整好的支座安放在支座垫石上，之后开始绑扎钢筋骨架，在绑扎锯齿块的时候，应注意锚后加强筋的安放，安装波纹管的时候是时刻注意波纹管的严密情况，如出现漏洞应及时用胶带缠封严密。当波纹管有搭接的地方时，搭接长度不小于30cm且搭接口应严密。
波纹管安装后需用井字筋进行加固，防止浇筑混凝土过程中波纹管上浮。井字筋间距布置：直线段间距为0.5cm,曲线段间距为0.3cm。
当主筋与纵向预应力位置发生冲突时，可适当调整主筋间距；当主筋与横向或竖向预应力位置发生冲突时，应适当调整横向或竖向预应力位置。
本桥钢绞线采用人工和机械牵引穿入，穿入的过程中钢绞线端部用胶带缠封，防止在穿入的过程中钢绞线头部分叉开。
在浇筑过程中为了保证浇筑后混凝土表面光滑和美观，所以在浇筑过程中要严格控制混凝土的坍落度，由于本桥梁为大体积混凝土浇筑，所以采用泵送，坍落度控制在160mm至200mm。
浇筑顺序：底板→腹板→顶板，在浇筑过程中应边浇筑边振捣，振捣厚度不得大于30cm，振捣过程中要振捣密实，不得漏振、过振。
2.2预应力张拉
在工程结构构件承受外荷载之前,对受拉模块中的钢绞线，施加预压应力,提高构件的抗弯能力和刚度,推迟裂缝出现的时间,增加构件的耐久性。
2.2.1.施工前
检查梁体混凝土表面质量，有轻微缺陷允许在预施应力后进行修补处理（如非应力部位的缺陷或麻面、汽泡），缺陷严重者不得进行此道工序操作。
检查梁体混凝土强度和弹性模量是否已达设计要求：
千斤顶和油压表在校正期内，无异常现状。
锚具按规定检验合格，不得沾有污物。
检查使用的预应力钢绞线是否准确，外露部位不得有损伤、扭结。
当梁体张拉于底部，支撑面不垂直密贴时，应在梁端部设支撑木，以保证操作时梁体稳定。
清除梁体张拉端锚垫板上杂物，以保证锚具与锚垫板的密贴。
在两端钢绞线上按序号装上锚板，钢绞线不得交错扭转，再将夹片按顺序套在钢绞线上，用Φ20的钢管将夹片轻轻打入锚板孔内（要求所有夹片基本整齐一致），再安装限位板。把钢绞线束穿入千斤顶，锚具中心要与孔道中心对准，调整千斤顶位置，使千斤顶与孔道、锚板位于同一轴线上，并使千斤顶与限位板、锚板接触密贴后，在千斤顶端用工具锚将钢绞线临时固定预施应力张拉
2.2.2.施工过程
此桥梁张拉采用一次性张拉，张拉时应在梁体混凝土同条件养护试块的抗压强度达到设计强度的95﹪(53MPa)后进行，弹性模量达到35.5GPa时，且龄期不少于7天三者同时满足后方可进行张拉。
预施应力采用两端同步张拉，并左右对称进行，最大不平衡束不应超过一束。预施应力采用双控措施，以油表读数控制为主，伸长值为辅，张拉过程中应保持两端的伸长量基本一致。
在首孔梁张拉前应测定下列数据： 锚具的锚口、喇叭口摩阻、锚具回缩量； 管道摩阻。
工艺过程为：清理锚垫板→安装工作锚环及夹片→安装限位器→检查锚具、千斤顶、孔道三者轴心是否同心→预施应力。
注：预应力张拉需要严格控制预应力钢绞线接口“三对应”：试验弹模与伸长量计算对应；
钢绞线线径与限位板槽深对应前批剩余钢绞线穿入管道编号技术指定与实际操作对应；
张拉前必须有主管工程技术员的油表读数通知单，并经签字认可。纵向钢绞线张拉程序为：

第一次张拉
序号
钢束编号
A段
B段
C段
1
F3
2

2
2
T3
2

2
3
B3

4

4
B2

2

5
B2，

2

6
B9
2

2
7
B8
2

2
8
B8，
2

2
9
B7
4

4
10
合计
36束

第二次张拉
序号
钢束编号
数量
序号
钢束编号
数量
1
F6
2
11
T6，
4
2
F5
2
12
T6
4
3
F4
4
13
B4
4
4
B6
4
14
B1
4
5
B5
4
15
T5，
4
6
F1
8
16
T5
4
7
F2
8
17
T4，
4
8
T8
2
18
T4
4
9
T7，
2
19
T2
8
10
T7
2
20
T1
4
合计
82束

横向预应力锚下控制应力1264.8MPa，伸长值为71.9mm；竖向预应力锚下控制应力为698MPa，伸长值为0.00349L。(L为精轧螺纹钢长度）
预应力张拉以油表读数为主，伸长值进行校核。当伸长值超过±6％时，应停止张拉待查明原因后方可继续张拉。
纵向钢绞线张拉伸长量按下式计算：
预应力筋的理论伸长值⊿L（mm）可按下式计算：
⊿L=PpL/(ApEp)
式中：Pp---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，（计算方法见下式）；
L--- 预应力筋的长度；
Ap---预应力筋的截面面积（mm2）；
Ep---预应力筋的弹性模量（N/ mm2）。
Pp = P（1-e-(kx+μθ)）/（kx+μθ）
注： Pp — 预应力筋的平均张拉力(N)；
P— 预应力筋的张拉端的张拉力(N)；
E —自然对数底，e=2.71828
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摩擦的影响系数。
μ—预应力筋与孔道壁的摩擦系数。
张拉时，两端同时对主缸送油至应力的10%，量出伸长量计为L1,同时观察各根钢绞线的松紧度，并随时调整，务求各根钢绞线松紧度一致，以使其受力均匀。随后将两端同时对千斤顶主缸送油，加载至钢绞线的20%应力。两端千斤顶送油至后，停止进油，用尺子量出伸长量，计为L2，两端同步张拉到控制吨位，稳定进油量持荷5min以减少钢绞线松弛损失，并量取大缸伸长值L3。钢绞线实际伸长值按下式计算：
△L=L3-L1+（L2-L1）
梁体采用两端同时均匀送油加荷载，张拉到锚下控制应力持荷5min后，分别测量两端的钢绞线伸长值，检查伸长量之总和及其偏差，是否在规范的±6%以内。然后持荷5min，在持荷状态下，如发现油压下降，立即补至规定油压，认真检查有无滑丝、断丝现象。
在张拉过程中，预施应力以油表读数为主，以预应力钢绞线伸长作校核的双控法。如钢绞线伸长值偏差超过规定范围，查明原因后重新张拉。
持荷5min并维持油压表读数不变后，检查伸长量，用记号笔做好钢绞线、夹片回缩记号，即可进行锚固。
整个张拉工序完成，将在锚板口处的钢绞线束用记号笔做上记号，以供张拉后对钢绞线锚固的质量情况的观察。
油泵用油采用机械油，根据气候分别采用20＃（夏天）和10＃（冬天），但油中不得含有水、酸类及其他杂质。事先对油箱、泵体、管路等清除干净，冬季温度较低时（低于10℃）必须对油加温。灌油时严格过滤。使用时油温不得超过60℃。钢绞线束张拉质量要求5钢绞线束张拉质量要求 钢绞线伸长值（两端之和），不得超过计算值的±6%。纵向钢绞线回缩量每端不得大于6mm。每片梁的滑、断丝不得超过钢绞线总数的0.5%（即不超过1束），且一束内断丝不得超过1根。
因处理滑、断丝而引起钢绞线束重复张拉时，同一束钢绞线张拉次数不得超过3次。若钢绞线与锚具因滑丝而留有明显刻痕时，须更换钢绞线、夹片。
张拉过程中有以下情况之一者，需换钢绞线（或夹片）重新张拉。
1. 张拉时发现初张拉的锚具当中夹片断裂者；
2. 锚具内夹片错牙在2mm以上者
3. 锚具裂纹损坏者；
4. 切割钢绞线或者压浆时发现又发生滑丝者。
箱梁终张拉应对称进行，最大不平衡束不超过1束。
限位板槽深必须根据钢绞线实测面积按以下方法进行调整：直径15.2mm的钢绞线对应的限位板槽深为6.8mm，钢绞线直径每增大或减小0.1mm，限位板槽深要相应增加或减小0.4mm。
2.2.3滑丝与断丝处理
在张拉过程中如发生断（滑）丝现象，立即停止张拉，将千斤顶与限位板退除在千斤顶与锚板之间安装上特制的退锚处理器，重新张拉，其张拉应缓慢进行。张拉中注意观察，其退锚张拉应力大于原张拉吨位，但不得大于0.75倍钢绞线抗拉极限强度。借张拉钢绞线束带出夹片，然后用小钢针Φ5mm高强钢丝端头磨尖制成），从退锚处理器的空口处取出夹片，不让夹片在千斤顶回油时随钢绞线内缩。取完所有夹片，两端千斤顶回油，拔掉退锚处理器，检查锚板，重新装上新夹片，重新张拉。
a.滑丝
滑丝发生在张拉完毕锚固后，其处理方法同上。但退锚的力量应予控制。一般拔力略大于张拉力量，即可拔出。两端不能同时进行，为一端增压施拔时，另一端的千斤顶充油保险，待两端均拔完后，方可卸顶，以保安全。
b.断丝
断丝多数发生于夹片范围内，张拉锚固时不对中。有时也在孔道内发生断丝，其主要原因是钢绞线本身有暗伤。断丝和滑丝的处理方法相同。
钢绞线重新张拉时，第二伸长值小于计算值时，可不作校核依据。
张拉完毕后，必须经工艺技术员或监控人员及监理工程师签字认可。
张拉完成后，在锚圈口处的钢绞线用记号笔做上记号，以作张拉后对钢绞线锚固情况的观察依据。
张拉前测量技术人员测量梁体上拱值；在张拉完成后，24小时后和30天后都要测量梁体上拱度和弹性压缩值。
c.割丝
张拉完毕经过24小时复查，确认无新的滑、断丝时可进行钢绞线头的切割，割丝处距离夹片外3～4cm切割。钢绞线的切割采用砂轮锯将钢绞线头进行切除。严禁用电弧及火焰切割钢绞线。
2.3预应力孔道压浆
本桥梁压浆采用真空压浆技术，其工作原理为：首先在预留孔道的一端采用真空泵抽吸孔道中的空气，使孔道内达到-0.08Mpa左右的真空度；然后在孔道的另一端再用压浆泵以0.7Mpa的正压力将水泥浆压入孔道，由于孔道内只有极少的空气，很难形成气泡。预应力张拉完成后在48小时内需对其孔道进行压浆，压浆配合比由实验室提供。

2.3.1施工工艺
1、压浆前应清除梁体孔道内的杂物和积水。
2、压浆前，应釆用密封罩或水泥浆等对锚具夹片空隙和其它可能漏浆处 封堵，待封堵料达到一定强度后方可压浆。
3、压浆顺序先下后上，曲线孔道和竖向孔道宜从最低点的压浆孔压入， 由最高点的排气孔排气或泌水。
4、浆体压入梁体孔道之前，应首先开启压浆泵，使浆体从压浆嘴排出少 许，以排除压浆管路中的空气、水和稀浆。当排出的浆体流动度和搅拌罐中的流动度一致时，开始压入梁体孔道。
5、梁体纵向或横向孔道压浆的最大压力不宜超过0.6MPa，当孔道较长或 釆用一次压浆时，最大压力宜为1.0MPa；梁体竖向孔道压浆的压力宜为 0.3MPa〜0.4MPa。压浆充盈度应达到孔道另一端饱满并于排气孔排出与规定 流动度相同的浆体为止。关闭出浆口后，应保持0.50MPa〜0.60MPa且不少于 3min的稳压期。
6、施工选用真空辅助压浆工艺。压浆前应首先进行抽真空，使孔道内 的真空度稳定在-0.06MPa〜-0.08MPa之间。真空度稳定后，应立即开启管道 压浆端阀门，同时开启压浆泵进行连续压浆。
7、同一孔道压浆应连续进行，一次完成。从浆体搅拌到压入梁体的时间 不应超过40min。
8、压浆后应从压浆孔和出浆孔检查压浆的密实情况，如有不实，应及时 补灌，以保证孔道完全密实。
9、对于连续梁或者进行压力补浆时，应让孔道内水一浆悬液自由地从出 口端流出。再次泵浆，直到出口端有均质浆体流出，0.5MPa压力下保持5mm。 此过程应重复1〜2次。
2.3.2压浆的作用
1.保护钢绞线不生锈，延长结构使用年限，所以压浆要饱满、密实；
2.作为媒介，在钢绞线松弛后，向梁体传递一部分应力。

总结
预应力张拉工艺师桥梁应力构件的重要环节，特别是伸长量及应力的控制，可以直接影响桥梁的使用年限。所以在预应力张拉之前，一定要做好前期准备工作，对在施工过程中可能出现的问题进行预防和措施方案。在张拉过程中不要盲目的追求数量，一定要按技术规范操作，以保证施工质量。施工过程中，要时刻注意安全，提前做好防范措施，特别是张拉过程中，施工人员应尽可能的佩戴好防护装置，避免不必要的麻烦发生。

编制依据：
1.《铁路桥梁钻孔桩施工技术指南》TZ322-2010
2.《铁路混凝土工程施工质量验收标准》TB10424-2010
3.《铁路桥涵施工技术规范》TB10203-2002
4.《客运共线铁路桥涵工程施工技术指南》TZ203-2008

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