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保证竖向预应力筋有效性在连续梁施工中的应用

发表时间：2021/6/4 来源：《基层建设》2021年第2期作者：黄孟杰

[导读] 摘要：现代桥梁建设中预应力技术得到大范围的应用，对于大跨度的悬灌连续箱梁来说，腹板斜裂缝的存在，对桥梁整体结构的安全性和耐久性有很大的影响。在实际施工中，如何提高竖向预应力张拉的有效性，降低竖向预应力损失，对桥梁实体的质量有很大的影响。

        中铁十七局集团第二工程有限公司陕西西安 710016
        摘要：现代桥梁建设中预应力技术得到大范围的应用，对于大跨度的悬灌连续箱梁来说，腹板斜裂缝的存在，对桥梁整体结构的安全性和耐久性有很大的影响。在实际施工中，如何提高竖向预应力张拉的有效性，降低竖向预应力损失，对桥梁实体的质量有很大的影响。本文通过沅江大桥箱梁竖向预应力施工，针对容易出现的问题进行分析，在施工中采取了一些有效的控制措施，取得了较好的效果。
        关键词：沅江大桥竖向预应力预应力损失三次张拉
        1、工程概况
        沅江大桥位于湖南省怀化市中方县铜湾镇，跨越沅江，桥梁全长404.94m。连续梁为跨度88+168+88+40m刚构连续箱梁，梁体截面采用单箱单室、变截面直腹板的形式，箱梁顶宽为12m，箱梁底宽为7m，顶板厚度除梁端附近及中支点附近外均为0.45m；腹板厚分别为0.5～1.1m，按折线变化；底板厚度由跨中的0.5m按二次抛物线变化至根部的1.5m。本梁根据设计采用三相预应力体系，其中竖向预应力筋采用Φ32高强精轧螺纹钢及相应的JLM-32型锚具，管道采用φ45金属波纹管，竖向预应力筋采用二次张拉。
        2、国内施工状态
        预应力混凝土箱梁结构在我国大、中型跨径桥梁中广泛被采用，近年来发现箱梁腹板出现开裂的现象经常发生。根据实际开裂的情况来看，裂缝大都贯穿腹板厚度，发生在腹板的薄弱部位，裂缝方向呈倾斜向，明显表现出斜截面上抗拉主应力不够，竖向预应力损失过大，斜截面抗剪承受能力不足。如何在实际施工中保证竖向预应力张拉的有效性，在桥梁施工中越来越起到重要的作用。
        3、竖向预应力筋损失的几种形式
        3.1 预应力筋与波纹管间由摩擦引起的摩阻损失
        3.2 锚具变形、预应力筋张拉后回缩和接缝压缩损失
        3.3 混凝土弹性变形及收缩徐变引起的应力损失
        3.4 预应力筋松弛引起的应力损失
        我们在实际施工中主要解决的就是由于预应力的锚具变形、预应力筋回缩和接缝压缩问题引起的应力损失，而在施工中对竖向预应力筋进行二次张拉，是减小这一损失的有效措施之一。
        4、沅江大桥施工中采取的具体措施
        4.1 对一次、二次、三次张拉的研究
        在竖向预应力施工过程中，锚具变形和预应力筋回缩引起的损失占预应力总损失的比重较大，为了降低竖向预应力张拉损耗，在一次张拉的基础上，在预应力筋灌浆前进行二次张拉是减小这一损失的有效措施之一。在沅江大桥竖向预应力施工过程中，为了对一次、二次张拉有更清楚的认识，特在二次张拉的基础上，做了三次张拉试验，以验证二次张拉是否能满足施工的要求，试验布置如下：
        试验选取4米节段共16个测点，测点布置如附图一所示，A1-A16，分别对三次张拉后的伸长量进行测量，测量结果三次张拉伸长量变化如附表一所示。

        附图一：竖向预应力三次张拉钢束位置图（单位：mm）

        附表一：竖向预应力三次张拉伸长量变化
        从测试结果中可以看出，二次张拉后，伸长量变化有较大提升，约15%左右，但三次张拉后数据变化抛出测量误差的话，变化几乎没有，说明二次张拉已经能够满足竖向预应力张拉的需求。
        4.2 保证竖向预应力筋位置准确的措施
        在施工过程中，对竖向预应力的安装位置和间距进行严格把关，我们采用[10的槽钢，以两根竖向Φ32精轧钢设计距离为间距，在槽钢上钻孔，下放固定时，用加工好的槽钢套上竖向Φ32精轧螺纹钢顶端以作固定保证间距和垫片的水平，在浇筑完混凝土后再取下。
        4.3 确保张拉端三同心的措施
        在竖向预应力的安装过程中，因工人施工操作不规范致使垫片安放倾斜，与螺母衔接处产生缝隙，使得在张拉完成后上紧螺帽的时候，由于垫片倾斜缝隙受压而产生回缩量，增大预应力损失。
        针对这个问题，我们在沅江大桥施工中要求施工人员在安放竖向精轧钢的时候，采用水平尺对每个张拉端垫片进行调平，定位好精轧螺纹钢位置，保证上下竖直，使其处于张拉端中心。
        4.4 确保浆体压满的措施
        针对孔道压浆不饱满的现象，主要是由于在竖向预应力压浆完成后，封闭压浆口瞬间，压强下降，出浆口浆体回落而造成顶端空洞。
        首先，我们在竖向预应力施工过程中，对出浆管道进行加长，露出梁面40-50cm，并在后续的施工中对出浆管道进行保护。其次，我们采取在压浆完成后，使用漏斗在出浆口，对竖向预应力进行二次灌浆，以消除浆体回落而造成的空洞。
        4.5 张拉槽口及预应力管道的保护
        在竖向预应力的现场施工中，孔道压浆不通主要原因是由与上下垫板与螺栓连接处存在缝隙或是张拉槽口未进行保护，在浇筑混凝土的过程中致使浆体进入预应力管道而堵塞。在竖向预应力管道安装过程中，竖向预应力施工布置如附图二所示，在波纹管与上下垫板连接处用胶布包实、在锚具与上下垫板连接处塞填棉絮、梁体钢筋焊接过程中要防止焊渣掉落波纹管上产生缺口并在张拉槽口里面塞填土工布对张拉槽口进行保护以防止混凝土砂浆进入管道，做到以上几点就可以保障波纹管的上下贯通。

        附图二：竖向预应力施工大样图
        5、结束语
        预应力施工是桥梁工程的生命线，施工中必须加以认真对待，从材料、设备、施工工艺、操作人员着手，制定详细的施工作业指导书，对竖向预应力施工中可能出现的问题提前加以预控，并在实践中不断完善，对解决大跨连续刚构桥箱梁斜裂缝有很大的帮助。
        参考文献：
        [1]汪剑方志.预应力混凝土箱梁桥竖向预应力损失的理论分析与试验研究.第十七届全国桥梁学术会议，2006.
        [2]迟寿波.关于大跨径桥梁中竖向预应力筋的几个问题的探讨.城市建设理论研究，2012-9.