苏永青

(华邦建投集团股份有限公司,甘肃 兰州730030)

作者简介:苏永青(1983,9,1-),男,汉族,籍贯:甘肃永登,学历:大学本科,职称:工程师,研究方向:道路与桥梁。

1 项目背景

某桥梁工程有396片25m预制小箱梁。中梁、边梁各198片。预应力混凝土小箱梁外边梁、内边梁顶板预制宽度均为2.85 m,梁高1.4 m,中梁顶板宽度为2.4 m,梁高1.4 m,腹板斜率1:3.5 ,最大吊装重量为79.33 t(边梁)。C50混凝土11662.2 m3,钢筋2367.288 t,钢绞线519.948 t。预应力束采用φ15.2 高强度低松弛钢绞线,波纹管采用内D55金属波纹管,锚具采用YM15-4、YM15-5锚具。使用YG-ZNZL智能预应力张拉机进行张拉,2台80t龙门吊移梁、吊运。

2 材料及设备要求

2.1 钢绞线

钢绞线进场前,应先编制材料采购计划,按计划分批采购。进场后,应检查出厂合格证、检验合格证、相关试验资料。钢绞线检验项目有:外观质量、直径偏差以及力学性能试验。力学性能检测应在监理工程师见证取样下进行,主要项目包括:拉伸试验、抗拉强度、弹性模量、松弛率、疲劳及偏斜拉伸试验等[1]。进场后,应离地堆放,下垫方木,上盖彩条布。

2.2 张拉设备

智能张拉机及锚、夹具等应在具有相应资质的单位进行标定,应配套标定、配套使用。使用超过6个月或张拉次数超过300次,或长时间不用,或出现异常时,应重新进行标定。

2.3 锚、夹具

应根据现场实际情况,分批购买,分批进场。进场后应经检验合格后方可投入使用。检验项目有:外观及外形尺寸、硬度、静载锚固性能试验。应存放于干燥、清洁的仓库。

3 预应力施工技术要点

后张法预应力施工的核心要点在于张拉及注浆,其质量在很大程度上决定了小箱梁的质量,因此该工艺对预制小箱梁极为重要。在施工过程中,应严格按设计及规范要求执行。预应力施工工艺流程:小箱梁混凝土养护→钢绞线穿束→工作锚安装→限位板安装→千斤顶安装→工具锚安装→张拉预应力筋→注浆→封锚→养护。

3.1 预应力钢绞线理论伸长值计算

对于后张法预应力施工,应以控制应力为主,钢绞线的伸长值作为校核,以确保张拉质量。钢绞线抗拉强度fpk=1860MPa,公称截面积Ap=140mm2,弹性模量EP=1.93 ×105MPa,采用两端同时张拉[2]。

根据设计图纸,控制应力以75%控制:

单根钢绞线张拉力:

3束及4束钢绞线张拉力:

理论伸长值计算:

式中:△L-分段钢绞线理论伸长值(mm)；

PP-分段钢绞线张拉力(N)；

L-分段钢绞线长(mm)；

AP-钢绞线截面积(mm2)；

EP-钢绞线弹性模量(MPa)。

分段钢绞线张拉力计算:

式中:P-张拉端张拉力(N)；

θ-张拉端至孔道切线的夹角和(rad)；

x-分段钢绞线长(mm)；

k-管道偏差系数,取0.0015(1/m)；

μ-摩擦系数,取0.25。

将各数据代入上式个计算,计算结果如表1。

表1 各孔张拉理论伸长值

3.2 预应力管道安装

绑扎完成底、腹板钢筋骨架后,应安装波纹管,并按设计要求的数量和间距安装定位钢筋。一般情况下,应按照曲线段每0.4 m设置1道,直线处每0.8 m设置1道定位筋布置。安装波纹管时,应确保位置安装准确,应与喇叭管顺接,不得有弯折。管道的接头应采用专用套管,并采取措施确保接口位置固定牢固,且不漏浆。安装及固定定位筋时,应采取保护措施,以免波纹管收到损伤。定位筋应采用“井”字形,并焊接牢固。波纹管在梁长方向的坐标偏差应小于3cm,在梁高方向的坐标偏差应小于1cm。当波纹管与梁体的钢筋位置有冲突时,应适当调整梁体钢筋,确保波纹管位置准确。波纹管安装完毕后,应对波纹管及钢筋骨架全面检查,检查的关键点为:⑴连接接头处密封是否严密；⑵管道的曲线是否顺滑；⑶关键处(如直线段与曲线段变化处)的坐标以及固定是否正确。

3.3 张拉系统安装

3.3.1 钢绞线下料、编束及穿束。3.3.1.1 应使用砂轮锯切断钢绞线,不得烧伤钢绞线。切口与工作锚之间应至少预留0.3 m长；3.3.1.2 将切割好的钢绞线置于工作台,按设计数量及形状将钢绞线编束,钢绞线束应完全捆紧,相互之间无扭绞现象；3.3.1.3 钢绞线束端部应进行包裹,防止对波纹管造成损坏。钢绞线束应在波纹管安装完成后及时穿入。穿束结束后,应立即全面检查波纹管是否有损伤,否则应修补或更换。3.3.1.4 钢绞线束穿束结束后,应封堵波纹管口,并将外露的钢绞线束一并包裹,以防水蒸气等杂物进入管道,影响张拉效果。

3.3.2 千斤顶、锚、夹具安装。3.3.2.1 安装张拉端锚垫板时,波纹管和接口须包裹严实,螺旋筋须贴紧锚垫板；3.3.2.2 对纵向钢绞线束,安装承压板时,应确保锚垫板与孔道相互垂直,钢绞线束与锚固面相互垂直。安装示意图如图1所示。

3.4.1 准备工作。根据设计要求,预制小箱梁混凝土强度达到设计的85%,并且龄期超过7d时,可进行张拉作业,张拉前,应先检查以下事项:3.4.1.1 是否已对作业人员进行安全教育、交底,人员是否已具备作业所必备的知识和技能；3.4.1.2 锚、夹具安装是否正确；3.4.1.3 现场是否已有确保作业人员和设备安全的措施；3.4.1.4 千斤顶张拉力作用线是否与钢绞线轴线一致。

3.4.2 张拉作业。3.4.2.1 安装千斤顶:将工作锚按照先后顺

3.4 预应力筋张拉

序穿进预应力筋,再用套管均匀的把夹片打进锚环,再安装限位板、千斤顶及工具锚,用套管均匀的把夹片打进工具锚,最后调整垫板、千斤顶位置,确保锚具、孔道以及千斤顶轴线一致。3.4.2.2 张拉:根据标定证书上的线性回归方程,计算出油表的读数,在职能张拉机上录入主要参数并启动张拉机。张拉时,两端的控制应力须同步减少或增加,确保两端预应力筋伸长值一致。张拉程序为:0→初应力→1.03 σcon(锚固)。加载速度应不超过30MPa/min,发现实际伸长值和理论伸长值的偏差超过±6%时,须暂停张拉,查明原因并采取行之有效的措施后才可继续。张拉完成后,应及时对孔道注浆。3.4.2.3 锚固:稳压结束后,应回油锚固。

3.5 管道压浆

宜采用真空辅助压浆施工工艺进行管道压浆[3]。如无特殊情况,应在张拉完成后48h内压浆。否则应采取措施防止预应力筋生锈。压浆应饱满、密实。水泥浆经过压浆泵,从压浆孔压入管道,直到水泥浆液充满全部孔道,从排气孔流出相同稠度的水泥浆为止。压浆压力应在0.5 ～0.7 MPa之间,注浆应保持不小于0.5 Mpa的稳压期,持续时间3～5min。应根据管道形式、压浆的方式、材料性能以及压浆的设备等综合因素确定水泥浆的配合比。配合比应经审批和验证。不得在水泥浆中掺加氯盐,氯离子含量不应超过胶凝材料总量的0.06 %,最大泌水率应小于3%,拌和后放置3h的最大泌水率不应超过2%,且泌水宜在24h内被水泥浆全部吸收。可根据需要,经验证后掺加适量膨胀剂。真空压浆示意图如图2所示。

图2 真空压浆端工作程序图

4 质量检验

梁体养护完成后,应按表2对预应力工程进行质量检验。

表2 后张法允许偏差