刚架桥梁结构预应力箱梁的施工控制

　　摘要：本文施工实践，对有粘结刚架结构预应力箱梁的施工控制的关键工序进行论述。并对钢绞线的在在安装、张拉、注浆过程中的计算及施工控制的要点。
　　关键词：刚架桥梁构，钢绞线，施工控制
　　刚架桥梁构造要求梁体的刚度大、整体性能好，而预应力施工是箱梁施工的的关键和核心工序，预应力的安装、张拉、注浆施工质量的好坏直接影响箱梁的受力性能，从而影响箱梁的后期徐变上供。本文结合厦门某刚架桥的预应力的施工实践，对刚架结构预应力箱梁的施工控制的关键工序进行论述。
　　1预应力的安装
　　在本工程中预应力的制孔形式主要采用的是预埋铁皮波纹管的方式。波纹管的规格要符合《预应力混凝土留孔用金属波纹管》JG/T3013-94的规定，钢带厚度为0.3mm，波高要求≥2.5mm。在刚架桥箱梁骨架钢筋绑扎完成之后，开始波纹管的定位。波纹管的定位首先根据深化设计图纸按照设计间距取一个点的坐标值（纵横向坐标），然后在现场根据图纸上的各点的坐标值用水准仪标示在骨架钢筋上，并焊接好定位钢筋，定位钢筋的以“井”字形布置，钢绞线的起弯点处的定位钢筋要加密布置，焊接牢固，波纹管的连接采用套接并用胶带将连接处密封严实，孔道端部的喇叭口的锚垫板的位置应与孔道中心线垂直，并连同锚固钢筋、加强钢筋、螺旋钢筋点焊在钢筋网上，螺旋钢筋要紧贴锚垫板的外面，锚垫板与端模贴合紧密，不得漏浆，且在浇筑混凝土过程中要对喇叭口锚垫板部位振捣密实，防止出现空洞现象。
　　安装好的波纹管起弯部分与平直段部分过渡自然、顺滑无尖角现象。因为作业面狭窄，采用人工单根穿索作业，每穿完一根要前后拖动一下，避免先后穿过的钢绞线绞在一起。穿索完毕后，在钢绞线波纹管的负弯矩部分要安设排气孔，并在波纹管最低点设置排水口，排气口及排水口口径在20mm左右，排气孔和排气口都要有足够的耐压能力，排气孔与波纹管的连接处要密封严实，防止漏浆。
　　2预应力钢绞线的张拉
　　2.1预应力伸长值的计算
　　理论伸长值计算按下式计算：
　　ΔL=（1）
　　式中：－预应力筋平均张拉力；L－预应力筋长度；－预应力筋截面积；－预应力筋弹性模量。
　　每段钢绞线的张拉平均应力按照下式进行计算：
　　（2）
　　式中：－从张拉端至计算截面的孔道长度；－从张拉端至计算截面曲线孔道部分切线夹角之和；－孔道每m局部偏差对摩擦的影响系数；－预应力钢筋与孔道壁的摩擦系数。
　　对于预应力的直线段，其=0，可直接带入（2）式进行计算，对于曲线段的孔道要分段进行计算，孔道分段的计算原则是：直线段与曲线段分开；平弯和竖弯孔道分开；既有平弯又有竖弯要采用空间曲线计算。每一小段的伸长量计算完成之后，再相加得到整段预应力的伸长量。
　　（3）
　　其中，—第i段预应力筋平均张拉力；—第i线段预应力筋长度；—钢绞线弹性模量；—钢绞线的有效截面积。κ—孔道偏差系数；μ—孔道摩阻系数；
　　2.2实际过程中的操作
　　当混凝土强度达到设计强度的90%，弹性模量达到3.5×104Mpa以上，同时龄期必须为3天以上才开始张拉，采用张拉力与伸长值双控（张拉力为主，伸长值为辅）。规范规定初应力为设计应力的10%～15%，张拉过程如下：0→初始应力→2倍初始应力→con（持荷2～5分钟回油锚固），采用量测钢绞线绝对伸长值的方法量测伸长值。计算公式为：L实际=L100%+L2倍初始应力-2×L初始应力-L回缩量，实际施工中发现若钢绞线的曲线段较长且曲率较大初始应力提高到设计应力的20%，计算得到的伸长量才在规范规定的范围之内（规范规定实际张拉过程中的伸长量与理论伸长量的误差控制在±6%之内）。在回油锚固过程中，如果会缩量超过设计时已考虑的会缩量，预应力损失就大，有效应力就会减少，《铁路混凝土工程施工质量验收补充标准》明确规定，无顶压夹片式锚具的会缩量限值为6～8mm，一般的会缩量的量测方法是限位板的槽深减去工作夹片的外露量，当要求精度较高时精确的测量方法为：
　　L会缩量
　　—千斤顶回油锚固前的活塞外露长度；—千斤顶回油锚固前的工具夹片的外露长度；—千斤顶回油锚固后的活塞外露长度；—千斤顶回油锚固后的工具夹片的外露长度；
　　3预应力孔道的注浆
　　孔道压浆主要有两个目的：使预应力钢束与混凝土之间产生粘结力和防止预应力钢束锈蚀。在预应力束张拉结束后14d内进行孔道压浆，当湿度达到60%以上时，7d内完成注浆。压浆开始前用高压清水对孔道进行润湿清洗，并对负弯矩处的排气孔和孔道最低点的排水孔进行疏导。
　　3.1压浆材料
　　表1压浆材料要求：
　　压浆材料 要求
　　水泥 符合ASTMC150TYPE1或TYPE2或符合BS1242.5N级
　　外加剂 符合ASTMC260、C494或C940或符合BSEN934-4
　　水 符合EPA饮用水标准或符合BS3148标准
　　防腐剂 通过实验确定
　　骨料 如采用，须符合ASTMC33
　　3.2性能要求
　　灌浆用水泥浆应具有良好的流动性，能够充分填满钢丝与孔道之间的间隙，应尽快达到一定的抗压强度及粘结强度，而且还要有足够的抗泌水性，特别是起弯点较多的管道。要达到以上要求必须进行配合比的实验，外加剂应保证较低的水灰比和良好的流动性、最小泌水率及体积稳定性，不得含有有害物质及对钢束有腐蚀性的物质（如氯离子），现场搅拌时外加剂不得超过水泥用量的5%[2].氯离子用量不得超过水泥用量的0.1%。
　　表2配置好的水泥浆应具有特点：
　　性能项目 要求
　　水灰比 普通压浆浆体的水灰比在1：0.4～0.45，而掺用外加剂的水灰比在0.35以下
　　流动度 14s～18s，拌制好的水泥浆在45min之内，浆体稠度变化不应大于2s
　　泌水率 水泥浆在拌和3h后，其泌水率小于2%，且泌水应在24h内被浆体完全吸收
　　抗压强度 在标准养护条件下其28d的抗压强度不小于设计值
　　缓凝时间 初凝时间不小于3h，终凝时间应大于7h，28d强度时的膨胀率约2%
　　3.3操作工艺
　　压浆前所有出浆口、出气口都打开，压浆速度不超过10m/min，特殊情况下不超过15m/min，压浆需要保持恒压，安装减压阀及压力表，使用活塞式或螺杆式压浆泵从孔道低端向高端以0.4～0.7Mpa的压力进行注浆，压力不允许超过1Mpa。
　　在波纹管安装过程中要合理布置排气孔，在孔道至高点、锚具处、最低点均应设置排气孔，其间距不易大于20m，灌浆一般从最低点开始，有多层孔道的则先灌下层再灌上层，从管道口注浆后等到出浆口排出与注浆口一样稠度的浆体后，逐个封闭排气口。对于拱顶位置的排气口，要先将比其低的排气口关闭，当稳定的水泥浆从排气口连续喷出且不混有气体时，即可封闭该处排气口。压浆完成后，灌浆口、出浆口、排气口、阀门等在封闭后不得马上拆除或打开，而应直至浆体凝固。压浆之后24h之内孔道不得受到震动，以免影响灌浆质量。
　　4结束语
　　在桥梁施工中预应力承担主要的受力部件，其重要性不言而喻，可以说预应力施工的质量好坏将直接决定桥梁的使用安全及寿命，预应力的施工主要包括：安装、张拉、注浆三道工艺，预应力安装的孔道位置控制，张拉的张拉力与伸长值控制，注浆的密实度控制这三项是关系预应力施工质量好坏的关键因素。
　　参考文献：
　　[1]张丽霞、乔美荣.浅析预应力损失的控制[J].河北建筑工程学院学报.2008,2.
　　[2]严登彩.大跨径连续刚构桥预应力磨阻损失研究[J].交通科技.2008,7.