桥梁施工中后张法预应力技术应用万业剑

桥梁施工中后张法预应力技术应用万业剑

万业剑

万业剑

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摘要：文章论述了后张法预应力在桥梁施工中的几道重要工序，包括穿孔、张拉、孔道设置\质量控制以及压浆等，并主要阐述了在桥梁施工中预应力后张法技术的施工工艺，并分析了预应力后张法施工常易出现的质量问题，提出了相应的常用的预防措施，可供参考。

关键词：桥梁施工；预应力技术；后张法；施工工艺

1.前言

近几十年来，预应力混凝土结构在各种工程项目中得到了广泛的采用，而从施加预应力的方法上来讲，又以后张法预应力和先张法预应力为主。而二者相比较，后张法预应力具备曲线配筋，而且不需要固定的张拉台座，设备简单，操作更为方便，故而这种方法能在施工现场得到广泛应用，尤其是在大量市政桥梁工程中，基本都是采用这种方法施加预应力。预应力技术是当今桥梁施工领域发展速度最快、用途最为广泛、最有发展潜力的一门科学技术。20世纪90年代以来，预应力技术在国内公路桥梁建设中得到广泛应用。

预应力混凝土连续梁桥是大跨径桥梁中经济合理的型式之一，它具有正弯矩小、桥面接缝少、行车舒适、刚度大、整体性强、耐久耐震、外型美观、便于养护等优点。但由于后张法预应力板梁施工技术难度大，人员、材料和机械要求高，在现场施工中更易出现一些质量技术问题。

2.后张法预应力技术施工工艺

2.1预应力材料的检验及试验

因预应力施工的特殊性，预应力材料必须经过严格的试验检验。钢绞线成批验收，每批应由同一批号、同一规格、同一生产工艺制作的钢绞线组成，每批质量不大于60t，从中任取3盘，进行表面质量、直径偏差、捻距(钢绞线拧起来后旋转一周的长度)和力学性能试验。锚具进场验收后，先进行外观检查，合格后从每批中抽取5％并不小于5套锚具，对其中有硬度要求的夹片进行硬度试验。除以上材料按规范取样做试验外，还应从试验合格的同批锚具中抽取5％，组成钢绞线锚具组装件进行静载锚固性能试验。静载锚固性能试验合格后，方能在施工中用作锚具。

2.2孔道预设

孔道预设正确与否，是施工过程中的关键之一。孔道的直径一般比预应力筋（束）外径、钢筋对焊接头处外径或必须穿过孔道的锚具外径大10mm～15mm，管道采用金属波纹管事先预埋制孔。在波纹管接头处一定要将波纹管接口用小锤整平，并用胶带缠紧，同时要检查波纹管是否因为钢筋焊接等原因产生破损，一旦发现应及时修补，在浇筑混凝土时安排专人清孔，保证管道通畅，同时，在振捣时，应注意不能破坏波纹管，且不允许管道位移，尤其应避免管道上浮，以保证达到预应力的预期效果。

2.3穿束

在桥梁施工中，穿束通常有两种方法：一是在孔道成型前就将钢束穿人波纹管中；二是在孔道成型后再进行穿束。在此主要介绍第二种方法。在孔道长度较短的情况下，可采用单根编号穿束，即每根端部贴医用胶布并编上号，逐根穿入孔道，并对应安装锚具。而当孔道较长时，宜采用编束穿孔并需使用梳形板，以防钢绞线打绞影响张拉操作和构件的使用安全，此时需用卷扬机拖拉穿束。为减小孔道摩阻力，可事先采用碱性肥皂水灌洗孔道，需注意不可在钢绞线上涂润滑油。

2.4预应力张拉

(1)张拉设备的校核;预应力施工中的各种设备、仪表，均需定期维护和校验，预应力施工是以油表读数和钢绞线伸长值这二者来控制的(双控)，并以油表读数为主，钢绞线伸长值作校核。千斤顶多次使用后缸内摩擦系数发生变化，油压表灵敏度也发生变化，因此，必须根据使用情况进行定期校验。

(2)张拉的原则;梁体强度到达设计要求后立即张拉，张拉后按规范要求压浆和安装，防止粱体因横向刚度较小，张拉后又长时间放置而产生侧弯。考虑徐变等影响，该大桥需在混凝土强度达到设计强度的100％，弹性模量等于3.55×104MPa，且混凝土龄期>12d后方可进行预应力施工。后又因考虑到控制箱梁腹板的裂缝，经设计变更，可在混凝土强度达到70％的设计强度时，进行第一次张拉——张拉应力达到(张拉控制应力)的50％，待混凝土强度达到设计强度的100％，弹性模量等于3.55×104MPa后，进行第二次张拉，达到的100％。

(3)张拉顺序;预应力筋的张拉顺序应符合设计要求，可采用分批、分阶段对称张拉，以免构件承受过大的偏心压力，同时应尽量减少张拉设备的移动次数。

2.5孔道灌浆

后张法孔道灌浆的作用是保护预应力筋和防止其锈蚀，使预应力筋与构件混凝土有效地粘结，以控制裂缝的开展。该大桥设计规定孔道灌浆为M20的水泥浆。在施工中，水泥浆的基本原材料采用了525R普通硅酸盐水泥，减水剂采用了FDN型高效减水剂，以0.38的水灰比进行配制。水泥浆的配合比为:水泥:水:减水剂=1:0.38:0.006。张拉完毕后，应立即对梁体压浆，防止预应力值损失影响起拱度。压浆前先将锚头夹片缝隙用水泥砂浆堵住，再使用压浆机压水泥浆，压浆最大压力0.6MPa，俟排气孔冒出浓浆后用木楔块封堵，压浆另一端流出浓浆后用截门封闭保压至0.5MPa达2min，关掉截门，压浆4～5h后，再拆除截门，每一孔道压浆均一次完成，并根据规范要求制作用于鉴定水泥浆强度的试件。综上所诉，该大桥的箱梁后张法施工，从确定施工方案起，就合理组织，严格要求，不仅对材料严格把关，且对所有施工人员进行了培训，按照IS09001:2000质量管理体系的要求，加强全面质量意识，保证每道工序都按照操作规程施工，既满足了设计要求，又创造了优良的施工质量。3.压浆

2.6压浆

压浆要在预应力筋张拉完毕后立即进行，防止钢筋锈蚀以及耐久性的降低。灌浆之前要保证孔道的洁净与湿润，如果是水平孔道应该首先灌注下层的孔道，而竖直孔道要遵循自下而上的顺序实施灌注，同时在下段的顶部以及上段的底部设置灌浆孔和排气孔。灌浆选用0.5mpa—0.6mpa，进行均匀缓慢的灌浆，中途不得停止。

2.7张拉过程中需要注意的问题。

进行短预应力锁（张拉的伸长量不大于30mm）张拉之前要实现对千斤顶的油缸供油，使其外伸20mm，防止出现故障工具锚拆卸困难时千斤顶不能完全的回程；安装工具锚以及工作锚时要注意防止应力筋的缠绕的发生，确保正常的锚固；在工具锚夹片外圆锥面垫一层塑料薄膜，以防止工具锚卡死；工作锚、夹片以及工具锚、夹片要配套，保证不出现断丝以及滑丝现象；回油自锚时首先将一端进行完毕，之后再进行另一端。

2.8张拉锚固。

首先是工作锚的安装：如果孔道的形状为直线，锚环的中心要与孔道同轴，如果孔道的形状为曲线，锚环要向曲率中心偏移4mm。然后使用手捶敲击夹片，使锚环以夹片顶紧；其次是工具锚、千斤顶以及限位板的安装。为了保证工具锚的拆卸，当千斤顶的张拉深长小于6cm时要将其活塞伸长3cm；之后是张拉缸进油、回程缸回油以及张拉开始操作，此过程保证工具锚的夹片的外漏长度在3cm以下；最后是在张拉持荷后进行回油自锚以及关闭电机、检查钢束的锚固情况。

2.9后张法预应力混凝土施工的安全措施。

张拉作业时除了张拉作业人员外不准其他人停留，并在现场树立明显的警告标志。张拉作业的安全要遵循以下几个原则：张拉之前对于所有的设备进行检查，及时的更换故障部件；使用到的液压设备要配备安全阀，同时设定最大的安全负荷；在高压液压软管以及千斤顶之间设置安全阀，防止软管的破裂导致的千斤顶的突然弹回；张拉设备要定期的进行校准；对承压板以及锚具设备周围的混凝土实施密切的关注；确保锚具以及相应的辅助设施的良好状态；关注张拉的全过程，防止意外事故的发生，同时佩戴防护眼镜；最后是严禁在张拉设备的后方停留。

3.预应力后张法施工常易出现的质量问题与预防措施

3.1张拉作业管理混乱

张拉设备使用混乱，表现为未经标定、检验或超期使用；随意配套组合使用，造成张拉力不准确；操作人员没有遵照原定的张拉顺序进行张拉，使结构受力不均衡，造成构件变形，出现不正常裂缝，严重时会使构件失稳。常用的预防措施如下：

（1）千斤顶、油泵及压力表要经编号配套后进行标定。每套设备标定后应及时绘出张拉力与压力表读数的关系曲系。

（2）标定张拉设备用的试验机或测力计精度不得低于±2%，压力表的直径不得小于150mm，其精度不应低于±1.5%。

（3）经配套标定的张拉设备，必须配套使用，不许随便更换，随意搭配组合使用。

（4）使用过程中，一旦其中某项设备发生故障，需要更换时仍须再行配套标定。

3.2金属波纹管孔道漏浆

现浇预应力混凝土结构浇筑混凝土时，金属波纹管（螺旋管）孔道漏进水泥浆。轻则减小孔道截面面积，增加摩阻力；重则堵孔，使穿筋困难，甚至无法穿入。当采用先穿工艺时，一旦漏入浆液将预应力筋铸固，造成无法张拉。常用的预防措施如下：

（1）金属波纹管出厂时，应有产品合格证并附有质量检验单，其各项指标应符合行业标准《预应力混凝土用金属螺旋管》（JG/T301394）的要求。

（2）搬运时应轻拿轻放，不得抛甩或在地上拖拉；吊装时不得以一根绳索在当中拦腰捆扎起吊。在室外保管的时间不可过长，应架空堆放并用毡布遮盖，防止雨露及各种腐蚀性气体或介质的影响。

（3）金属波纹管的接长，可采用大一号同型波纹管。接头管的长度为200mm～300mm，在接头处波纹管与居中碰口；接头管两端用密封胶带或塑料热塑管封裹。

（4）波纹管与张拉端喇叭管连接时，波纹管应埋入式固定端钢绞线连接时，可采用水泥胶泥或棉丝与肢带封堵。

3.3预应力筋的滑丝和断丝

后张法预应力筋张拉时，预应力钢丝和钢绞线发生断丝和滑丝，使得构件和预应力筋受力不均匀或使构件不能达到所要求的预应力值。常用的预防措施有：

（1）预应力钢材与锚具应当具有良好的匹配性，因此，现场实际使用的预应力钢材与锚具，应与预应力筋—锚具组装件锚固性能试验用的材料一致。如现场更换预应力钢材与锚具之一，应重做组装件锚固性能试验。

（2）预应力钢材下料时，应随时检查其表面质量，如局部线段不合格，则应切除。

（3）预应力筋编束时，应逐根理顺捆扎成束，不得紊乱。

（4）预应力筋穿入孔道后，应将其锚固夹持段及外端的浮锈和污物擦拭干净，以免钢绞线张拉锚固时夹片齿槽堵塞而引起钢绞。

4.结语

总之，我国的经济在不断发展，城市化进程亦在不断推进，人们对市政桥梁预应力也越来越重视，后张法预应力是市政桥梁工程施工中，使用的最为广泛的施工技术，可以说是整个工程的重要环节。它的施工质量是市政桥梁施工质量的重要保障，为了保障整个工程的施工质量，工程技术人员有必要了解与掌握预应力施工的特点及后张法预应力技术以及施工的方法，望其能从本文中得到些许参考。

参考文献：?

[1]侯名飞.综述后张法预应力施工技术在建筑结构中的应用[J]．科技风.2009(15).?

[2]胡来平.杜航.浅析后张法预应力技术在桥梁施工中的应用[J]．科技创新导报.2010(4).?

[3]冯大斌.栾贵臣主编.后张法预应力砼施工手册[M].中国建筑工业出版社2008.?

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2.5施工质量的控制和管理

保证工程质量是每一个工程项目必须要达到的基本要求,桥梁工程也是如此。在桥梁施工中施工的质量直接决定这工程项目的总体质量,所以在施工质量的控制和管理中及时引入合理使用BIM技术,就可以有效地控制施工质量确保工程项目的总体质量。在桥梁工程施工中运用BIM技术可以有效地提高工程管理全面性,利用基于BIM技术的三维立体模型表现出工程各个环节的具体操作流程,不断进行优化和完善,从而实现对桥梁工程施工质量的有力控制,保证工程项目总体质量。

3结论

综上所述,随着我国桥梁工程不断规模化发展,由于桥梁工程的复杂性,对于施工要求相对较高。而传统的施工已经无法满足当前桥梁工程发展的需要。BIM技术凭借自身强大的应用优势,在桥梁工程施工阶段的运用发挥着重要作用,为施工单位对于工程管理提供了重要的技术保障,不但有助于降低企业的成本,而且极大的提高了桥梁工程的施工水平,进而全面提高了桥梁工程整体建设质量。

参考文献:

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[2]戴博.关于BIM技术在桥梁施工监控中的应用研究[J].装饰装修天地,2019(7):328,331.

[3]高晶晶,邹俊桢,张金钥.BIM技术在桥梁施工中的应用[J].西部交通科技,2016(1),57~61.