关于建立“现浇后张预应力箱梁结构工法”的初探

1/8关于建立“现浇后张预应力箱梁结构工法”的初探摘要：作者通过建立“现浇后张预应力箱梁结构工法”的实戎，对此工法的构成、特点、适用范围、工艺流程、操作要点进行了较为详细的论述。１前言目前我国无论是公路、铁路还是城市立交桥粱，多采用“后张预应力箱梁结构”，在设计，施工及验收质量标准方面，都积累了匆当宝贵的经验。近几年，建筑市场竞争激烈。相当一部分施工企业采用粗放经营，扩大外延的办法增加在施面积。这种方法使得企业的整体素质、管理水平很难提高。由于企业不替于技术积累和技术跟踪，很难形成具有本企业特色的综合配套技术。为此，建设部干1989年颁布了《施工企业实行工法制度的试行管理办法》。因而，我们应积极实施这一“办法”，以提高企业的整体技术素质和技术管理水平。２工法的含义工法一词来自日本，日本〈国语大辞典）将工法释为工艺方法和工程方法。日本建设者的官员、科技界和工程界人士普遍认为工法是一种泛指，其词义并不严格。近几年，我画工程技术人员在总结比较综合性的施工经验时感到，用“工艺标准”、“操作规程”的方式难以表达，照规范、规程太原则又不能满足需要，故在建设部颁发的《施工企业实行工法制度的试行管理办法》中，对工法赋予了严格科学的定义，这就是“以工程为对象，工艺为核心，运用系统工程原理，把先进的技术和科学管理结合起来，经工程实践形成的综合配套的施工方法。”从这个定义出发工法有以下几个特征：（1）工法的主要服务对象是建设工程。（2）工法既不是单纯的施工技术，也不是单项技术，而是技术与管理的结合。（3）工法是用系统工程的管理和方法总结庄来的施工经验，具有较强的系统性、科学性和实用性。（4）工法的核心是工艺技术，（5）工法是企业标准的重要组成部分，是施工经验的总结，是宝贵的技术财富并为管理人员服务，概括起来说：工法是施工过程中理论与实践的完美结合，并将其系统的用文字表达出来。３“后张预应力箱梁结构工法”的构成根据目前国内施工工艺及技术水平，该法由四部分构成：（1）模板成型，（2）结构钢筋绑扎及预应力孔道布置，（3）混凝土的浇筑；（4）预应力的施加，４建立工法时解决的问题工法是理论与实践结合的产物，因而建立工法时必须将实践过程中遇到的问题采取措施加以解决，从而保证工程能顺利实施，才是一部完整的工法。４.１横板成型中应解决的问题４.１.１模板的防锈2/8模板锈蚀或表面粗糙直接影响到砼的外观，在城市立交、机场或繁华地带，外观是十分重要的使用性能之—。一些较为先进的国家对此都十分重视。如法国巴黎国际机场，采用混凝土本色做为装饰，既节约丁装饰的巨额费用又美观大方。因而是工程中不可忽视的—个重要环节。一般采用钢模板，将模板除锈后就可直接使用，而在重点部位有较大影响的工程中，应对模板进行静电喷涂处理。在实际工程中，我们发现传统的涂脱模剂、涂油或涂漆工艺均不能满足要求。只有在少数无雨、无风、无土的地区方才适用。而涂漆工艺更不可取，一旦脱落反而贴在混凝土上，更加影响外观。在一些湿度小、温差小的地区，也可采用铅框非金属模板或木模饰面。其工程效果也比较理想。４.１.２夸桥、斜桥、谈截面桥的模板成型在弯桥，斜桥、变截变桥模板成型中，首先遇到的问题就是如何保证结构的几何形状。在弯桥工程中，屏形钢模板不仅成本较高，而且利用率极低，一般一座桥梁使过后，很难再次使用。故我们认为采用钢木结合的模板更具广泛的适用性。木模应装3～5mm，塑斜饰面板以保证与钢模的—致外观。在变截面梁施工中，可利用钢管的挠度来实现截面的变化，这已在多座桥梁中被证明为可能，并保证丁整体线型的美观。４.１.３内模的施工目前内模—般有三种常用的施工工艺，即钢模、木模及胶囊，其中钢模，木模较为普遍，胶囊只限于大批量生产时才被采用。在工程实残中我们发现木模做为内模具有最广泛的适用性和最低廉的价格。但必须采取相应的措施才能保证木材的回收率。用木模致少有两大优点：首先，对于内张拉的箱集结构来讲，木模成型较容易，也更加容易固定内外模及锡具的连系：其次，加果用水泥袋或纤维布做内模外侧饰面，可以使木材回收率大大提高，并起到防止漏浆的作用，既降低了成本义保证了质量。４.２结构钢筋绑扎与预应力孔道布置施工中应解决的问题结构钢筋绑扎与预应力孔道布置是预应力箱梁结构施工的重要组成部分，直接关系到箱粱结构的质量。在后张预应力箱梁结构牛，结构钢筋必须保证粱体能够承受预应力施加时所产生的荷载及预应力孔道，锚板的架立功能，而预应力孔道的成型质量则是能否按照设计施加预应力的基本保库。４.2.１结构钢筋在绑扎过程中必须先解决钢筋的立位稳定性问题在工程中可以先绑横隔粱、中隔梁钢筋，最后再绑扎梁腹结构钢筋。这样可以增加稳定悦，但在穿波纹管时仍湛对钢筋进行加固。如果不采取措施，金发生波纹管位置不准，结构钢筋倾斜等问题。４.2.２预应力孔道成型的主要施工要求位置准确、线型园顺、密闭性能好解决好下届三个问题对能否满足以上耍求十分重要。（1）施工前必须校验孔道符座标位置与曲线长度是否相符，否则常会发生孔诣及锚区位置与断面不符的情况，造成孔道、模板的返工修改。（2）在设计中，一般锚区钢筋与结构钢筋分别承担各自功能。因而经常发生办钢筋密集地段相互位置发生矛盾的现象。因此，施工中必须加以整理，排好位置，加处于隔梁处或结构钢筋直径较粗时，可通过设计进行精简，避免发生钢筋过密以至无法绑礼或混凝土无法浇筑的情况发生，一旦这种情况发生，极易造成锚区混凝土出现蜂窝，狗洞。降低了锚座的承庄能力，直接影响预应的施加。3/8（3）在墩柱、隔梁处一般钢筋都比较密，必须对上述截面的钢筋与孔返位置进行排列。特别是有横向预应力时，一般位置都排不开。通过设计调整时，应以纵向线型为中。绑扎钢筋时也应特别注意绑扎顺序，避免钢筋绑扎成型后孔道无法就验或锚座预埋件无法放人。４．３浇筑混凝土施工中应解决的问题浇筑混凝土箱罢结构是环节录多、最不易控制的一道工序。在施工中必须解决好施工组织、浇筑顺序、强度、坍落度控制、振捣及孔道保护等一系列问题才能保证浇筑质量以及下上工序的顺利完成。施工组织是根据浇筑量、浇筑方式、浇筑顺序等因素考虑的。由于混凝士一旦开始浇筑则必须连续完成，因此在施工中必须考虑到以下凡个方面：（1）混凝土开盘前必须检查是否有满足此次浇筑量的、足够的屋材料（即：水泥、石子、砂及水源）。同时必须有备用搅拌机械和电源。（2）必须有足以满足浇筑速度的运输工具，当运距过远时，要有保证到场质量的外加剂，同时耍有专项措施保证运输路线的畅通，当运输路线情况复杂时应考虑备用运输路线，（3）在混凝士浇筑施工中对混凝土自身质量设看两层质量控制是十分必要的，即混凝土出盘质量控制和现场入模前质量控制。（4）当混凝土浇筑高度大、采用泵车施工时，应有备用泵车或吊车和灰斗。（5）搅拌站与浇筑现场之间要有能迅速勾通信息的通信手段或交通工具，以便能及时调整混凝土质量或浇筑速度。（6）混凝土现场要有合理的照明布置，并有备用电源、备用振捣器械及熟练的模板工、钢筋工。（7）在考虑浇筑顺序与浇筑方式时应根据箱粱结构断面跨径、排架模板型式及浇筑速度进行选择。一般来讲，以排架模板不至偏压变形，混凝土浇筑接缝不超过２小时，能够分层及时振捣为原则。（8）混凝土浇筑前必须进行浇筑方案交底，特别是振捣人员要对振捣质量及孔道保护两方面负责。要划分清楚各个振捣人员的界限挂牌负责。（9）浇筑时应有专人负责预应力孔道及排气孔、预埋件的保护。在以往的工程中我们采用循环水拉球法，有效的防止了瞎孔。回时循环水也可以带走部分高标号水泥产生的水化热。（10）预应力箱梁混凝土标号一般都在C38以上，而箱梁腹板较窄，钢筋及孔道密集这就要求石子粒径要小，混凝土的坍落度和易性要好。因此对强度、坍落度、和易性的控制尤为重要。我们得出的经验是选择高标号水泥、高强度破碎石、石英砂并精心试配，选择适当的外加剂就可以有效的控制强度、坍解度及和易性，其中，现场外加剂二次掺加技术尤为重要。４．４施加预应力施工中应解决的问腿预应力施加是后张预应力箱粱结构质量的最终体现。预应力的施加效果是由孔道位觉线型、预应力筋的力学性能、张拉控制程序、锚具质量精度等多方面因素构成。但其将归结为预应力施加量与预应力损失两部分。这两者之差也就是预应力的施加效果。玄预应力施加过程中经常遇到的只有３个问题：断丝、滑丝、预应力损失，解决好这３个问题也就保证了预应力的施加效果。４.４.１断丝（1）造成断丝的原因：a.预应力筋力学性能不合格。4/8b.锚板喇叭筒、锚板、锚环及千斤顶不同心，造成偏拉，受力不均。c.锚垫板的选用也是原因之一。目前采用的锚垫板有钢制与铸钢制两种。钢制垫板喇叭筒较细、校长，端部也比较锋利，稍有连接不顺，张拉时就可能造成对预应力筋的伤害。而铸钢制垫板喇叭筒较短粗，端部与孔道用内插式连接。故应尽量选用后者。d.采用高强钢丝做为预应上筋时，锚具夹片硬度不能太高，齿高也不能过大：这样稍有偏控就造成刻痕过深，容易发生断丝。（2）防止断丝的措施：a.严格材料力学性能试胎。强度相同，延伸率差异较大的两批材料不能同束使用。b.在施工中应考虑锚垫板喇叭筒与波纹的连接。安装千斤顶应做到安正与垫板方向垂。（3）断丝处理：a.双张钢束时可先用卸锚器松锚，然后移动钢束，用单孔小顶进行张拉，这样就缩短了千斤顶占用长度。b.当预应力束较短时，也可以用单张代替双张的办法加以解决。c.当本身就是单张的钢束发生断丝时，一般采用超张拉的办法加以解决，超张时可采用全断面超张或同束号超张的办法。因为一般设计都未用足0.75Rbv只用到0.7左右，超张时应根据断丝数量计算超张值。计算时应以规范控制应力误差下限为准。４.４.２滑丝（1）造成滑丝的原因：a.锚环、夹片硬度不够或夹片齿过浅。b.钢束、夹片清理不彻底、有油、锈或杂物张拉时存在于夹片与钢束之间或夹片与锚环之间。c.当铺环孔坡度过小、过大时都可能发生滑丝。安装夹片顶面不齐也能造成滑丝。d.千斤顶张拉时回油过快也可能发生滑丝现象。拆卸工具锚时巨烈震动也可能造成滑丝。（2）防止滑丝的措施：a.张拉前对钢束锚锚固部分、锚环、夹片进行彻底清理，安装夹片时要保证外露部分相同，顶面平齐。b.根据所采用的钢束种类选择锚具。当用高强钢丝时宜采用XM型锚具，因该锚具夹片有偏转角，锚固方向为360°无间隙。当采用钢纹线时则OVM型锚具较为适宜。(3)滑丝的处理：滑丝处理一般采用单孔补张，补张不成功时可用叠加锚环法处理。４.４.３预应力损失在预应力的６种损失牛，混凝土干缩损失、徐变损失两种不易控制。但其损失值与其它４种相比也较小。因此，要想减小预应力损失应在其它４种损失上想办法。（1）孔道库阻损失。孔道摩阻的损失值较大，实践证明，孔道布设对铺置轨道筋，加密架立筋，在张拉锡固前先不上夹片，反复单张拉数次都可以有效的降低孔道摩阻系数。（2）锚具回缩损失。减小锐具回缩损失可以两方面入手。一是选用机械顶锚的锚具及张拉机具。二是当采用自锚体系时，适当减小锚环与限位板之间的间距，但调整时必须注意不能调整过大，否则锚具回缩损失虽然减小，但锚口损失增加，得不偿失。（3）混凝土压缩损失。5/8减小混凝土压缩损失可在不影响结构受力状态的前提下，通过调整张拉顺序于以减小，一般原则是先长后短、对称施压，一次完成。（4）松驰损失。减小松驰损失的办法，除采用高强低松驰钢纹线外，唯—的办法是及时饱满的灌浆并全水泥浆迅速达到设计强度。５“后张预应力箱梁结构工法”“后张预应力箱梁结构工法”的研究始于1987年北京安慧立交桥工程，后经西厢菜户营立交工程、紫竹立交桥工程，首都机场候机楼栈桥平台工程、四元立交桥工程的不断总结完善，而形成工法。在工法的形成过程中，逐步采用了高强混凝土、高强低松驰钢纹线及符合FTP标准的群锚体系等—系列新工艺、新技术因而在一定程度上代表了目前国内后张预应力箱梁结构施工的先进水平。５.１特点后张预应力箱梁结构工法是包括模板成型钢筋绑扎与预应孔途布置、混凝土浇筑、预应力施加四部分组成的一套完差工法。由于后张预应力箱粱结构具有跨度大、施工方法灵活、结构刚度大、抗震能力强，行车舒适、外形美观等—