第九章 预应力混凝土梁桥施工

1、预应力混凝土梁桥施工预应力混凝土梁桥施工内容l一、先张法施工l二、 后张法施工 l三、 预应力连续梁悬臂施工l四、 预应力连续梁顶推施工一、先张法预应力施工-概念l先张法预应力施工定义：在灌筑混凝土前张拉预应力筋，将其临时锚固在张拉台座上，然后立模浇筑混凝土，待混凝土达到规定强度（不得低于设计强度等级的75）时，逐渐将预应力筋放松，这样就因预应力筋的弹性回缩通过其与混凝土之间的粘结作用，使混凝土获得预压应力 。一、先张法预应力施工-方法l1、先张法生产的方法l 台座法、机组流水法l2、台座法的特点：台座法不需复杂机械设备，施工适用性强，故应用较广。采用台座法时，构件施工的各道工序全部在固定台座

2、上进行。l3、机组流水法特点：采用机组流水法时，构件在移动式的钢模中生产，各个工序都在钢模中完成。机组流水法可加快生产速度，但需要大量钢模和较高的机械化程度，且需配合蒸汽养护，因此只用于工厂内预制定型构件。一、先张法预应力施工-施工工艺l1、先张法施工工序（台座法）l 台座准备安装预应力筋张拉预应力筋钢筋的绑扎与安放安装模板浇注混凝土养护拆模放松预应力筋l2、各工序施工要点l （1）台座准备施工要点 l 要求有足够的强度、刚度和稳定性。l 台座按构造型式不同，可分为墩式和槽式两类。一、先张法预应力施工-施工工艺l 墩式台座构造图一、先张法预应力施工-施工工艺l 槽式台座构造图一、先张法预应力施

3、工-施工工艺l2、各工序施工要点l （2）预应力筋的安装施工要点l 1）预应力筋的制备l 它包括下料、对焊、镦粗或轧丝、冷拉等工序。l 钢筋下料前应先做原材料检验和冷拉试验，以确定其冷拉伸长率和弹性回缩率等值。钢筋下料长度应根据台座长度、梁长、焊接接头压缩长度、冷拉伸长率、弹性回缩率等综合考虑决定。l 对焊一般应在冷拉前进行，以免冷拉钢筋高温回火后失去冷拉所提高的强度。对焊质量应严格控制，IV级钢筋的对焊一般在对焊机上进行。 一、先张法预应力施工-施工工艺l 镦粗或轧丝l 采用镦头锚具时，对于直径在12毫米以下的钢筋可采用液压冷镦机将钢筋端头镦粗成圆头，并利用开孔的钢垫板组成锚具。对于较粗的钢

4、筋需要用热镦法来加工，即可利用对焊机将钢筋加热加压形成镦头。 l 冷拉l 钢筋冷拉按照控制方法可分为“单控”（即仅控制冷拉伸长率）和“双控”（即同时控制应力和冷拉伸长率）两种。冷拉最好能采用“双控冷拉，这样既可保证质量，还可在设计上充分利用钢材强度。采用双控冷拉时应以应力控制为主，伸长率控制为辅。在没有测力设备的情况下，只能采用“单控冷拉”。一、先张法预应力施工-施工工艺l （3）预应力筋的张拉工艺l 预应力筋的张拉方法l 单根张拉、多根张拉l 预应力筋的张拉程序l 预应力筋张拉一般采用超张拉的方法进行。一、先张法预应力施工-施工工艺单根张拉示意图一、先张法预应力施工-施工工艺l 多根张拉示意

5、图一、先张法预应力施工-施工工艺l （4）混凝土工作l 混凝土必须一次连续灌筑完毕；振捣时，应避免碰击预应力筋。l （5）预应力筋张拉力的放松l 预应力筋的放松采用以下方法:砂箱放松法、千斤顶放松法、张拉放松法、氧割法、滑楔放松 。l 一、先张法预应力施工-施工工艺砂箱放松法一、先张法预应力施工-施工工艺l 千斤顶放松张拉力示意图一、先张法预应力施工-施工工艺l 预应力筋的放张顺序，应符合设计要求；当设计无专门要求时，应符合下列规定： l 、对承受轴心预压力的构件（如压杆、桩等），所有预应力筋应同时放张。l 、对承受偏心预压力的构件，应先同时放张预压力较小区域的预应力筋，再同时放张预压力较大区

6、域的预应力筋。 l 、当不能按上述规定放张时，应分阶段、对称、相互交错地放张。以防止在放张过程中，构件产生弯曲、裂纹及预应力筋断裂等现象。 l 、放张后预应力筋的切断顺序，宜由放张端开始，逐次切向另一端。 二、后张法预应力施工 概念l 1、后张法预应力施工定义l 先制作留有预应力筋孔道的梁体，待其混凝土达到规定强度后，再在孔道内穿入预应力筋进行张拉并锚固，最后进行孔道压浆并浇灌梁端封头混凝土 。二、后张法预应力施工 工序l1、后张法施工工序l 钢筋的绑扎与安放预留孔道安装模板浇注混凝土养护拆模清孔穿预应力张拉预应力锚固、压浆二、后张法预应力施工 施工工艺l1、预应力筋孔道成型 l （1)成孔要

7、求：预应力筋留设的孔道尺寸与位置应正确，孔道要平顺，端部的顶埋钢板应垂直于孔道中心线。孔道直径一般应比预应力筋的外径大1015mm。l (2)成孔方法：抽管成孔法和预埋成孔法，现常用的是预埋成孔法 。l 1）抽管成孔法 l 钢管抽芯法 、胶管抽芯法 二、后张法预应力施工 施工工艺l2）预埋成孔法l 预埋成孔法，即将波纹管直接埋设在构件中而不再抽出。这种方法尤其适用于曲线孔道的留设。l 波纹管可采用金属或塑料制成。 二、后张法预应力施工 施工工艺l2、预应力筋的张拉工艺、预应力筋的张拉工艺l 当梁体混凝土的强度达到设计强度的75以上时，才可进行穿束张拉。穿束前，可用空压机吹风等方法清理孔道内的污

8、物和积水，以确保孔道畅通。l （1）千斤顶种类：l 后张法张拉预应力筋所用的液压千斤顶按其作用可分为单作用（张拉）、双作用（张拉和顶紧锚塞）和三作用（张拉、顶锚和退楔）等三种型式。l 按其构造特点则可分为锥锚式、拉杆式和穿心式等三种型式。 二、后张法预应力施工 施工工艺l（2）预应力筋张拉注意事项l 预应力筋张拉时，应按顺序对称地进行，以防过大偏心压力导致梁体出现较大的侧弯现象。分批张拉时，先张拉的预应力筋应考虑因后张拉其他预应力筋所引起弹性压缩的预应力损失。二、后张法预应力施工 施工工艺l 张拉锚具示意图二、后张法预应力施工 施工工艺 GJ2Y-60A型千斤顶构造示意图 二、后张法预应力施工

9、 施工工艺l 3、孔道压浆 l （1）孔道压浆的目的：为了保护预应力筋不致锈蚀，并使力筋与混凝土粱体粘结成整体，从而既能减轻锚具的受力，又能提高梁的承载能力、抗裂性能和耐久性。l （2）孔道压浆注意事项：压浆时应用用专门的压浆泵进行，压浆时要求密实、饱满，并应在张拉后尽早完成，一般应在24h内完成。l （3）孔道压浆的工艺要点l 1）压浆前的准备工作l 准备工作的内容：清孔和填塞锚塞周围的间隙。清孔：用压力水冲洗孔道，排除孔内粉渣杂物，确保孔道畅通，并吹去孔内积水。l 填塞：用环氧砂浆或棉花和水泥浆填塞锚塞周围的钢丝间隙。l 二、后张法预应力施工 施工工艺l 2）水泥浆的制备l 水泥浆可用小型

10、灰浆拌和机拌制。搅拌机的转速应不低于1000r/min，每次拌量以不超过40分钟的使用量为宜。用于临时储存浆液的储料亦应具有搅拌功能，且应设置网格的尺寸不大于3mm。l 水泥浆的温度不宜过高或过低，夏季不宜超过25，冬季不宜低于5，不然则需要采取降温措施或采用冬季施工措施。l 3）压浆工艺l 压浆工艺有“一次压注法”和“二次压注法”两种，前者用于不太长的直线形孔道，对于较长的孔道或曲线形孔道以“二次压注法”为好。 二、后张法预应力施工 施工工艺l4、封端、封端l 孔道压浆后应立即将梁端水泥浆冲洗干净，并将端面混凝土凿毛。在绑扎端部钢筋网和安装封端模板时，要妥善固定，以免在灌筑混凝土时因模板走动

11、而影响梁长。封端混凝土的强度应符合设计要求。设计无要求时，一般不宜低于构件混凝土强度等级值的80%。 预应力连续梁悬臂施工预应力连续梁悬臂施工预应力连续梁悬臂施工预应力连续梁悬臂施工 概述l 1、 悬臂施工法（分段施工法）：l 悬臂施工法是以桥墩为中心向两岸对称地、逐节悬臂接长的施工方法。l 2、悬臂施工的施工特点l （1）采用悬臂施工时需进行体系转换l （2）桥跨间不需搭设支架，施工不影响桥下通航或行车。l （3）多孔桥跨结构可同时施工，加快施工进度。l （4） 悬臂施工法使桥梁跨越能力提高，并适合变截面桥梁的施工。l （5）悬臂施工用的悬拼吊机或挂篮设备可重复使用，施工费用较省，可降低工程

12、造价。预应力连续梁悬臂施工预应力连续梁悬臂施工 悬臂浇筑法施工悬臂浇筑法施工l 1、悬臂浇筑法定义：悬臂浇筑采用移动式挂篮作为主要施工设备，以桥墩为中心，对称向两岸利用挂篮浇筑梁段混凝土，待混凝土达到要求强度后，张拉预应力束，再移动挂篮，进行下一节段的施工。 预应力连续梁悬臂施工预应力连续梁悬臂施工 悬臂浇筑法施工悬臂浇筑法施工l 2、悬臂浇筑施工程序 l 施工程序一般如下：l （1）在墩顶托架上浇筑0号块并实施墩梁临时固结系统；l （2）在0号块上安装悬臂挂篮，向两侧依次对称地分段浇筑主梁至合龙段；l （3）在临时支架或梁端与边墩问临时托架上支模板浇筑现浇梁段。当现浇梁段较短时，可利用挂篮浇

13、筑；当与现浇相接的连接桥是采用顶推施工时，可将现浇梁段锚固在顶推梁前端施工，并顶推到位。此法不需要支撑，省料省工；l （4）主梁合龙段可在改装的简支挂篮托架上浇筑。多跨合龙段浇筑顺序按设计或施工要求进行。预应力连续梁悬臂施工预应力连续梁悬臂施工 悬臂浇筑法施工悬臂浇筑法施工悬臂浇筑分段示意图墩顶梁段；0号块两侧对称分段悬臂浇筑；支架浇筑梁段；主梁跨中合龙段预应力连续梁悬臂施工预应力连续梁悬臂施工 悬臂浇筑法施工悬臂浇筑法施工l 3、悬臂梁段0号块施工l 主要施工工序l （1）在墩顶及支架上搭设施工托架l （2）在平台上安装模板、钢筋及其支撑体l （3）浇注混凝土l （4）养护l （5）拆模 预

14、应力连续梁悬臂施工预应力连续梁悬臂施工 悬臂浇筑法施工悬臂浇筑法施工l （1）施工托架l 常用施工托架有扇形托架、高墩托架、墩顶预埋牛腿托架平台、临时墩及型钢结构支承平台。 扇形托架示意图 高墩托架示意图 1-箱梁2-圆柱形铰；3-承托槽钢；4-墩身；5-承台；6-支座；7-预埋牛腿墩顶预埋牛腿托架平台 示意图a）顺桥向；b）平面1-万能杆件托架；2-平台面层结构；3-桥墩；4-预埋牛腿支点临时墩及型钢结构支承平台 示意图a）顺桥向；b）I-I平面预应力连续梁悬臂施工预应力连续梁悬臂施工 悬臂浇筑法施工悬臂浇筑法施工l （2）0号块模板和支架l 其设计、施工的主要技术要求是：l 1）应有足够的

15、刚度和强度；l 2）准确计算在浇筑过程中结构的弹性变形和非弹性变形；l 3）施工偏差和定位要求应符合有关规范的规定；l 4）便于操作，确保施工质量。预应力连续梁悬臂施工预应力连续梁悬臂施工 悬臂浇筑法施工悬臂浇筑法施工l （3）0号块混凝土浇筑l 墩顶梁段混凝土浇筑时，宜采用全断面一次浇筑完成，当梁段过高一次浇筑完成难以保证质量时，可沿高度方向分两次浇筑，但宜将两次浇筑混凝土的龄期差控制在7d以内。预应力连续梁悬臂施工预应力连续梁悬臂施工 悬臂浇筑法施工悬臂浇筑法施工l 4、挂篮施工l 挂篮是悬臂浇筑施工的主要机具。挂篮是一个能沿着轨道行走的活动脚手架，挂篮悬挂在已经张拉锚固的箱梁梁段上，悬臂

16、浇筑时箱梁梁段的模板安装、钢筋绑扎、管道安装、混凝土浇筑、预应力张拉、压浆等工作均在挂篮上进行。 预应力连续梁悬臂施工预应力连续梁悬臂施工 悬臂浇筑法施工悬臂浇筑法施工（1）挂篮设备组成系统如下：底模平台模板系 上滑平台 主桁 吊锚系 走行系 预应力连续梁悬臂施工预应力连续梁悬臂施工 悬臂浇筑法施工悬臂浇筑法施工预应力连续梁悬臂施工预应力连续梁悬臂施工 悬臂浇筑法施工悬臂浇筑法施工l （2）挂篮的安装l 1)检查安装质量，并做载重试验，以测定其各部位的变形量，并设法消除其永久变形。l 2)在墩顶拼装挂篮，拼装时应对称进行。l 3)挂篮的操作平台下应设置安全网，呈全封闭形式，四周设围护，上下应有

17、专用扶梯，方便施工人员上下挂篮。l 4)挂篮行走时，须在挂篮尾部压平衡重，以防倾覆。浇筑混凝土梁段时，必须在挂篮 。预应力连续梁悬臂施工预应力连续梁悬臂施工 悬臂浇筑法施工悬臂浇筑法施工l （3）挂篮移动l 1）首先在梁段顶面找平并测量好轨道位置，铺设垫枕和轨道，然后脱模，将底模用倒链滑车吊挂在外模走行梁上，松开主构架后锚，用倒链牵引前支座使挂篮、底模架、外侧模一起向前移动至下一节段预定位置并重新锚固在轨道上。安装后吊带，将底模架吊起。l 2）其次在该梁段上安装外侧模走行梁后吊架，然后解除一个前一梁段上的后吊架，移至该梁段预留孔道安装好，再解除另一个。走行梁就位后调整好外模板和底模标高，内模在

18、底板和腹板钢筋绑扎完成后才拖出，最后封端模。 预应力连续梁悬臂施工预应力连续梁悬臂施工 悬臂浇筑法施工悬臂浇筑法施工l （4）挂篮试压l 1）试验台加压法l 2）水箱加压法预应力连续梁悬臂施工预应力连续梁悬臂施工 悬臂浇筑法施工悬臂浇筑法施工挂篮水箱法试压示意图菱形挂篮试验台试压示意图 预应力连续梁悬臂施工预应力连续梁悬臂施工 悬臂浇筑法施工悬臂浇筑法施工l （5）浇筑混凝土时消除挂篮变形的措施l 1）箱梁混凝土一次浇筑法l 箱梁混凝土的浇筑采用一次浇筑，并在底板混凝土凝固前全部浇筑完毕。l 2）水箱法l 浇筑混凝土前先在水箱中注入相当于混凝土质量的水，在混凝土浇筑过程中，逐步放水使挂篮的负荷

19、和挠度基本不变。l 3）抬高挂篮的后支点法l 此法需用设备很少，较水箱法简单，但需顶起量合适。顶起量应由实测确定。预应力连续梁悬臂施工预应力连续梁悬臂施工 悬臂浇筑法施工悬臂浇筑法施工l 5、边跨现浇施工l 施工边跨支架上的现浇梁段部分时，可在墩旁搭设临时墩支承平台，一般采用万能杆件、贝雷架等拼装，在其上分段浇筑。 预应力连续梁悬臂施工预应力连续梁悬臂施工 悬臂浇筑法施工悬臂浇筑法施工l 6、合龙段施工l （1）连续梁的分段悬浇施工，常采用对称施工，但在一定条件下也可用不对称施工。l （2）通常多跨连续梁合龙段施工的顺序为先各边跨，再各次边跨，最后为中跨。次边跨和中跨合龙段施工的原则和要求类似

20、边跨合龙施工，中跨合龙段因温差引起的变形变位大，由此产生的应力也大，对合龙临时连续约束的设施亦有更高要求。预应力连续梁悬臂施工预应力连续梁悬臂施工 悬臂拼装施工悬臂拼装施工l 1、悬臂拼装法(简称悬拼)：l 利用移动式悬拼吊机将预制梁段起吊至桥位，然后采用环氧树脂胶和预应力钢丝束连接成整体。采用逐段拼装，一个节段张拉锚固后，再拼装下一节段。悬臂拼装的分段，主要决定于悬拼吊机的起重能力，一般节段长25m。 l 适用性：预制场地及运吊条件好，特别是工程量大和工期较短的梁桥工程。预应力连续梁悬臂施工预应力连续梁悬臂施工 悬臂拼装施工悬臂拼装施工l 2、悬臂拼装特点l (1)进度快 。l (2)制梁条

21、件好，混凝土质量高。 l (3)收缩、徐变变形小。 l (4)线形好。l (5)适合多跨梁施工。预应力连续梁悬臂施工预应力连续梁悬臂施工 悬臂拼装施工悬臂拼装施工l 3、悬臂拼装施工工序l （1）梁体节段的预制l （2）移位 l （3）堆放l （4）运输l （5）梁段起吊拼装l （6）悬拼梁体体系转换l （7）合龙段施工。 预应力连续梁悬臂施工预应力连续梁悬臂施工 悬臂拼装施工悬臂拼装施工l 4、各工序施工要点（1）梁段预制 l 1）预制方法 ：长线浇筑或短线浇筑的立式预制和卧式预制 l 长线预制l 长线预制是在预制厂或施工现场按桥梁底缘曲线制作固定台座，在台座上安装底模进行节段混凝土浇筑工作

22、。 预应力连续梁悬臂施工预应力连续梁悬臂施工 悬臂拼装施工悬臂拼装施工 长线法台座1-长线台座；2-梁底线形；3-预制梁段；4梁顶线形；5-待浇梁段；6待浇梁段位置预应力连续梁悬臂施工预应力连续梁悬臂施工 悬臂拼装施工悬臂拼装施工预应力连续梁悬臂施工预应力连续梁悬臂施工 悬臂拼装施工悬臂拼装施工l 短线预制l 短线预制是在固定台位且能纵移的模板内浇筑，由可调整内、外部模板的台车与端梁来完成的。当第一节段混凝土浇筑完成后，在其相对位置上安装下一节段模板，并利用第一节段混凝土的端面作为第二节段的端模完成第二节段混凝土的浇筑工作。l 这种方法适合节段的工厂化生产预制，设备可周转使用，短线台座除基础部

23、分外，多采用钢料加工制作。 预应力连续梁悬臂施工预应力连续梁悬臂施工 悬臂拼装施工悬臂拼装施工 预应力连续梁悬臂施工预应力连续梁悬臂施工 悬臂拼装施工悬臂拼装施工l 卧式预制l 当主梁为桁架梁时，具有较大的桁高和节段长度，且桁架的桁杆截面尺寸不大时，常采用卧式预制。l 混凝土梁段预制时注意事项:l 相邻节段之间接触紧密，故必须以前面浇筑完成的节段的端面作为后来浇筑节段的端模，同时必须采用隔离剂使节段出坑时相互容易从接缝处脱离。预应力连续梁悬臂施工预应力连续梁悬臂施工 悬臂拼装施工悬臂拼装施工l （2）预制场地布置l 1）预制场地主要设施有：预制台座、龙门吊、存梁场、拌和站。l 2）场地布局可分

24、为平行式、垂直式和沿河式。（按照台座与河流及桥位的关系 ）3）场内布置：用缆索起重机运输，宜作平行式布置；用驳船运输，宜作垂直式的长线布置或平行式的短线布置。预应力连续梁悬臂施工预应力连续梁悬臂施工 悬臂拼装施工悬臂拼装施工l （3）梁段移运、存放和整修l 1）移运前准备工作l 2）梁段脱模l 3）梁段吊点设置l 4）龙门吊机设置l 5）梁段存放l 6）梁段整修预应力连续梁悬臂施工预应力连续梁悬臂施工 悬臂拼装施工悬臂拼装施工l （4）悬拼方法l 1）浮吊拼装法l 重型的起重机械装配在船舶上，全套设备在水上作业就位方便，40m的吊高范围内起重力大，辅助设备少，相应的施工速度较快，但台班费用较高

25、。一个对称干接悬拼的工作面，一天可完成24段的吊拼。l 2）悬臂吊机拼装法l 悬臂吊机由纵向主桁架、横向起重桁架、锚固装置、平衡重、起重系、行走系和工作吊篮等部分组成。l 3）连续桁架(闸式吊机)拼装法l 连续桁架悬拼施工可分移动式和固定式两类。l 4）缆索起重机(缆吊)拼装法预应力连续梁悬臂施工预应力连续梁悬臂施工 悬臂拼装施工悬臂拼装施工预应力连续梁悬臂施工预应力连续梁悬臂施工 顶推施工顶推施工l 1、顶推法的施工定义l 沿桥纵轴方向的台后开辟预制场地，分节段预制混凝土梁身，并用纵向预应力筋连成整体，然后通过水平液压千斤顶施力，借助不锈钢板与聚四氟乙烯模压板特制的滑动装置，将梁逐段向对岸顶

26、进，就位后落架，更换正式支座完成桥梁施工。l 2、顶推法的特点l 施工时不受外界天气影响，且在顶推时主要用千斤顶来顶推，其施工设备简单，施工时较平稳，噪声低，施工质量好。预应力连续梁悬臂施工预应力连续梁悬臂施工 顶推施工顶推施工顶推施工程序图 预应力连续梁悬臂施工预应力连续梁悬臂施工 顶推施工顶推施工预应力连续梁悬臂施工预应力连续梁悬臂施工 顶推施工顶推施工l3、顶推种类l （1）单点顶推l 1）单点顶推的装置集中在主梁预制场附近的桥台或桥墩上，前方墩各支点上设置滑动支承。l 2）顶推装置又可分为两种：一种是由水平千斤顶通过沿箱梁两侧的牵动钢杆给预制梁一个顶推力；另一种是由水平千斤顶与竖直千斤

27、顶联合使用，顶推预制梁前进。l 3）单点顶推的施工工序l 顶梁、推移、落下竖直千斤顶和收回水平千斤顶的活塞杆预应力连续梁悬臂施工预应力连续梁悬臂施工 顶推施工顶推施工l （2）多点顶推l 1）多点顶推的装置主要布置在：在每个墩台上。l 2）多点顶推装置：主要是拉杆式顶推装置l 3）施工程序为落梁、顶推、升梁和收回水平千斤顶的活塞，拉回支承块，如此反复作业。l 4）多点顶推施工的关键在于同步。因为顶推水平力是分散在各桥墩上，一般均需通过中心控制室控制各千斤顶的出力等级，保证同时启动，同步前进，同时停止和同时换向。 预应力连续梁悬臂施工预应力连续梁悬臂施工 顶推施工顶推施工l 4、施工要点 （1）

28、滑动装置l 1）水平一竖向千斤顶顶推方式的滑动装置，一般由摩擦垫、滑块（支承块）、滑板和滑道组成。l 2）拉杆顶推方式的滑动装置由滑板与滑道组成。 l 3)滑动装置的摩擦系数宜由滑板和滑道的材料进行试验确定。 l 4）当主梁底部与滑板接触时，随着梁段的顶推前进，滑道上的滑板从前面滑出后，应立即自后面插入补充，补充的滑块应涂以润滑剂，并端正插入。 预应力连续梁悬臂施工预应力连续梁悬臂施工 顶推施工顶推施工l (2)导向装置l 为了使顶推能正确就位，施工中的横向导向是不可少的。横向导向装置主要有：楔形导向板、千斤顶。横向导向装置应具有足够的承载力，防止纠偏时损坏。预应力连续梁悬臂施工预应力连续梁悬臂施工 顶推施工顶推施工l （3）梁段顶推时注意事项l 1）顶推