简支转连续预应力箱梁预制安装及体系转化施工控制

1、2016年度优秀科技论文 简支转连续预应力箱梁预制安装及体系转化施工控制简支转连续预应力箱梁预制安装及体系转化施工控制 中国铁建大桥工程局 杨西川 秦慧勇 刘海辉摘 要：在公路桥梁建设中，预应力预制箱梁的应用越来越普遍。和现浇箱梁比较，预制箱梁对地理环境的要求低，如果用架桥机配合安装，几乎对地基没什么压实度的要求，简支转连续预应力箱形梁桥由于其独特结构形式，在桥梁建设中已有广泛的应用。这种结构不仅具有简支梁桥施工简便的优点，又具有连续桥梁的一些特性。本文就延吉市延东桥改建工程西幅桥的新建，主要分析了简支预应力箱梁的生产、智能张拉、真空循环压浆、吊运安装、简支转连续的体系转换及每个施工环节所要控

2、制的重点内容。关键词：混凝土箱梁；预应力；智能张拉；真空循环压浆；简支转连续；施工质量控制1 引言城市道路要求行车平稳、舒适，这对其中的桥梁结构提出了更高的要求。简支桥梁属于静定结构，它具有构造简单，受力明确，施工方便，维修养护容易，地基不均匀沉降不产生附加内力等特点。连续梁桥由于具有变形小，刚度大，伸缩缝少，行车平稳舒适，抗震能力强等许多优点，正取代简支梁逐渐成为桥梁建设的常用结构形式，但由于现浇预应力混凝土连续梁桥相对简支梁桥而言施工复杂，特别是对于地质复杂，施工条件难度大的地区，根本无法支架立模。对于延吉市延东桥改建工程，因延东桥西幅桥跨越布尔哈通河，施工范围狭小，交通阻碍干扰大，对连续

3、梁桥的施工带来很多不便。所以人们一直希望将简支梁桥的施工简便和连续梁桥的行车优越性有机的结合，取长补短，于是简支转连续梁桥成功诞生。本文将以延吉市延东桥西幅桥箱梁预制到安装体系转换的施工工艺进行探讨总结，本桥共十跨，跨径设计为12+30*4+30*3+15+12。2 施工材料的控制措施2.1混凝土质量控制要提高梁片的质量安全，就得从源头抓起。首先，要确保原材料的质量，混凝土所用的水泥、砂、石料等要满足施工要求，要严格按照混凝土的力学指标进行材料的选择，不能为图省钱，以次代优，最终导致混凝土的各项性能指标降低，不能满足承载力要求，构成不必要的安全隐患。其次，混凝土的配合比应通过设计和多次试配选定

4、，配制的混凝土拌和物应满足和易性、凝结速度等施工技术条件，制成的混凝土要符合强度、耐久性等质量要求。混凝土的塌落度应根据施工条件确定。在试配时要做静抗压弹性模量试验，以满足设计规范混凝土静抗压弹性模量的要求。最后，要保证生产的混凝土匀质，离散性小，这对拌合机械的要求尤为重要。要选用计量精确，要满足梁体混凝土初凝前一次成型的机械设备，配料系统要准确，并定期检验，以满足混凝土的配合比设计，外加剂掺量必须控制准确。混凝土的运输应使梁体浇注不间断，并使混凝土运输到浇注地点时仍保持混凝土的和易性和规定的塌落度，不要出现离析现象。2.2钢筋及预应力筋质量控制钢筋及预应力筋要做进场前检验，检验各项规定的技术

5、指标，钢筋的抗拉强度、可焊性，预应力要检验其弹性模量等其它技术指标，合格后方可使用。与预应力配套的波纹管、锚夹具等也同样要进行检验。波纹管最好选用质量可靠，内摩阻力小的材质，以便在预应力张拉时减小预应力损失。3 施工工艺控制3.1钢筋的制作绑扎钢筋加工制作绑扎要严格按照公路桥涵施工技术规范（JTG/T F502011），其形状尺寸严格按照设计图纸执行，焊接长度及强度要满足设计要求。钢筋的绑扎一般都在预制好的台座上进行，在钢筋绑扎前，钢筋绑扎台座按照设计钢筋间距做好标记，然后开始绑扎底板及腹板钢筋，这会更好的控制钢筋绑扎时钢筋间距及尺寸大小。钢筋骨架成型后可适当进行调整、固定，砼垫块按照规范要求

6、，每平方不少于4块，以满足梁板保护层厚度要求。 标准的钢筋安装绑扎台座3.2预应力管道安装 钢筋骨架成型后，按设计图纸所给坐标定出预应力管道中心位置，焊接或绑扎波纹管定位钢筋，一般情况下，直线段按100cm定出一道定位钢筋，曲线段按50cm设置一道，波纹管定位安装一定要保持顺直，特别是在曲线段要圆顺，锚垫板的安装与波纹管端口要垂直，减少预应力损失，同时应当特别注意锚下加强筋的安装定位及螺旋筋与锚垫板之间的距离是否满足设计要求。安装波纹管要牢固，以免在浇注混凝土时上下左右移动，影响预应力张拉，浇注混凝土前在波纹管内穿略小于波纹管内经的塑料管，浇注混凝土时不要不时的抽动，防止管内进浆，堵塞管道，无

7、法施加预应力。安装完成的底板腹板钢筋整体吊入预先安装的模板内，定位好预埋钢板及通气孔预埋管。3.3模板安装及混凝土浇注钢模板的设计要保证满足规范要求的厚度、刚度、和稳定性，内外模板均要进行试拼装，通过试拼装，对模板各项指标进行检验，并进行维修直至各项指标满足要求。模板表面要平整，涂脱模剂，拼装严密，安装牢固，保证生产的梁符合设计尺寸，外观美观，芯模的安装及固定需设置抗浮装置，根据腹板的结构形式选择适合的压杠间距。混凝土的浇注可按先浇筑底板，再浇腹板，最后浇筑顶板的浇筑顺序分层进行，并保证其连续性，尽可能一次成型。浇注时要有专人现场察看，随时检查模板的变形及稳定性。振捣时，应随时观察混凝土的密实

8、状态，把握合适的振捣时间，即以混凝土表面不在出现气泡，表面开始返浆为宜。3.4混凝土的养护混凝土的早期养护对保证混凝土的强度，提高弹性模量，控制混凝土的收缩变形都会起到促进作用，要引起足够的重视。可以通过安装喷淋设施，保证梁体的养护，在温度较低的地方，可以通过采取蒸汽养生的施工措施来保证砼的养护强度如期达到，另外施工时应防止箱梁内外温差过大，可以在箱梁内通入适量清水。.3.5梁体正负弯矩区预应力张拉智能张拉系统智能张拉，是指不依靠工人手动控制，而利用计算机智能控制技术，完成钢绞线的张拉施工。是目前国内预应力张拉领域的先进工艺。智能张拉系统在如今的桥梁道路建设中，预应力施工被广泛应用，其中关键工

9、序张拉，其施工质量的好坏，会直接影响结构的耐久性，但是传统张拉施工，纯靠施工人员凭经验手动操作，误差率很高，无法保证预应力施工质量。不少桥梁因为预应力施工不合格，被迫提前进行加固，严重的甚至突然垮塌，给社会造成了巨大的生命财产损失。智能张拉技术由于智能系统的高精度和稳定性，能完全排除人为因素干扰，有效确保预应力张拉施工质量，是目前国内预应力张拉领域最先进的工艺。（1）张拉前准备。钢绞线张拉前应全面检查锚具、千斤顶及油泵等张拉设备的性能、型号等是否符合设计和施工要求，特别是千斤顶要与油泵、油压表等是否配套，并要求有资质的检测部门进行标定，明确每台千斤顶的标定曲线、油泵速度和张拉力的关系曲线。检查

10、钢绞线工作长度是否足够，这在下料时要引起重视。（2）确定张拉顺序。考虑预应力筋张拉先后对整个梁体的影响，要按照设计的张拉顺序进行，不要为图省事，随便乱拉。预应力筋的张拉顺序的确定是以梁的底边均匀受压，防止单边受力使梁体变形不均匀。应有位于梁体截面重心附近、在混凝土中不致产生危险拉应力的预应力筋开始张拉。不按顺序张拉还会导致个别预应力钢束产生不必要的预应力损失，造成梁体整体刚度、强度的丧失。（3）张拉力控制。智能张拉依靠计算机运算，能精确控制施工过程中所施加的预应力力值，将误差范围由传统张拉的±15%缩小到±1%。系统传感器实时采集钢绞线伸长量数据，反馈到计算机，自动计算伸长

11、量，及时校核伸长量是否在±6%范围内，实现应力与伸长量同步“双控“。一台计算机控制两台或多台千斤顶同时、同步对称张拉，实现“多顶同步张拉”工艺。预应力智能张拉系统界面3.6预应力管道注浆真空循环辅助压浆工艺 预应力张拉完成之后一定要立即进行孔道压降，时间间隔不宜超过48小时，以免造成大量的预应力损失。我们要充分意识到压浆的重要性，特别是密实、饱满度。后张预应力孔道压浆的密实度，是后张预应力构件质量控制的主要环节。后张预应力孔道压浆密实与否，直接关系到预应力构件永存内力的稳定性及耐久性。智能真空辅助压浆系统，能在孔道内通过真空泵造成0.1Mpa的负压，再进行孔道压浆，通过循环系统将浆液

12、导流至制浆桶，形成循环回路系统，持续循环带动管道内空气排出，从而达到压浆密实的施工效果。可精确调节和保持灌浆压力，通过监测进出浆口压力差的变化趋势判断管道灌浆是否充盈。通过压浆实时监测管道压力损失，以出浆口满足规范最低压力值为原则设置进浆压力值。保证沿途压力损失后管道内仍满足规范要求的最低压力值（2011版桥涵施工技术规范7.9.8条规定“对水平或曲线管道，压浆压力宜为0.50.7MPa，关闭出浆口后宜保持一个不小于0.5MPa的稳压期，该稳压期的保持时间宜为35分钟”）。可用笔记本电脑远程监控上料、搅拌、抽真空、压浆、自动清洗全过程。 压浆的主要作用是保护预应力筋的不锈蚀，通过压浆

13、方法将孔道内压满水泥浆，凝固后可保护力筋不锈蚀。充实梁体的密实度，后张预应力构件中的预留孔道，穿入力筋张拉锚固后，仍有一定的空隙，压浆后，这些空间被水泥浆严密充实，水泥浆凝固后和构件形成一个密实的整体，有利于整体共同受力。减轻锚具负担，孔道压浆后，浆体对预应力筋将产生巨大的握裹力，这样就近似于先张法、减轻了锚具的负担，即便是锚具超过疲劳极限而失去锚固作用，有水泥浆产生的握裹力作为第二道保护，无需担心力筋脱锚而造成不堪设想的恶果。因此，控制孔道压浆的质量是极其重要的。3.7箱梁安装与体系转换 箱梁架设前先安装好临时支座和永久支座（桥台处直接安装永久支座），临时支座采用砂桶或沙袋。本桥采用沙桶，在

14、箱梁安装前，先对装满砂的沙桶进行预压，压力的大小根据单片梁体的重量分配到每个沙袋的压力，以确定砂袋支座在粱重荷载下的沉降，在沙袋顶面放置木板调整梁底到支座垫石的高度，满足永久支座的设计要求。考虑到在墩顶没有安装永久支座前需要施加重荷载时，对被施加梁片的临时支座要略高于未施加重荷载的梁片（运输箱梁架设下一孔），保证梁片顶面平整，满足铺装层厚度。安装两片或两片以上箱梁时对相邻两梁进行横向连接，保证箱梁的横向稳定性。逐孔安装所有的箱梁之后，此时所有箱梁处于简支状态。在简支阶段，箱梁只承受本身自重及前期恒载，受力明确，易于计算控制。箱梁安装完成之后，要及时连接桥面板、端横梁、连续端钢筋，将箱梁顶板预留负弯矩张拉孔道连接并穿上钢绞线，在合适的时间内浇注混凝土。当连续端混凝土达到设计强度时，即可进行顶板负弯矩的张拉和压浆。关于先进行体系转化再施工桥面板湿接缝、桥面附属结构还是施工完成之后再进行体系转换有待进一步的优化计算。4 结语当简支转化为连续结构时，梁除承受自重、后期荷载外，还要承受其它可变荷载。与简支梁相比，先简支后连续梁体系的跨中弯矩相对减少，而内