關于建立“現澆后張預應力箱梁結構工法”的初探

１　前言

　　目前我國無論是公路、鐵路還是城市立交橋粱，多采用“后張預應力箱梁結構”，在設計，施工及驗收質量標準方面，都積累了匆當寶貴的經驗。

　　近幾年，建筑市場競爭激烈。相當一部分施工企業采用粗放經營，擴大外延的辦法增加在施面積。這種方法使得企業的整體素質、管理水平很難提高。由于企業不替于技術積累和技術跟蹤，很難形成具有本企業特色的綜合配套技術。為此，建設部干1989年頒布了《施工企業實行工法制度的試行管理辦法》。因而，我們應積極實施這一“辦法”，以提高企業的整體技術素質和技術管理水平。

２　工法的含義

　　工法一詞來自日本，日本〈國語大辭典）將工法釋為工藝方法和工程方法。日本建設者的官員、科技界和工程界人士普遍認為工法是一種泛指，其詞義并不嚴格。

　　近幾年，我畫工程技術人員在總結比較綜合性的施工經驗時感到，用“工藝標準”、“操作規程”的方式難以表達，照規范、規程太原則又不能滿足需要，故在建設部頒發的《施工企業實行工法制度的試行管理辦法》中，對工法賦予了嚴格科學的定義，這就是“以工程為對象，工藝為核心，運用系統工程原理，把先進的技術和科學管理結合起來，經工程實踐形成的綜合配套的施工方法。”從這個定義出發工法有以下幾個特征：

　　（1）工法的主要服務對象是建設工程。

　　（2）工法既不是單純的施工技術，也不是單項技術，而是技術與管理的結合。

　　（3）工法是用系統工程的管理和方法總結莊來的施工經驗，具有較強的系統性、科學性和實用性。

　　（4）工法的核心是工藝技術，

　　（5）工法是企業標準的重要組成部分，是施工經驗的總結，是寶貴的技術財富并為管理人員服務，概括起來說：工法是施工過程中理論與實踐的完美結合，并將其系統的用文字表達出來。

３　“后張預應力箱梁結構工法”的構成

　　根據目前國內施工工藝及技術水平，該法由四部分構成：

　　（1）模板成型，

　　（2）結構鋼筋綁扎及預應力孔道布置，

　　（3）混凝土的澆筑；

　　（4）預應力的施加，

４　建立工法時解決的問題

　　工法是理論與實踐結合的產物，因而建立工法時必須將實踐過程中遇到的問題采取措施加以解決，從而保證工程能順利實施，才是一部完整的工法。

４.１　橫板成型中應解決的問題

４.１.１　模板的防銹

　　模板銹蝕或表面粗糙直接影響到砼的外觀，在城市立交、機場或繁華地帶，外觀是十分重要的使用性能之—。一些較為先進的國家對此都十分重視。如法國巴黎國際機場，采用混凝土本色做為裝飾，既節約丁裝飾的巨額費用又美觀大方。因而是工程中不可忽視的—個重要環節。

　　一般采用鋼模板，將模板除銹后就可直接使用，而在重點部位有較大影響的工程中，應對模板進行靜電噴涂處理。在實際工程中，我們發現傳統的涂脫模劑、涂油或涂漆工藝均不能滿足要求。只有在少數無雨、無風、無土的地區方才適用。而涂漆工藝更不可取，一旦脫落反而貼在混凝土上，更加影響外觀。在一些濕度小、溫差小的地區，也可采用鉛框非金屬模板或木模飾面。其工程效果也比較理想。

４.１.２　夸橋、斜橋、談截面橋的模板成型

　　在彎橋，斜橋、變截變橋模板成型中，首先遇到的問題就是如何保證結構的幾何形狀。

　　在彎橋工程中，屏形鋼模板不僅成本較高，而且利用率極低，一般一座橋梁使過后，很難再次使用。故我們認為采用鋼木結合的模板更具廣泛的適用性。木模應裝3～5mm，塑斜飾面板以保證與鋼模的—致外觀。

　　在變截面梁施工中，可利用鋼管的撓度來實現截面的變化，這已在多座橋梁中被證明為可能，并保證丁整體線型的美觀。

４.１.３　內模的施工

　　目前內模—般有三種常用的施工工藝，即鋼模、木模及膠囊，其中鋼模，木模較為普遍，膠囊只限于大批量生產時才被采用。在工程實殘中我們發現木模做為內模具有最廣泛的適用性和最低廉的價格。但必須采取相應的措施才能保證木材的回收率。用木模致少有兩大優點：首先，對于內張拉的箱集結構來講，木模成型較容易，也更加容易固定內外模及錫具的連系：其次，加果用水泥袋或纖維布做內模外側飾面，可以使木材回收率大大提高，并起到防止漏漿的作用，既降低了成本義保證了質量。

４.２　結構鋼筋綁扎與預應力孔道布置施工中應解決的問題結構鋼筋綁扎與預應力孔道布置是預應力箱梁結構施工的重要組成部分，直接關系到箱　粱結構的質量。在后張預應力箱梁結構牛，結構鋼筋必須保證粱體能夠承受預應力施加時所　產生的荷載及預應力孔道，錨板的架立功能，而預應力孔道的成型質量則是能否按照設計施　加預應力的基本保庫。

４.2.１　結構鋼筋在綁扎過程中必須先解決鋼筋的立位穩定性問題

　　在工程中可以先綁橫隔粱、中隔梁鋼筋，最后再綁扎梁腹結構鋼筋。這樣可以增加穩定悅，但在穿波紋管時仍湛對鋼筋進行加固。如果不采取措施，金發生波紋管位置不準，結構鋼筋傾斜等問題。

４.2.２　預應力孔道成型的主要施工要求位置準確、線型園順、密閉性能好

解決好下屆三個問題對能否滿足以上耍求十分重要。 lang=EN-US>

　　（1）施工前必須校驗孔道符座標位置與曲線長度是否相符，否則常會發生孔詣及錨區位置與斷面不符的情況，造成孔道、模板的返工修改。

　　（2）在設計中，一般錨區鋼筋與結構鋼筋分別承擔各自功能。因而經常發生辦鋼筋密集地段相互位置發生矛盾的現象。因此，施工中必須加以整理，排好位置，加處于隔梁處或結構鋼筋直徑較粗時，可通過設計進行精簡，避免發生鋼筋過密以至無法綁禮或混凝土無法澆筑的情況發生，一旦這種情況發生，極易造成錨區混凝土出現蜂窩，狗洞。降低了錨座的承莊能力，直接影響預應的施加。

　　（3）在墩柱、隔梁處一般鋼筋都比較密，必須對上述截面的鋼筋與孔返位置進行排列。特別是有橫向預應力時，一般位置都排不開。通過設計調整時，應以縱向線型為中。綁扎鋼筋時也應特別注意綁扎順序，避免鋼筋綁扎成型后孔道無法就驗或錨座預埋件無法放人。

４．３　澆筑混凝土施工中應解決的問題

　　澆筑混凝土箱罷結構是環節錄多、最不易控制的一道工序。在施工中必須解決好施工組　織、澆筑順序、強度、坍落度控制、振搗及孔道保護等一系列問題才能保證澆筑質量以及下上工序的順利完成。

　　施工組織是根據澆筑量、澆筑方式、澆筑順序等因素考慮的。由于混凝士一旦開始澆筑則必須連續完成，因此在施工中必須考慮到以下凡個方面：

　　（1）混凝土開盤前必須檢查是否有滿足此次澆筑量的、足夠的屋材料（即：水泥、石子、砂及水源）。同時必須有備用攪拌機械和電源。

　　（2）必須有足以滿足澆筑速度的運輸工具，當運距過遠時，要有保證到場質量的外加劑，同時耍有專項措施保證運輸路線的暢通，當運輸路線情況復雜時應考慮備用運輸路線，

　　（3）在混凝士澆筑施工中對混凝土自身質量設看兩層質量控制是十分必要的，即混凝土出盤質量控制和現場入模前質量控制。

　　（4）當混凝土澆筑高度大、采用泵車施工時，應有備用泵車或吊車和灰斗。

　　（5）攪拌站與澆筑現場之間要有能迅速勾通信息的通信手段或交通工具，以便能及時調整混凝土質量或澆筑速度。

　　（6）混凝土現場要有合理的照明布置，并有備用電源、備用振搗器械及熟練的模板工、鋼筋工。

　　（7）在考慮澆筑順序與澆筑方式時應根據箱粱結構斷面跨徑、排架模板型式及澆筑速度進行選擇。一般來講，以排架模板不至偏壓變形，混凝土澆筑接縫不超過２小時，能夠分層及時振搗為原則。

　　（8）混凝土澆筑前必須進行澆筑方案交底，特別是振搗人員要對振搗質量及孔道保護兩方面負責。要劃分清楚各個振搗人員的界限掛牌負責。

　　（9）澆筑時應有專人負責預應力孔道及排氣孔、預埋件的保護。在以往的工程中我們采用循環水拉球法，有效的防止了瞎孔。回時循環水也可以帶走部分高標號水泥產生的水化熱。

　　（10）預應力箱梁混凝土標號一般都在C38以上，而箱梁腹板較窄，鋼筋及孔道密集這就要求石子粒徑要小，混凝土的坍落度和易性要好。因此對強度、坍落度、和易性的控制尤為重要。我們得出的經驗是選擇高標號水泥、高強度破碎石、石英砂并精心試配，選擇適當的外加劑就可以有效的控制強度、坍解度及和易性，其中，現場外加劑二次摻加技術尤為重要。

４．４　施加預應力施工中應解決的問腿

　　預應力施加是后張預應力箱粱結構質量的最終體現。預應力的施加效果是由孔道位覺線型、預應力筋的力學性能、張拉控制程序、錨具質量精度等多方面因素構成。但其將歸結為預應力施加量與預應力損失兩部分。這兩者之差也就是預應力的施加效果。玄預應力施加過程中經常遇到的只有３個問題：斷絲、滑絲、預應力損失，解決好這３個問題也就保證了預應力的施加效果。

４.４.１ 　斷絲

　　（1）造成斷絲的原因：

　　a.預應力筋力學性能不合格。

　　b.錨板喇叭筒、錨板、錨環及千斤頂不同心，造成偏拉，受力不均。

　　c.錨墊板的選用也是原因之一。目前采用的錨墊板有鋼制與鑄鋼制兩種。鋼制墊板喇叭筒較細、校長，端部也比較鋒利，稍有連接不順，張拉時就可能造成對預應力筋的傷害。而鑄鋼制墊板喇叭筒較短粗，端部與孔道用內插式連接。故應盡量選用后者。

　　d.采用高強鋼絲做為預應上筋時，錨具夾片硬度不能太高，齒高也不能過大：這樣稍有偏控就造成刻痕過深，容易發生斷絲。

　　（2）防止斷絲的措施：

　　a.嚴格材料力學性能試胎。強度相同，延伸率差異較大的兩批材料不能同束使用。

　　b.在施工中應考慮錨墊板喇叭筒與波紋的連接。安裝千斤頂應做到安正與墊板方向垂。

　　（3）斷絲處理：

　　a.雙張鋼束時可先用卸錨器松錨，然后移動鋼束，用單孔小頂進行張拉，這樣就縮短了千斤頂占用長度。

　　b.當預應力束較短時，也可以用單張代替雙張的辦法加以解決。

　　c.當本身就是單張的鋼束發生斷絲時，一般采用超張拉的辦法加以解決，超張時可采用全斷面超張或同束號超張的辦法。因為一般設計都未用足0.75R b v只用到0.7左右，超張時應根據斷絲數量計算超張值。計算時應以規范控制應力誤差下限為準。

４.４.２　滑絲

　　（1）造成滑絲的原因：

　　a.錨環、夾片硬度不夠或夾片齒過淺。

　　b.鋼束、夾片清理不徹底、有油、銹或雜物張拉時存在于夾片與鋼束之間或夾片與錨環之間。

　　c.當鋪環孔坡度過小、過大時都可能發生滑絲。安裝夾片頂面不齊也能造成滑絲。

　　d.千斤頂張拉時回油過快也可能發生滑絲現象。拆卸工具錨時巨烈震動也可能造成滑絲。

　　（2）防止滑絲的措施：

　　a.張拉前對鋼束錨錨固部分、錨環、夾片進行徹底清理，安裝夾片時要保證外露部分相同，頂面平齊。

　　b.根據所采用的鋼束種類選擇錨具。當用高強鋼絲時宜采用XM型錨具，因該錨具夾片　有偏轉角，錨固方向為360°無間隙。當采用鋼紋線時則OVM型錨具較為適宜。

　　(3)滑絲的處理：

　　滑絲處理一般采用單孔補張，補張不成功時可用疊加錨環法處理。

４.４.３　預應力損失

　　在預應力的６種損失牛，混凝土干縮損失、徐變損失兩種不易控制。但其損失值與其它４種相比也較小。因此，要想減小預應力損失應在其它４種損失上想辦法。

　　（1）孔道庫阻損失。

　　孔道摩阻的損失值較大，實踐證明，孔道布設對鋪置軌道筋，加密架立筋，在張拉錫固前先不上夾片，反復單張拉數次都可以有效的降低孔道摩阻系數。

　　（2）錨具回縮損失。

　　減小銳具回縮損失可以兩方面入手。一是選用機械頂錨的錨具及張拉機具。二是當采用　自錨體系時，適當減小錨環與限位板之間的間距，但調整時必須注意不能調整過大，否則錨具回縮損失雖然減小，但錨口損失增加，得不償失。

　　（3）混凝土壓縮損失。

　　減小混凝土壓縮損失可在不影響結構受力狀態的前提下，通過調整張拉順序于以減小，一般原則是先長后短、對稱施壓，一次完成。

　　（4）松馳損失。

　　減小松馳損失的辦法，除采用高強低松馳鋼紋線外，唯—的辦法是及時飽滿的灌漿并全水泥漿迅速達到設計強度。

５　“后張預應力箱梁結構工法”

　　“后張預應力箱梁結構工法”的研究始于1987年北京安慧立交橋工程，后經西廂菜戶營立交工程、紫竹立交橋工程，首都機場候機樓棧橋平臺工程、四元立交橋工程的不斷總結完善，而形成工法。在工法的形成過程中，逐步采用了高強混凝土、高強低松馳鋼紋線及符合FTP標準的群錨體系等—系列新工藝、新技術因而在一定程度上代表了目前國內后張預應力箱梁結構施工的先進水平。

５.１　特點

　　后張預應力箱梁結構工法是包括模板成型鋼筋綁扎與預應孔途布置、混凝土澆筑、預應力施加四部分組成的一套完差工法。由于后張預應力箱粱結構具有跨度大、施工方法靈活、結構剛度大、抗震能力強，行車舒適、外形美觀等—系列優點而被廣泛采用。近年來由于不斷的采用新技術、新工藝、新材料，從而使上述優點更為突出，采用本工法不僅可以杜絕箱梁結構的一般質量通病，而且可以在短期內修建大面積箱梁結構。在紫竹立交橋工程中只用３６天澆筑、張拉完成11000m2后張預應力變截面箱梁結構。因此，本工法的基本特點是優質高速。

５.２　適用范圍

　　本工法是在彎橋、斜橋、變截面橋及單廂單室、單箱三室、單廂九室等不同結構型式的是砒上總結而成的。因而具有較強的通用性。同時工法構成時將排架、支架部分剔除，使本工法可以與頂推法、懸澆法，分段拼裝法、轉體法等不同的施工方法進行銜接，從而使本工法的適用范圍更廣泛。此外，對體外預應力箱梁結構、無粘結預應力箱梁架結構、也有重要的參考價值，

５.３　工藝流程

５.４　操作要點

５.４.１　模板成型操作要點

　　（1)模板成型前必須對模板底面高程與支座高程、變截面線型座標與預應力孔道座標進行校核，并將棋板成型的特征點和控制點繪編成冊。

　　（2）當采用鋼木結合的模板形式時，對結合部位要有聯接措施。板而以鋼模標準為依據。

　　（3）箱粱結構一次澆筑成廂時，內模底部開口不要過大。同時要留有排氣孔，振搗孔及封孔模板。

　　（4）外側模板與內箱模用螺拴形式連接對應注意其位看必須與孔道位置錯開，這一點在模板設計時就應加以考慮到。當外觀要求不能設置螺槍時，盅利用側面支架與排架賴體施工法加以解決。

　　（5）采用卡拆法分段制做箱梁對，其卡板在孔道處應留孔較大，然后用誨綿或其它柔軟房品封堵。

　　（6）當設計為箱內張時，其錨座模板應與內模一體，安裝時要特別注意錨墊板方向能否滿足張拉要求，并檢查箱內錨區前施加張拉必備的空間：如預留空間不能保證張拉機具的需要時，必須調整相應位置確促張拉工序的順利實施。

　　（7）內箱模設計時要有拆模考慮，最好有脫模措施，以增加內模板回收利用率。

　　（8）當結構有外艱要求成工程量較大時，最好采用極板靜電噴涂處理，可以達到既美觀又經濟的效果。　　　　　　　，

５.４.２　結構鋼筋與預應力孔道布置操作要點

　　（1）檢有圖紙結構鋼筋，特別是橫梁、隔梁、錨區等鋼筋較密部位是否與孔道位置有所矛盾。調整對應以孔道位置為主，　　

12.0pt;font-family:宋體'>（2）核驗孔道、錨區、橫、隔梁等間隙較小的部位，看能否滿足混凝土澆筑要求。加不滿足，應與設計方面協商解決。

　　（3）結構鋼筋綁扎時要特別注意操作安裝順序。結構鋼筋未成型時要有加固措施以保證位置準確，并能承受布束時的外力荷載。這一點在采用先穿束工藝時尤為重要。

　　（4）孔道布置施工中，必須設置架立筋，軌道筋以降低摩阻損失。一般架立筋間距以75cm為宜，軌道筋視具體情況設置單軌或雙軌鋼筋。

５.４.３ 　澆筑混凝土操作要點

　　（1）在澆筑方法與澆筑順序的選擇中應遵循以下原則：一般單箱單室結構應盡量—次澆筑成型。多室結構以兩次澆筑成型較為適合，采用二次澆筑成形時，接茬部位應選在翼板下腋角處為宜。

　　（2）攪拌機、振搗器械、電源、灌筑機械運輸工具都應留有備用以保證澆筑的連續性。

　　（3）混凝土質量必須設置雙控系統。即攪拌機出盤質量控制與現場入模前的質量控制。現場與攪拌站耍有暢通的通訊手段，以便隨時調整澆筑速度及混凝土質量。

　　（4）砼澆筑前必須認真制定澆筑方案，并詳細文底明確分工，各負其責。特別是振搗人員的振搗界限，掛牌負責。

　　（5）澆筑時應有專人檢查預應力孔道情況并負責及時修補，回時設專人控膠皮球，注循環水以保證孔道暢通。

　　（6）高強混凝土的配制前必須對原材料的物理、力學件能進行嚴格試胎，配制對應掌調配比的3d、7d、14d、28d的強度情況及外摻劑效果，坍落度損失等請況。全方位的滿足工期、強度、澆筑性能才算合格的配比。

５.４.４　施加預應力的操作要點

　　（1）張拉設備必須事先經過校驗，并有校驗報告結果。校驗報告結果應注明頂號，表號給出頂力與油表的關系線。

　　（2）張拉控制程序除特殊要求外，一般為0→0.2σk→1.03σk（持荷5min）→錨固。

　　（3）伸長值計算公式

　　（4）安裝錨具及千斤頂時必須保證錨板、錨環、千斤頂均在一條直線上。在安裝夾片時必須先檢查鋼絞線錨固部位及夾卡是否清潔，合格后方可安裝，安裝時必須使夾片外露部分平齊，開縫均勻。

　　（5）當使用OVM型錨具時應注意限位板上有不同規格鋼絞線的識別標志，以免用錯，造成內縮量過大或增加錨口損失。

　　（6）當鋼束較長或曲線較多對應先不安裝夾片從兩端反復張拉數次，可有效的降低摩阻系數。

　　（7）切割多余鋼束，一般應使用砂輪切割機。如確需加熱切割時，應采取保護方法使夾片不至受熱失錨。

　　（8）張拉錨固后應及時壓漿（一般應在48h內完成）水泥漿配制及壓漿工藝按設什要求或現行規范執行。

５.５　主要材料及機具

５.５.１　混凝土

　　后張預應力箱梁混凝土標號一般不低于C38預應力混凝土用水泥，除設計有特殊要求外，宜采用不低于425號硅酸鹽水泥、普通水泥或礦渣水泥。混凝土用砂石料除符合混凝土—般要求外，所用砂的容重不得低于1550kg/m3，所用粗骨料宜采用花崗巖破碎石或卵石，石料孔隙率不宜超過40％，為縮短施工工期，不僅要求混凝土強度高，而且要求有很高的早期強度。

５.５.２　預應力筋

　　預應力筋目前應用最廣泛的只有碳素鋼絲與鋼紋線兩大類（見表１、表２）。冷拉鋼筋和冷拔低碳鋼絲在箱梁結構中很少采用。

預應力混凝土結構用碳素鋼絲機械性能　　表１

　　注：（１）鋼絲納橢園度不得超過直徑公差。

　　　　（２）鋼絲表而不得府裂縫，小刺，機械損傷、氯化鐵皮麻油跡。

　　　　（３）標準強Rbv采用表中σb值，抗拉設計強度Ry用表中σ0.2值。

５.５.３　模板

　　由于箱梁結構多用于橋梁工程，宜采用ＱＭ系列模板體系。

５.５.４　錨具

　　（1）群錨體系錨具

目前國內后張預應力箱梁結構廣泛采用群錨工藝：其中柳州建筑機械總廠與中屆建筑科學院結構所相繼研制的OVM、XM、QM型錨具的錨固性能均己達到國際預應力混凝土協會的（FIP）標準。

　　這三種錨具的構成形式均為多孔錨環與夾片構成。但其性能側重各有不同，采用鋼絞線張拉時以OVM型錨具最為方便可靠。采用高強碳素鋼絲時則XM型錨具較為適宜。OVM型錨具是在QM型錨具基礎上改進而成的。

　　（2）固定端錨具

　　固定端錨具也是后張預應力箱梁結構經常采用的型式，可與其它錨具配套使用。其產品類型主要有三種，即擠壓錨、壓花錨、墩頭錫。

　　OVM1153固定端P型錨固體系：自需要把后張力直接傳至橋端時，可采用P型錨固體系。P型包括擠壓套，錨板、螺旋筋、鋼環、波紋管、排氣管。擠壓套與鋼絞淺采用專用的GYJ型擠壓機擠壓錨固。

　　（3）聯接器

　　OVM 15 13聯接器：有單根和多根二種形式。單根作為接長鋼紋線，多根作為接長預應力筋，通常用在連接梁中。

５.５.５　張拉機具

　　群錨體系張拉所需用的大噸位千斤頂是一種大孔徑穿心單作用千斤頂，其類型有YCD、YCQ、YCW型。

　　YCD、YCW型主要適用于XM型QM型錨具系列；YCQ型主要適用于OVM型錨具系列。但這些千斤頂更換頂壓器或增加撐腳后幸均可以通用。

５.６　質量標準

　　本工法應違照執行《市政工程質量檢驗評定標準》橋梁DBT—01—12—82、《混凝土結構施工及驗收規范》GBT204—92及《混凝土結構設計規范》GBT10—89。

５.７　勞動組織

后張預應力箱梁結構施工其勞動組織形式與數量主要取決于工程量與結構復雜程度。主要工種有：模板工、鋼筋工、混凝土工、焊工及司泵。一般系統施工專業隊在60～70人左右。在各工序中以混凝土澆筑的勞動組織最為復雜。