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1、大跨度预应力曲线长束的单端张拉施工质量控制中铁十五局南京公司 韦晓霞【摘要】介绍青岛海湾大桥箱梁大跨度预应力曲线长束单端张拉施工工艺。对单端张拉预应力体系施 工中的管道安装、钢绞线制作及预应力张拉等施工过程的质量控制要点作了详述。【关键词】大跨度；预应力；曲线长束；单端张拉；质量控制1. 工程概况青岛海湾大桥是国家高速公路网青岛到兰州高速公路的起点段，主线全长 28.047 公里，其中跨海大 桥 25.171 公里，大桥主线工程起于青岛侧环胶州湾高速公路李村河大桥北 200 米处，终于黄岛侧胶州 湾高速公路东1公里处。顺接济青南线设计起点，中间设立红岛互通立交与红岛连接线相接。而我单位承 建的
2、青岛海湾大桥主桥部分位于黄岛区红石崖镇，工程里程为K33+200-K34+120主桥部分全长920m，桥梁 上跨越胶黄铁路和胶黄公路。其中上部结构采用预应力混凝土现浇箱梁。箱梁由左右幅各4联18孔组成， 有等截面和变截面两种箱梁截面形式，等高（标准段）分48m和50m连续梁，变高连续梁为50+65+65+50m； 箱梁为后张法预应力混凝土结构，采用高强度低松弛钢绞线，Rby=1860MPa, Ey=1.95X 105fPa,锚下张拉 控制应力c k=1395 MPa，锚外张拉应力不超过0.8 Rby。现着重介绍纵向预应力连续曲线长束单端张拉施 工的质量控制。2预应力体系介绍该工程采用逐孔浇筑施
3、工，按全预应力结构设计，采用纵、横双向预应力体系。腹板纵向预应力钢束 均为22-0jl5.24连续曲线长束，按单端张拉设计，各孔均离支座7.8m处设张拉端，并用连接器接长，贯通 全联，最长达63m ；顶、底板采用16-0jl5.24、15-0j15.24和7-0jl5.24三种预应力钢束，底板按两端张拉 设计，顶板按单端张拉设计；横向预应力采用15-4钢束，72X22mm型塑料扁形波纹管成孔，BM154/BM15 4P型扁锚，沿桥轴线按0.6m间距布置。纵向均为高密度聚乙烯塑料波纹管成孔。7 7a箱梁预应力束布置见图1。91010999910：.0J9回回回回回 回回回回8877071a1bT
4、456施加预应力应在混凝土强度达到设计强度90%以上，同时弹性模量达到设计的90%以上，方可张拉。张 拉按对称张拉、各跨均先腹板曲线长束、后张拉靠近腹板底板束、全部顶板束，当一联全部完成后，再分 别张拉所有剩余底板束。结合图1说明一下张拉顺序：N3N4N2N5N1N6N10N7N8。3. 预应力体系施工质量控制由于每联箱梁均由通长串联曲线预应力钢束组成整体，故预应力施工质量直接关系到结构内在质量和 施工工期。在施工过程中，除了整个施工工序全过程严格监控和严格执行施工技术规范及设计文件外，还 不断摸索、完善、选择正确的施工工艺，确保预应力施工质量和总工期。3.1 预应力筋孔道成型孔道成型的质量，
5、对孔道摩阻损失影响较大，则直接影响结构建立有效预应力。再加之曲线长束孔道 线形由多段曲线和直线构成的空间曲线，转折点多，因此必须精心施工。（1）横隔梁弯起钢筋与波纹管位置冲突，通过改变弯起点与波纹管位置错开，确保波纹管位置准确。（2）波纹管安装前仔细检查波纹管接头是否良好。安装穿送时，前端须人工引导进预设的定位网眼 中。波纹管的接长连接，采用本身具有密封性能且带有观察孔的塑料管连接器连接，连接处要平顺,不能 产生折角。严重变形的波纹管一律不以使用（3）波纹管与锚垫板连接时，用密封胶或面纱将波纹管与锚垫板间的缝隙密封以防止漏浆。波纹管 伸入喇叭管中的长度，应保证钢筋调整及端模安装时波纹管不会滑脱
6、。锚垫板安装与模板面密贴稳固，且 位置准确规整。（4）在钢筋绑扎时对波纹管严格按设计线形坐标精确放线定位，从根本上保证孔道线形准确性。在 腹板内外层钢筋上焊接横向钢筋作撑托，撑托钢筋上焊接半圆形钢筋作为定位网。定位网钢筋间隔：直线 段800 mm,曲线段500 mm。底板定位网钢筋可直接将环形定位网与梁体钢筋焊接。（5）波纹管安装完毕后，波纹管坐标：梁长方向误差应在30mm范围内，竖向方向误差应在10mm范围 内，间距误差应在6mm范围内。波纹管曲线圆顺，尤其平弯段、竖弯段，成型的波纹管线形必须平顺，无 折点。端部的预埋钢垫板应垂直于孔道中线。波纹管与锚垫板的连接应用同一材料同一规格连接头连接
7、， 连接后用密封胶封口。（ 6）预应力波纹管安装完后，严格按工艺细则自检和互检，修整合格后报质检工程师。检查压浆孔、 抽气孔、排气孔是否畅通，检查合格后将压浆孔、抽气孔、排气孔用封盖封住，防止灌筑混凝土时水泥浆 渗入造成。3.2 钢绞线下料、编束、穿束 单端张拉施工，钢绞线无法更换，因此保护钢绞线完好无损是一大关键。下料场地，必须远离油渍、 电焊、氧割区，要保证场地平坦，下垫方木、彩条布或帆布，不能将钢绞线直接触地或与钢筋等导体接触。 也不得在砼面上生拉硬拽，磨伤钢绞线。阴雨天，下料后，必须用彩条布或帆布覆盖，避免钢绞线锈蚀。 下料时，采用砂轮机切割钢绞线，严禁氧割，并记录现场每卷钢绞线实际弹
8、性模量，作为对理论伸长值进 行修正的依据。按设计孔道长度加张拉设备长度，再加余留锚外不少于100 mm的总长度下料。钢绞线下料 时应顺直不得有扭结弯折，出现机械弯折的钢绞线应剔除不用。钢绞线穿束采用人工穿束，穿束前检查孔 道的通畅情况，孔道内应畅通，无水和其他杂物。束的前端扎紧并裹胶布。为避免钢绞线在孔道内互相缠 绞，增大摩擦，尽量多根钢绞线作为整束同时接力穿入孔内。注意对孔道外的张拉预留钢绞线进行彩条布 包裹防护，以免养护水或雨水浸湿。3.3 预应力筋固定端制作 固定端采用挤压锚形式，其制作完成后埋在砼结构内，无法更换，其施工质量直接关系到单端施加预 应力的成败。因此挤压施工选用专职张拉工严
9、格按规范操作，严格控制每一道工序的质量。（ 1）挤压前检查钢绞线切断面是否齐整；钢绞线、钢丝衬套、挤压元件、挤压模、挤压顶杆是否配 套；挤压元件是否用柴油清洗干净：挤压元件是否涂上防锈油；挤压机活塞载空运行2-3次是否正常。（2）挤压时在挤压元件上刷上清洁机油，同时把钢绞线顶紧、扶正、对中，观察压力表的最大读数， 压力须大于32Mpa，小于60 Mpa。（3）挤压后检查锚固头的钢丝衬套两端外露在2-5mm内；锚固头外径尺寸不得大于30.65mm，定期做 锚固头拉力试验。3.4 预应力筋施加预应力工艺 预应力筋施加预应力质量直接关系到结构建立的预应力值大小，影响结构耐劳性能和寿命，而且连续 曲线
10、长束单端施加预应力不允许失败。经过施工实践的摸索和完善形成下面施加预应力工艺。（1）梁段混凝土浇筑完毕，务必检查预应力孔道中是否有漏浆粘结预应力筋现象，如有应予排除。（2）梁段浇筑完砼7天试压试件，强度达45Mpa以上且弹模达到设计的90%后，方可进行预应力张拉施 工,遵循设计要求的张拉顺序，即先腹板后底、顶板。两侧腹板应对称张拉，最大不平衡不超过一束。(3) 为避免钢绞线滑丝或断丝，锚具必须配套使用。安装锚具前，将锚固夹持段钢绞线上的浮锈及 污物清除干净；限位板按标志面正确安装；锚板与垫板止口对正；安装夹片时采用专门工具轻敲，保证平 齐。(4) 根据每卷的钢绞线实际弹性模量和截面面积修正理论
11、伸长值，以正确指导张拉施工。张拉施工 采用伸长值与应力双控，以伸长值为主，伸长值偏差在6%范围内。根据张拉设备配套校验标定得出张拉 力与压力表读数之间关系，由压力表读数控制钢绞线应力值，初应力取为0.2o k。(5) 预应力施加程序为00.20 k (测初始伸长量及夹片外露量)一0.4o k (测伸长量及夹片外露量) 一0.50 k (测伸长量及夹片外露量)一O k(持荷2 min) 补充到O k (测控制油压伸长量及夹片外露量)一 锚固(测锚固回缩量)。(6) 张拉伸长值量测，采用量测千斤顶油卸行程数值的测量方法。在初应力下，量测油缸外露长度， 在相应分级荷载下量测相应油缸外露长度，如果中间
12、锚固，则第二级初始荷载应为前一级最终荷载，将多 级伸长值叠加即为初始应力至终应力间的实测伸长值。实际伸长值 L为： L=A L1+A L2-A-B-D式中： L1-从初应力至最大张拉应力之间的实测伸长值，包括多级张拉总伸长值 L2-初应力以下的推算伸长值，本工程施工采用相邻伸长值，贝4 20 k-0.4o k之间伸长值A-张拉过程中锚具楔紧引起预应力筋内缩值B-千斤顶体内预应力筋的张拉伸长值D-构件弹性压缩值(7) 根据0.20 k-0.4o k之间实测的张拉伸长值，估算钢束到达设计张拉控制应力时的伸长值是否超 过6%偏差范围。如果偏差很大， 15%以下说明孔道可能漏浆粘结预应力筋，这时应卸掉
13、工作锚夹片，推 算漏浆位置，开膛排除；(8) 钢绞线的净内缩量应不大于6mm，如测得净内缩量超过此值，应更换工具锚夹片或限位板，并对 钢绞线进行补张拉。4. 连续曲线长束张拉施工质量控制措施梁体内建立的预应力是通过预应力筋的实测伸长值来校核的，必须从影响实测伸长值的各个因素，各 个环节出发，即从施工前的准备阶段，孔道成型以及张拉阶段，分别加以控制，以确保梁体建立预期的预 应力。(1) 施工前把好材料关。单端曲线长束无法换束，因而应加强对原材料各项性能的检验，避免因原材 料不合格而造成张拉失败。(2) 做好张拉设备的维护及标定工作。张拉设备必须与锚具配套使用，施工前，应进行检查及校验。 千斤顶、
14、油泵及压力表应定期或根据张拉次数配套校验标定，建立张拉力与压力表读数的曲线关系。在施 工过程中，张拉设备出现反常现象或发生与前期标定时正常状态不同时，均应重新标定，以保证张拉力的 准确性。张拉设备设专人使用和管理，应定期维护，做好千斤顶和油压表的编号。(3) 重视固定端制作质量. 固定端制作完成后埋在砼结构内部，无法更换，因而不允许失效，所以具 体操作由张拉工人完成，并按规范技术标准验收合格后，才能进入下一道工序施工。(4) 减少预应力孔道线形偏差，提高其成型精度。对曲线长束来说，孔道的成型精度显得尤为关键。 孔道线形与设计线形偏差大，无端增加了预应力损失，直接影响建立有效预应力，降低结构应力
15、储备，严 重将引起钢绞线拉断现象。因此要重视孔道成型质量。(5) 为确保张拉施工的安全和质量，固定张拉操作人员，严格按规定的张拉工艺操作。在施工中，注 意是否存在异常现象如响声、压力表指针抖动等。张拉完成后检查钢绞线上夹片留下的咬痕，以及时发现 是否滑丝或断线现象。如出现滑丝，采用单根张拉小千斤顶进行补张拉。经常检查工具锚夹片和限位板是 否变形损坏，以及时更换。(6) 每束钢绞线的断丝或滑丝不得超过1丝，每个断面断丝之和不超过该断面钢丝总数的1。(7) 预应力筋张拉以后，应做好以下记录，并递交监理工程师：每个测力计、压力表、油泵及千斤 顶的鉴定号； 测量预应力钢材延伸量时的初始拉力;在张拉完成
16、时的最后拉力及测得的延伸量; 千 斤顶放松以后的回缩量；在张拉中间阶段测量的延伸量及相应的拉力；是否有断丝、滑丝记录，具 体的束号和位置。5. 结语（1）预应力施工特别是单端连续曲线长束预应力施工是一个系统工程，施工工艺是否合理，施工组织 与管理是否先进，是关系预应力是否实现的关键。因此在青岛海湾大桥预应力混凝土现浇箱梁预应力体系 施工质量控制过程中，我们从影响预应力体系整体质量的源头出发，确定孔道安装成型、钢绞线下料、张 拉过程的双控校核等重点环节为质量控制目标，采取精细化质量控制管理措施和消除不规范施工行为的控 制理念。在施工过程中采取发现问题后应认真分析问题的根源所在的质量控制方法，从而能从根本上解决 问题以提高工程质量。（2）
