论文部分内容阅读
摘要：随着社会经济的发展，预应力技术推动了土木工程的快速发展，特别是桥梁施工中的应用最为广泛的科学技术，对社会的发展起到一定的加快促进作用，使得预应力系统和方法的应用前景非常广泛。预应力连续箱梁施工一直以来是桥梁施工的难点和重点，本文结合新建兰新铁路第二双线哈密立交特大桥工程，介绍箱梁竖向、横向、纵向预应力的安装施工以及注意事项，供类似工程借鉴。
关键词：箱梁，预应力，张拉，压浆
Abstract: with the development of social economy, promote the prestressed technique of civil engineering of rapid development, especially in the construction of the bridge most widely used in science and technology, the development of the society to play a role in promoting the speed up, making the prestressed system and applied prospect very extensive. Consecutive girder construction has been the bridge construction is difficult and important, combining with the new lanzhou-xinjiang railway second double big bridge engineering hami overpass, introduces the vertical and lateral and longitudinal girder prestressed construction and installation of attention, reference for similar engineering.
Keywords: box girder, prestressed, tension, grouting
中图分类号：TU74文献标识码：A 文章编号：
1 工程概况
新建兰新铁路第二双线（红柳河至哈密）工程位于新疆维吾尔自治区哈密地区，经甘肃省界红柳河，至新疆维吾尔自治区哈密市。哈密立交特大桥位于新疆维吾尔自治区哈密市境内，中心里程为DK1290+838，全桥长19297.66m。哈密立交特大桥是本段最长的桥梁，位于哈密市区，多处跨越城市道路和既有兰新铁路，桥梁架设工程量大，工期、连续梁的合龙及安全防护措施是本桥的控制重点。在跨铁路专用线、育英路及红星西路兰新既有线位置处分别设计有32+48+32、32+48+32、60+100+60预应力连续梁。
跨红星西路主桥上部结构采为(60+100+60) m预应力连续箱梁，箱梁采用C50混凝土 ，桥面宽12.2m，单箱单室断面，其中箱梁底宽6.7m两侧悬臂翼缘板宽2.75m；箱梁根部梁体中心线梁高H =7.85m，跨中及端头梁体中心线梁高H = 4.85m，箱梁底板下缘按二次抛物线变化，梁底抛物线方程为y=0.0016225x2。梁段长度由1#块的2．5米增加长至13# 块的4米，合拢段长度为2米，挂篮施工段腹板厚度由0#梁段100cm 变化至合拢段的60cm，底板由120cm 变化 至40cm。箱梁底板横向保持水平,桥面设置双向横坡。主桥采用三向预应力体系。纵、横向预应力采用高强度低松弛钢绞线,钢绞线标准强度fpk =1860MPa，纵向采用两端张拉,横向采用单端张拉。竖向预应力采用精轧螺纹钢筋，直径为32mm，抗拉极限拉强度为830MPa，张拉控制应力为747MPa，在顶板单端张拉 。
2 竖向预应力安装工艺
1) 概述：
该特大桥主桥腹板竖向均采用抗拉标准强度为830MPa的Φ32mm 的精轧螺纹钢；波纹管采用Φ50mm 的金属波纹管，全桥腹板处竖向预应力精轧螺纹钢筋共2366根，精轧螺纹钢筋总重约为47.64吨，其中腹板竖向预应力在0至4梁段均采用双排布置，其余梁段腹板采用单排布置。竖向预应力在挂篮前移后于箱梁顶板处单端张拉。
2) 精轧螺纹钢筋的下料。精轧螺纹钢的切割采用砂轮机切割，严禁使用氧割及电焊切割，要求切割面平整，无斜向截面。堆放时注意保护，下垫上盖，远离电气操作场地。防止精轧螺纹钢筋的意外伤害。
3) 安装步骤：在安装前，应先对锚垫板进行加工；在腹板及横隔板钢筋绑扎基本完成时，按照图纸确定精轧螺纹钢筋最下端位置，采用8号槽钢按施工图纸钻孔定位，作为竖向精轧螺纹钢筋的顶部定位，确保每根精轧螺纹钢筋定位准确。 待水平筋绑扎基本完成后，由腹板顶部垂吊施工线调整精轧螺纹钢筋的垂直度及水平位置，接下来采用预先加工好的U型定位钢筋与钢筋进行焊接固定。在安装时，应严格按照设计及规范要求精密定位，高度方向控制±10mm 以内，同排方向控制 4-10mm 以内，长度方向控制±30mm 以内，保证管道的顺直且固定牢固。当与普通钢筋发生冲突时，适当的调整普通钢筋位置。严禁使用切割普通钢筋的方式安装预应力钢筋。波纹管接头处的连接管宜采用大一个直径级别的同类管材，其长度宜为被连接管道内径的5 ～7倍，接头位置用塑料胶带缠裹，严防浇筑混凝土时漏浆堵塞波纹管。在澆筑混凝土前，对顶部张拉端头预留张拉槽口，预留张拉槽口尺寸一般为上口15×15cm，下口12×12cm，深度15cm的四棱台，用聚氨酯泡沫板填充，防止浇筑混凝土时水泥浆流入管道，影响张拉压浆。
考虑张拉过程中由于精轧螺纹钢筋的延伸，连接器会有一定的位移 (与连接器所在的位置和精轧螺纹钢的锚固长度有关，精轧螺纹钢外露长度不小于16cm ，张拉时接头应在连接器的中间位置)，所以必须留有足够的连接器位移空间，波纹管所有接头部分均采用塑料胶带密封。每条波纹管设置1个压浆嘴，1个排气嘴，压浆嘴采用塑料压浆嘴，压浆管采用黑色塑料胶管，压浆孔从腹板倒角处引出，竖向精轧螺纹钢压浆从低处向高处压浆。
3 横向预应力筋施工工艺
1) 概述：
顶板横向钢束采用扁锚单边整体张拉锚固，张拉端采用交错布置的形式。钢束间距为50cm，规格为4Φ15.2，全桥共498束。波纹管采用C75×19mm扁金属波纹管。采用单端张拉，全桥横向钢束共重27.31吨。
2) 安装步骤：
在钢筋绑扎前可预先把料下好，在施工“挤压头”时，根据规范和图纸要求，把P板以及约束圈和波纹管定长穿好并用塑料胶带缠裹密封好。待第一层面板下层钢筋绑扎完成后，根据图纸顶板横向束线性进行测量定位，采用Φ12的螺纹钢筋做波纹管定位骨架，再把已密封好的整束钢绞线抬至定位钢筋上，采用施工线对中调节每束钢绞线的平面位置，然后采用U型定位筋固定牢固。每束两端设置进出浆孔一个。
3) 注意事项
①施工挤压头时，必须专人负责，挤压弹簧应均匀覆盖于被挤压段钢绞线上，挤压完成后应使挤压弹簧两端都可见。在挤压前应先清除挤压头和模具内的杂物。应定期做锚固头拉力试验和检查锚固头的外径。
②约束圈端部应采用海绵堵塞密封，防止水泥浆渗入；
③控制好管道线性，钢绞线应与锚板垂直；
④焊接u型定位钢筋时注意波纹管的保护，严防焊接时波纹管被焊渣烧烂漏浆。
4 纵向预应力安装工艺
顶板、底板纵向鋼束波纹管安装，待下层钢筋绑扎完成后，腹板束波纹管安装，待腹板水平筋绑扎完成后，根据施工图纸的线性要求，采用Φ12螺纹钢筋作为高度方向定位钢筋，间距直线段采用50cm，曲线部分适当加密至30cm。通过Φl2 螺纹钢筋焊接来确定管道的竖弯曲线，待波纹管放置基本平顺后，再调整管道的平弯曲线与竖弯曲线，最后用U型定位钢筋进行固定。波纹管接头均采用波纹管专用接头和塑料胶带密封。为方便节段之间的波纹管的连接以及保证每一节段之间波纹管线性的顺直，每一节段施工缝处的每一条波纹管均采用接头管，外露和预埋各为一半。在浇筑混凝土前，在每根预留预应力管道内穿内衬管，内衬管采用外径比波纹管内经小15mm的PVC管，以防浇筑混凝土时管道漏浆，混凝土浇筑完毕，初凝前后略微转动内衬管，方便内衬管的拔出，以免影响穿束及施工进度工期。
为了保障压浆的质量，在最高点设置排气孔及需要时在最低点设置排水孔。张拉前，应对管道进行穿束，钢绞线在现场或已浇筑完成的桥面下料，钢绞线的下料采用砂轮机切割，切割面要求平整。待料下好后，对管道线性总长30米以内的采用人工单根穿束，对管道线性总长70米以下者采用人工整体穿束，对管道线性总长超过7O米采用卷扬机整体穿束。穿束时，将每一束预应力钢绞线顺序编号，在构件两端对号检查。且必须将钢绞线梳顺，防止在管道中打绞。采用卷扬机整体穿束时，先将钢绞线端部连同带环的钢筋焊接在一起，外形宜为锥形，且表面顺滑，再用一根比管道稍长的钢绞线作为牵引线引入卷扬机钢丝绳。穿束时卷扬机应采用低档进行，整个过程宜连续、缓慢，如遇穿束困难，应及时停止穿束，查明原因疏通管道后，方可继续穿束。
5 结束语
后张法预应力箱梁适应于地形复杂多变、尤其是山区深谷、宽度较大的河流、有航运要求的河流；在交通流量大的城市道路等；结构具有跨度大、施工方法灵活、结构刚度大、抗震能力强，抗裂性好。由于对构件施加预应力，大大推迟了裂缝的出现，在使用荷载作用下，构件可不出现裂缝，或使裂缝推迟出现，提高了构件的刚度，增加了结构的耐久性等优点而被广泛采用。但工艺复杂，技术要求高，预应力施工时，孔道布置、预应力张拉，孔道压浆等施工技术和质量能否得到保证，是确保桥梁耐久性、安全性的关键。
参考文献
【1】铁路混凝土工程施工技术指南（TZ 210—2005）主编单位：铁道科学研究院
【2】预应力混凝土结构设计基本原理中国铁道出版社2009.8.
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。
关键词：箱梁，预应力，张拉，压浆
Abstract: with the development of social economy, promote the prestressed technique of civil engineering of rapid development, especially in the construction of the bridge most widely used in science and technology, the development of the society to play a role in promoting the speed up, making the prestressed system and applied prospect very extensive. Consecutive girder construction has been the bridge construction is difficult and important, combining with the new lanzhou-xinjiang railway second double big bridge engineering hami overpass, introduces the vertical and lateral and longitudinal girder prestressed construction and installation of attention, reference for similar engineering.
Keywords: box girder, prestressed, tension, grouting
中图分类号：TU74文献标识码：A 文章编号：
1 工程概况
新建兰新铁路第二双线（红柳河至哈密）工程位于新疆维吾尔自治区哈密地区，经甘肃省界红柳河，至新疆维吾尔自治区哈密市。哈密立交特大桥位于新疆维吾尔自治区哈密市境内，中心里程为DK1290+838，全桥长19297.66m。哈密立交特大桥是本段最长的桥梁，位于哈密市区，多处跨越城市道路和既有兰新铁路，桥梁架设工程量大，工期、连续梁的合龙及安全防护措施是本桥的控制重点。在跨铁路专用线、育英路及红星西路兰新既有线位置处分别设计有32+48+32、32+48+32、60+100+60预应力连续梁。
跨红星西路主桥上部结构采为(60+100+60) m预应力连续箱梁，箱梁采用C50混凝土 ，桥面宽12.2m，单箱单室断面，其中箱梁底宽6.7m两侧悬臂翼缘板宽2.75m；箱梁根部梁体中心线梁高H =7.85m，跨中及端头梁体中心线梁高H = 4.85m，箱梁底板下缘按二次抛物线变化，梁底抛物线方程为y=0.0016225x2。梁段长度由1#块的2．5米增加长至13# 块的4米，合拢段长度为2米，挂篮施工段腹板厚度由0#梁段100cm 变化至合拢段的60cm，底板由120cm 变化 至40cm。箱梁底板横向保持水平,桥面设置双向横坡。主桥采用三向预应力体系。纵、横向预应力采用高强度低松弛钢绞线,钢绞线标准强度fpk =1860MPa，纵向采用两端张拉,横向采用单端张拉。竖向预应力采用精轧螺纹钢筋，直径为32mm，抗拉极限拉强度为830MPa，张拉控制应力为747MPa，在顶板单端张拉 。
2 竖向预应力安装工艺
1) 概述：
该特大桥主桥腹板竖向均采用抗拉标准强度为830MPa的Φ32mm 的精轧螺纹钢；波纹管采用Φ50mm 的金属波纹管，全桥腹板处竖向预应力精轧螺纹钢筋共2366根，精轧螺纹钢筋总重约为47.64吨，其中腹板竖向预应力在0至4梁段均采用双排布置，其余梁段腹板采用单排布置。竖向预应力在挂篮前移后于箱梁顶板处单端张拉。
2) 精轧螺纹钢筋的下料。精轧螺纹钢的切割采用砂轮机切割，严禁使用氧割及电焊切割，要求切割面平整，无斜向截面。堆放时注意保护，下垫上盖，远离电气操作场地。防止精轧螺纹钢筋的意外伤害。
3) 安装步骤：在安装前，应先对锚垫板进行加工；在腹板及横隔板钢筋绑扎基本完成时，按照图纸确定精轧螺纹钢筋最下端位置，采用8号槽钢按施工图纸钻孔定位，作为竖向精轧螺纹钢筋的顶部定位，确保每根精轧螺纹钢筋定位准确。 待水平筋绑扎基本完成后，由腹板顶部垂吊施工线调整精轧螺纹钢筋的垂直度及水平位置，接下来采用预先加工好的U型定位钢筋与钢筋进行焊接固定。在安装时，应严格按照设计及规范要求精密定位，高度方向控制±10mm 以内，同排方向控制 4-10mm 以内，长度方向控制±30mm 以内，保证管道的顺直且固定牢固。当与普通钢筋发生冲突时，适当的调整普通钢筋位置。严禁使用切割普通钢筋的方式安装预应力钢筋。波纹管接头处的连接管宜采用大一个直径级别的同类管材，其长度宜为被连接管道内径的5 ～7倍，接头位置用塑料胶带缠裹，严防浇筑混凝土时漏浆堵塞波纹管。在澆筑混凝土前，对顶部张拉端头预留张拉槽口，预留张拉槽口尺寸一般为上口15×15cm，下口12×12cm，深度15cm的四棱台，用聚氨酯泡沫板填充，防止浇筑混凝土时水泥浆流入管道，影响张拉压浆。
考虑张拉过程中由于精轧螺纹钢筋的延伸，连接器会有一定的位移 (与连接器所在的位置和精轧螺纹钢的锚固长度有关，精轧螺纹钢外露长度不小于16cm ，张拉时接头应在连接器的中间位置)，所以必须留有足够的连接器位移空间，波纹管所有接头部分均采用塑料胶带密封。每条波纹管设置1个压浆嘴，1个排气嘴，压浆嘴采用塑料压浆嘴，压浆管采用黑色塑料胶管，压浆孔从腹板倒角处引出，竖向精轧螺纹钢压浆从低处向高处压浆。
3 横向预应力筋施工工艺
1) 概述：
顶板横向钢束采用扁锚单边整体张拉锚固，张拉端采用交错布置的形式。钢束间距为50cm，规格为4Φ15.2，全桥共498束。波纹管采用C75×19mm扁金属波纹管。采用单端张拉，全桥横向钢束共重27.31吨。
2) 安装步骤：
在钢筋绑扎前可预先把料下好，在施工“挤压头”时，根据规范和图纸要求，把P板以及约束圈和波纹管定长穿好并用塑料胶带缠裹密封好。待第一层面板下层钢筋绑扎完成后，根据图纸顶板横向束线性进行测量定位，采用Φ12的螺纹钢筋做波纹管定位骨架，再把已密封好的整束钢绞线抬至定位钢筋上，采用施工线对中调节每束钢绞线的平面位置，然后采用U型定位筋固定牢固。每束两端设置进出浆孔一个。
3) 注意事项
①施工挤压头时，必须专人负责，挤压弹簧应均匀覆盖于被挤压段钢绞线上，挤压完成后应使挤压弹簧两端都可见。在挤压前应先清除挤压头和模具内的杂物。应定期做锚固头拉力试验和检查锚固头的外径。
②约束圈端部应采用海绵堵塞密封，防止水泥浆渗入；
③控制好管道线性，钢绞线应与锚板垂直；
④焊接u型定位钢筋时注意波纹管的保护，严防焊接时波纹管被焊渣烧烂漏浆。
4 纵向预应力安装工艺
顶板、底板纵向鋼束波纹管安装，待下层钢筋绑扎完成后，腹板束波纹管安装，待腹板水平筋绑扎完成后，根据施工图纸的线性要求，采用Φ12螺纹钢筋作为高度方向定位钢筋，间距直线段采用50cm，曲线部分适当加密至30cm。通过Φl2 螺纹钢筋焊接来确定管道的竖弯曲线，待波纹管放置基本平顺后，再调整管道的平弯曲线与竖弯曲线，最后用U型定位钢筋进行固定。波纹管接头均采用波纹管专用接头和塑料胶带密封。为方便节段之间的波纹管的连接以及保证每一节段之间波纹管线性的顺直，每一节段施工缝处的每一条波纹管均采用接头管，外露和预埋各为一半。在浇筑混凝土前，在每根预留预应力管道内穿内衬管，内衬管采用外径比波纹管内经小15mm的PVC管，以防浇筑混凝土时管道漏浆，混凝土浇筑完毕，初凝前后略微转动内衬管，方便内衬管的拔出，以免影响穿束及施工进度工期。
为了保障压浆的质量，在最高点设置排气孔及需要时在最低点设置排水孔。张拉前，应对管道进行穿束，钢绞线在现场或已浇筑完成的桥面下料，钢绞线的下料采用砂轮机切割，切割面要求平整。待料下好后，对管道线性总长30米以内的采用人工单根穿束，对管道线性总长70米以下者采用人工整体穿束，对管道线性总长超过7O米采用卷扬机整体穿束。穿束时，将每一束预应力钢绞线顺序编号，在构件两端对号检查。且必须将钢绞线梳顺，防止在管道中打绞。采用卷扬机整体穿束时，先将钢绞线端部连同带环的钢筋焊接在一起，外形宜为锥形，且表面顺滑，再用一根比管道稍长的钢绞线作为牵引线引入卷扬机钢丝绳。穿束时卷扬机应采用低档进行，整个过程宜连续、缓慢，如遇穿束困难，应及时停止穿束，查明原因疏通管道后，方可继续穿束。
5 结束语
后张法预应力箱梁适应于地形复杂多变、尤其是山区深谷、宽度较大的河流、有航运要求的河流；在交通流量大的城市道路等；结构具有跨度大、施工方法灵活、结构刚度大、抗震能力强，抗裂性好。由于对构件施加预应力，大大推迟了裂缝的出现，在使用荷载作用下，构件可不出现裂缝，或使裂缝推迟出现，提高了构件的刚度，增加了结构的耐久性等优点而被广泛采用。但工艺复杂，技术要求高，预应力施工时，孔道布置、预应力张拉，孔道压浆等施工技术和质量能否得到保证，是确保桥梁耐久性、安全性的关键。
参考文献
【1】铁路混凝土工程施工技术指南（TZ 210—2005）主编单位：铁道科学研究院
【2】预应力混凝土结构设计基本原理中国铁道出版社2009.8.
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。