1、浅谈中承式砼拱桥中的预应力施工工艺 前 言 现代桥梁，尤其是城市桥梁，已不再仅仅是传统意义上跨越障碍的通道，在实现其功能价值的同时，人们越来越重视桥梁建筑的审美价值，许多桥梁已成为城市的标志性建筑。中承式钢筋砼拱桥，近年来发展速度迅猛，它是集桥梁结构学、结构力学、土力学与材料科学等技术为一体，具有很高的技术含量和发展远景。 1、工程概况 我公司承建的略阳县城三河口大桥为中承式钢筋混凝土拱桥，主跨拱肋采用箱形钢筋混凝土结构，本桥为 25.5m+76m+25.5m三跨钢筋砼中承式拱桥，全长 127m。主跨拱肋计算跨径为 72m。边跨拱肋计算跨径为 21.5m。矢高20m，拱轴线为悬链线，拱轴系数
2、1.543，净矢跨比为 1/3.6。主跨桥面以下拱肋做成实心段。每片拱肋高 2m，宽 1.5m。边跨拱肋计算跨径为 21.5m，矢高 8.52m，拱轴线为圆弧。横桥向由两片拱肋组成，净距为 16m，中心距17.5m。如此大跨度的砼拱桥施工在全国也极其少见 。 2、中承式砼拱桥预应力施工的构造 中承式砼拱桥预应力施工是全桥施工的一个重点也是一个难点 。它由拱肋、横梁（端横梁，拱肋横梁， A、 B、 C 型梁 ）、吊杆、系杆、锚具、钢绞线等构成。 3、中承式砼拱桥预应力施工的特点 预应力混凝土除了具有钢筋混凝土的所有优点外，它的主要特点是： 1.预应力混凝土结构，由于能够充分利用高强度材料（高强度
3、混凝土、高强度钢筋），所以构件截面小，自重弯矩占总弯矩的比例大大下降，结构的跨越能力得到提高。 2.全预应力混凝土梁在使用荷载下不出现裂缝，即使部分预应 力混凝土梁在常遇荷载下也无裂缝，鉴于全截面参加工作，结构的刚度就比通常开裂的钢筋混凝土结构要大。因此，预应力梁可显著减少建筑高度，使大跨径桥梁做得轻柔美观。 4、技术要求 4.1 拱肋 拱肋采用箱形钢筋砼结构，顶板、底板和腹板厚度均为 0.3m，主跨桥面以下及边跨拱肋做成实心段。每片拱肋宽 2.0m，高 1.5m。根据施工图纸内容要求，本工程的拱肋从桥两端向中间推进，也就是说，先施工两跨 25.5m的侧跨，然后再分三段合拢主桥的拱肋。 4.2
4、、横梁 横梁分为端横梁，拱 肋横梁， A、 B、 C型梁； A、 B 型梁采用现场预制；横梁，拱肋横梁和 C型梁采用现场浇筑。横梁的预应力管道位置允许偏差如表 1所示。且混凝土构件必须达到 85%的设计强度等级值后和混凝土龄期不少于 7天方可进行预应力张拉。 4.3、锚具和张拉设备 我项目部采用 OVM15-6 9群锚体系，和经国家质量认定和监理工程师认可的锚具厂产品。 施工时选用配套的 YCW250柳州产张拉千斤顶，并配齐配套高压油泵。梁体混凝土强度达到 85%设计强度（掺早强剂后混凝土龄期达约 7天后即可达到）开始张拉油泵与千斤 顶配套。 4.4、混凝土 混凝土的配合比应符合设计要求，采用
5、机械搅拌，并应符合混凝土结构工程施工质量验收规范（ GB50204-2002）的规定。 水泥进场使用前，应对其品种、级别、包装仓号、出厂日期等进行检查，并分批对其强度、安定性及其他性能指标进行复验。 砂：天然中粗砂，砂粒要求坚硬洁净，含泥量不超过 5%，且其它物理力学性能必须符合规范要求。 碎石：采用坚硬的石灰岩，粒径 5-20mm，级配由试验确定。 外加剂：选用 FDN 外加剂，降低水灰比，增 大砼的流动性。减水剂的质量及使用应符合现行国家标准混凝土外加剂 GB 8076、混凝土外加剂应用技术规范 GB 50119 及有关环境保护的规范和要求。 水：采用饮用水。 4.5、高强钢绞线 按设计要
6、求购买型号为 15-75 钢绞线，其质量必须无损伤、无死弯、无严重锈蚀。进料必须有出厂合格证和试验、化验单。使用前逐盘抽样作抗拉、抗弯试验，性能符合有关规定的要求。 4.6 系杆与吊杆 主桥为克服拱肋产生的水平推力，设置了柔性系杆，全桥共 4 根系杆索，单侧 2根。系杆 索由 15-31 型高强度低松弛环氧钢绞线制成，外包 HDPE 保护层，系杆索通过支撑架布置于中横梁上，锚固在边拱肋尾端。单侧系杆张拉力为 6000KN，单束系杆张拉力 3000KN，安全系数大于 2.5。系杆索在预制桥面板安装完毕后一次张拉到位。 主桥沿桥轴向单侧布置吊杆 8根、吊点标准中心距为 6.0m；采用双侧单吊杆。吊
7、杆采用钢绞线整束挤压吊杆 ,索体由高强度低松弛环氧喷涂钢绞线制成，与锚具整体挤压后成为一体。边吊杆采用 15-22 型 ,安全系数大于3.5, 其余吊杆采用 15-19 型 ,安全系数大于 3.0。 5、主要施工技术 5.1、系杆施工： 5.1.1、工艺流程 备料 系杆下料 剥除系杆索两端 PE护层 清洗钢绞线表面油脂 系杆索及锚具安装 拉索张拉 安装减震块 灌浆。 5.1.2、操作要点 系杆安装要求严格施工工序间管理和监控，施工队伍需具备系杆拉索施工技术素质，掌握其施工工艺。安装时不得磕碰敲击损坏锚具，不得损坏拉索的材质，不得使其产生变形。 系杆张拉应根据设计要求的张拉顺序张拉，张拉时力求两
8、端及上下游两侧对称、同步进行。在风撑接头焊接时，必须 采取措施保护系杆，防止焊渣烧坏系杆保护层。如系杆钢索受损，则必须报废，更换新索。 对系杆锚具密封筒内灌浆是系杆拉索的一项重要防护措施，浆体凝固后对钢绞线起到防腐保护作用，同时对拉索产生的握裹力可承受拉索的部分动载。灌浆后封好灌浆孔和排气孔，将锚具表面的沙浆清除干净。安装保护罩，并在保护罩内注满专用防腐油脂。 5.2、横梁 5.2.1、工艺流程 先浇混凝土 ,待混凝土达到设计强度 75%以上 ,再张拉钢筋 (钢筋束 ).其主要张拉程序为 :埋管制孔 浇混凝土 养护混凝土构件 穿筋张 拉 锚固 灌浆 (防止钢筋生锈 )。其传力途径是依靠锚具阻止
9、钢筋的弹性回弹 ,使截面混凝土获得预压应力 ,这种做法使钢筋与混凝土结为整体 ,称为有粘结预应力混凝土。有粘结预应力混凝土由于粘结力 (阻力 )的作用使得预应力钢筋拉应力降低 ,导致混凝土压应力降低 ,所以应设法减少这种粘结。这种方法设备简单 ,不需要张拉台座 ,生产灵活 ,适用于大型构件的现场施工。 5.2.2、操作要点 本桥横梁分五类：吊杆横梁（ A型）、立柱横梁（ B 型）、边跨近桥台的第一根中横梁（ C 型：与边拱肋固结）、拱肋横梁以及端横梁。所有横梁均采用预应力混凝土结构，桥面横坡通过横梁自身的变高度来实现。 A型和 B型横梁间距为 6.0m，采用预制 T 形断面：翼宽 0.85m、
10、翼厚 0.20 0.35m、肋厚 0.55m、高 1.30 1.42m。 A、 B型横梁每个设置 6根 15.2-7的预应力钢绞线，分两批张拉，预制时张拉一批，上桥面系之后，现浇固结段之前张拉后期预应力。 C 型横梁断面与 A、 B型一致，与边拱肋固结，采用支架现浇施工。每个 C型横梁设置 6根 15.2-7 的预应力钢绞线，拆除支架前张拉完毕。拱肋横梁为带倒角的矩形断面，高 1.45m，宽 1.3m。每个拱肋横梁设置 6根 15.2-9的预应力钢绞线，拆除支架前张拉完毕。端横梁为带牛腿的箱形断面，高 1.982 2.102m，宽 1.41m，壁厚 0.3m，牛腿宽 0.55m。每个端横梁设置
11、 7 根 15.2-9 的预应力钢绞线，拆除支架前张拉完毕。 1） A、 B、 C型中横梁预应力张拉 A、 B、 C型梁钢束可分为两次进行张拉。在预制场，先张拉 N1 和 N3钢束，张拉控制力为 0.7gPK=1266.8KN，在桥面板吊装铺设结束后，在湿接缝未现浇之前，再张拉 N2 钢束，张拉控制力为 0.68gPK=1230.6KN。 每 批钢束按照同步、均匀、对称的原则进行张拉。 钢束张拉时，采用预应力和引伸量双控制，引伸量已扣除 10%的初引伸量值。 、张拉到设计吨位时，实际引伸量和理论引伸量的差值应控制在 6%以内。张拉吨位够而引伸量不够时，应继续张拉，直到引伸量达到控制范围值内为止
12、。钢束张拉结束后，用切割机切掉端头钢绞线，钢绞线头在锚头处留 3-5cm，然后用水泥浆封实锚头，待水泥凝固后，孔道内采用 C40 水泥浆真空灌浆，且孔道内水泥浆必须充盈、饱满，灌满水泥浆后，将一端排气孔和另一端进浆孔用干硬性水泥填充实。然后浇筑 封锚 C50混凝土，封锚混凝土一定要振捣密实。 2）拱肋横梁预应力张拉 、按照对称、均匀、同步的原则，上下为一组对称张拉，采取单端张拉。 、预应力钢束采用一端张拉工艺，预应力钢绞线的标准抗拉强度为1860MPa，张拉控制力为 1302MPa，一束张拉力为 1628.8KN。张拉到设计吨位时，实际引伸量和理论引伸量的差值应控制在 6% 以内。张拉吨位够而
13、引伸量不够时，应继续张拉，直到引伸量达到控制范围值内为止。 、钢束张拉结束后，用切割机切掉端头钢绞线，钢绞线头在锚头处留3-5cm，然后用水泥浆封实锚头，待水泥凝固后，孔道内采用 C40 水泥浆真空灌浆，且孔道内水泥浆必须充盈、饱满，灌满水泥浆后，将一端排气孔和另一端进浆孔用干硬性水泥填充实。然后浇筑封锚 C50混凝土，封锚混凝土一定要振捣密实。 、张拉结束后将锚头部分拱肋钢筋焊接好，焊接长度必须满足单面焊10d 要求，然后用 C50 膨胀性混凝土浇筑封锚。 3）端横梁预应力张拉 按照对称、均匀、同步的原则，先张拉 Ny11、 Ny21，再张拉 Ny12、 Ny22，采取单端张拉；再张拉 Ny
14、13 采取两端同时张拉；最后张 拉 Ny31、 Ny32，采取单端张拉。 质量管理措施 6.1 严把预应力张拉材料进场质量检查关。首先要检查混凝土构件的抗压强度是否符合设计要求；其次对进场的材料检查出厂合格证，最后对进行的钢绞线、波纹管、锚具随机取样，送有检测资质的单位对其拉伸度、抗压强度、硬度等指标进行检测，不合格的产品一律不得使用。 6.2 钢绞线及配套材料应分别堆放在指定位置，按不同种类、规格堆放。堆放时，钢绞线下要放置垫木并用防雨布遮掩，避免雨淋和被水浸湿使钢绞线生锈；使用时，按实际尺寸用多长裁剪多长，杜 绝多裁浪费。 6.3 预应力张拉前，应对施工人员进行技术交底，使其熟悉施工图及其
15、相关的技术文件。 6.4 张拉过程中要仔细观察横梁的变化，如遇到裂缝应及时停止张拉，待问题处理后，经相关技术人员和监理检查后安全方可继续张拉。 7、安全与环境保护 7.1 、安全规定 除严格遵守国家相关安全技术规程外，本项目还依据本工程特点制定各项安全措施，包括桥梁高空作业安全措施，交通安全措施及施工现场安全管理办法、安全操作规程、治安、保卫、消防措施；建立安全检查落 实制度，经常定时召开安全例会，会前布置，会后检查落实，做到超前控制，定期和不定期开展安全评比工作，查违章、查隐患、查措施、抓落实使安全工作长抓不懈。 7.2、 环保措施 7.2.1 施工前对全体员工进行环境保护法规教育和学习，成
16、立领导小组专人负责环境计划的落实。 7.2.2 施工现场划分责任区，指定负责人明确责任区的管理责任。 7.2.3 横梁及桥面板预制场放在桥头路基，减少占地拆迁，减少对景观的破坏。 7.2.4 运送散料和淤泥碴土的车辆必须装载适量，严禁沿 途洒漏和污染路面。运送易被风吹落的粉状料时（如粉煤灰等）应进行覆盖。 7.2.5 建筑生活垃圾堆放在指定地点，按规定及时清理或处理。 7.2.6 施工及生活废水必须经过必要的处理后排入指定的排水系统。 7.2.7 求选择低噪音设备。合理安排施工时间，减少对居民的干扰。 施工便道每天进行洒水。 8、结束 我国预应力混凝土的现状近年来，随着我国高强钢材生产发展，预应力混凝土取得了较大的进展，但在工程结构中，目前仍处于由低强钢材向高强钢材、向预应力混凝土过渡的阶段 。就工程应用而言，现阶段预应力混凝土应用还是以现浇后张法为主。预应力混凝土能充分发挥材料的效能，在相同条件下，它比普通钢筋混凝土构件截面小、重量轻、刚度大、抗裂性和耐久性好，能有效地控制结构的挠度 (甚至无挠度 )，节约钢材 40-50%，节约混凝土 20-40%，特别在大跨度结构中更为经济。 注：文章内所有公式及图表请以 PDF 形式查看。
