预应力施工技术

XXXX高架桥预应力施工技术

XXXX高架桥的路况﹑桥面布置复杂，横跨三条公路，一条铁路，连接两条跨江大桥；XXXX、XXXX为两层半互通式立交桥，跃进路口为三层半环形立交。

主桥全长千米，加上匝道桥总长千米，总投资XX亿。2001年11月14日部份匝道临时通车，年末完工。XXXX总承包，预应力分项由XXXX分包。

结构型式有单箱双室﹑单箱五室﹑箱梁高度按二次抛物线转变。跨度25~45米。

预应力筋配置12﹑9﹑7—ΦJ15有粘结钢绞线，强度为1860Mpa。钢绞线最长达146米。部份桥面板悬挑净距米，配有无粘结筋，强度为1570Mpa。@12~20cm。

锚固体系：张拉端为OVM夹片锚，固定端为OVMP型挤压锚，无粘结筋用防松锚具。

为缩短工期，主线桥采取间联施工， Z2﹑5﹑7﹑9为两头张拉， 120~146米。Z一、4、六、8联由于张拉空间，预应力束由两头向中间搭接张拉，腹板内预应力束从腹板平弯到顶板底或底板面的齿块内张拉，避免了在腹板上开洞，减弱腹板截面。

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底模及侧模支好后，按设计图纸在侧模上放好顺桥向坐标，在底模上放好筋束水平坐标，腹板箍筋扎好，垫块到位后，在箍筋上定竖向坐标。

穿束：一端采用绞磨牵引，另一端用人推。两头用对讲机联系，使之使劲同步。

防漏浆办法：混凝土浇筑4~5小时后，及时用倒链松动筋束 ，以防漏浆堵塞管道。

张拉程序：0~σcon~σcon~锚固。伸长值量测：初始20%应力，假设钢绞线的应力﹑应变成线性，μ值不变。可推得Δ~为量测伸长值。按此方式与《JTJ041—2000规范》推荐用相邻级量测伸长做推算值的方式，经在施工中多次复核，比较吻合。

u值的测试：

测试设备及仪器：千斤顶3台 传感器1台3. 数据收集仪 1台 主拉端串联三台YCW250B千斤顶，不装工作锚，被动端装上一台SC3000KN传感器，传感器后装上工作锚，并接通数据收集仪。分级加压、读数。

实验结果：Z2联μ=~；Z5联μ=~。（Z2与Z5联，穿束至实验持续时间差2月。）

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可见：穿束与张拉时间距离越长，钢绞线摩阻系数越不稳定。 后张预应力体系普遍采用压力灌浆，由于浆体中含有气泡，渗水后易侵蚀力筋，酷寒地域结冰后胀裂构件，另外，水泥浆易离析，干硬收缩后，与力筋粘结不好。在Z2联做了两束金属波纹管真空灌浆实验。

灌浆料配比：水∶水泥∶膨胀剂∶减水剂=∶1∶∶。 主要实验设备：1.搅拌机2.过滤器3.灌浆泵4.真空泵5.真空压力表

实验结果：真空度达96%~98%。浆体凝固后，浆体与灌浆管上口平齐，浆体超级密实。

当前，桥梁后张法施工，预应力束多数提前穿入，穿束与张拉距离时间太长，钢绞线生锈，使摩阻变得不稳定，往往偏大，应力损失大，达不到设计要求。2000年《公路桥涵施工技术规范》按照气候、环境条件强制规定了穿束与张拉距离时间。设计施工单位在工期控制﹑预应力工艺设计时，必需严格执行新规范对此条文的规定。

日本预应力混凝土桥梁新技术

无粘结预应力束是由单根或多根高强钢丝、钢绞线或钢筋，

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沿全长涂抹防腐蚀油脂并用聚乙烯热塑套管包裹而成。无粘结束像普通钢筋一样敷设，然后浇注混凝土，待混凝土达到规定强度后，进行张拉和锚固，它省去了预埋套管、穿索和压将工艺，节省了施工设备，简化了施工工艺，缩短了工期，降低了造价。因而在欧美、日本等国得到广泛应用。从90年始，无粘结束技术已在我国的中心跨径桥梁中应用，目前最大跨度已达到20m。但是无粘结束预应力桥梁不宜作更大跨度，且计算比较复杂。日本开发的后期粘结预应力钢材新技术，有着广阔的应用前景。

后期粘结PC钢材是PC钢材上涂抹硬化的黄油状的常温硬化型树脂，以套管包裹。这种常温硬化型树脂，通过控制环氧树脂硬化促进剂的添加量，可以自由确定硬化时期。这种树脂是硬化时，与无粘结钢材一样，具有与黄油状同等的粘度，张拉后，PC钢材与套管之间充填的环氧树脂自然硬化，介于套管间的PC钢材同混凝土粘结起来。

由于耐水性、耐药性，特别是耐酸性都很好，套管是很难破坏的，高温下也比较稳定，而耐气候性有一定程度降低。根据用途不同，套管的形状可以做成与无粘结PC钢材同样的形状，如圆形。为提高与混凝土的握裹力，也可以做成凹凸形。

后期粘结PC钢材特点：

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1、施工容易 只需将后期粘结钢材置于所定的配筋位置，进行混凝土浇注，达到规定强度后进行张拉、锚固。这样钢材的穿入、压浆作业都不需要了。

2、PC钢材同混凝土能形成一体 PC钢材上涂抹树脂，硬化后同PC钢材紧密粘结由于套管的形状，取得了与混凝土粘结好的性能。还由于这种树脂在一定时间内自然硬化，而且不需要特别处理（如加热等），因此，没有任何危险。

3、耐腐蚀性好 在整个PC钢材上涂抹了防腐蚀性能优良的树脂，其上还有套管包，有这样两重防腐构造，因而耐腐性是很好的。

4、使用性能好 由于套管直径小，即使很薄的翼缘板也能使用，使配筋设计更容易进行。又由于摩擦系数小，也能节约钢材的使用量。

后期粘结PC钢材新技术的关键之处是树脂可在常温下硬化，而硬化是通过促进剂的添加量来进行控制的。因此，研制这种促进剂，就能取得这项科技成果。

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预应力混凝土空心板“蒸养”裂纹产生与防范 预应力混凝土空心板“蒸养”裂纹产生与防范

在现代桥梁工程中，预应力混凝土空心板梁由于其自重轻、结构性能好、施工方便等诸多有利因素而被普遍利用，在我省已完工的沪宁高速公路、禄口机场高速公路、宁马高速公路等许多桥梁中就普遍采用了这种结构，取得了良好的社会、经济效益。但在冬季施工进程中，特别是当板梁的预制采用蒸汽养护时，梁体常常会出现“蒸养”裂纹。下面就以南京机场高速公路禄口高架桥为例，对空心板梁“蒸养”裂纹产生的原因及防范办法作一分析，供桥梁工程师们参考：

１ 问题的产生

XXXX高架桥是XXX新场高速公路的重点工程，全长２３８０ｍ，其中６０％以上的上部结构采用了先张法预应力混凝土空心板梁。该桥设计荷载为汽车一超２０，挂车－１２０，梁体混凝土标号为５０号，板梁长１９９６ｍ，宽９９ｃｍ，高８５ｃｍ，其断面尺寸如图所示。大梁的预制于年末开始，为保证质量，缩短养护周期，加速施工进度，对板梁采用了蒸气养。元月，气温骤降５～

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１０℃，日均温度在０～５℃左右。那时大梁已通过静养、升温、恒温、降温等养护进程，揭开油布冷却，发现很多梁顶部出现了裂纹，裂纹１～４条不等，裂纹宽０１～０２ｍｍ，深度在１～３ｃｍ，大体散布在大梁的跨中、１／４跨和３／４跨处的顶板。

２ 原因分析

２．１ 混凝土内外温差所致。

在冬季施工进程中，因为外界温度较低，而大梁混凝土中由于水化热的原因产生很大的热量，按照经验公式：

ｔｍａｘ＝ｔｏ＋Ｑ／１０

其中：ｔｍａｘ——混凝土内部最高水化热 ｔｏ——混凝土浇筑温度

℃

℃

；

Ｑ——每立方混凝土中水泥用量 ｋｇ／ｍ３； 可计算出混凝土内部最高温度ｔｍａｘ＝５℃＋４６２／１０＝５１

２℃

本例混凝土配比中水泥用量为４６２ｋｇ／ｍ３

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当油布掀开后，混凝土表面遇冷将发生急剧收缩，而内部混凝土因水化热尚未完全消失而发生较大的内外温差，从而形成一种内胀外缩的现象，致使混凝土表面产生裂痕。

２．２ 梁体顶板与底板收缩不一致

大梁横断面尺寸可以看出，顶板较薄，一般为７～８ｃｍ，而下底板较厚，一般为１５～１６ｃｍ，当油布掀开后，上顶板的冷却将快于下底板、收缩也将大于、快于下底板，而此时埋设于大梁底部的钢铰线尚未剪索，梁体预应力尚未取得再加上上顶板布筋少，抵不住这种大的拉应力，从而致使了顶部裂痕的产生。

２．３ 养护时降温梯度过快。

据那时的施工记载和监理抽测，部份大梁降温时降温梯度在１０～１５℃，而按照《公路桥涵施工技术规范》明确规定，当表面系数等于或大于６时，降温速度不得超过５℃，而在该例中，大梁表面系数已达１１９１ｍ２／ｍ３，降温梯度明显高于规范要求。表面系数为结构冷却面积与结构体积之比

３ 防范办法

３．１ 增强混凝土梁的养护管理。在梁体混凝土温度冷却至与外界温度相近时，方可拆除加热养护结构的模板和保温层

如油布

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；当混凝土与外界气温相差大于２０℃而要拆除模板时，混凝土表面应加以覆盖，并使其缓慢冷却，严禁提前掀开油布。

３．２ 大梁冬季施工采用蒸汽养护时，应适当增加大梁内的抗裂钢筋。可在大梁的顶部及双侧适当增加纵向非预应力钢筋，以提高这部份混凝土的抗拉能力，避免裂纹的出现。施工时可考虑在大梁的顶部增加２根Φ１２钢筋，在大梁双侧增加４根Φ８的钢筋。

３．３ 提前释放预应力。在大梁梁体冷却至５～１０℃时应当即拆模，当混凝土强度达到设计强度的９０％时，应剪索，完成对大梁施加的予应力。

３．４ 严格控制起落温梯度。严格按规范规定，控制起落温梯度。当表面系数大于６时，升温速度不超过１０℃；恒温温度不超过６０℃；降温速度不超过５℃，从而避免升温进程中的膨胀裂痕和降温进程中的收缩裂痕。

４ 结束语

事实表明，采用了以上防范办法后，禄口高架桥在后来施工的近千块板梁中再未出现裂纹，从而有效地解决了预应力板梁的冬季蒸养裂纹的问题。

参考文献

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〔１〕公路桥涵施工技术规范．人民交通出版社 〔２〕严家亻及．道路建筑材料．人民交通出版社

〔３〕邬晓光，俞向东．桥梁施工技术．西北工业大学出版社

关于预应力施工的两点建议

黎春源许琼萍何奎林 （萍乡公路分局萍乡337055）

摘要：施工中对采用有自锚性能的夹片式锚具的预应力筋的张拉，为了减少钢绞线回缩对预应

力筋中的应力损失，应采用超张拉程序，即即是低松弛钢绞线也应一样；施工规范中所采用的

计算理论伸长值的公式，其本身已考虑了管道摩阻力及曲线阻力的影响，因此，在初应力以下

的“推算伸长值”建议采用按理论伸长值公式计算的数据，这样比采用现场量取得的相邻板伸

长值更准确方便。

关键词：桥梁工程；预应力张拉；初应力；建议

0 前言

预应力混凝土梁采用后张法施工时，由于锚具其特有的结构性

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能，从理论上分析，往往不能达到最佳的张拉效果。本文就在预应力施工中的超张拉及推算长度的选取方面提出一些建议供参考。

1 关于超张拉的建议

在预应力桥梁上部构造梁板的生产中，均大量采用后张法施工，预应力钢筋普遍采用低松弛钢绞线（Ryb＝1860MPa），及具有自锚性能的夹片式锚具。

锚具之所以具有自锚性能，首先因为千斤顶的零部件系统配备有一块限位板，限位板与锚圈之间有一间隙，一般为6mm左右，因此张拉进程中，夹片最多只能后退6mm，就会被限位板挡住，不可能再后退了。当张拉到规定的应力，持荷2分钟后，电动油泵归零，进行锚固操作时，由于失去了张拉力，原来被张拉长了的钢绞线便当即回缩，并带动夹片，将夹片拖入锚孔内，由于夹片与锚圈的锥形配合，使得钢绞线在回缩进程中，越回缩越被自己拖入的夹片锚紧，直到不能再回缩，则已被锚固。

由于夹片与锚圈的锥形配合，及限位板只有6mm左右的间隙，所以在钢绞线的回缩自锚进程中，夹片被绞线带动前进，最多也只有6mm，就会被钢绞线锚固，也就是说，钢绞线最多回缩6mm。

“公路桥涵施工技术规范”JTJ041-2000（简称“施工规范”）中规定，预应力采用应力控制方式张拉时，应以伸长值进行校核，实际伸长值与理论伸长值的不同应控制在6％之内，即（△L－△L理）/△L理≤6%。

锚下的张拉控制应力σcon，在“公路钢筋混泥土及预应力混泥

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土桥涵设计规范”JTJ023-85（简称“设计规范”）中规定σcon应≤ Ryb (Ryb为钢绞线的标准强度)，且在任何情况下不该超过 Ryb。一般在设计图中多采用σcon＝ Ryb＝×1860＝1395MPa。在理论伸长值（ΔL理）的计算中，张拉端的张拉力也是采用σcon。 预应力梁一般跨径最短的为10m，长的到30m不等，现以20m长T梁与30m长箱梁的张拉伸长情况，来讲明二者要达到现行施工规范的要求，将实际伸长值与理论伸长值的不同控制在6%之内，采用两头张拉时，其难易程度是不同的，对于20m梁来讲，是难以达到的。 为简单清楚地说明情况，现假设20m梁和30m梁的预应力筋都是直线型，没有管道摩阻力，而且不考虑锚口损失，这样按施工规范中理论伸长值的计算公式： ΔL理＝pppEALP = ppEAPL =σconpEL ，则： 20m梁ΔL理＝1395×= 30m梁ΔL理＝1395×= 现场实际张拉时，也假设处于理论状态，按施工规范要求，从10％σcon拉到100%σcon，持荷2分钟，测量这一阶段的伸长值。由于是处于理想状态，所以伸长值就与用理式计算的相一致。持荷2分钟后，油泵归零，钢绞线回缩，自行锚固。前面已做分析，在自锚进程中，钢绞线的回缩值，最大约为6mm，则此阶段的伸长值为： △L1＝（100%-10%）σcon L/Ep－6-6mm 则此阶段20m梁的伸长量： △L1＝90%×1395×-6＝

=

则此阶段30m梁的伸长量： △L1＝90%×1395× -6-6＝=

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从0到10%σcon阶段的伸长量也依照理想状态计算，则此阶段 20m梁的伸长量： △L2＝10%×1395× ＝ 30m梁的伸长量： △L2＝10%×1395× ＝ 故20m梁的实际伸长量为： △L＝△L1+△L2=+ = 30m梁的实际伸长量为： △L＝△L1+△L2=+ =

依照施工规范的要求，计算它们各自的实际伸长值与理论伸长值的差值，别离为：

20m梁的差值百分比：（）÷ = %＞6%，不符合规范要求， 30m梁的差值百分比：（）÷ = %＜6%，符合规范要求。 许多中小桥中采用10m预应力空心板，下面分析一下其进行一端张拉时的情况：

ΔL理 ＝1395× =

△L1 = 90%×1395× -6＝ = △L2 = 10%×1395× = △L＝△L1+△L2=+=

10m板的差值百分比：（）÷=%＞6%，不符合规范要求，若进行两头张拉，其差值更大。

显然，10m板、20m梁和30m梁钢绞线的回缩值都相同，这样

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对不同的跨径，其回缩量对差值的影响就大，即长跨径回缩量对差值的影响小，短跨径回缩量对差值的影响大。

因此，为了减少自锚时钢绞线回缩对伸长值的影响，不论是普通松弛钢绞线，仍是低松弛钢绞线，张拉时都应该比理论伸长值（ΔL理）多拉长12mm，以抵消钢绞线的回缩量，即应该进行适本地允许超张拉。 以ΔLσ超但超施工2 初施工可是若是（如

20m跨径，预应力筋处于直线，无管道摩阻力的理想状态为例，来讲明要多拉长6mm，张拉应力需要超张拉到什么值，即：

理 ＋12mm＝+12==σ超 ， ＝×000 ==σcon= Ryb

张拉到 Ryb是不允许的，因为设计规范要求，任何情况下，σ超不大于 Ryb，所以，对于20m梁的预应力张拉，只能超张拉到σcon为宜。实际上只要通过油泵归零，钢绞线回缩自锚后，超过锚下应力的部份（即σcon）就会因为钢绞线的回缩而被释放，因此实际超张拉对提高双控的合格率是很必要的，不然20m梁的预应力张拉其伸长率的差值要控制在6%之内将不可能。

规范中对采用有自锚性能的夹片式锚具的预应力筋的张拉，为了减少预应力筋的应力松弛损失，因此采用了超张拉程序，而本文是考虑为了减少钢绞线回缩对预应力筋中的应力损失，也应采用超张拉程序，即即是低松弛钢绞线也应一样。

应力推算伸长值的选取

规范中说明初应力以下的推算伸长值，可采用相邻级的伸长值，

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例如：初应力σ为10%σcon时，其伸长值可采用由10%σcon到20%σcon时的伸长值。

，由于目前施工厂所采用的压力表还不是很理想，指针的运行有时不是很稳定，同时因为达到初应力的张拉力比较小，指针的行程很短，特别是10m板，油泵一开动，指针很快就抵达了10%σcon的位置，马上就要稳压，做好测量标记后，接着加油升压，指针又很快抵达了20%σcon的位置，再稳压测量，得出相邻级（10%σcon到20%σcon）的伸长值，以后，再继续升压，现场要测量，又要读数，准确性就不会很高，咱们曾在现场分几级进行测量：10%～20%、20%～30%、30%～40%，几回测量出来的伸长值很难一致。另外，现场在钢绞线上划线标记、伸长值测量都存在必然的误差，不可能与在实验室里做一样的准确。

从10%σcon一直匀速拉到所需要的应力 σcon），则钢绞线在管道中一直在均匀地运动、

伸长，此时是克服滑动摩阻力的进程；若是半途停顿后再启动，则以首先要克服静摩阻力，因此半途的停顿、启动对张拉力的大小及伸长值都会有必然的影响。

施工规范中所采用的计算理论伸长值得公式，其本身已考虑了管道摩阻力及曲线阻力的影响，同时，由于理论伸长值与实际伸长值之差必需在6%之内，那么，在初应力（0～10%）的范围内的伸长差值应该在%以下了。

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因此，在初应力以下的“推算伸长值”建议采用按理论伸长值公式计算的来的数据，这样比采用现场量得的相邻板伸长值更准确方便。 作者在预应力梁的后张法施工中，参考文献： [1]《公路桥涵施工技术规范》JTJ041-2000 [2]《公路钢筋混泥土及预应力混泥土桥涵

运用这两点方式，都能达到良好的施工效果。 设计规范》JTJ023-85

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