浅析公路施工中连续箱梁的应用措施

　　摘要：本文主要了现浇预应力连续箱梁各道施工工艺以及质量的控制重点，特别是关于箱梁施工成型各工序质量控制，箱梁预应力工艺的质量控制，并对现浇预应力损失产生的原因进行分析及估算与预拉钢束理论伸长量的计算，并根据自身工作总结，以供参考。
　　关键词：连续箱梁；公路桥梁；混凝土施工；预应力损失；
　　众所周知，在我国预应力箱梁已经广泛运用于公路桥梁施工中，某大桥采用等截面连续梁和变截面连续梁。在全桥长的箱梁腹板上都设有纵向预应力钢筋，该桥梁还设置了顶、底板的纵向束和顶板的横向束。
　　一施工现场管理与质量控制
　　（一）、施工准备阶段
　　（1）检查承包人施工备料情况，建立集中搅拌站，作好搅拌站的计量标定工作，加强原材料的集中管理，加强原材料的抽检频率，对每批水泥、碎石、钢绞线、钢筋及其焊接在施工单位自检基础上均进行抽检。
　　（2）配合比的选定：选定配合比时，根据不同的含砂率、水灰比、外加剂等进行多组设计比较，除满足强度要求外还要确保砼的外表质量，尽量减少表面气泡。根据箱梁钢筋密、有波纹管、振捣困难等特点，砼配合比严格按重量法施工，采用强制式拌和站拌合，严格控制水灰比（W/C）在0.35—0.45之间。坍落度太大很难消除表面的气泡、水斑、砂线等缺陷，太小则砼密实很难保证，一般控制在70—90mm。
　　（3）审查承包人提交的施工组织设计及其施工的技术方案，了解承包人的劳动组合与现场指挥系统，进一步了解每一梁段的施工周期安排，并根据施工情况调整，根据总体进度要求，要求施工单位倒排计划，配备足够人员施工，将计划细化。
　　(二）、施工阶段质量控制和要点
　　1）作好支架搭设检查工作
　　本桥由于中孔为变截面箱梁且中孔有通航要求，然后搭设钢管支架形式：
　　（1）、支架搭设：水上支架下部采用Ф630壁厚10mm钢管桩为基础，陆地采用30cm6%灰土处理+20cmC20混凝土基础。上部采用由无缝钢管焊接成的组合钢管支架作为支撑，承重部分由纵向和横向的工字钢组成，组合钢管支架用工字钢联成整体，在横向工字钢上面设置砂筒（或木楔块）供落架使用，对于20m孔每孔设5个支点，分别在1/4跨处、1/2跨处及两墩身处，横向也设5个支点，各横向支点处均用角铁焊接成剪刀撑形式，使其联成一体。
　　（2）、支架预拱度设置：预拱度计算公式为f=f1+f2+f3，其中f1：地基弹性变形，f2：支架弹性变形，由计算可知f2=5～8mm，取f2=8mm，f3：梁体挠度。
　　（3）、支架静载预压：当支架搭设好以后进行预压，具体作法是：将现场准备的砂袋用吊车吊放在底模上，压载量约为箱梁设计重量加施工重量荷载的100%，以1d为一个观测单位，若连续3d观测结果在5mm以内，则可认为地基沉降基本稳定，压载时以满铺预压为宜。
　　（4）、在支架搭设阶段控制重点：要求施工单位对现浇支架的地基进行认真处理，一般在灰土成型后又浇筑混凝土垫层，保证了基础沉降量很小，要求承包人提供支架的强度、刚度和稳定性的计算书，然后认真进行审核，要求施工单位重视支架的稳定，增加剪刀撑和纵横向联系，加强检查，确保安全。
　　2）作好钢筋、模板检查工作
　　（1）、模板制作：底模由高强竹胶板拼装。侧模用槽钢、角钢等做成定型骨架与钢板一起加工成2.4m长一块的定型钢模，每块钢模用法兰联结，接缝处用3mm的橡胶皮作垫片以防漏浆。
　　（2）钢筋绑扎成型、模板安装间断控制重点：施工单位对每道工序进行自检后报复检，认真检查波纹管形势、位置、数量是否符合图纸设计，接头是否牢固密封，钢筋的直径数量、位置是否符合图纸设计，保护层是否够。
　　3）、浇筑过程中质量控制
　　（1）、箱梁混凝土浇筑：箱梁采用高标号C50，坍落度70~90mm的混凝土浇筑，混凝土由50m3/h的搅拌站拌制，混凝土搅拌车运输，输送泵入模，混凝土横断面浇筑顺序：底板→腹板→顶板混凝土，纵向浇筑顺序：由一端向另一端逐渐分层递进浇筑。先浇筑底板由一端开始浇筑至底板开槽部分，浇筑长度一般约8~10m，分段长度根据浇筑时的气温及工人浇筑速度具体确定，新旧砼间隔时间不能大于水泥的初凝时间。
　　（2）、梁体养护：混凝土达到初凝状态后，顶面及时用无纺土工布覆盖，并设专人经常洒水保湿养护。模板拆除后，采取箱内注水、箱外喷水的方式养护，养生时间不少于14天。冬季施工时应采取防冻措施。
　　（3）、箱梁混凝土浇筑控制重点：浇筑过程中要对称浇筑，对于大体积方量必须有应急预案措施，保持连续浇筑，控制水灰比和施工配合比，必须全过程旁站，浇筑顺序一般可分两次浇筑，先底板和腹板再顶板。纵向分段最好以一联为浇筑段落，严格要求施工单位按设计要求的合龙顺序合龙，合龙宜在一天中最低气温时完成。
　　(三）、张拉技术质量控制
　　1、预应力张拉施工工艺
　　千斤顶、油表、高压油泵及其配套设备在使用前要进行校验标定，根据校验结果分别绘制出张拉力与压力表之间的关系曲线。
　　1）、确定控制张拉应力：（1）施工图纸中所示的控制应力为锚下控制应力，在常规的预应力混凝土后张结构设计中，一般在设定预应力永存应力时已经考虑了①预应力钢束与管道之间的摩擦损失；②工作锚具变形、钢束回缩损失；③混凝土的弹性压缩损失；④预应力钢束的应力松弛损失；⑤混凝土的收缩徐变损失五种因素引起的预应力损失值。（2）预制箱梁钢绞线张拉锚下设计控制应力σk=0.75Ryb，在实际施工操作确定千斤顶张拉力时，还应考虑锚环孔口的预应力损失，此损失为锚垫板外侧钢绞线非直线通过锚环孔口、夹片及限位板时增加的摩擦损失，此值一般为控制张拉应力的3%。
　　2）、伸长量计算应注意的问题：（1）由于量测钢绞线伸长量时是量测千斤顶缸体伸出的距离，所以要考虑千斤顶内50—60cm钢绞线在1.03σk张拉应力下的伸长量，一般取4-5mm的常数，也可以用虎克定律计算得出。（2）张拉采取两段同时对称张拉，整个孔道以跨中心对称分布，先按一半孔道计算伸长量，再乘以2。（3）有平曲线时（靠近梁端）θ角的计算方法是：取纵、平曲线转角平方之和再开方。
　　3)、张拉施工操作：a、安装预应力钢束。（1）钢绞线采用后穿法。（2）后穿束时保证孔道畅通的方法。（3）钢绞线截断宜采用切断机或砂轮锯，严谨使用电弧焊或气焊切割。（4）钢绞线编束要保证钢绞线平行，不得缠绕，。（5）穿束前须用压缩机吹净管道内的水分等杂物，穿束时先将导线穿过孔道与预应力钢束连接在一起，以导线牵拉为主，以推为辅，穿束后检查预应力筋外露孔口情况，保证两端外露相等
　　2、张拉阶段质量控制重点：对于每一种束，列表算出其理论伸长值。对每一种千斤顶应该根据标定后的回归方程，计算出每种束的张拉力与油表读数的对应值，分别以10%、30%、100%三个对应阶段的力和油表数值打成表格，且每种设备均对号入座，每次张拉时，每根束应该用什么千斤顶和油表都应给予认真检查。
　　张拉将严格进行双控，以应力控制为主，以伸长量来校核。每次张拉时技术员应认真填写张拉压浆原始记录，认真旁站监督，同时做好原始记录。
　　二、压浆技术质量控制
　　1、孔道压浆：压浆前，用砂轮锯（严禁使用气焊或电弧焊）将端头多余的钢绞线切除，保证钢绞线外露长度不小于3cm，然后堵塞锚固端力筋的空隙，进行孔道压浆。
　　2、封端：1）锚头混凝土表面应凿毛，凿净表面浮浆，露出粗骨料一个结合面。
　　3、压浆阶段质量控制重点：检查施工单位压浆时浆液的水灰比保证满足设计强度，稠度控制在14~18s，开启压浆泵，压力达到0.7MPa保持2~3min，根据压浆情况，如需补浆的孔道在浆体泌水结束之前采用常规方法由排气孔人工补浆。
　　三、预应力损失估算及钢绞线理论伸长量计算
　　（一）、预应力损失
　　预应力混凝土受弯构件的设计计算，要事先根据承受外荷载的情况，确定其本身预加应力的大小，但是钢筋中的预应力，由于施工因素、材料性能及环境条件的影响，将要引起预应力损失，而设计中所指的钢筋预应力值应是指扣除相应阶段的应力损失后钢筋实际存在的预应力值。根据预应力损失来确定张拉控制应力σk。一般预应力损失主要体现在一下几个方面：
　　（1）由于管道的弯曲和管道的偏差，造成预应力钢筋与管道之间摩擦引起的应力损失，此损失为σs=σk[1-e-(kL+μθ)]，于长束和大的曲线束k、μ应比规范规定的要大些，一般可将k取到0.002~0.003，μ取到0.2~0.3，也可通过试验来确定k、μ值；
　　（2）锚具变形钢筋回缩和接缝压缩引起的应力损失，一般一端取3~6mm的回缩量；
　　（3）锚圈的摩阻损失；
　　（4）混凝土的收缩徐变和钢绞线的松弛引起的应力的损失。
　　对以上应力的损失可以超张拉到102~103%并加长持荷时间，来克服预应力损失，且最好采用低松弛的钢绞线。
　　二）、钢绞线理论伸长量计算
　　张拉理论伸长量的计算，采取分段计算公式，然后叠加，并考虑曲线和直线摩阻影响。由于是对称束且为两端张拉，故只要计算到跨中。使用简易法，首先计算每段长度L和两端切线之夹角θ（以弧度计算），再计算各段重点应力，σ终=σ初xe-(kL+μθ)。计算出每段的平均应力σ平均=（σ初xσ终）/2，σ平均=[1-e-(kL+μθ)]/(kL+μθ)xσ初，再计算出每段伸长量△L=σ初xL/E，最后将各段叠加，还有考虑工作长度伸长量。
　　四、结语
　　我国预应力混凝土桥梁技术发展很快，在结构材料方面高强、早强混凝土正在得到推广应用，商品混凝土和泵送混凝土也在冲击着传统的施工方法。在预应力技术方面，高强钢绞线、大吨位群锚技术日益普及。施工管理水平也随之上升到新的台阶。

《浅析公路施工中连续箱梁的应用措施》

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