砂浆・混凝土 Ｍｏｒｔａｒ ａｎｄ Ｃｏｎｃｒｅｔｅ ０ 桥梁后张法预应力施工应用及质量控制 鲁长春童辉 （中国建筑第八工程局有限公司，上海２００１２０） 【摘 要】预应力混凝土结构能充分利用材料的高强度，有效防止混凝土裂缝，减轻结构自重，增大 桥梁跨径，刚度大、行车舒适，在公路桥梁建设上得到普遍应用。然而预应力桥梁的裂缝问题相当普 遍，特别是箱梁桥。产生裂缝的原因很多，如桥梁预应力在施工中出现问题，给工程结构质量带来隐 患。本文介绍预应力在桥梁施工中的应用和施＿Ｔ过程，强调桥梁预应力施Ｔ过程的技术控制对预应 力桥梁的质量至关重要，分析常见张拉过程中存在的问题、原因和预防措施。 【关键词】 桥梁Ｔ程；预应力施丁；质量控制 前言 预应力是一项被广泛应用到建筑和道路行业中 薯 簧 惹另 技术在桥梁加固、桥梁钢筋混凝土结构裂缝防治等方 的新技术，是现代科学不断发展和进步的产物。预应 面均有应用。随着预应力技术应用领域的不断扩展， ４砌体热工性能检测 ４．１ ４００ｍｍ厚轻集料混凝土小型空心砌块砌体 限值０．５６Ｗ／（ｍ２・Ｋ），对照４．２墙体热阻测定结果，符 合节能５０％规定。 大连市传热系数限值（体形系数＞０－３）０．６８５Ｗ／ （ｍ ・Ｋ），符合节能６５％规定。 在吉林省建材产品质量监督检验站进行墙体热 阻检测．按照ＧＢ／Ｔ１３４７５—２００８（（绝缘稳态热传递性质 的测定、标定和防护热箱法》，轻集料混凝土小型空心 砌块规格３９０ｍｍ×ｌ９０ｍｍ×１９Ｏｍｍ．一排双孔．砌体厚 ５结论 通过．ｓｋｔｔｌ：次建筑保温砂浆配合比试验．于２０１ １年 度为４００ｍｍ．其中包括内外墙１０ｒａｍ建筑抹灰砂浆。 １Ｏ月上旬完成全部试验室工作．年末完成轻集料混凝 ４００ｍｍ厚轻集料混凝土小型空心砌块砌体（包括砂浆 土小型空心砌块配套建筑保温砂浆砌体热阻试验 层）传热系数ｇｔ，＝１．２２５Ｗ／（ｍ２．Ｋ） （１）新产品玄武岩废渣建筑保温砂浆符合ＧＢ／ 有创新点．４号配方产品质量优良，防火性好良。 ４．２ ５００ｍｍ厚轻集料混凝土小型空心砌块砌体加保 Ｔ２０４７３—２００６｛建筑保温砂浆》规定，在严寒地区应用 温砂浆加天然玄武岩板砌体 在４．１砌体的基础上．内墙抹２５ｍｍ玄武岩建筑保 （２）６号配方废渣掺量３０％．可享受国家减免增值 温砂浆，外墙抹４０ｒａｍ厚玄武岩建筑保温砂浆，用玄武 税 岩废渣防水粘结砂浆厚度１５ｍｍ以中隔热镀锌电焊网 （３）轻集料混凝土小型空心砌块配套建筑保温砂 （用塑料锚栓与基层锚固）粘结玄武岩板材４００ｍｍｘ 浆砌体达到寒冷地区大连市外墙建筑节能６５％规定。 ２００ｍｍ￣１５ｍｍ．最后内墙抹５ｍｍ抹面保温砂浆。 经过检测５００ｍｍ厚轻集料混凝土小型空心砌块 参考文献： ［１】以玄武岩废渣为集料研制胶粉防水砂浆的研制．粉煤灰综合利用 ２０１１年第６期． 砌体，传热系数Ｋ ＝０．５４９Ｗ／（ｍ２．Ｋ）。 ４．３各地外墙节能要求 按照ＪＧＪ２６—９５《民用建筑节能设计标准（采暖居 【２】徐峰等．功能建筑涂料．化学工业出版社，２００５年． ［３】李东光．实用保温・密封制品配方手册．化学工业出版社，２００９年６月． 住建筑部分）》外墙体形系数≤０．３．长春地区传热系数 ５８ 墙材革新与建筑节能２０１２．９ ０ 砂浆・混凝土 ＭＯｒｔａｒ ａｎｄ Ｃｏｎｃｒｅｔｅ 预应力技术在实际应用中存在的很多问题都将得到 有效解决．预应力技术的发展空间也将更加广泛。 Ｉ 预应力筋制作—－穿预应力筋 ２桥梁施工中预应力的应用 ２．１ 预应力技术在桥梁受弯构件加固中的应用 Ｊ 锚具检验— 安装锚具及张拉设备— 张拉设备预检 张Ｉ拉 ｌ 孔道灌浆—・制作水泥浆试块 碳纤维凭借其较高的强度及简单的施工工艺．成 为公路桥梁常用的加固材料．采用碳纤维片材在对钢 筋混凝土公路桥梁受弯构件的加固工程中得到了广 泛的应用 应用中预应力技术防止受压区混凝土的压 Ｉ 封锚 图１ 预应力施工工艺流程 ３．２预应力筋安装 应变达到混凝土极限压应变．以提高受弯构件的极限 承载力和极限拉应变．增加公路桥梁的承载力 ２＿２预应力技术在桥梁加固施工中的应用 桥梁加固工程通常通过对构件强度的补强和对 结构性能的提高来维持或者提高当前使用桥梁的承 载力．延长已有桥梁的实际使用寿命．满足我国日益 增长的现代交通运输要求 为了减小在加固施工时混 凝土的初始应变值．预先对构件施加预应力．使构件 的受压区预先产生拉应力．受拉区预先产生压应力． 从而减小构件在初始弯矩作用下的压应变及拉应变． 增大构件达到极限承载力时所产生的应变增量以及 加固钢筋时的应力．充分利用加固钢筋的强度 ２．３预应力技术在钢筋混凝土多跨连续公路桥梁加 固中的应用 多跨连续梁桥有正弯矩区和负弯矩区两种受力区． 当连续梁桥的极限抗弯承载力和极限抗剪承载力不满 足使用要求时．则需要考虑使用预应力技术对其进行加 固处理。而桥梁跨中正弯矩区极限抗弯承载力不满足使 用要求时也可采用预应力技术加固．可以使用施工相对 容易的粘贴碳纤维的方法对薄弱部位进行加固 ２．４预应力技术在桥梁钢筋混凝土结构裂缝防治中 应用 混凝土裂缝是公路桥梁常见的病害．特别是跨海 跨河大桥等大型公路桥梁的施工更是经常出现混凝 土裂缝．严重影响桥梁的整体强度和刚度 目前．国内 将预应力技术应用到钢筋混凝土当中的施工实例已 有很多．能够有效地避免混凝土出现裂缝．并取得了 显著的效果 ３预应力施工工艺 ３．１ 预应力施工工艺 预应力施工工艺流程见图１。 预应力筋数量严格按设计要求铺设．保证位置准 确，平面顺直，互不扭绞 张拉端设置时．应保证预应 力筋与锚板垂直．承压板安装好后须固定牢固．防止 混凝土浇筑时移位 ３．３张拉前的准备工作 （１）计算钢绞线的理论伸长值：张拉采取控制应 力与伸长值双控和上拱度校核的方法进行．实际伸长 值应在理论伸长值误差的±６％以内．如超出此范围．应 查明原因．采取措施后方可继续张拉 （２）张拉千斤顶、油压表在施工前进行检查和校验， 张拉千斤顶和油压表配套校验．以确定张拉力与压力表 之间关系曲线．并由千斤顶校验报告所提供线性回归方 程计算张拉力时的油表读数．对张拉作业人员进行技术 交底，当千斤顶使用超过６个月或３００次．或在使用过 程中出现不正常现象，应检修以后重新校验。 （３）检查锚垫板和孑Ｌ道，孔道要畅通、无水分和杂 物，锚具和锚垫板接触处的焊渣、毛刺、混凝土残渣要 清除干净 （４）安装锚具和千斤顶：安装锚具、夹片、限位板、 千斤顶、工具锚、调整千斤顶的位置，使千斤顶的张拉 力作用线与预应力钢绞线的轴线重合一致 （５）设置张拉操作台和防护板。制作铁架．张拉前 把铁架紧靠在梁两端。千斤顶和倒链悬挂在铁架上． 并在距离千斤顶１．５ｍ～２．Ｏｍ处安装防护板．材料为钢 模板，尺寸宽高在２ｍ以上．以防锚具夹片弹出伤人。 ３．４张拉操作程序 （１）钢绞线束张拉顺序：当混凝土强度达到设计 值８０％后．开始张拉．根据先张拉接近中性轴钢绞线 的原则．预应力筋穿束前必须进行编束．防止其产生 交叉扭曲。单束钢绞线的张拉顺序：０—１０％ 一１００％ （持荷５ｍｉｎ锚固）。 （２）用穿心式千斤顶电动油泵，按照油泵说明书． ２０１２．９墙材革新与建筑节能 ５９ 砂浆・混凝土 Ｍｏｒｔａｒ ａｎｄ Ｃｏｎｃｒｅｔｅ ０ 将Ｂ路截止阀（回油阀）打开．Ａ路截止阀门关闭即可 全长。其长度应符合允许偏差的规定。 启动油泵电机，向张拉缸供油进行预张拉．同时调节 节流阀，以控制油压高低和张拉速度 （３）油表达到初应力（１０％６￣ｏ．）所需读数时，暂缓 进油．量取伸长值作为钢绞线初应力时的伸长值 可停止向Ａ路供油，油表稳定后，量取钢绞线伸长值。 浇注封端混凝土时，要仔细操作并认真插捣，务必 使锚具处的混凝土密实。在常温下养护时间不少Ｔ７ｄ。 ４预应力施工质量控制措施 （４）继续缓缓慢进。当张拉力达到控制应力时，即 ４．１ 预应力材料质量的控制 预应力材料主要是钢绞线和锚具等材料 目前国 （５）油阀回旋，同时轻回截止阀（回油阀），Ａ路压力 内外使用的预应力钢材主要有预应力钢筋、冷拉预应 降至零点，至此完成一次张拉循环，由于钢绞线的回缩． 力钢丝、矫直回火预应力钢丝、低松弛预应力钡丝、普 活塞将被拉回若干毫米．这时工作锚的夹片被带入锚孑Ｌ 内而自行夹紧钢绞线 卸下千斤顶并在紧靠锚具后有一 定长度的钢绞线上画标记线．以便观察有无滑锚现象 ３．５孔道注浆 （１）水泥浆的拌制：孔道压浆采用纯水泥浆，水灰 比为０．４０～０．４５．稠度控制在１４ｓ～１８ｓ之间．泌水率控 制在２％以内．水泥为５２．５级普通硅酸盐水泥 水泥浆 拌和时．先下水后下灰，拌和时间不少于２ｍｉｎ．水泥浆 自拌制到压人孔道的间隔时间不得超过４０ｍｉｎ （２）压浆工艺：孔道压浆顺序是先下后上。预应力 筋张拉后．孔道在４８ｈ内应尽早压浆 采用电动活塞式 电动压浆泵．压浆的压力保证压注孔内的水泥浆密实 为准．开始压力要小．逐步增加。每个孔道出浆口端冒 出不含气体的浆液．且稠度与压注的浆液稠密度相同 时，将出口孔眼封闭，压浆端的泵压升至０．７ＭＰａ以上． 维持时间不宜少于５ｍｉｎ．拨除灰浆管及时封闭．压浆后 ２４ｈ内禁止梁体受到震动。当气温低于５℃时．孔道压 浆应使用热水．梁体压浆后４８ｈ内必须采取保温措施． 可以用塑料布将梁体全部封闭．同时在保温棚里生火 保温．保证压浆后梁体不发生冻害。拌制水泥浆时，制 作标准试块．同条件下做３组．标准养护条件下做２ 组．作为水泥压浆２８ｄ抗压强度。水泥浆强度达到设计 要求后（通过随梁养护试件控制），撤消养护，进行移位 和吊装。压浆时，应由专人认真负责填写施工记录。 ３．６封端及存梁养护 孑Ｌ道压浆后．立即将梁端水泥浆冲洗干净．同时清 除支撑垫板、锚具及端面混凝土的污垢．并将端面混凝 土凿毛，进行梁体封端，封端混凝土的浇注：设置端部钢 筋网一固定封端模板一浇注封端混凝土—拆模一养护 绑扎端部钢筋网：为固定钢筋网的位置，可将部 分箍筋点焊在支撑垫板上。加固封端模板．以免在浇 注混凝土时．模板走动而影响梁长，立模后校核梁体 ６０ 墙材革新与建筑节能２０１２．９ 通预应力钢绞线和低松驰钢绞线 锚具主要分为机械 锚固和摩阻锚固两大类，锚具品种较多．应用较广，具 有不同的特点和不足之处 材料选用时要考虑其有关参数和标准 严把材料 质量关．采用信誉好质量好的厂家产品。产品要有出 厂合格证，对到场材料进行检验，其强度、刚度、严密 性及螺旋压接缝咬合牢度等各项指标均达到质量标 准方可使用。进到现场的材料要妥善保管，要有防雨、 防潮措施．按施工进度计划进料．或在施工现场随用 随加工制作。有严重锈蚀的不得使用。 波纹管在运送、安放过程中，减少或防止外力作 用．防止波纹管变形，发现变截面的波纹管应更换。要 加强对波纹管的保护减少对其损伤，减少电焊作业。 在普通钢筋骨架成型后再铺设波纹管，用振捣棒振捣 混凝土时．要避开波纹管，波纹管接头。用大规格的波 纹管作套管。套管长２０ｃｍ～３０ｃｍ。管道接头在套管内 要对口、居中。两端的环向缝隙用胶带封闭严密。 ４．２预应力筋的加工与安放质量控制 （１）预应力筋下料时应注意：钢丝、钢绞线、热处理 钢筋、冷拉ＩＶ级钢筋、冷拔低碳钢丝及精轧螺纹钢筋的 切断．宜采用切断机或砂轮锯，不得采用电弧切割。下料 应根据施工部位的先后顺序进行。最好能当天下料，当 天用完 所下料要及时编号。编号用胶带贴于材料两端， 当每束下料满足数量时．需用细铁丝分段绑扎，以备吊 装 当钢绞线下料过长时．为起吊方便，把下完的了按 １ｍ直径盘起，盘起的钢绞线应盖好，以免腐蚀。 （２）预应力筋强度达不到标准时．会降低预应力 值．影响承载能力：其伸长率达不到标准时，易造成断 丝或滑丝 预应力筋要有出厂质量标准书，按规范要 求认真进行检验与试验，抗拉强度、伸长率和松驰度 均应满足规范要求 （３）预应力筋治锈防锈，对于轻微浮锈，除锈后可直 ０ 砂浆・混凝土 Ｍｏｒｔａｒ ａｎｄ Ｃｏｎｃｒｅｔｅ 接使用：对于轻度锈蚀者，应作检验，合格者除锈后使 用：不合格者降级使用；严重锈蚀者，不得使用清除出 提前预防：按图施工，正确安装，严格控制尺寸； 正确安装．加固模板，防止跑模等情况发生；对相应部 厂 钢绞线被固结在孑Ｌ道内，不能自由窜动。危害及影 位预留孔．以便工序顺利进行：提前考虑以及提前做 响：由于先穿预应力筋后浇注混凝土，孑Ｌ道漏浆使预应 好相应准备 ３Ｉ３ 断丝、滑丝 力筋同结．轻度固结时．虽经张拉即可松动，但会增大磨 ４Ｉ阻值：严重时将钢结束固结死，致使无法张拉或拉断。 损处．若发现应及时处理更换。在浇注混凝土时，设专 问题原因：施工时焊渣等其他灼伤、碰伤钢绞线； 以及安装错位（工具、工作夹片）；曲线段摩阻过大；限 ｆ４）预应力筋穿束后．应认真检查波纹管有无破 钢绞线自身质量问题：力度大于设计力度；夹片质量 人随时穿动钢束．避免漏浆固结 （５）对于钢丝束、钢绞线相互扭结或各丝、各股预 应力筋受力不均匀，摩阻力值增大，易发生段丝、滑 丝 编束时，严格按工艺规程要求进行分丝、梳丝、理 丝、排列顺序，并分段绑扎牢固 （６）锚具、夹具质量不稳定表现为夹片几何尺寸 不合格．硬度不均匀时夹片硬度大时会造成段丝或夹 片脆裂：夹片硬度小时会造成滑丝 或者夹片与锚环 孔几何尺寸不吻合、不匹配，影响锚同效果。所以必须 按规范要求对夹片、锚具进行硬度检查，合格品才能 使用。锚环未放人锚垫板的定位槽内，夹片没有对齐、 摆匀，易造成局部应力集中．影响锚固效果。安装夹片 时，夹片外露要整齐、缝隙均匀。张拉前要认真检查一 次．各道工序均应符合要求 ４．３张拉过程出现的问题及预防措施 ４．３．１锚头处部位拉爆（混凝土、锚垫板） 问题原因：浇筑混凝土时锚头处部位振捣不到位． 导致锚头处、垫板后出现混凝土不密实、空缺：施加力后 锚垫板或锚头处混凝土整块爆烈：锚垫板与设计不相符 合或工作锚与锚垫板不配套：锚头处内部构件未安装齐 全或安装错误（如弹簧筋、钢筋网片、防崩钢筋等）；锚垫 板等锚具质量问题：施加力远超过设计力值 提前预防：浇注混凝土时加强振捣．对于锚头处 特别注意 振捣棒需更加深人结构内部振捣混凝土 安装锚垫板、工作锚前应仔细核对图纸．严格按设计 安装采购、安装。制作锚头部位时．严格按图纸施工． 安装注意细节。如需要则另附加钢筋网片、防崩钢筋 等 材料到场抽样试验检测是否合格．如不合格需退 换材料。张拉时注意控制好油泵、压力。 ４－３．２无法安装设计要求的千斤顶 问题原因：锚固端位置安装错误：锚固端严重倾 斜；施工时未留辅助设备预留孔：其他工程设备及工 程部位遮拦 位板不配套（限位量过大、过小） 提前预防：施工时注意做好相应的保护措施，以 防损伤钢绞线；材料抽样试验检测；控制油泵、压力； 材料检查、正确安装到位，安装夹片与工作锚、工具锚 配套：曲线过多导致摩阻增加．使钢绞线各部位受力不 均，所以使受力大的一侧钢绞线出现断丝、滑丝情况．严 重的则整根断裂。施工时严格控制管道走向、弯曲度：限 位板限位量过小．张拉时则工作夹片较为松弛．使钢绞 线被拉出得长也回缩得长 既影响了张拉力又可能会导 致滑丝。限位板限位量过大。张拉时则工作夹片较紧，过 度挤压钢绞线．既影响伸长量又会导致断丝 所以材料 到场投入使用前需试验检测、复查 ４－３．４张拉后工作夹片回缩至工作锚孔 问题原因：钢绞线于工具锚处弯曲使得安装工作 夹片时不齐头：工作夹片与工作锚不配套 ４．３．５伸长量偏长或偏短（实际与设计对比） 问题原因：计算误差、错误计算：偏长：断丝、锚固端 锚具安装松弛、出场材料（钢绞线）松弛程度；偏短：限位 板限位量过大、出场材料（钢绞线）松弛程度 ５ 结语 桥梁施工预应力工艺较复杂．在预应力施工中应做 好预应力施工操作人员的技能培训．严格要求按照操作 程序施工，认真做好施工前后的各项检查．及时发现问 题。因此从设计到施工的所有技术人员都应精心设计． 保证工程顺利施工，编制科学合理的施工方案，严格按 照施工验收规范、操作规程作业，同时应不断研发应用 新技术、新材料、新工艺，确保工程施工质量 参考文献： ［１］朱尔玉．现代桥梁预应力结构．清华大学出版社，２００８．９． ［２】公路桥涵施工技术规范（ＪＴＧ／Ｔ Ｆ５０—２０１１）．人民交通出版社，２０１１．６ ［３】陶俊．预应力混凝土桥梁施工质量探讨［Ｊ１ ．２０１２．９墙材革新与建筑节能 ６ １
