市政桥梁现浇混凝土箱梁预应力张拉施工技术研究.pdf

253江西建材2023年4月工程技术与应用市政桥梁现浇混凝土箱梁预应力张拉施工技术研突李青昆明市建设服务中心，云南昆明650031摘要：由于混凝土材料自身特性与外界环境等因素的影响，现浇混凝土箱梁普遍存在早期开裂现象，为控制箱梁顶板早期裂缝的形成，研究市政桥梁现浇混凝土箱梁预应力张拉施工技术尤为必要。实例结果表明，张拉应力值达到sk时，钢绞线的伸长量为117.24mm，与实际值误差为4%，内缩量为2.4mm，未超过3 mm的限值，验证了该张拉施工技术的有效性。关键词：市政桥梁；现浇混凝土；箱梁；预应力张拉施工技术中图分类号：U445.57文献标识码：A文章编号：10 0 6-2 8 9 0（2 0 2 3）0 4-0 2 5 3-0 3Research on the Prestressed Tensile Construction Technology ofCast-in-place Concrete Box Girder of Municipal BridgeLi QingKunming Construction Service Center,Kunming,Yunnan 650031Abstract:Due to the influence of concrete material characteristics and external environment and other factors,the early cracking phenomenonof cast-in-place concrete box girder is generally exists.In order to control the formation of early cracks in the roof of box girder,theprestressed tension construction technology of cast-in-place concrete box girder of municipal bridge is studied.The results show that whenthe tensile stress value reaches ok,the extension of the steel strand is 117.24mm,the error with the actual value is 4%,and the internalshrinkage is 2.4mm,which does not exceed the limit of 3mm,which verifies the effectiveness of the tensile construction technology.Key words:Municipal bridge;Cast-in-place concrete;Box girder;Prestressed tensioning construction technology0引言随着我国社会经济高速发展，市政桥梁的修建规模逐渐扩大，预应力混凝土箱梁因结构整体性好、造型美观等优势，得到了广泛应用。但箱梁开裂、过梁下挠等问题愈发严重；同时，现浇混凝土箱梁的预应力钢束长期处于高应力状态下，较普通钢筋更易发生锈蚀现象，锈蚀严重将造成预应力钢束发生脆性断裂，对市政桥梁的耐久性与安全性造成严重负面影响。因此，对市政桥梁现浇混凝土箱梁早期裂缝的研究已经成为我国交通领域及建筑领域重点关注的课题之一。1市政桥梁现浇混凝土箱梁预应力张拉施工技术设计1.1准备工作市政桥梁项目中混凝土箱梁浇筑完成后，通常在梁体强度与弹性模量等性能参数符合设计要求时，才可以开展预应力钢绞线束的张拉施工 1,并在张拉完毕后及时压浆。为确保现浇混凝土箱梁预应力张拉施工的顺利进行，需要做好一系列准备工作。首先，需准备好施工材料与张拉设备，钢绞线是预应力张拉施工中的关键材料，施工前，需要对其外观进行详细检查，不得存在弯折、裂纹、损伤等缺陷，检查合格后，将其制作成钢绞线束，进行安装。安装钢绞线束时，需要检查波纹管安装位置是否正确，安装采用机械穿束的方法，将钢绞线送人箱梁孔道内。根据市政桥梁施工的实际情况以及钢绞线束的相关参数，本文选用穿心式双作用千斤顶、锚具及夹片、电动高压油泵、限位板作者简介：李青（19 6 6-），男，云南昆明人，本科，高级工程师，主要研究方向为市政工程、公路桥梁、隧道工程建设管理及工程监理工作。等工具设备。然后确定相应的施工参数 2 ，钢绞线的下料长度计算公式如下所示。l。=l+2 l,+n l,+2 l4(1)式中，lo表示箱梁预应力钢绞线的下料长度（m）;l 1、l 2 分别表示锚具孔道的长度与锚具的高度（m）l3 表示千斤顶支承端面与槽形口外端面之间的距离（mm）；l4表示钢绞线剩余长度值（m）；n 表示张拉端数（个）。油压表压力计算公式如下。P=(S,ok)/(S,)a（2)式中，P表示油压表的压力值（Pa）；Si 表示钢绞线束横截面面积（mm）；o k 表示张拉的控制应力（Pa）；S,表示主油缸的面积（m）；表示摩阻力的折减系数；入表示摩阻系数。最后进行锚具与张拉设备的安装作业，采用工作锚、夹片、限位板台、千斤顶的顺序进行施工，每一步的安装均需要严格按照设计图纸进行，确保安装位置的精确以及设备的牢固，避免后续预应力钢绞线张拉施工时出现安全事故 3.7 。综上，现浇混凝土箱梁预应力张拉施工之前，需要检查施工材料及设备的性能，并在确定施工参数的基础上，将锚具与张拉设备精准安装，从而确保施工质量。1.2张拉作业结合市政桥梁现浇混凝土箱梁预应力张拉施工的实际情况，以及施工图纸要求，本文采用两端张拉的形式进行预应力钢束的张拉作业 4.8 1,并按照钢束张拉顺序表从外到内对称张拉。首先，将预应力钢束按照图1所示位置进行布置。254.2023年4月工程技术与应用江西建材工具锚夹片第一跨第二跨预应力钢束图1预应力钢束布置位置然后在预应力钢束两端同时向千斤顶的主油缸进行充油操作，以此将工具锚夹片紧固，促使混凝土箱梁预应力钢绞线束呈拉紧状态 5,9 。在进行充油操作时，为确保孔道、锚具和千斤顶之间精准对齐，需要不断调整锚圈、垫圈和千斤顶的位置，且保障每一根预应力钢绞线均处于受力均匀的状态下。之后在混凝土箱梁的预应力钢束两端进行加压操作，将两端应力同步提升至10%ok，静止2 min后，在钢绞线束上做标记，从而检验钢绞线是否存在滑丝现象，同时，可以获得千斤顶与锚具之间的距离。利用千斤顶张拉混凝土箱梁预应力钢绞线时，通过油压表获得张拉应力数，当预应力钢绞线张拉应力达到10 0%ck时，静止2 min，保证油压表的读数不发生改变；如果读数出现下降 6,10 1,需要及时对千斤顶进行补油操作，直至油压值达到100%时方可停止补油，此时，千斤顶的主油缸会出现回油现象，进而推动工具锚夹片将预应力钢绞线锚固；最后，当千斤顶进行回油时，代表现浇混凝土箱梁预应力张拉结束，将千斤顶卸除即可。在预应力钢绞线张拉过程中，确保钢绞线的滑丝数量占全部钢绞线数量的0.5%以下，如果某束预应力钢绞线发生滑丝现象且数量较少，可通过单根张拉油顶的方式对钢绞线进行补拉操作 1；但如果某束预应力钢绞线发生滑丝现象且数量较多，就需要将整束钢绞线放松，并重新张拉。1.3压浆及封锚现浇混凝土箱梁预应力钢绞线张拉结束后，需要及时展开压浆与封锚施工。首先，在张拉后的2 d内进行压浆操作，具体流程如下：（1）压浆设备布置安装，在浆液的出人口处安装隔离阀门，保障后续压浆作业顺利进行，在箱梁的压浆端安装压浆泵，在非压浆端设安装真空泵；（2）正式压浆之前，通过真空泵将波纹管内气体排出，直至真空泵的真空负压力达到-0.10 MPa，关闭真空泵；（3）正式压浆，做好一系列检查工作后，确保压浆设备稳定运行且无漏浆现象 12 1,打开阀门让水泥浆液流废浆桶，直至流出的水泥浆液浓度符合施工要求后关闭阀门，确保水泥浆液和真空泵处于隔离状态，此时，把真空泵和压浆泵出浆处的阀门同时关掉，将排气孔上的盖帽开启，再把压浆泵出浆处的阀门开启，此时就能够流出满足要求的水泥浆液，其黏稠度较高且形状均匀；（4）将压浆盖帽的排气管上的小盖关闭，在0.5 5 MPa左右的压力下进行5 min的压浆作业后，将压浆泵与阀门关闭，本次压浆作业完毕。然后，将混凝土箱梁外露的预应力钢绞线进行切除，在清水冲洗干净后，开始封锚，具体流程如下：（1）将箱梁端面的混凝土凿掉；（2）浇筑预应力钢绞线两端的混凝土，确保混凝土可以和箱梁整体相融合，同时，把张拉后的预应力钢绞线和箱梁钢筋进行绑扎操作，使其成为一个钢筋骨架；（3）在封锚混凝土表面涂抹防水材料，以此做好现浇混凝土箱梁的防水措施 6,13 2实例分析2.1工程概况滇缅大道快速路工程位于昆明市五华区、高新区，本文研究的高架桥梁起于昆楚高速公路二号线西三环立交，止于科普路路口（规划路），后落地接现状滇缅大道，桥梁全长6 7 0 m。在该桥梁工程中，Pm1619联采用单箱多室预应力混凝土现浇箱梁结构，梁高2.2 m，梁宽2 5.40 m，标准端横梁宽1.5 m，中横梁宽3.0 m，顶板厚2 2 cm，底板厚2 2 40 cm，其中，标准断面箱梁顶、底板横坡一致，为2%横坡。采用本文研究预应力张拉的施工技术，满足节点工期要求 14。为进一步分析该箱梁预应力张拉施工技术的可行性，本章采用尺量的方法 15 1,对预应力钢绞线的伸长量与内缩量进行检验。其中，钢绞线的实际伸长值与计算值之间的误差不得超过6%，理论钢绞线的伸长量L。按照以下公式进行计算：L。=(L-L,)+(L,-L,)-L4(3)式中，L，表示量尺与梁板面测量点之间的距离（mm）；L2、L3、L4分别表示预应力钢绞线张拉至初应力、相邻级应力、控制应力时的伸长值（mm）；同时，每端预应力钢绞线的实际内缩量不超过3 mm，这样才能判定本次现浇混凝土预应力张拉施工质量符合要求，否则需要更换锚具或者更换钢绞线进行重新张拉。2.2结果分析基于上述内容，本文在现浇混凝土箱梁预应力张拉施工过程中，对千斤顶进行逐级加载，且每一步持荷2 min，测量预应力钢绞线的伸长量与内缩量，具体如表1所示。表1预应力筋的伸长量与内缩量伸长量/mm张拉应力值/%内缩量/mm检测值计算值00001015.8314.190.22018.5416.720.33020.7418.960.54029.5526.870.75037.2833.951.06052.5649.781.27078.0675.531.58086.2583.071.690108.38104.912.1100117.24112.582.4由表1可知，当现浇混凝土箱梁预应力张拉施工的应力值达到10 0%gk时，预应力钢绞线的伸长量为117.2 4mm，与理论伸长量之间存在4.0%的误差，未超过6%，同时，预应力钢绞线的内缩量为2.4mm，远远小于限值。由此可以说明，本次箱梁预应力钢绞线的张拉质量较好 16 ，符合设计要求及规范规定，进一步表明了本文研究的预应力张拉施工技术的可行性与可靠255上接第2 5 2 页）上接第2 5 0 页）江西建材2023年4月工程技术与应用性，可以满足市政桥梁现浇混凝土箱梁的施工要求。3结语目前，我国市政桥梁工程中，现浇混凝土箱梁早期开裂现象普遍存在。为提升现浇混凝土箱梁质量，本文深人研究了箱梁预应力张拉施工技术，并依托实际工程，证明了该技术具有一定实用性。当然，本文仅基于对称张拉进行了研究，在实际市政桥梁施工中可能会出现非对称张拉，今后需针对预应力钢束的非对称张拉做进一步的研究，为我国市政桥梁工程的发展提供理论助力。参考文献1 马培新，张永水，刘林，等.高海拔峡谷地带高墩桥梁风致行车安全性分析J】.重庆交通大学学报：自然科学版，2 0 2 0（8）：72-76.2袁涛，祝志文，陈魏，等。增设观光电梯的超大跨桥梁塔柱风荷载与气动干扰特性J.工业建筑，2 0 2 0，5 6 7（4）：142-148.3夏飞龙，王林凯，刘志文，等.识别桥梁断面颤振临界风速的一种新方法J】.公路，2 0 19，6 4（8）：5 9-6 5.4刘高，陈上有，王昆鹏，等.跨海公铁两用桥梁车桥风浪流耦合振动研究J】.土木工程学报，2 0 19，5 2（4）：7 6-9 1.5董锐，葛耀君，杨昕，等.大跨度桥梁多目标等效静力风荷载基向量法J】.土木工程学报，2 0 19，5 2（7）：110-117.6邹思敏，何旭辉，王汉封，等.横风作用下高速列车桥梁系统气动特性风洞试验J.交通运输工程学报，2 0 2 0（1）：13 2-13 9.5.2工期效益可周转式垂直水平双向吊运装置设备制作简单，便于拆卸，吊运灵活。吊装时，相比传统的塔吊吊装单元块体，吊运速度显著提升。吊块吊装到指定位置时，卸装时间缩减，工人施工难度降低，节约工期至少8 4d。5.3社会效益自行设计的独立吊车和环形轨道方案，有效填补了公司空白，使得幕墙工程更加高效安全，获得了一致好评，提升了企业形象。6结语该技术在扬子科创中心三期项目中的应用结果与其他工艺相比，控制措施合理有效，工艺更加安全可靠，节省了工期；该工艺能够很好地对吊装设备进行周转，在一定程度上降低了成本。该工艺吊装方式先进，有效地减少吊装过程中的碰撞，能够很好地解决当前吊装中存在的问题，具有广阔的应用前景。学学报（自然科学版），2 0 0 5（3）：2 0 7-2 10.2吴正群.工程勘察中桩基础的选型与考虑因素分析J】.砖瓦，2023,421（1):7 4-7 6,8 0.3林良进.地基处理选择与桩基选型研究【D.厦门：厦门大学，2009.4刘胜.试论岩土工程勘察报告中建筑工程基础选型的若干问题J.建材与装饰（下旬刊），2 0 0 8（4）：3 0 7-3 0 8.【5】李军伟.建筑工程勘察对基础选型的影响分析J.低碳世界，2013（16)：13 0-13 1.【7】左太辉，何旭辉，邹云峰，等，紊流影响下车桥系统气动力特性风洞试验J】中国公路学报，2 0 19，3 2（10）：17 8-19 0.8草韩旭，彭栋，向活跃，等.横风作用下高速铁路桥梁全封闭声屏障气动特性的风洞试验研究J】.铁道建筑，2 0 19，5 9（7）：15 1-155.9裴城，马存明，王明志，等.紊流积分尺度对典型桥梁断面静力系数影响规律的风洞试验研究J.土木工程学报，2 0 2 0，5 3（1）：64-72.【10】朱青，陈文天，朱乐东，等.大攻角下超大跨度斜拉桥颤振性能节段模型风洞试验J.中国公路学报，2 0 19，3 2（10）：6 7-7 4.【11】韦远武，號韬，张鹏程，等.脉动风场覆冰导线动态气动力特性研究J】.振动与冲击，2 0 2 0，3 8 0（2 4）：15 7-16 2.【12】马培新，张永水，刘林，等.高海拔峡谷地带高墩桥梁风致行车安全性分析J.重庆交通大学学报：自然科学版，2 0 2 0（8）：72-76.【13 夏烨，简旭东，孙利民，等，大跨桥梁主塔施工阶段塔吊风致振动与安全性研究J】.中外公路，2 0 2 0，2 5 7（5）：10 2-10 8.【14王旭，袁波，陈红鸟，等.三维风场下的不同桥梁断面形式的气动特性数值分析J.应用力学学报，2 0 19，3 6（2）：47 3-47 9.【15】丁杨，周双喜，黄神恩，等，基于COMSOL三维仿真测定复合材料导热系数J：传感器与微系统，2 0 18，3 19（9）：117-118，121.【16】何旭辉，薛繁荣，邹云峰，等.横风下型断面大跨桥上汽车气动特性风洞试验J】，中国公路学报，2 0 19，3 2（10）：16 9-17 7，199.参考文献1李小龙，孙经纬.浅析超高层建筑幕墙单元体吊装施工工艺J.建筑技术开发，2 0 2 1，48（17）：15 6.2何兵，张友杰，李广，等。超高复杂异形结构幕墙单元体的深化设计及吊装关键施工技术J，建筑施工，2 0 19，41（10）：18 3 2-1834.3曾义刚，程伟波，杨华，等.环形施工轨道在超高层建筑幕墙施工中的应用J】.建筑安全，2 0 2 0，3 5（11）：4-7.【4赵磊，廖丽芳，刘国栋.超高层建筑幕墙双轨吊装施工关键技术J.建筑施工，2 0 16，3 8（10）：13 7 9-13 8 2.5王春晖，王有为，张海轩.单元式幕墙双轨道吊装技术的应用与研究J.建筑结构，2 0 2 1，5 1（S2）：18 0 0-18 0 3.【6】李超峰.浅谈超高层建筑中单元式玻璃幕墙吊装技术【J】.中国新技术新产品，2 0 2 0（2 3）：10 8-110.6董富强，王荣彦，苏巧荣.豫西湿陷性黄土的工程地质特征及基础选型探讨J.探矿工程（岩土钻掘工程），2 0 10，3 7（3）：35-38.7杨舟洋。软弱地基上的建筑基础选型研究D】.成都：西华大学，2016.8赵大淼，陆鹏，韦冬梅.地基基础选型研究【J.城市住宅，2021,28（11):2 2 3-2 2 4.