40m预应力T梁预制施工工艺

40m预应力T梁预制施工工艺

张 杨

（中铁二十三局集团一公司 山东日照276826）

内容提要：本文以作者亲自参与施工建设的某高速公路40m预制预应力T型梁桥为例，对大跨度预应力梁桥的施工工艺进行阐述，并重点介绍了混凝土浇筑和预应力施工操作工艺，为该类大跨径梁桥的施工提供一定的借鉴。

关键词：40m 预应力 T梁 预制 工法

随着国民经济的不断进步和国家基础建设步伐的加快，我国的高速公路建设已进入一个高速发展的时期，30m、40m等大跨度预制预应力梁桥因其结构受力良好、施工操作便利、施工技术成熟等优点已被广泛的采用。如何更进一步改进施工工艺、规范施工操作、提高该类梁桥的质量和使用寿命，仍值得我们深入研究。 1、40m预应力T型梁结构简介

张家界至花垣高速公路花垣河大桥全长625.44m，其跨径组合为（5*40m）先简支后连续T梁+（78m+145m+78m）连续刚构+（3*40m）先简支后连续T梁，共计40m后张法预应力混凝土预制T梁80片。

40mT梁标准高度为250cm，马蹄部分宽度为60cm，高度为35cm，腹板厚度为20cm，顶板标准宽度为240cm（其中预制部分宽度为170cm），顶板厚度为16cm。桥面标准横坡为2%。

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单片T梁腹板处设计采用5束φ15.2-8预应力钢绞线，连续端负弯矩区设置6束φ15.2-4预应力钢绞线，钢绞线抗拉强度标准值1860MPa。T梁横向连接采用7道横隔板。

2、40m预应力T型梁施工方法 2.1施工准备

1、台座及临时设施设置 经技术和经济综合比选，选定本合同段K138+851～K139+199段路基作为40mT梁预制及存梁场地。场地两侧铺设龙门吊走行轨，进行T梁生产、移梁、架设一条龙作业。在预制场沿线路右侧弃土场设置临时住房、钢筋加工及钢绞线加工等场地，制梁区、驻地、钢筋场全部采用C20砼硬化。具体详见“预制梁场平面布置图”。

40m台座共设3排12个。先对原地面进行清理、整平，碾压密实达到路基基底处理的要求。为保证T梁底模的准确性和台座受力要求，先用人工开挖30cm深基础，两头采用2m*2m*0.8m扩大基础，设置钢筋网，浇筑C25混凝土基础，然后立模浇筑C30混凝土台座。台座高度为30cm，宽度为60cm，长度为41m，上面铺设3mm厚钢板作为制梁底模，两端预留吊装孔。台座浇筑时预留PVC管孔洞用来穿法兰螺栓，以加固侧模。台座顶面按设计要求设置3cm反拱。

2、龙门吊设置

本预制场设置2台80T龙门吊,用以移梁、混凝土吊装和支立、拆除模板。龙门吊两侧轨道底座采用C20混凝土，轨道间距21m；走行轮采用双轮对、电力牵引；上部采用六四式军用梁作横梁，两片一组，两组中间间隔80cm，用以作为电动卷扬机走行空间。在六四梁跨中用加强型三角形弦杆连接以提高抗弯能力；立柱采用八三轻墩杆件。 2.2钢筋、钢绞线加工及安装

1、钢筋、钢铰线进场后应先查验出厂质量证明书，然后取样检验，合格后才能投入使用。钢筋场全部进行硬化并设存放台座用以垫高钢筋，搭建存放棚和加工棚，存放区面积为12m*20m，加工区面积为10m*24m。

2、钢筋集中在钢筋加工场采用切割机切断、弯曲机弯制成型，就地在梁台座处进行绑扎。首先在台座上精确放样，设置梁底预埋钢板，并放置与梁体同标号的砼垫块，以使钢筋与台座隔离。先绑扎马蹄部分纵向主筋和箍筋，后绑扎竖向和纵向腹筋，波纹管定位并安装好侧模后绑扎顶板钢筋。在绑扎时为提高骨架的稳定性和刚度，用钢管或Φ28钢筋作三角支撑，并用Φ12钢筋点焊以加强腹筋刚度。

3、钢绞线采用砂轮切割机下料，人工编束。编束时采用20号铁丝绑扎，间距1-1.5m，编束时应先将钢铰线理顺，并尽量使钢铰线松紧一致。 2.3预应力制孔

1、本合同段40m预制梁采用外购塑料波纹管，进场管道壁厚、孔径符合设计要求，使用前进行灌水试验，检查有无渗漏现象，并仔细检查，确保波纹管无油污、泥土、压痕、裂口等影响使用的问题。波纹管接长均采用大一个直径级别的同类管道接长，搭接长度为20～30cm，并用胶带密封。

锚垫板、喇叭管及螺旋筋按设计采用厂家供应的定型产品。

2、波纹管的安装以底模为基准，按钢绞线坐标在侧模上划线，定出波纹管位置，将钢筋托架焊牢定位在箍筋上，安放好波纹管后焊接定位钢筋，直线段按100cm设置一道定位筋，曲线段加密至50cm，以保证其设计位置的准确性，且在砼浇筑过程中不发生位移。

当波纹管的安装与钢筋发生妨碍时，适当调整钢筋位置，以保证预应力管道位置的准确。安装时特别应注意使锚下垫板与预应力孔道中心保持垂直，同时在波纹管接头部位及其与锚垫板喇叭接头处，采取有效措施，保证其密封，严防漏浆。

3、为保证压浆质量，应在波纹管上预设排气孔，排气孔设在跨内高点处并应设在孔道顶侧面。

2.4模板制作与安装

1、底模：台座浇筑前，在台座两侧预埋∠30×30×3角钢，并在角钢上焊接φ8钢筋用以定位和固定角钢。台座浇筑完成后，在砼台座上铺设3mm厚钢板作为T梁底模，宽度为T梁梁底宽度60cm，并将钢板与预埋角钢隔段点焊牢固。

2、侧模：T梁模板采用大块拼装定型钢模板，由模板厂统一定制。预制梁底模采用3mm钢板，侧模采用5mm厚钢模板，纵肋、竖肋、框架和立柱分别采用［12和［14槽钢。模板加固采用对拉杆加固。

模板安装采用龙门吊完成，自中间向两端进行，调模时，由于模板比较规则，吊线垂靠模板底角的三角形木楔逐块调整竖直，模内尺寸由两端模板调整好后，中间模板依次对齐。模板应拼装严密，加固牢固。模板最大拼缝控制在1mm以内，错台控制在1mm之内。

立模顺序：打磨、涂脱模剂——粘接缝止浆双面胶——安装侧模——安装端模——模板加固。

2.5砼的浇筑、养护、拆模

1、浇筑混凝土前，对模板进行全面检查，确保波纹管、锚垫板、螺旋筋等位置准确，定位牢固。同时检查伸缩缝、护栏、支座等预埋件及预留泄水孔的位置和数量。

2、砼在拌和站内集中拌制，砼搅拌运输车运输，龙门吊提升灌注，平板式、插入式及附着式振捣器振捣。砼浇筑时采用从两端向中间同时对称、倾斜分层、一次到顶连续灌注的方法。砼经1：1斜坡向前推进做到斜向分层，分层厚度不大于30cm。由于两端波纹管弯起，混凝土不宜下落，塌落度要控制在7～9cm左右。振捣时加强锚垫板部位和波纹管下混凝土振捣使之密实。

3、浇筑顺序：马蹄部位——马蹄至最上层波纹管范围——腹板——桥面板。上部砼的浇筑均由两端向梁中部浇筑，马蹄至波纹管范围的砼浇筑完成后，即可拆除附着式振动器向梁中间移动以节约振动器。混凝土的振捣，以振动棒与附着式振动器相配合，在梁的两端布置在马蹄与弯起孔道部位，梁的中部振动器布置在马蹄，腹板以插入式振动棒为主。

4、砼浇筑过程中应注意以下事项： a.下料要均匀、连续，不宜集中猛投而造成挤塞，严禁将料斗出口对准预应力孔道下料。在钢筋、孔道密集部位可短时间开动插入式振捣器辅助下料。

b.砼的振捣：附着式振动器频率必须一致，以避免产生干扰，减小振动力。振捣器按梅花型布置，以便振捣均匀。振捣的时间以砼不再明显下沉，无气泡上升，砼表面出现均匀的薄层水泥浆为止，宜短时多次开动振动器，以减小振捣器的损坏。振捣的同时，应配合插钎排气。

c.浇筑过程中随时检查砼拌和质量，混凝土掺适量的减水剂，严格控制水灰比，以避免过大的收缩、徐变，保证砼的质量。

d.每片梁作试件三组，标准养护作为梁体砼强度检验的依据，另做三组与梁体同条件养护试件，作为梁体拆模、张拉、吊装等工序强度控制的依据。

e.在混凝土浇筑过程中应避免振捣棒触击波纹管使其破裂，造成堵塞事故。

f、钢铰线采用后穿法，因此在混凝土浇筑过程中须注意观察，对圆形波纹管可分别采用以下防护措施：在混凝土终凝前用通孔器通孔；在波纹管中预先穿入外径略小的PVC管，并在混凝土终凝后抽出；采用预穿束方案，在混凝土初凝后来回抽动钢铰线，以避免可能渗漏的水泥浆堵死孔道或粘死钢铰线。

5、模板拆除：龄期超过24h后，即可拆除模板。拆模时，自两端向中间进行，先将法兰螺栓卸掉，然后打掉落模木楔，通过挂于龙门吊上的倒链并用大锤配合将模板拆除，两侧同步进行。拆模时，严防碰撞梁体。

6、砼的养护：养护采用无纺布覆盖洒水养护，养护至少7天。气温低于-5℃时按冬季施工考虑。

2.6钢铰线编束和穿束

钢绞线穿束前应进行编束，编束时，保持每根钢绞线之间平行，不缠绕，每隔1.0～1.5m用20#铁丝绑扎一道，在每束的两端2.0米范围内保证绑扎间距不大于50厘米。钢铰线采用人工穿束，整束穿入，施工时利用起重设备将预应力筋吊起，工人站在脚手架上逐步穿入孔内，钢束的前端应扎紧并裹胶布，以便顺利通过孔道。 2.7预应力张拉

待梁体砼强度达到设计强度的85%（30米预制梁为设计强度的85%，40米预制梁为设计强度的90%）、龄期不小于7天时，可进行张拉。张拉采用控制力与伸长值双控。两端同步、对称、分批张拉，达到张拉控制应力并稳定后锚固。

1、张拉设备：采用YCW250型千斤顶张拉，配精度1.5级60Mpa压力表。张拉设备使用前应配套标定，以确定张拉力与压力表读数的关系曲线。

2、预应力控制：预应力张拉以应力控制为主，张拉伸长值校核，张拉伸长值应用测量精度不大于±1mm的标尺测量，实际伸长值与理论伸长值之差控制在6%以内为合格，否则暂停张拉，待查明原因采取措施加以调整后，方可继续张拉。 预应力钢绞线的实际伸长值，宜在初应力为10％σcon时开始量测，但必须加上初应力以下的推算伸长值，并扣除混凝土构件在张拉过程中的弹性压缩值。

伸长值△L2推算方法：可根据弹性范围内张拉力与伸长值成正比的关系，用图解法确定。以张拉力为横坐标，伸长值为纵坐标，将各级张拉力的实测伸长值标在图上，绘成张拉力与伸长值关系线CAB，然后延长此线与纵坐标交于O点，则0至初应国力之间的数值即为推算伸长值。另外可按伸长量公式计算获得。

3、张拉程序：0——初应力——σcon（持荷2min锚固） 4、张拉注意事项：

a.张拉前检查梁体混凝土是否达到张拉强度，锚垫板下砼是否密实。清除锚垫板上的混凝土，并检查是否与孔道垂直，如超过3mm，则需加扁垫板补平，在锚垫板上标出锚环安放位置。

b.张拉吨位下的钢绞线理论伸长值计算式如下：

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?p?p??1?e??kL????

kL????L—预应力筋理论伸长值，cm； p—预应力筋的平均张拉力，N；

L—从张拉端至计算截面孔道长度，cm； AyE—预应力筋截面面积，mm2； —预应力筋的弹性模量，MPa；

gp—预应力筋的平均张拉力，N；

?—从张拉端至计算截面曲线孔道部分切线的夹角之和，rad； k—孔道每米局部偏差对摩擦的影响系数；

?—预应力筋与孔道壁的摩擦系数。

c.张拉前对下列数据进行测定：锚口摩阻、孔道摩阻损失、混凝土强度及弹性模量。 d.预应力钢绞线采用应力控制方法张拉时，应校核预应力钢绞线的伸长值。 e.张拉顺序遵循对称分批的原则。

f.锚具用锚杯和夹片使用前应进行硬度试验；千斤顶、油泵、压力表按要求作校验； 张拉系统使用前进行标定，张拉力按标定曲线取值或按回归方程计算

g.张拉前认真检查张拉系统，做到安全可靠，千斤顶后禁止站人，并制定详细的安全措施。 2.8压浆

管道压浆在预应力钢筋张拉完成和监理工程师同意压浆后进行，一般不超过14天。 1、压浆设备和材料：压浆采用真空压浆设备，砂浆搅拌机搅拌水泥浆，水泥浆标号为50号，采用P.o52.5普通硅酸盐水泥,掺入微量膨胀剂，流动度为150～200mm。

2、压浆前应用压缩空气检查预应力孔道通气情况。灰浆要过筛，储放在浆桶内，低速搅拌并保持足够数量，使每根孔道压浆能一次连续完成。搅拌好的灰浆从灰浆泵由最低端压浆孔压入水泥浆。压浆要缓慢、均匀，直至另一端有原浆冒出后封闭出浆孔，继续加压至0.5～0.7MPa，封闭进浆孔阀门待水泥浆凝固后拆卸连接接头，清理锚具表面杂物。 2.9吊运与存梁

当梁体砼和压浆强度达到吊装要求时，将梁吊运至存梁场。主梁吊运采用设吊孔穿索兜托梁底起吊方法，吊点位置距梁端0.8米。预制T梁横向刚度较小，吊运过程中平行匀速移动，倾斜角小于5度，防止出现扭偏。

存梁场设置存梁台座，预制梁存放时将两支承线处放在存梁座上。梁存放好后将梁的横隔板上的钢筋电焊在一起，至少点焊三处，以增加其横向稳定性，待吊梁时再行割断分离，每片梁的两侧加方木斜腿支撑。存梁时间不超过90天。 结束语

预应力施工技术从发明到今天的全面推广，其实用价值已不容怀疑。但近年来预应力桥梁施工中梁体偏位或扭转移位的事件时有发生，怎样控制这类事件的发生，值得我们思考。预应力桥梁无论是设计还是施工，都有待我们进一步完善。

参考文献：

1、《预应力连续箱梁弯桥事故的整体同步顶升纠扭与加固》 周明华等

2、吕志涛、孟少平编著《现代预应力设计》 中国建筑工业出版社 3、杨宗放、方先和编著《现代预应力混凝土施工》 中国建筑工业出版社 4、《公路桥涵施工技术规范》JTJ041-2000 北京人民交通出版社