后张法预应力预制箱梁的施工及计算
关键词：后张法，预应力，预制箱梁
1、概述
丹东~拉萨国道主干线马场垣（甘肃境内）至平安（青海境内）高速公路第十三标段上设计有的大峡纵向桥和湟水河特大桥两座特大桥，其中大峡纵向桥1500米，湟水河特大桥500米。主梁均设计为30米后张预应力预制箱梁，混凝土标号为C40，采用国产φj15.2钢绞线。连续梁均采用先单跨简支后连续的施工方案。全标段共500多片箱梁。
2、后张法预应力预制箱梁的施工及计算
2.1箱梁预制、起吊方案及预制场建设
箱梁采用现场预制、张拉，采用轨道和龙门吊配合将梁运输至桥上，然后用架桥机进行箱梁的安装。
预制场的选址定在桥头左侧的空地上，通过轨道运输至起吊区，再安装两台50T跨过桥梁的龙门吊将梁转移到桥面架设。
预制场规模的大小必须满足施工高峰期时能够提供足够的箱梁，同时应该有足够的位置安装龙门吊等起吊设备。
根据施工进度，本工程预制场要求设置24个箱梁底座并设置存梁区，预制场面积约6000平方米。现场配置两台50T、跨度30m的龙门吊，用于箱梁的预制过程中的钢筋、模板运输，将梁转移至存梁区等。
预制场在浇筑箱梁底座前，根据地势设置好整个预制场的排水，制梁位置采用15cm6%水泥石屑基层，加铺C20混凝土面层15cm；存梁位置采用20cm6%水泥石屑。为保证箱梁底座的整体性及具有足够的强度，底座采用槽形，并用C25混凝土浇筑，然后在底座上安装钢板底模。底模板应按设计要求的预下挠度按二次抛物线设置，经测量复核合格才可投入使用。
2.2箱梁预制工艺流程
本工程箱梁采用后张法进行预应力张拉，其施工工艺流程见图一。
2.2钢绞线下料计算
钢绞线的下料长度为“箱梁预留孔道长度+两个张拉端所需要的钢绞线工作长度”。该箱梁主梁设置8束钢束，如图二所示。根据设计图纸，箱梁预留孔道长度为N1~2：2962.6cm、N3~4：2956.9cm、N5~6：2965.1cm、N7~8：2957.1cm，使用的千斤顶为YCW穿心式，两个张拉端所需要的钢绞线长度为180cm，因此，钢绞线的下料长度为：N1~2：3142.6cm、N3~4：3136.9cm、N5~6：3145.1cm、N7~8：3137.1cm。
2.3浇筑箱梁混凝土及内模拆除
混凝土采用现场搅拌楼搅拌，现场使用混凝土输送泵将混凝土从搅拌楼直接输送到要浇筑的位置。浇筑混凝土方向为从两头同时向中间推进。混凝土分两层同时进行浇筑，第一层浇至翼板下20cm处，第二层浇至梁顶面。上下层浇筑距离保持在2米左右，且前后不超过90min。浇第一层时，在倾斜面上从低处开始逐层升高，每层30cm，分层振捣密实。振捣采用附着式振捣器及振动棒进行。振捣过程不得用振动棒撬动钢筋或跑模，尤其注重对箱梁底部和两端混凝土的振捣。在箱梁端部各预留一个能容人进出的孔口，以便拆除内模时使用。内模拆除后，再装模板将两端的预留孔用混凝土封好。
2.4张拉时钢束双控指标的计算
箱梁施加预应力采用双控，以应力控制为标准，同时以伸长量进行校核。张拉机具在使用前需经过率定。千斤顶与压力表配套校验，确立张拉力与压力表之间的关系曲线。
理论伸长值计算。先计算平均应力。由公式求得平均应力。
求得理论伸长值。
应力控制由千斤顶所配套的油压表读数反映，所以，千斤顶在使用前应到具备资质的试验室进行率定，根据率定的千斤顶回归方程计算各阶段控制应力相应的油压表读数。回归方程的形式为Y=kX+b。式中，Y为张拉力，单位KN；X为对应的压强值，单位MPa；k、b为率定时所得的系数。根据所得的回归方程，可以列表计算校核双控指标是否在误差允许范围内。
2.5张拉顺序、孔道压浆与封锚
张拉程序为:0初应力（画记号）102%k（持荷2分钟）k（量伸长、锚固）分批张拉的顺序为：8、76、54、32、1（钢束编号如图二所示）。
预应力筋张拉完毕后，应尽快对孔道进行灌浆，以防锈蚀。灌浆材料用42.5Mpa普通硅酸盐水泥调制的水泥浆，水灰比为0.4~0.45，水泥浆的泌水率最大不得超过3%，拌和后3h泌水率宜控制在2%，泌水应在24h内重新全部被浆吸回。本工程中，水泥净浆标号为C40，与箱梁混凝土同标号，掺加1%的UNF-2A高效减水剂、12%的VEA膨胀剂，在施工过程中取得较好的效果。
灌浆前预留孔道用压力水冲洗干净并湿润。灌浆次序先下层后上层孔道，即2、14、36、58、7，灌浆应缓慢均匀进行，不得中断，并应排气通顺，直至排气孔排出空气-水-稀浆-浓浆时为止，压浆时压强控制在0.6MPa左右。预应力钢绞线超长部分用切割机切断，切割时用水浇淋以保护锚具，并用混凝土封锚保护。本工程中，箱梁的封锚，有伸缩缝的一端先在预制场封好再吊装，其余的端头封锚和梁与梁之间的后浇湿接头一起进行施工。
2.6移梁及箱梁安装
本工程中，从存梁区移梁至起吊区及从桥面移梁至安装位置均采用轨道配合运梁小车进行运输箱梁的水平运输。
箱梁安装采用架桥机进行安装。架桥机安装好后通过试吊，检查确认各部件正常后，才能使用。当试运行顺利完成后才可将架桥机进行正常架梁工作。
对于边梁的吊装，导梁架桥设备难以一次性将梁板安装就位，需要先将边梁吊至待吊装跨后，整机横移至靠边梁位置，然后付架上的行车同时缓慢横移至边梁位置，落梁就位。
3、本工程的一些技术措施
1、本工程预制箱梁的腹板较薄，只有14cm，而波纹管直径为9cm，断面小而窄，因此对混凝土要求较高的坍落度，采用高效减水剂以提高混凝土的和易性。同时，浇筑混凝土时除附着式振动器的间隔合理外（本工程附着式振动器的间距为3米），人工使用振动棒时要非常注意均匀振动，否则可能会造成局部的混凝土离析或者蜂窝出现。
2、孔道压浆的水泥净浆标号根据规范应不小于箱梁混凝土标号的80%，本工程中，为避免施工过程中的不稳定因素降低水泥净浆的标号，将其标号提高至C40，与箱梁混凝土同标号。根据以往施工经验，膨胀剂用铝粉，膨胀率很难控制，故本工程采用膨胀率较为稳定的VEA膨胀剂。
3、在冬期施工中，主要采取了混凝土搅拌时对水进行加热，用热水解冻砂石，添加防冻剂降低混凝土的冰点，养护期间采用蒸汽养护，保持结构构件的养护温度在150C以上的措施。防冻剂一般可以将混凝土的冰点降低到-150C，但选择防冻剂时应注意选择含Cl-少的或不含Cl-的防冻剂，避免防冻剂中的某种成分对构件的钢筋起腐蚀作用。保持结构构件的养护温度，可以在构件表面覆盖草帘、麻袋等，用炉子生火保持温度。在这个工程中，我们现场搭设锅炉，采用蒸汽养护，养护期间不拆模，直到同等条件养护的试件强度达到90%以上才改为自然气温下的养护，取得了较为明显的效果。
4、结论
1、预制场的选址及吊装方案的确定，在大型桥梁的施工中，必须根据施工现场环境的实际情况及施工工期的要求，结合同类桥梁施工中的经验，选择适合本工程施工所需的预制场和吊装方案。
2、对于薄壁箱梁的混凝土浇筑，采用高效减水剂提高混凝土的和易性，同时采用附着式振动器对侧壁进行振捣，配合人工振动棒振捣，有效的保证了薄壁混凝土的施工质量。
3、冬期施工，为保证施工质量所采取的施工措施使得施工成本大大增加。因此，在可能的情况下，应该将箱梁的预制避开冬期施工，在正常施工月份加快施工进度，同时避免存梁期过长，这样就需要根据现场的实际情况对预制进度进行合理的调整。本工程中，保证养护温度及养护时间是冬期施工成功的关键。
4、对于桥位两侧不具备汽车吊起吊安装箱梁条件的施工现场来说，采用架桥机进行桥梁架设是很好的解决方案。
参考文献：
1、公路桥涵施工技术规范（JTJ041-2000）人民交通出版社2000
