摘要 預(yù)應(yīng)力施工是一種通過(guò)預(yù)先引入張拉力以抵消后續(xù)負(fù)載引起的應(yīng)力的技術(shù)，能夠有效提高橋梁結(jié)構(gòu)的承載能力和耐久性。文章概述了預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)的基本原理及其在連續(xù)剛構(gòu)橋梁中的應(yīng)用方法，包括預(yù)應(yīng)力筋的布置、張拉過(guò)程以及后續(xù)的錨固技術(shù)，通過(guò)理論分析和實(shí)際案例研究，揭示了預(yù)應(yīng)力筋在改善橋梁結(jié)構(gòu)的受力狀態(tài)，減少變形，提高結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性和安全性方面的作用效果。

關(guān)鍵詞 橋梁工程；預(yù)應(yīng)力施工；連續(xù)剛構(gòu)橋

中圖分類(lèi)號(hào) U445 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 2096-8949（2024）18-0135-03

0 引言

連續(xù)剛構(gòu)橋梁作為現(xiàn)代橋梁工程的重要組成部分，其設(shè)計(jì)與施工技術(shù)的創(chuàng)新對(duì)于提升橋梁性能、確保行車(chē)安全具有重要意義。預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)作為一種先進(jìn)的施工方法，通過(guò)預(yù)先在結(jié)構(gòu)中施加應(yīng)力，能夠有效地改善結(jié)構(gòu)受力狀態(tài)，提高結(jié)構(gòu)的承載能力。文章旨在探討預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)在連續(xù)剛構(gòu)橋梁中的應(yīng)用，通過(guò)深入分析預(yù)應(yīng)力施工的原理、方法和效果，為橋梁工程的設(shè)計(jì)和施工提供有益的參考。

1 工程介紹

文章以侯底下特大橋預(yù)應(yīng)力施工為例，項(xiàng)目橋梁上部結(jié)構(gòu)主橋采用變截面單箱室三向預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)，主梁斷面采用直腹板箱梁斷面。箱梁頂板橫坡與橋面橫坡一致，箱底水平，邊墩墩頂設(shè)置2.5 m寬橫隔梁，中墩墩頂設(shè)置兩根1.5 m寬橫梁。

2 原材料的檢驗(yàn)

預(yù)應(yīng)力鋼絞線錨具核心組成部分包括錨環(huán)、夾片、墊板以及喇叭管，這些組件以連體鑄件的形式呈現(xiàn)。在錨具的性能參數(shù)中，夾片的硬度控制在60～64 HRC的范圍內(nèi)，錨環(huán)的硬度要求為28～38 HRC，在幾何尺寸上，錨環(huán)的厚度和直徑的公差分別被限制在5 mm和2 mm以內(nèi)。

波紋管在現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用前需測(cè)試，包括集中荷載、均布荷載、軸向拉力和彎曲抗?jié)B試驗(yàn)，在下料過(guò)程中，鋼絞線采用砂輪切割機(jī)進(jìn)行切割，使用鉛絲將鋼絞線的端頭捆扎。在箱梁三向預(yù)應(yīng)力體系的構(gòu)建中，采用Фs15.2的鋼絞線，M15型錨具與錐形自錨頭為錨具系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)配置。

3 預(yù)應(yīng)力張拉工藝

3.1 張拉順序

為了充分地發(fā)揮預(yù)應(yīng)力的作用，必須嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)圖紙中關(guān)于預(yù)應(yīng)力張拉的施工要求來(lái)進(jìn)行，主橋橫、豎向預(yù)應(yīng)力滯后三個(gè)節(jié)段張拉。全橋合龍后，張拉剩余節(jié)段的所有鋼束，箱梁合龍后的二期預(yù)應(yīng)力鋼束應(yīng)按圖紙規(guī)定分批張拉，每批預(yù)應(yīng)力鋼束張拉對(duì)應(yīng)鋼管及時(shí)壓漿，并壓漿強(qiáng)度達(dá)到90%后再?gòu)埨笠慌A(yù)應(yīng)力鋼束，每次張拉時(shí)順序如圖1所示。

3.2 縱向預(yù)應(yīng)力鋼束張拉

針對(duì)懸臂頂板束（T系列）、懸臂腹板束（XF系列）、邊跨連續(xù)頂板束（BT系列）、中跨連續(xù)底板束（ZB系列）、中跨連續(xù)頂板束（ZT系列）、邊跨連續(xù)底板束（BB系列）以及體外束（E系列），所選用的鋼絞線規(guī)格與類(lèi)型均有所差異。懸臂頂板束與懸臂腹板束主要采用了9、12、15、17Фs15.2的高強(qiáng)低松弛鋼絞線，邊跨連續(xù)頂板束則選用了15Фs15.2的鋼絞線，以適應(yīng)連續(xù)梁的特殊受力要求，中跨連續(xù)底板束和邊跨連續(xù)底板束主要使用了12、15Фs15.2的鋼絞線，中跨連續(xù)頂板束選用了12Фs15.2的鋼絞線，體外束則統(tǒng)一采用15Фs15.2的鋼絞線[1]，張拉流程如圖2所示。

3.3 橫向及豎向預(yù)應(yīng)力管道壓漿施工

在預(yù)應(yīng)力鋼絞線張拉完成后，為確保結(jié)構(gòu)整潔和性能穩(wěn)定，需將多余的鋼絞線切除，切除后的外余長(zhǎng)度應(yīng)維持在約3 cm。使用高標(biāo)號(hào)水泥砂漿將錨板與鋼絞線、錨墊板之間的間隙充分填實(shí)，當(dāng)填充砂漿的抗壓強(qiáng)度超過(guò)10 MPa后，方可進(jìn)行管道壓漿工作。

所有預(yù)應(yīng)力管道在張拉完成后應(yīng)盡早進(jìn)行壓漿處理，以確保預(yù)應(yīng)力效果的有效傳遞，壓漿用水泥漿的水灰比建議控制在0.4～0.45之間，以確保漿體的流動(dòng)性和強(qiáng)度。漿體在28 d齡期后的抗壓強(qiáng)度應(yīng)不低于55 MPa，膨脹率控制在5%以內(nèi)，選擇的外加劑需具備減水、緩凝、微膨脹的功能，且不含有鋁粉，其摻量應(yīng)通過(guò)試驗(yàn)確定，同時(shí)水泥漿的泌水率應(yīng)低于2%，泌水在24 h內(nèi)應(yīng)被漿體完全吸收，水泥稠度控制在14～18 s之間，且停止攪拌30 min后，流動(dòng)度損失不得超過(guò)2 s。

壓漿前，必須對(duì)孔道進(jìn)行徹底清潔，以消除可能存在的油污等雜質(zhì)。清潔時(shí)，可采用對(duì)預(yù)應(yīng)力筋和管道無(wú)腐蝕作用的中性洗滌劑或皂液，并用水稀釋后沖洗。沖洗完成后，應(yīng)使用不含油的壓縮空氣將孔道內(nèi)的積水全部吹出，確保孔道干燥。

壓漿操作應(yīng)遵循一定的順序，優(yōu)先進(jìn)行下層孔道的壓漿，壓漿過(guò)程應(yīng)緩慢且均勻，不得中斷。壓漿結(jié)束5 h后，應(yīng)打開(kāi)觀察孔，檢查孔內(nèi)漿體的飽滿情況。

壓漿機(jī)械宜選用活塞式壓漿機(jī)，壓漿時(shí)的最大壓力一般控制在0.5～0.7 MPa之間。壓漿應(yīng)持續(xù)進(jìn)行，直至孔道另一端飽滿并有水泥漿從出漿孔排出，且排出漿體的稠度與規(guī)定稠度一致。為確保管道內(nèi)充滿灰漿，關(guān)閉出漿口后，應(yīng)維持不小于0.5 MPa的穩(wěn)壓期，該穩(wěn)壓期不得少于2 min。

3.4 封端

在完成壓漿后，需要對(duì)錨固點(diǎn)周?chē)M(jìn)行仔細(xì)的沖洗，確保無(wú)雜質(zhì)殘留，沖洗完成后，對(duì)梁端混凝土進(jìn)行鑿毛處理。鑿毛的目的是增加混凝土表面的粗糙度，提高新舊混凝土之間的黏結(jié)力。在設(shè)置封錨鋼筋網(wǎng)時(shí)，需要嚴(yán)格控制其幾何尺寸，確保與連接混凝土保持平整，封錨鋼筋網(wǎng)的作用是增強(qiáng)封錨混凝土的受力性能，防止混凝土在受力過(guò)程中發(fā)生開(kāi)裂或破壞，在安裝過(guò)程中，必須保證鋼筋網(wǎng)的位置準(zhǔn)確、固定牢固。

安裝封端混凝土模板過(guò)程中，需要確保模板與連接混凝土保持平整，特別是隔板橫向束立模澆筑封錨混凝土?xí)r，模板的固定尤為重要。通過(guò)采用適當(dāng)?shù)墓潭ù胧_保模板在澆筑混凝土?xí)r不變形、不松動(dòng)[2]。

在完成封錨混凝土的澆筑后，還需要進(jìn)行打磨修飾工作，使混凝土表面更加光滑、美觀，同時(shí)檢查并修補(bǔ)可能存在的缺陷。

3.5 縱向預(yù)應(yīng)力束真空輔助壓漿施工

為確保全橋縱向預(yù)應(yīng)力管道壓漿的質(zhì)量與效果，該工程采用先進(jìn)的真空輔助壓漿工藝，此工藝能顯著提高孔道內(nèi)漿體的飽滿度和密實(shí)度，確保預(yù)應(yīng)力筋的長(zhǎng)期耐久性和安全性。

（1）真空處理

壓漿前，首先使用真空泵對(duì)預(yù)應(yīng)力孔道進(jìn)行抽氣處理，目的是使孔道內(nèi)的空氣被有效抽出，達(dá)到約?0.1 MPa的真空度。

（2）壓漿操作

在孔道的另一端，利用灌漿泵以適當(dāng)?shù)膲毫㈩A(yù)先攪拌好的水泥漿體壓入預(yù)應(yīng)力孔道，由于孔道內(nèi)的真空狀態(tài)與壓漿泵的正壓之間的壓差，孔道內(nèi)的殘留水珠在接近真空的環(huán)境下迅速氣化，并與空氣一同被抽出。

（3）漿體優(yōu)化

為進(jìn)一步提高漿體的質(zhì)量，采取了多項(xiàng)措施：首先，降低水灰比，以提高漿體的強(qiáng)度和耐久性；其次，添加專(zhuān)用的外加劑，以減少漿體的離析、析水和干硬收縮，進(jìn)一步確保漿體的均勻性和穩(wěn)定性。

（4）優(yōu)勢(shì)與效果

通過(guò)真空輔助壓漿工藝，不僅有效消除了漿體中的氣泡，還大大降低了水積聚在預(yù)應(yīng)力筋附近的可能性，從而顯著減少了預(yù)應(yīng)力筋的腐蝕風(fēng)險(xiǎn)，此外在真空狀態(tài)下，孔道的高低彎曲所產(chǎn)生的漿體壓力差得到了有效緩解，使?jié){體更容易充滿整個(gè)孔道，尤其是那些異形或關(guān)鍵部位。

（5）記錄與監(jiān)測(cè)

為確保壓漿質(zhì)量可控，每次壓漿操作都應(yīng)詳細(xì)記錄，包括真空度、壓漿壓力、漿體配合比等關(guān)鍵參數(shù)，同時(shí)定期對(duì)壓漿后的孔道進(jìn)行質(zhì)量檢查，確?？椎纼?nèi)漿體的飽滿度和密實(shí)度滿足設(shè)計(jì)要求。

3.6 試抽真空

（1）真空泵試運(yùn)行與密封性檢查

在正式進(jìn)行壓漿前，需啟動(dòng)真空泵進(jìn)行至少10 min的試抽真空操作，此步驟旨在檢查水泥砂漿封錨頭或密封罩的密封性能。在試抽過(guò)程中，應(yīng)密切監(jiān)視真空壓力表的讀數(shù)，確保真空度能夠達(dá)到并穩(wěn)定在?0.08 MPa左右，若真空度無(wú)法達(dá)到該數(shù)值，或壓力下降過(guò)快（小于?0.02 MPa），則表明孔道密封不良，需立即進(jìn)行密封性能的檢查和修正。

（2）孔道抽真空操作

在孔道密封性良好后，關(guān)閉壓漿閥，打開(kāi)抽真空閥，再次啟動(dòng)真空泵進(jìn)行孔道抽真空。抽真空過(guò)程中，應(yīng)通過(guò)導(dǎo)管不斷排除孔道內(nèi)的空氣，同時(shí)密切監(jiān)視真空壓力表的讀數(shù)，當(dāng)真空度再次達(dá)到并穩(wěn)定在?0.08 MPa左右時(shí)，可認(rèn)為孔道抽真空操作完成。

（3）停泵觀察與孔道密封性驗(yàn)證

在孔道抽真空完成后，停止真空泵運(yùn)行，并觀察1 min。若在此期間，真空度下降不超過(guò)?0.02 MPa，則可認(rèn)為孔道密封性良好，能夠維持所需的真空度，若真空度下降過(guò)快，則表明孔道密封存在問(wèn)題，需立即進(jìn)行檢查和修正。

（4）密封性不良的處理

若在試抽真空或孔道抽真空過(guò)程中發(fā)現(xiàn)孔道密封性不良，應(yīng)立即停止壓漿操作，并對(duì)孔道密封性能進(jìn)行檢查和修正?？赡苌婕皩?duì)水泥砂漿封錨頭或密封罩的重新密封處理，以及可能的孔道清理工作，孔道密封性良好后，方可繼續(xù)進(jìn)行后續(xù)的壓漿操作。

（5）記錄與監(jiān)測(cè)

在整個(gè)真空輔助壓漿過(guò)程中，應(yīng)詳細(xì)記錄各項(xiàng)操作參數(shù)，包括真空度、抽真空時(shí)間、停泵后真空度變化等，同時(shí)定期對(duì)孔道的密封性和壓漿質(zhì)量進(jìn)行檢查，確保橋梁預(yù)應(yīng)力管道壓漿施工的質(zhì)量和安全。

3.7 拌漿

該橋采用專(zhuān)業(yè)廠家生產(chǎn)的壓漿料作為預(yù)應(yīng)力孔道壓漿材料，壓漿料一般為粉狀混合物，現(xiàn)場(chǎng)按照說(shuō)明書(shū)加水比例加水?dāng)嚢杈鶆蚣纯墒褂谩?/p>

壓漿料漿液推薦的水膠比范圍為0.26～0.28，制備過(guò)程中，應(yīng)先在攪拌機(jī)中加入適量的拌和水，隨后啟動(dòng)攪拌機(jī)。在攪拌的同時(shí)，均勻地將全部壓漿料加入攪拌機(jī)中，當(dāng)所有粉料加入完畢后，應(yīng)繼續(xù)攪拌5～10 min，以確保漿液的均勻性[3]。

漿液使用與保存應(yīng)注意以下內(nèi)容：

（1）從攪拌完成到壓入孔道的時(shí)間間隔應(yīng)嚴(yán)格控制，不宜超過(guò)40 min，以確保漿液的性能不受影響。

（2）在使用前及壓注過(guò)程中，漿料應(yīng)持續(xù)攪拌，以維持其流動(dòng)性，若因延遲使用導(dǎo)致漿液流動(dòng)度降低，不得通過(guò)額外加水來(lái)提高其流動(dòng)性，以免影響漿液的性能。

（3）壓漿時(shí)，漿體的溫度應(yīng)維持在5～30℃之間，若不滿足此條件，應(yīng)采取相應(yīng)措施以確保壓漿過(guò)程的順利進(jìn)行。

（4）為確保壓漿效果，預(yù)應(yīng)力管道壓漿料和水的稱(chēng)量必須精確，在制備漿液時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格按照確定的水膠比加水，不得隨意調(diào)整加水量。

3.8 壓漿

啟動(dòng)真空泵：在確保系統(tǒng)密封性的前提下，啟動(dòng)真空泵，持續(xù)抽氣直至系統(tǒng)內(nèi)部真空度穩(wěn)定在?0.06～?0.08 MPa的范圍內(nèi)。

壓漿泵的準(zhǔn)備與操作：當(dāng)達(dá)到并維持所需的真空度后，啟動(dòng)壓漿泵，觀察高壓橡膠管出口，確保漿體順利流出。當(dāng)出口漿體的濃度與儲(chǔ)漿筒中的濃度一致時(shí)，關(guān)閉壓漿泵及其相關(guān)閥門(mén)。

壓漿過(guò)程：將高壓橡膠管的壓漿管與孔道的壓漿管對(duì)接，確保連接緊密無(wú)泄漏，隨后打開(kāi)兩個(gè)壓漿管的閥門(mén)，開(kāi)始進(jìn)行壓漿操作。

觀察與調(diào)整：在壓漿過(guò)程中，密切關(guān)注觀察管5的出漿情況，當(dāng)觀察到漿體的稠度與初始灌入時(shí)的稠度一致時(shí)，關(guān)閉閥6，隨后將孔道加壓至約0.5 MPa，并繼續(xù)壓漿2～3 min，以確保管道內(nèi)部充滿壓力。

完成壓漿與后續(xù)處理：完成上述步驟后，關(guān)閉壓漿閥，完成壓漿過(guò)程，按照試驗(yàn)設(shè)計(jì)，每個(gè)工作日應(yīng)制作不少于3組7.07 cm×7.07 cm×7.07 cm的立方體試件，并在標(biāo)準(zhǔn)條件下養(yǎng)護(hù)28 d。

3.9 清洗

清洗壓漿泵、攪拌機(jī)、閥門(mén)、過(guò)濾裝置、各種管道以及粘有灰漿的工具。

3.10 封錨

在懸灌施工過(guò)程中，對(duì)于腹板束和頂板束的處理與張拉壓漿后的封端方式具有特定的要求。首先，腹板束和頂板束在張拉壓漿后，會(huì)直接澆筑在下一混凝土段內(nèi)，以此作為封端措施，因此無(wú)需另行進(jìn)行專(zhuān)門(mén)的封端工作[4]。其次，對(duì)于合龍頂板束和底板束，由于其錨頭部分外露，必須采取額外的封端措施，關(guān)于封端的施工及其相關(guān)要求，具體細(xì)節(jié)如下：

（1）在完成孔道壓漿工作后，必須立即清除梁端殘留的水泥漿，并將端面混凝土表面進(jìn)行鑿毛處理，以確保后續(xù)封端材料與混凝土之間的良好黏結(jié)。

（2）在端面處理完成后，開(kāi)始進(jìn)行端部鋼筋網(wǎng)的綁扎工作，并將其與端面預(yù)留的鋼筋進(jìn)行焊接，以增強(qiáng)封端結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性。

（3）當(dāng)兩邊跨端頭的縱向束張拉和壓漿工作全部完成后，可在鋸齒塊縱向束錨端增設(shè)鋼筋網(wǎng)片，以增強(qiáng)該區(qū)域的承載能力，隨后使用C55混凝土進(jìn)行填封工作，在進(jìn)行混凝土填封前，必須先將接茬面鑿毛，并用清水沖洗干凈，確保新舊混凝土之間能夠緊密結(jié)合。

4 結(jié)論

預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)在連續(xù)剛構(gòu)橋梁領(lǐng)域的實(shí)施，帶來(lái)了顯著的工程效益。該技術(shù)通過(guò)科學(xué)合理地引入預(yù)應(yīng)力，極大地改善了橋梁結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能，不僅提高了橋梁的跨越能力和承載效率，還顯著延長(zhǎng)了橋梁的使用壽命，促進(jìn)了施工技術(shù)的革新，實(shí)現(xiàn)了資源的高效利用與成本的合理控制。預(yù)應(yīng)力施工在連續(xù)剛構(gòu)橋梁建設(shè)中的成功應(yīng)用為未來(lái)大型橋梁結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與施工提供了一定的經(jīng)驗(yàn)和參考。

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