杭州湾跨海大桥70m预应力混凝土箱梁预应力施工监理控制.doc
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杭州湾跨海大桥70m预应力砼箱梁
预应力体系施工质量控制
铁道科学研究院竺裕北李志敏
摘要：
本文介绍了杭州湾跨海大桥70m预应力砼箱梁的预应力管道安装、钢绞线制作及预应力张拉、真空辅助压浆等预应力体系施工过程的质量控制要点。
关键词：
杭州湾跨海大桥；预应力砼箱梁；70m；预应力；质量控制。
一、概述
杭州湾跨海大桥是国道主干线－同三线跨越杭州湾的便捷通道。
大桥全长36km,其中长18.27km的上部结构采用70m预应力砼预制箱梁，总计540片。
70m预应力砼箱梁设计跨度70m，腹板为斜腹板，腹板坡度为1：
4.09，底宽6.25m，顶宽15.8m，梁高4.3m，混凝土方量824.9m3（设计参数详见箱梁跨中截面图）。
单幅整孔箱梁采用一次性预制，二次预应力张拉技术。
箱梁跨中截面图
杭州湾跨海大桥对工程质量要求较高，70m预应力砼箱梁目前在国内工程项目中使用先例不多，通过现场箱梁预制施工过程中的质量控制，我们对70m预应力砼箱梁预应力张拉质量控制要点做了总结，以供参考。
二、70m预应力砼箱梁预应力结构体系介绍
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箱梁采用C50混凝土，按设计要求混凝土需达到85%强度方可终张拉。
箱梁采用纵、横双向预应力体系。
标准70m箱梁纵向预应力钢束采用22-φj15.24、19-φj15.24以及12-φj15.24三类钢绞线，R=1860MPa，Ey=1.95×105MPa，锚下张拉控制应力σk=1395MPa，锚外张拉应力不超过0.8R。
箱梁在简支阶段纵向预应力钢束采用22-φj15.24、19-φj15.24、12-φj15.24钢绞线采用孔道内径为100mm塑料波纹管成孔。
箱梁纵向预应力钢束按照张拉时间分为预制场张拉的简支预应力束和合拢后现场张拉预应力束。
简支预应力束沿着梁长通长布置，有腹板弯束和底板直束两种，其中腹板弯束采用22-φj15.24钢绞线，锚固在预制梁两端腹板上；底板直束采用19-φj15.24钢绞线，锚固在预制梁两端底板或梁端隔墙上。
锚具采用中国路桥（集团）新津筑路机械厂生产的YEZK15A-19和YEZK15A-22型锚具分别作为底板束和腹板束的锚具。
现场张拉的合拢预应力束有墩顶顶板合拢束，腹板合拢束和底板合拢束，顶板合拢束采用12-φj15.24钢绞线，分批锚固在梁端隔墙上；边跨底板合拢束采用19-φj15.24钢绞线，中跨底板合拢束采用12-φj15.24钢绞线，分别锚固在梁端隔墙上或墩顶底板加厚截面处。
所有合拢束均在现浇墩顶湿接缝后张拉。
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70m箱梁顶板横向预应力束采用4-φj15.24钢绞线，R=1860MPa，Ey=1.95×105MPa，BM15-4扁锚，一端张拉，锚下控制应力σK=1395Mpa；固定端采用P锚。
4-φj15.24钢绞线采用相应内径塑料扁形波纹管成孔。
顶板横向预应力束沿桥轴线按0.6m间距布置。
曲线段主梁的纵向预应力布置同标准70m段，只是后期合拢束的长短根据湿接头的缝宽进行调整。
箱梁箱梁预应力体系布置概况见表1和箱梁锚面图1、图2。
70m预应力混凝土箱梁预应力体系布置概况表表1
箱梁类型
部位
预应力束编号
备注
中跨箱梁
底板
Z1（19-φj15.24）、Z2（19-φj15.24）、Z3（19-φj15.24）、
Z4（12-φj15.24）、Z5（12-φj15.24）、Z6（19-φj15.24）
Z1、Z2、Z3、Z6预制时张拉，Z4、Z5合拢时张拉。
腹板
V1（22-φj15.24）、V2（22-φj15.24）、V3（12-φj15.24）、
V4（22-φj15.24）、V5（22-φj15.24）
V1、V2、V4、V5预制时张拉，V3合拢时张拉。
顶板
115孔（4-φj15.24）
按0.6间距布置。
边跨箱梁
底板
B1（19-φj15.24）、B2（19-φj15.24）、B3（19-φj15.24）、
B4（19-φj15.24）、B5（15-φj15.24）、B6（19-φj15.24）
B1、B2、B3、B6预制时张拉，B4、B5合拢时张拉。
腹板
W1（22-φj15.24）、W2（22-φj15.24）、W3（12-φj15.24）、
W4（22-φj15.24）、W5（22-φj15.24）、
W1、W2、W4、W5预制时张拉，W3合拢时张拉。
顶板
117孔（4-φj15.24）
按0.6间距布置。
三、预应力体系施工工艺
箱梁在预制场预制，在混凝土养生达到设计强度后，即可张拉简支索，张拉的原则遵循对称张拉、先长索后短索、先纵向后横向的原则进行，具体的张拉顺序如下：
边梁：
2W2→2B2→2W1→2B1→2W4→2B3→2W5→2B6；中梁：
2V2→2Z2→2V1→2Z1→2V4→2Z3→2V5→2Z6。
在湿接头混凝土养生达到设计强度后，即可张拉合拢预应力束，张拉原则遵循对称张拉、先边墩后中墩、先腹板合拢束后底板、顶板合拢束的原则进行，具体的张拉顺序如下：
第一孔2W3→第六孔2W3→第二孔2V3→第五孔2V3→第三孔2V3→第四孔2V3→第一孔2B5→第六孔2B5→第二孔2Z5→第五孔2Z5→第三孔2Z5→第四孔2Z5→第X+02～X+06墩顶2T8、2T7、2T6、2T5→第一～六孔2B4（Z4）→第X+02～X+06墩顶2T4、2T3、2T2、2T1，张拉湿接头横向预应力束。
张拉完纵向索后张拉横向索，并对已经张拉的预应力管道进行压浆，对各锚头采取永久性或临时性的防护措施。
四、预应力体系施工质量控制
1.70m预应力混凝土箱梁预应力管道安装
（1）70m箱梁截面高、预应力管道多，预应力束比通常的梁长大得多。
塑料波纹管在布管安装前，按设计规定的管道坐标在胎具上进行放样，设置定位钢筋，波纹管应固定在定位钢筋上用铁丝扎紧。
定位网应焊接和定位牢固使其在混凝土浇筑期间管道不产生位移。
通过第一片箱梁预应力管道摩阻试验证明，管道定位不牢、管道刚度不足、混凝土灌注振捣不当均可造成管道变形，管道摩阻增大。
为此波纹管在钢筋绑扎台位上安装，安装前应精确放线，在腹板内外层钢筋上焊接横向钢筋作撑托，撑托钢筋上焊接类似于半圆形环形钢筋作为定位网。
定位网钢筋间隔：
直线段750mm，曲线段450mm。
定位网钢筋应焊接牢固。
撑托钢筋在标准断面内不小于¢10mm，在两端加厚腹板内不小于ф12mm，且宜采用螺纹钢筋作撑托以增加其刚度。
环形钢筋不小于¢8mm。
底板定位网钢筋可直接将环形定位网与梁体钢筋焊接。
见图片1～图片4。
图片1预应力管道在台位上安装定位图片2腹板定位网钢筋
图片3底板定位网钢筋图图片4波纹管中穿入PE管
（2）波纹管安装前仔细检查波纹管接头是否良好。
安装穿送时前端须人工引导进预设的定位网眼中。
穿送时不得用力过猛，以免造成波纹管折断变形。
（3）波纹管的接长连接，应采用专用焊接机进行焊接或采用本身具有密封性能且带有观察孔的塑料管结构连接器连接，避免浇筑混凝土时水泥浆滲入管内造成堵塞。
（4）波纹管与锚垫板连接时须将锚垫板的喇叭管适当扩大后，将波纹管穿入喇叭管中，并用密封胶将波纹管与锚垫板间的缝隙密封以防止漏浆。
波纹管伸入喇叭管中的长度应保证钢筋调整及端模安装时波纹管不会滑脱。
锚垫板安装应与模板面密贴稳固且位置准确规整。
（5）波纹管安装完毕后，检查其位置是否正确，误差应在规定范围内，波纹管曲线应圆顺，端部的预埋钢垫板应垂直于孔道中心线。
否则须进行调整直至符合要求为止。
波纹管与锚垫板的连接应用同一材料同一规格连接头连接，连接后用密封胶封口。
（6）横向预应力波纹管安装完后，检查压浆孔、抽气孔、排气孔是否畅通，检查合格后将压浆孔、抽气孔、排气孔用封盖封住，防止灌注混凝土时水泥浆滲入造成孔道堵塞。
（7）波纹管与排气管的连接：
在波纹管上热熔排气孔，然后用同一材料弧型排气接头连接，用密封胶缠绕。
（8）所有管道的压浆孔、抽气孔应设在锚座上，排气孔应设在锚具的附件上。
压浆管、排气管应是最小内径为20mm。
（9）管道在模板内安装完毕后，应将其端部盖好，防止水或其他杂物进入。
（10）管道位置的允许偏差见表2。
梁体管道位置的允许偏差表2
项次
检查项目
允许偏差（mm）
检查方法
1
坐标
梁长方向
30
用尺量
梁高方向
6
梁宽方向
6
2
间距
同排
6
用尺量
上下层
6
2．预应力钢绞线的制作
（1）钢绞线下料，按设计孔道长度加张拉设备长度加余留锚外不少于100mm的总长度下料。
切割时，应在每端离切口30~50mm处用铁丝绑扎，平放用砂轮锯切割。
钢絞线下料时应铺设地毯（见图片6）。
钢绞线下料时应顺直不得有扭结弯折，出现的机械弯折应切掉弯折部分。
下料应在干净的场地上进行，钢绞线表面不得有油污、泥浆等污染，轻微锈蚀可以使用但不得锈蚀成目视可见的麻坑。
（2）钢绞线下料后应用方木或其他材料垫高（见图片5），高度不得低于20cm。
垫料间隔不大于1.5m。
钢绞线应一边下料一边穿束，以缩短钢绞线的下料后的放置时间和初张拉的及时性。
图片5钢绞线下料垫高图片6钢绞线下料
（3）预应力钢绞线的安装和保护
1）钢绞线穿束前应梳理顺直。
采用人工穿束时可将两根钢绞线的穿入端用胶布缠绑在一起便于穿束，避免纽结。
采用卷扬机整束穿放时应防止钢绞线扭转成螺旋状，当钢绞线扭结时其张拉延伸率往往达不到伸长量的标准，这种情况可能在管道曲线越大、孔道不顺直时其延伸率越小，这是因为卷扬机的钢丝绳在牵引受力后回转，造成钢绞线扭结。
所以不宜采用卷扬机整束牵引穿束。
钢绞线应对号穿入波纹管内，同一孔道穿束应整束整穿或用穿索机将钢绞线逐根穿入，不准直接在地面上拖拉。
穿束前检查孔道的通畅情况，孔道内应畅通，无水和其他杂物。
同时对孔道外的张拉预留钢绞线进行彩条布包裹防护，以免养护水或雨水
浸湿。
2）任何情况下，当在安装有预应力筋的构件附近进行电焊时，对全部预应力筋和金属件均应进行保护，防止溅上焊渣或造成其他损坏。
3.预应力张拉质量控制
（1）预应力张拉前准备工作控制
1）张拉设备及操作人员
①所有用于预应力的千斤顶专为所采用的预应力系统所设计，并经国家认定的技术监督部门认证的产品。
②本工程工地试验室申请校验资质，除此之外要定期到安排测力环或测力计在国家认定的检验机构进行检验校准。
③千斤顶的精度应在使用前校验并按相关规范办理。
张拉千斤顶校正前，须将油泵、油压表、千斤顶安装好后，试压三次，每次加压至最大使用压力的10%，每次加压后维持5分钟，压力降低不超过3%，否则应找出原因并处理，然后才能进行校验工作。
④测力的千斤顶的压力表采用防震型，其精度不低于1.5级,最大表盘读数：
60MPa，读数应分别不大于1MPa，表盘直径应大于15cm。
校正千斤顶用的测力环或测力计应有正负2%的读数精度。
压力表读盘直径不小于150mm。
压力表具有大致两倍于工作压力的总压力容量，被量测的压力荷载，在压力表总容量的1/4~3/4范围内。
每台千斤顶及压力表视为一个单元且同时校验，以确定张拉力与压力表读数之间的关系曲线。
⑤对所有操作预应力设备的人员，通过设备使用的正式培训。
并持有张拉上岗证。
2）梁体砼要求
要控制混凝土的强度及弹性模量，尤其是混凝土的弹性模量应达到考虑变形时的计算弹性模量，同时应考虑混凝土的龄期。
混凝土的弹性模量与龄期有较为密切的关系
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