大悬臂预应力盖梁施工技术探析

大悬臂预应力盖梁施工技术探析

王土

王土

中铁二十一局集团路桥工程有限公司陕西省西安市710075

提要：结合某正阳大道高架桥盖梁的工程实践，介绍大悬臂预应力盖梁的施工技术，主要论述了盖梁的结构形式和施工方法。施工过程中，采用了支架法浇筑盖梁混凝土，分阶段张拉预应力筋的施工方法，达到了工程设计的预期目的，为类似工程施工积累了经验。

关键词：大悬臂；预应力；盖梁；施工

1工程概况

1.1某正阳大道高架桥桥梁下部结构为双柱大悬臂桥墩，柱间净距6m。墩柱截面为矩形，尺寸为2.5×2.0m，四角设置R=20cm圆倒角，两侧并设有排水管槽。双柱之间设置系梁，双柱上部设置盖梁。盖梁长31.6m，宽2.8m，跨中高1.45m，两端各悬挑10.3m。盖梁顶面设1.50%双向横坡。盖梁体内共设21束预应力钢绞线。盖梁预应力钢绞线分2次张拉，张拉采用两端张拉工艺，张拉过程以锚下张拉力和引伸量“双控”，张拉力为主，引伸量校核。盖梁悬臂自端部至根部设置预拱度，按一次方程y=1.6-0.0015534x（cm）变化。

图1盖梁立面图

2大悬臂预应力盖梁工程特点

2.1墩柱间距大，盖梁长度大，长达31.6m，正负弯矩共存于一个‘Π’型结构杆件，预应力管道布设复杂，加大了施工难度。

2.2底模支撑难度大、周期长。底模可采用多种支架形式，综合考虑影响因素，选择合理支架形式，对于各种支撑形式必须经过结构受力检算，确保安全系数符合规范要求。必要时必须进行支架预压，减小支架的非弹性变形，确保施工安全。支架拆除必须符合设计要求，确保结构安全。底模安装必须设置预拱度，以确保施工荷载和盖梁自重引起的沉降。按照设计要求，盖梁预应力筋分节段张拉，盖梁底模拆除直至上部结构落架完成后，张拉预应力束后拆除，底模支撑周期长达数月，安全风险高。

2.3盖梁混凝土采用C50预应力混凝土，混凝土的施工质量直接影响到盖梁的施工质量，混凝土配合比设计及其试题的技术质量检测、张拉应力等各项技术参数均影响结构本身的安全和质量。同时预应力管道复杂，浇筑难度大。

3大悬臂预应力盖梁施工

3.1盖梁施工工艺流程

盖梁支撑体系搭设→安装盖梁底模→盖梁钢筋及预应力安装→侧模安装→混凝土浇筑→侧模拆除→张拉第一批钢绞线、孔道压浆→箱梁施工完成→张拉第二批钢绞线、孔道压浆→浇筑盖梁封锚及外侧挡块混凝土→满堂支架及底模拆除。

3.2支撑体系选择及支架搭设

根据施工现场实际情况，结合我公司以往施工经验，考虑我部现有施工设备特别是模板、起吊设备等实际情况，我部盖梁施工采用满堂支架法。基础采用20cm厚C30混凝土，钢管规格为φ48×3.5mm，本支架横桥向间距0.6m，纵桥向间距0.3m布置，遇墩柱位置时，适当调整立杆位置，基本保证横杆能将墩柱箍住，盖梁四周范围往外1m为工作平台范围。在高度方向横杆步距120cm，使所有立杆联成整体，为确保支架的整体稳定性，纵横方向设置剪刀撑（可支架纵、横向布置）。剪刀撑布置按3m间距自下而上，全高度搭设，与地面夹角45°。剪刀撑采用Ф48*3.5mm钢管，接头处采用十字口顺接。

支架安装好后，在可调顶托上先横向铺设10×10cm的方木。支架底模铺设后，测放盖梁底模中心及底模边线位置。

3.3盖梁底模板安装

横梁铺设完成后，测量出墩柱的设计中心点和各控制点高程，用细绳拉出盖梁的设计中线，根据设计中心线在方木上铺设底模；放样出盖梁横桥向和顺桥向的轴线，并在底模上作出标示，根据放样出的中线定出盖梁的边线，并对底模进行标高调整，调整横梁下的横穿钢棒法采用调整横梁下的木楔调整标高，使底模的标高和坡度与设计相符。两端的倒角模板用定型的钢骨架作为支撑，楔形的角度与盖梁端部倒角相同。

要求模板安装圆顺，相邻两板高差不大于2mm，模板的表面平整度不大于5mm，模板接缝处安装前侧面贴双面胶防止砼浇注过程漏浆，底模与墩身交接处缝隙塞填密实，防止发生漏浆污染墩柱。

按照设计要求，设置预拱度，并按照盖梁自重的荷载分布情况，进行支架预压，同时观测支架变形情况并记录数据，及时与设计数据对比，并指导现场施工。

3.4盖梁钢筋及预应力筋安装

盖梁纵向主筋采用滚轧直螺纹连接，钢筋骨架在钢筋加工厂制作完成，由自制的“扁担”吊装至墩顶进行定位固定。钢筋安装前，先在调整好的底模板四周弹出钢筋骨架的边线位置，控制好盖梁侧面保护层，然后在底模上进行盖梁钢筋的安装绑扎。主筋绑扎时，在底模上垫上高强度梅花形砼垫块，垫块与底部主筋扎牢不得脱落，梅花形布置，每平方米范围内数量不少于4个，箍紧底部与主筋紧贴并绑扎牢固，防止沉落发生盖梁底部砼露筋或保护层厚度过小的情况发生。

图2扁担示意图

盖梁预应力体系采用ΦS15.2高强度低松弛预应力钢绞线，抗拉强度标准1860MPa，弹性模量Ep=1.95×105MPa。采用塑料波纹管，预应力灌浆采用真空灌浆工艺。预应力损失参数：管道摩阻系数u=0.17，局部偏差系数k=0.0015，张拉控制应力1376.4MPa。钢筋绑扎完成后安装波纹管定位网。定位网应根据设计要求确定波纹管轨迹线，焊接U型定位钢筋，然后穿波纹管，最后U型钢筋封口焊接成井字形钢筋网。严格控制波纹管的三维坐标。每根钢束管道定位钢筋网纵向每50cm设置一道，由Φ12mm钢筋绑扎并与盖梁内的纵、横向钢筋焊接牢固。孔道浇筑混凝土前穿专用钢束压重，以防波纹管上浮。波纹管接头使用连接接头，并用透明胶带缠绕密封。波纹管的接头每端旋入长度宜为该直径的2.5倍。

3.5模板安装

侧模面板为定制钢模板。侧模采取分块吊装逐片安装的施工方法，盖梁模板设计为侧模与底模间采用圆弧倒角连接。模板在吊装前须在地面上打磨机将钢模表面打磨光亮，涂刷专用脱模剂，涂刷时要轻、薄、均匀，以保证混凝土表面颜色一致。模板与模板连接处粘双面海绵胶条，防止漏浆。模板安装完成后，采用Φ25mm精轧螺纹钢螺杆加固，螺杆外套PVC管，以利于拆模后螺杆顺利拔出重复利用。整个盖梁上下共设3层拉杆，拉杆横向间距90cm布置。模板上部拉设缆风绳，保证模板竖直、稳定。

3.6混凝土浇筑

盖梁混凝土采用C50预应力混凝土。在混凝土浇筑时分层分段一次性连续浇筑，采用两端对称分段分层台阶式浇筑法，相邻面做成台阶状。先将盖梁圆弧段布满混凝土，再从两端向中间布料，摊铺均匀。混凝土分层厚度≤30cm，采用插入式振动棒振捣密实，严禁振动棒碰触波纹管。盖梁顶面抹面、收坡。混凝土浇筑过程中，设专人检查支架、模板、钢筋和预埋件等稳固情况，发现有松动、变形移位时，应立即停止浇筑，并采取相应措施。完成混凝土收浆后，需要及时对其覆盖洒水养护，等混凝土强度满足模板拆除要求后拆除侧模，拆除时注意避免损伤盖梁混凝土。洒水养护时采用盖梁顶放置4个自流塑料桶，使混凝土一直处于湿润状态。

3.7预应力张拉

预应力张拉两次张拉。第1次张拉、压浆N2（7束），第2次张拉、压浆N1、N3（14束）。采用两端对称张拉，张拉控制采用应力与伸长值双向控制，应力控制为主，伸长值校核。设计伸长量与实际伸长量之间误差应为±6%。

张拉后24小时内对管道进行压浆，压浆采用真空压浆工艺，先用真空泵使孔道内形成一定的气压差，再将水泥浆以一定的压力压入孔内，使之填满预应力孔道与预应力筋间的空隙，使预应力筋与盖梁结合成一个整体。

施工顺序：盖梁混凝土强度及弹性模量达到设计值后，张拉N2钢束，孔道压浆；待上部箱梁施工完毕，拆除上部支架后张拉N1、N3束。预应力钢绞线张拉步骤如下：0→10%控张应力→量测伸长值记录→100%控张应力（持荷5分钟）→量测伸长值记录→锚固测定回缩量→工作锚具30mm外切除钢绞线→转入孔道压浆工序。

3.8浇筑盖梁封锚端和外侧挡块

第2次张拉压浆结束后，进行封锚钢筋骨架和挡块钢筋绑扎，安装模板，浇筑混凝土。

4施工控制要点

4.1预应力工程

预应力工程施工为关键工序施工，必须做到技术人员全程盯控和旁站，预应力管道安装时，对每一根波纹管进行检查，保证波纹管线形顺畅，降低管道摩阻影响，减少预应力损失。

4.2原材料

采用合格供应商提供的原材料，按照规定进行检验，检验合格后，才能使用在实体上。

4.3支撑体系

支撑体系作为受力传力的结构，必须进行合理的计算和设计，在经济性、安全性、实用性等达到一个平衡。在施工的过程中，必须加强支撑体系管理，保证施工安全。

结束语

该方法结构简洁，受力明确，安全可靠。大悬臂预应力盖梁选用支架现浇、分阶段张拉预应力筋的施工方法，避免“一次张拉”、盖梁“起拱”及占用支架时间过长的问题，确保了工程质量、工期和安全，达到了设计要求。

参考文献：

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