CN101403212B - 一种先张法预应力混凝土简支t梁的施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种先张法预应力混凝土简支T梁的施工方法，属于梁桥施工技术领域。本发明主要包括建设制梁台座、将桥身钢筋吊装入制梁台座、安装PVC管、安装及初张拉钢绞线、安装端模、横隔板钢筋、安装侧模、安装面板钢筋及预埋件、整体推张弯起束、直线束钢绞线、T梁混凝土浇筑、T梁模板拆除、混凝土养护、拆除弯起器埋入部分后整体放张弯起束、直线束钢绞线、切断梁端钢绞线、封端，质量检验、吊移梁体等。本发明的该施工方法可适于制作50m/1200t级预应力混凝土梁，并能够保证在大跨度、大吨位施工的经济、效率及安全性。

Description

一种先张法预应力混凝土简支T梁的施工方法

技术领域

本发明涉及一种梁桥工程的预应力混凝土结构的施工方法，属于梁桥预制技术领域。

背景技术

目前国内应用的预制梁施工方案大体有以下两类：第一类为采用后张法施工方案，即修建T梁预制台座，并在台座上安装钢筋、在梁体内预留孔道安装预应力钢绞线，梁端安装锚具、垫板，然后安装模板并进行混凝土浇筑，在梁体混凝土达到一定强度时进行张拉作业，对梁体施加预应力后进行管道压浆、封端完成梁体预制；后张法虽然减少了预制场张拉台座的工程量，但不可避免的增加了成孔、穿束、压浆工艺，同时在施工过程中极易出现堵孔、压浆不密实等影响结构耐久性的缺点和质量问题，很多预应力混凝土连续桥梁的裂缝和持续下挠，均与预应力钢材的后期锈蚀有关，而采用不正确的压浆工艺和潮湿空气的侵蚀是其中的主要原因。在我国沪宁、郑洛等许多高速公路与某些特大桥拆卸中也发现了此类病害，后张预应力管道压浆不实被交通部列为我国公路建设八大通常病害之一。第二类为采用先张法施工方案，先张法施工方案是采用槽式、框架式和墩式台座进行梁体预制，梁体混凝土浇筑前先完成预应力筋张拉，然后进行混凝土浇筑作业，待梁体混凝土强度达到一定值时进行放张对梁体施加应力。先张梁能避免后张梁出现的上述问题，还具有工艺简单、工序少、制造速度快、梁体耐久性好、施工质量容易得到保证、维修养护工作量小等优点，另外，先张梁还节省后张法中所采用的锚具、波纹管等，并能在一定程度上节约混凝土、预应力钢束的用量，降低梁高，节省工程造价。但由于现有的先张梁多采用直线配筋，其工艺虽然简单，但在大跨度结构中很难满足受力要求，常用先张梁最大跨度局限于20m以下，限制了先张梁的应用范围。

国外从上世纪60年代开始逐渐发展出一种新型先张梁工艺，即折线配筋先张预应力混凝土梁工艺，采用该种工艺预制的先张梁不但具有直线配筋先张梁的诸多优点，同时能有效地降低梁端的主拉应力、改善结构性能、提高结构的跨度。折线配筋是先张梁的一个发展趋势。我国的先张法混凝土结构的生产始于上世纪60年代，但是发展比较缓慢，主要集中在20m以下的跨度，吨位比较小。直到2001年我国铁路部门才试制成功24m T梁，2006年试制成功32m先张折线配筋预应力混凝土箱梁。国内目前折线配筋先张梁总体应用不广泛，尚无50m大跨度先张法折线配筋预应力混凝土T梁预制施工的工程实例。对于50m先张梁的预制施工，其跨度大，吨位大，施工难度也较大，而其施工技术及配套设备目前在国内均无研究记录，在国外也没有相同的施工技术可供借鉴。

发明内容

本发明的目的是提供一种先张法预应力混凝土简支T梁的施工方法，该施工方法可适于制作50m/1200t级预应力混凝土梁，并能够保证在大跨度、大吨位施工的经济、效率及安全性。

本发明实现上述目的的技术方案为：

先张法预应力混凝土简支T梁的施工方法，其工艺流程如图1所示，其主要工序包括：

a.建设制梁台座，

b.将桥身钢筋吊装入制梁台座，

c.安装PVC管、安装及初张拉钢绞线，

d.安装端模、横隔板钢筋，

e.安装侧模，

f.安装面板钢筋及预埋件，

g.整体推张弯起束、直线束钢绞线，

h.T梁混凝土浇筑，

i.T梁模板拆除、混凝土养护，

j.T梁混凝土强度达到设计强度的90％时，拆除弯起器埋入部分后整体放张弯起束、直线束钢绞线，

k.切断梁端钢绞线，封端，质量检验，吊移梁体等。

步骤a中所述的制梁台座包括模板系统及张拉系统，模板系统由台座基础以及设置在台座基础上的侧模、端模、底模组成，所述张拉系统由传力柱、千斤顶、螺旋支撑、张拉横梁、型钢支架、弯起器、折线筋平衡梁组成；所述张拉横梁分为上下张拉横梁，均为后张法C50全预应力混凝土结构，上下横梁的两端各分别预埋有承压钢板，承压钢板上焊接有钢管作为钢绞线预留孔；所述弯起器包括弯起器埋入部分和弯起器底座，弯起器埋入部分上设置有起导向作用的滚轴，埋入部分底部钻有销轴孔用于安装与底座连接的销轴；

建设制梁台座包括如下步骤：

a1.建平衡梁：根据先张法预应力混凝土简支T梁结构设计，在钢绞线弯起器下方的基坑内放置精扎螺纹钢，浇筑钢筋混凝土，形成克服弯起束钢绞线张拉时产生的竖向分力的平衡梁，平衡梁梁体内预埋的精扎螺纹钢用于固接弯起器底座并承受弯起器传递的钢绞线竖向分力；

a2.安装弯起器：通过螺栓将弯起器底座安装固定于平衡梁梁体内预埋的精扎螺纹钢上，用销轴将带有滚轴的弯起器埋入部分连接于弯起器底座上；

a3.安装底模：在台座基础上安装固定型钢支架钢底模，底模顶面标高按侧模安装拆除所需高度、底模基础顶标高、预拱度计算，底模预拱度按二次抛物线计算，中梁及边梁均的预拱度均设置为45mm；

a4.布置传力柱：在台座基础的左右侧各布置1条传力柱以承受T梁放张前张拉力，传力柱为钢筋混凝土结构，强度等级为C50；

a5.布置张拉横梁：在传力柱的两端分别布置一个型钢支架，将上下横梁吊装于型钢支架上，共配置2个上横梁和2个下横梁，单端分别为1个上横梁，1个下横梁；

a6.在传力柱端部与张拉横梁之间布置千斤顶与螺旋支撑。

所述步骤b中，将桥身钢筋吊装入制梁台座时使用塑料垫块作为钢筋保护层，垫块与钢筋用扎丝扎紧；为提高制梁台座使用效率，减少钢筋在台座上的绑扎时间，桥身钢筋采用节段预扎成型，使用时分节段吊入台座，进行绑扎连接，并且为便于安装弯起束钢绞线，在弯起器位置预留1m操作空间，弯起束钢绞线安装完成后再进行现场绑扎成型。

步骤c中所述的钢绞线包括弯起束钢绞线和直线束钢绞线，其安装及初张拉的具体步骤为：

c1.钢绞线下料：根据埋入梁体内的长度确定工作钢绞线的长度，用砂轮切割机对称切割钢绞线下料，切割时先切长束后切短束；

c2.钢绞线穿束：按照先弯起束、后直线束、自下而上、由内到外的顺序逐根穿束钢绞线，首先将弯起束钢绞线穿过主动端上张拉横梁相应预留孔道，穿过桥身钢筋骨架、弯起器滚轴，通过连接器将弯起束钢绞线端部与被动端工具钢绞线连接、尾部与主动端工具钢绞线连接，最后将两端工具钢绞线锚固在两端的上张拉横梁上；然后将直线束钢绞线穿过主动端下张拉横梁相应预留孔道，穿过桥身钢筋骨架，通过连接器将直线束钢绞线端部与被动端工具钢绞线连接、尾部与主动端工具钢绞线连接，最后将两端工具钢绞线锚固在两端的下张拉横梁上；

c3.钢绞线初张拉：按照先弯起束后直线束、由下向上、由内到外的顺序，用前卡式液压千斤顶逐根单端初张拉钢绞线至75％控制应力。

步骤d中所述端模为分离式钢模，该钢模沿其腹板中线一分为二，两分离模板通过螺栓相连接；安装端模前根据制梁台座中心复核梁长，并在每端底模两侧作出明显标识，端模安装按照标识的位置进行，并且在侧模安装完成前吊线检查端模竖直度，防止梁体长度不符合设计。

步骤e中所述侧模为拼装式钢模，安装侧模时从梁中向两侧安装、安装严格按照模板编号依次安装；侧模下口用拉杆、木楔子固定，使侧模底边贴紧底模侧面止浆条；侧模上口用拉杆、支撑杆固定，保证T梁面板宽度及腹板宽度；侧模安装过程中应用水平尺或线锤检查模板竖直度，控制垂直度偏差小于±4‰，并同时注意高、低边位置，防止与需架设部位T梁不一致。

所述步骤g中整体张拉弯起束、直线束钢绞线时使用液压千斤顶单端整体顶推，并同步旋转螺旋支撑跟进，每个液压千斤顶配备2个螺旋支撑，一个张拉横梁配备2台液压千斤顶、4个螺旋支撑；在顶推过程中先以液压千斤顶行程控制锚下应力，使单侧同类千斤顶在张拉过程中保持行程基本相等，两顶行程差值≤2cm，至接近100％σ_con时再以油表读数控制锚下应力，具体步骤如下：

g1.在制梁台座主动端使用液压千斤顶整体顶推弯起束钢绞线至100％σ_con，推张到位后将制梁台座主动端螺旋支撑顶紧上横梁并锁定；

g2.在制梁台座主动端使用液压千斤顶整体顶推直线束钢绞线至100％σ_con，推张到位后将制梁台座主动端螺旋支撑顶紧上横梁并锁定；

g3.在制梁台座被动端使用液压千斤顶补张弯起束钢绞线至100％σ_con，推张到位后将制梁台座被动端螺旋支撑顶紧下横梁并锁定；

g4.在制梁台座被动端使用液压千斤顶补张直线束钢绞线至100％σ_con，推张到位后将制梁台座被动端螺旋支撑顶紧下横梁并锁定，所有螺旋支撑顶紧锁定后，打开油泵高压泵截止阀，张拉缸油压缓慢降到零，使张拉横梁由千斤顶支持体系转换为螺旋支撑体系，取下千斤顶至下一个工作台座，完成整个大顶推张作业。

在整体张拉过程中如出现主动端液压千斤顶行程不能满足要求，则停止主动端推张，将被动端液压千斤顶推张至100％σ_con，再进行主动端推张作业，将主动端张拉力补足100％σ_con。

步骤h中所述T梁混凝土浇筑可采用以下方法：

采用纵向分段、斜向分层、一次成型、连续浇筑的方法，从梁体的一端开始分段浇筑，循序进展到梁体另一端，在将近另一端时，为避免梁端混凝土产生蜂窝等不密实现象，改从另一端向相反方向投料，在距离该端4m～5m处合拢；分段长度取4～6m，分段浇筑时必须在前一段混凝土初凝前开始浇筑下段混凝土；分层下料，每层厚度不超过30cm，上下层浇筑时间相隔不超过1小时～1.5小时；

为避免腹板、翼板交界处因腹板混凝土沉落而造成纵向裂纹，在一段腹板混凝土浇筑完后继续向前浇筑马蹄部分，待前一段腹板混凝土能有时间充分沉落，然后再浇筑翼板混凝土；

为了保证混凝土的密实度，提高混凝土强度，在混凝土浇筑后，应随即进行振捣，采用附着式高频振捣器和插入式振捣棒联合振捣，振捣时间控制在25～40秒；其中附着式振捣器振捣T梁的马蹄部和腹部，插入式振捣棒振捣T梁的腹部和面板；

插入式振捣棒振捣移动间距≤30cm，与侧模应保持5～10cm距离；插入下层混凝土5～10cm，使上下层混凝土结合牢固。插入时稍快，提出时略慢，并边提边振，以免在混凝土中留下空洞。

步骤i中T梁模板的拆除在混凝土强度能保证其表面及棱角不因拆除模板受损时进行，一般当混凝土抗压强度不小于20Mpa时进行侧模板拆除作业，现场控制时拆模应根据混凝土浇筑完成后日平均温度情况确定拆模时间，日平均温度在30℃以上时控制在16～20h之间进行侧模拆除；20℃～30℃之间控制在24～30h之间进行侧模拆除；20℃以下应根据试验确定拆模时间；

T梁模板拆除按顺序进行：拆除上、下拉杆，木楔子→从T梁一端向另一端拆除侧模→拆除端模→拆除活动底模；

拆除模板后及时在T梁端横隔板处增加斜向支撑，支撑使用圆木，防止梁体受外力冲撞发生倾覆事故。

步骤j中所述整体放张弯起束、直线束钢绞线包括如下步骤：

j1.将液压千斤顶放置在原张拉位置，接好进油管及回油管后打开油泵使油顶空转，反复给油缸供油、回油数次以排空顶内空气；然后对千斤顶主缸充油，使千斤顶顶着张拉横梁钢板；

j2.主动端弯起束体系转换：

①操作主动端单个250T液压千斤顶向100％σ_con加压，旋转150T螺旋支撑的螺杆，使螺旋支撑回程；若液压千斤顶已加压至100％σ_con仍然无法旋转螺杆，则按2Mpa/min的速度继续向250T液压千斤顶分级加压，直至螺杆能够旋转回程，停止向液压千斤顶加压，将螺旋支撑回车至最小长度；

②螺旋支撑回车至最小长度后，将对应的250T液压顶油压降到至30Mpa，锁定；

③操作主动端另一个250T液压顶进行体系转换，转换步骤同j2中第①、②项；

j3.被动端弯起束体系转换：转换步骤同步骤j2；

j4.主动端直线束体系转换：

①操作主动端单个500T液压千斤顶向100％σ_con加压，旋转250T螺旋支撑的螺杆，使螺旋支撑回程；若液压千斤顶已加压至100％σ_con仍然无法旋转螺杆，则按2Mpa/min的速度继续向500T液压千斤顶分级加压，直至螺杆能够旋转回程，停止向液压千斤顶加压，并将螺旋支撑回车至最小长度；

②螺旋支撑回车至最小长度后，将对应的500T液压千斤顶油压降到至30～35Mpa，锁定；

③操作主动端另一个500T液压顶进行体系转换，转换步骤同j4中第①、②项；

j5.被动端直线束体系转换：转换步骤同步骤j4；

j6.放张：首先放松弯起束钢绞线再放松直线束钢绞线：

①弯起束钢绞线放松时主动端与被动端同时按10Mpa为一级进行缓慢降压，直至完全放松钢绞线；

②直线束钢绞线放松时主动端与被动端同时按10Mpa为一级进行缓慢降压，直至完全放松钢绞线。

放张完成后将梁端多余钢绞线切除，钢绞线切除点距梁端面约2～3cm处，便于封端作业；切断钢绞线采用砂轮切割机进行。

张完成且钢绞线切断后应及时使用液压顶调整张拉横梁初始位置，并将机械顶出顶紧张拉横梁，便于下一循环制梁作业。

T梁封端完成后及时养护，封端混凝土达到设计强度的10MPa后进行移梁作业，使台座进行下一个循环。

本发明采用上述工艺后，具有如下有益效果：本发明先张法预应力混凝土简支T梁的施工方法，其工序包括：建设制梁台座，将桥身钢筋吊装入制梁台座，钢绞线安装及初张拉，安装端模、横隔板钢筋，安装侧模，安装面板钢筋及预埋件，整体推张弯起束、直线束钢绞线，T梁混凝土浇筑，T梁模板拆除、混凝土养护，T梁混凝土强度达到设计强度的90％时，拆除弯起器埋入部分后整体放张弯起束、直线束钢绞线，切断梁端钢绞线，封端，质量检验，吊移梁体等。

本发明在T梁混凝土强度达到设计强度的90％时，先拆除弯起器埋入部分，再整体放张弯起束、直线束钢绞线，弯起器只需适应折线筋张拉过程中的微量转动，不必适应梁体压缩发生纵向移动，因而弯起器可不需要在埋入部分与底座之间设置拉环，并且可将其尺寸缩小以减少用钢量。

本发明的施工方法中终张采用YDD250t和YDD500t液压顶终张，采用螺旋支撑(机械千斤顶)支撑锁定。每个液压千斤顶配备2个螺旋支撑，一个张拉横梁配备2台液压千斤顶、4个螺旋支撑。其中液压千斤顶只在整体顶推和整体放张时工作，其他时间取下来由螺旋支撑支撑张拉横梁，从而减少了液压千斤顶的设备投入量。在张拉时分主动端和被动端先后张拉，每次仅操作一根横梁的2台千斤顶，操作的同步性、可操作性大大提高。在放张时采用一根张拉横梁两端的液压千斤顶交替顶升的超顶放张方法，既能提供松螺旋支撑的间隙，同时又减小了预应力筋的应力增量，与两端同时超顶放张的方法相比，提高了安全性和可控性。

本发明的施工方法中采用的张拉横梁为在跨中线位置预埋了承压钢板的C50全预应力钢筋混凝土张拉横梁，穿束钢绞线方便，可保证直线筋和折线筋张拉时的不同方向位移，在满足50m/1200t级先张梁施加预应力的同时，可降低制造费用，与同吨位级别的钢横梁相比，可节约一半的费用。本发明工艺中工作钢绞线的下料长度取为埋入梁体内的工作长度，两端不足部分用工具钢绞线通过连接器接长并锚固与张拉横梁上，工具钢绞线可反复使用多次，可以最大限度的降低预应力钢绞线的消耗。

附图说明

图1为本发明施工方法流程示意图。

图2为本发明混凝土浇筑顺序示意图。

图3为本发明的总体结构示意图。

图4为本发明总体结构俯视图。

图5为本发明的端部横断面结构示意图。

图6为本发明的弯起器位置横断面结构示意图。

图7为本发明弯起器结构侧视图，图8为本发明弯起器结构正视图。

图中标记：1-台座基础，101-侧模，102-端模，103-底模，2-传力柱，3-千斤顶，4-螺旋支撑，5-张拉横梁，501-张拉上横梁，502-张拉下横梁，6-弯起器，601-弯起器埋入部分，602-弯起器底座，603-滚轴，604-销轴，7-折线筋平衡梁，8-型钢支架，9-弯起束钢绞线，10直线束钢绞线。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步的详细描述。

50m/1200t级先张法预应力混凝土简支T梁的施工方法，其工艺流程如图1所示，其主要工序包括：

a.建设制梁台座，

b.将桥身钢筋吊装入制梁台座，

c.安装PVC管、安装及初张拉钢绞线，

d.安装端模、横隔板钢筋，

e.安装侧模，

f.安装面板钢筋及预埋件，

g.整体推张弯起束、直线束钢绞线，

h.T梁混凝土浇筑，

i.T梁模板拆除、混凝土养护，

j.T梁混凝土强度达到设计强度的90％时，拆除弯起器埋入部分后整体放张弯起束、直线束钢绞线，

k.切断梁端钢绞线，封端，质量检验，吊移梁体等。

如图3-图8所示，50m/1200t先张法预应力混凝土T梁制梁台座装备为钢筋混凝土台座，包括模板系统及张拉系统，模板系统由台座基础1以及设置在台座基础1上的侧模101、端模102、底模103组成；张拉系统由传力柱2、千斤顶3、螺旋支撑4、张拉横梁5、弯起器6、折线筋平衡梁7组成，张拉横梁5分为锚固弯起束钢绞线9的上横梁501和锚固直线束钢绞线10的下横梁502；弯起器6包括弯起器埋入部分601和弯起器底座602，弯起器埋入部分601为埋置于先张梁梁体内的一次性构件，弯起器埋入部分上设置有起导向作用的滚轴603，弯起器底座602与弯起器埋入部分601通过销轴604相连接，弯起器底座602通过螺栓锚固在传力柱2下方的折线筋平衡梁7上。

建设制梁台座的具体步骤如下：

a1.建平衡梁：根据先张法预应力混凝土简支T梁结构设计，在钢绞线弯起器6下方的基坑内放置4根25mm、长度1.5m的精轧螺纹钢，浇筑钢筋混凝土，形成长度6.9m、宽度2.55m、高度1.8m的折线筋平衡梁7，为了便于安装和切断弯起器，平衡梁预留了操作坑。

a2.安装弯起器：通过螺栓将弯起器底座602安装固定于折线筋平衡梁7梁体内预埋的精扎螺纹钢上，再将长度为200mm、φ65mm的Cr42合金销轴604穿过埋入部分及底座的销轴孔，将带有滚轴603的弯起器埋入部分601连接于弯起器底座602上。钢绞线穿过弯起器埋入部分601在滚轴603的导向作用下弯起，弯起器埋入部分601为一次性构件，在弯起束钢绞线9放张前将被切断。

本实施例的弯起器6为滚轴式弯起器，埋入部分由两拉板组成，两拉板采用δ＝10mm钢板制作而成，长度根据底座标高、底模标高、设计钢绞线位置三者相互关系确定，两钢板净距≥70mm；两钢板的上端通过δ＝8mm钢板焊接为一体；两钢板的下端分别设有φ66mm的销轴孔。弯起器底座602采用厚度分别为30mm和20mm的Q235钢板制作，各钢板连接采用坡口焊接，底座602中间钻有φ66mm的销轴孔。

a3.安装底模：在台座基础上安装固定型钢支架钢底模103，底模顶面标高按侧模安装拆除所需高度、底模基础顶标高、预拱度计算，底模预拱度按二次抛物线计算，中梁及边梁均的预拱度均设置为45mm；底模块与块间焊接为一整体，相邻两模板间错台不超过1mm，接缝使用角磨机打磨平整。钢底模经过多次使用后应复测模板顶面标高和与张拉横梁钢绞线标高关系，检查底模变形情况，若变形较大则及时校正。

a4.布置传力柱：在台座基础的左右侧各布置1条传力柱2以承受T梁放张前张拉力，传力柱2为钢筋混凝土结构，强度等级为C50，其长度为51m，宽度1.2m，端部高度3.6m，中部高度1.8m。

a5.布置张拉横梁：在传力柱2的两端分别布置一个型钢支架8，将上下张拉横梁501、502吊装于型钢支架8上，共配置2个上横梁和2个下横梁，单端分别为1个上横梁，1个下横梁。

本实施例的上张拉横梁501、下张拉横梁502均采用后张法C50全预应力混凝土结构，上横梁501的长度为6.5m，高度1.5m，宽度1.2m；下横梁502的长度6.5m，高度1.8m，宽度1.7m。上下横梁501、502的两端跨中线分别预埋有承压钢板，承压钢板上焊接有钢管作为钢绞线预留孔。由于折线筋为发散布置，上横梁采用内径28mm的钢管作为穿钢绞线预留孔。直线筋为平行布置，下横梁采用内径20mm的钢管作为穿钢绞线预留孔。

a6.在传力柱2端部与张拉横梁5之间布置千斤顶3与螺旋支撑4。传力柱的上下端部分别与上下张拉横梁之间各设有两个千斤顶、四个螺旋支撑，每一张拉横梁对应4个螺旋支撑，可保证张拉横梁在预应力筋初调阶段不会出现倾覆，同时4点支撑受力相对明确，便于操作。张拉千斤顶分别为250T和500T液压顶推千斤顶，螺旋支撑分别为150T和250T防漏机械螺旋千斤顶。单个250T液压顶推千斤顶配备两个150T防漏机械螺旋千斤顶，单个500T液压顶推千斤顶配备两个250T防漏机械螺旋千斤顶。

步骤b中所述钢筋根据设计图纸及规范下料、弯制成型。钢筋节段按7m+3*12m+7m划分，节段接头考虑钢筋搭接长度(单面焊接10d，双面焊接5d，d为钢筋直径)。在弯起器位置预留1m操作空间便于作业人员安装弯起束钢绞线，弯起束钢绞线安装完成后进行现场绑扎成型。钢筋保护层使用塑料垫块，垫块厚度根据设计图纸确定，垫块设置间距由钢筋密度确定，T梁腹板、马蹄斜面及马蹄立面按梅花型布置，间距为0.8m；T梁底板平行布置，同一排布置3块塑料垫块，两排间距40cm；面板钢筋主要布置在翼板倒角的部位，间距为0.5m。

步骤c中所述的钢绞线包括弯起束钢绞线9和直线束钢绞线10，其安装及初张拉的具体步骤为：

c1.钢绞线下料：钢绞线下料前先将钢绞线卷放在放线架中，然后采用人工放线，根据埋入梁体内的长度确定工作钢绞线的长度，用砂轮切割机对称切割钢绞线下料，切割时先切长束后切短束。放线时注意不使钢绞线产生有害变形(如塑性变形)，如有有害变形的部分，则必须除掉，钢绞线下料不使用用电弧切割下料，以免钢绞线可能因产生意外打火而造成损伤。

c2.钢绞线穿束：按照先弯起束、后直线束、自下而上、由内到外的顺序逐根穿束钢绞线：首先将弯起束钢绞线9穿过主动端上张拉横梁501相应预留孔道，穿过桥身钢筋骨架、弯起器滚轴503，通过连接器将弯起束钢绞线9端部与被动端工具钢绞线连接、尾部与主动端工具钢绞线连接，最后将两端工具钢绞线锚固在两端的上张拉横梁501上；然后将直线束钢绞线10穿过主动端下张拉横梁相应预留孔道，穿过桥身钢筋骨架，通过连接器将直线束钢绞线10端部与被动端工具钢绞线连接、尾部与主动端工具钢绞线连接，最后将两端工具钢绞线锚固在两端的下张拉横梁502上。上横梁501上共锚固9排弯起束钢绞线，每排2根；边梁的下横梁502上共锚固42根直线束钢绞线、中梁的下横梁502上共锚固直线束钢绞线36根。在T梁被动端侧，钢绞线连接器中心按距离梁端20cm设置，主动端侧安装在钢绞线下料长度端头一侧。钢绞线下料时在端头用油漆标注7.5cm位置，钢绞线进入连接器内长度≥7cm，以确保钢绞线锚固长度防止发生滑脱事故，钢绞线露出连接器内工具夹片长度满足≥10mm要求。

c3.钢绞线初张拉：按照先弯起束后直线束、由下向上、由内到外的顺序，用前卡式液压千斤顶逐根单端初张拉钢绞线至75％控制应力(75％σ_con)。上横梁张拉时先单根张拉中间排2根钢绞线，然后对称中间排一上一下地单根张拉完T梁肋板内各18根弯起束钢绞线，使用两台前卡式千斤顶同时对称张拉。下横梁张拉时从肋板中开始，为了防止下横梁加载时偏载而引起横梁翻倒，用两台前卡式千斤顶，对称下横梁跨中线左上一根右下一根，右上一根左下一根分批的成对张拉，直至钢绞线张拉完毕。

钢绞线初张拉前做好以下准备工作：

(1)、张拉前检查油泵、油表、液压千斤顶工作性能是否满足要求，设备运转是否正常，千斤顶及油表对应情况。

(2)、台座被动端安全防护措施已到位，主动端侧无闲杂人员。

(3)、张拉力、油表读数等均已交底，操作人员已具备预应力相关知识。

(4)、锚具安装前，应将钢绞线表面粘着的泥沙或灰浆用钢丝刷清除；锚环或锚板表面的防锈油可不再清除，但锥形孔须保持清洁，不得有泥土、砂粒等脏物。

(5)、锚具安装时，应注意工具锚对中，夹片均匀打紧并外露一致；采用穿在钢绞线上的工具套管打紧。

(6)、工具锚上的夹片，应注意保持清洁和良好的润滑状态。新的工具锚夹片第一次使用前，应在夹片背面涂上石蜡作为润滑脂，以后每使用5-10次，应将工具锚上夹片卸下，向锚板的锥孔中重新涂上一层石蜡，以防止夹片在退楔时被卡住；夹片每次使用前在工具夹片外圆锥面上垫一层厚度小于1mm的塑料薄膜，便于放张完成后，千斤顶张拉油缸回程时，工具锚锚环和夹片易于分离。

(7)、由于张拉采用单端张拉方式，为保证T梁放张时千斤顶工作长度满足要求，被动端侧机械顶初调长度为55cm，主动端机械顶初调长度为45cm；单侧上横梁或下横梁机械顶初调长度一致；初调可用液压千斤顶顶升进行。

步骤d中所述端模102采用分离式钢模，沿其腹板中线一分为二，两分离模板通过螺栓相连接。端模102安装前根据制梁台座中心复核梁长，并在每端底模103两侧作出明显标识；端模102安装按照标识的位置进行，并且在侧模安装完成前吊线检查端模竖直度，防止梁体长度不符合设计。

步骤e中所述侧模101为拼装式钢模，按圆曲线设置有4.5cm的反拱，安装时从T梁中间向两侧、严格按照模板编号依次安装；侧模下口用φ20mm拉杆固定，使侧模底边贴紧底模侧面止浆条，每一块侧模有3个支架的下口安装有木楔子，且木楔子用铁锤敲紧，不松动；侧模上口用φ20mm拉杆固定，同时在拉杆外套支撑杆保证T梁面板宽度及腹板宽度，并在拉杆单端安装螺帽防止拉杆滑丝；侧模安装过程中用水平尺或线锤检查模板竖直度，控制垂直度偏差小于±4‰，同时注意高、低边位置，防止与需架设部位T梁不一致。模板安装完成后拉尺检查模板两侧长度，控制误差值小于±5mm；并检查T梁腹板位置宽度、面板宽度，控制误差值小于5mm。模板在安装及加固过程中不得在T梁端部、面板等可能损伤钢绞线的部位施焊，防止损伤钢绞线，造成事故。T梁侧模顶面梳形板在安装前敲平、敲直，检查时目测梳形板大面平直度及立面平直度；安装时靠在侧模立柱内侧，并适当点焊梳形板底部与侧模大面接触部位，梳形板安装过程控制顺梁长方向的线形，使模板两侧梳形板竖向槽应基本对应，偏差小于1cm，防止桥面板钢筋安装不平直。

所述步骤g中整体张拉弯起束、直线束钢绞线时使用液压千斤顶单端整体顶推，并同步旋转螺旋支撑跟进，每个液压千斤顶配备2个螺旋支撑，一个张拉横梁配备2台液压千斤顶、4个螺旋支撑；在顶推过程中先以液压千斤顶行程控制锚下应力，使单侧同类千斤顶在张拉过程中保持行程基本相等，两顶行程差值≤2cm，至接近100％σ_con时再以油表读数控制锚下应力，具体步骤如下：

g1.在制梁台座主动端使用250T液压千斤顶整体顶推弯起束钢绞线至100％σ_con，推张到位后将制梁台座主动端螺旋机械顶顶紧上横梁并锁定；在制梁台座主动端使用500T液压千斤顶整体顶推弯起束钢绞线至100％σ_con，推张到位后将制梁台座主动端螺旋机械顶顶紧上横梁并锁定；

g2.在制梁台座主动端使用250T液压千斤顶整体顶推直线束钢绞线至100％σ_con，在制梁台座主动端使用500T液压千斤顶整体顶推直线束钢绞线至100％σ_con，推张到位后将制梁台座主动端螺旋机械顶顶紧上横梁并锁定；

g3.在制梁台座被动端使用250T、500T液压千斤顶补张弯起束钢绞线至100％σ_con，补张到位后将制梁台座被动端螺旋机械顶顶紧下横梁并锁定；

g4.在制梁台座被动端使用250T、500T液压千斤顶补张直线束钢绞线至100％σ_con，补张到位后将制梁台座被动端螺旋机械顶顶紧下横梁并锁定，所有螺旋机械顶顶紧锁死后，打开油泵高压泵截止阀，张拉缸油压缓慢降到零，使张拉横梁由千斤顶支持体系转换为螺旋支撑体系，取下千斤顶至下一个工作台座，完成整个大顶推张作业。

单端推张时为保证两顶同步，先以液压千斤顶行程控制，单侧同类两顶在推张过程中应保持行程基本相等，两顶行程差值≤2cm，接近100％σ_con时再以油表读数控制锚下应力。每个液压千斤顶的全部额定行程为150mm，在顶推作业中严格控制千斤顶行程≤140mm。在整体张拉过程中如出现主动端液压千斤顶行程不能满足要求，则停止主动端推张，将被动端液压千斤顶推张至100％σ_con，再进行主动端推张作业，将主动端张拉力补足100％σ_con。大顶顶推时记录到达75％σ_con时的油缸行程及到达100％σ_con时的油缸行程，计算钢绞线伸长量。终张拉时张拉力应计入张拉横梁摩阻损失，摩阻损失通过试验确定。所有螺旋机械顶顶紧锁定后，打开油泵高压泵截止阀，张拉缸油压缓慢降到零，活塞回程。预应力张拉采用双控法施工，即以控制应力进行张拉，以伸长值校核，两端钢绞线的实际伸长值与理论伸长值对比，误差在±6％以内，否则要查明原因后再进行张拉。

步骤h中所述T梁混凝土的组成重量配比为：水泥440份，河砂576份，碎石1112份，水180份，粉煤灰72份，外掺剂4.4份，所述外掺剂为LQ-II聚羧酸盐高效减水剂，所述碎石中粒径5-10mm的占碎石总重量的40％，粒径10-20mm的占60％。

浇筑可采用以下方法：

采用纵向分段、斜向分层、一次成型、连续浇筑的方法，从梁体的一端开始分段浇筑，循序进展到梁体另一端，在将近另一端时，为避免梁端混凝土产生蜂窝等不密实现象，改从另一端向相反方向投料，在距离该端4m～5m处合拢；施工顺序见图。分段长度取4～6m，分段浇筑时必须在前一段混凝土初凝前开始浇筑下段混凝土。分层下料时，每层厚度不超过30cm，上下层浇筑时间相隔不超过1小时～1.5小时。

为避免腹板、翼板交界处因腹板混凝土沉落而造成纵向裂纹，在一段腹板混凝土浇筑完后继续向前浇筑马蹄部分，待前一段腹板混凝土能有时间充分沉落，然后再浇筑翼板混凝土；

为了保证混凝土的密实度，提高混凝土强度，在混凝土浇筑后，应随即进行振捣，采用附着式高频振捣器和插入式振捣棒联合振捣，振捣时间控制在25～40秒；其中附着式振捣器振捣T梁的马蹄部和腹部。共配置3台插入式振捣器，其中1台为30型振动棒捣固器作为引浆，1台50型振动棒捣固器作为粗捣布置在混凝土浇筑方向的中间，1台50型振动棒捣固器作为细捣及整平桥面板布置在混凝土浇筑方向的尾部。插入式振捣棒振捣T梁的腹部和面板；插入式振捣棒振捣移动间距≤30cm，与侧模应保持5～10cm距离；应垂直或略有倾斜插入插入下层混凝土5～10cm，使上下层混凝土结合牢固。插入时稍快，提出时略慢，并边提边振，以免在混凝土中留下空洞。如振捣出现以下情况时，表明混凝土已振捣完成：

a、混凝土表面停止沉落，或沉落不明显；

b、振捣不再出现显著气泡，或振动不显著；

c、混凝土表面呈现平坦、泛浆；

d、混凝土已将模板边角部位填满充实。

步骤i中T梁模板的拆除在混凝土强度能保证其表面及棱角不因拆除模板受损时进行，一般当混凝土抗压强度不小于20Mpa时进行侧模板拆除作业，现场控制时拆模应根据混凝土浇筑完成后日平均温度情况确定拆模时间，日平均温度在30℃以上时控制在16～20h之间进行侧模拆除；20℃～30℃之间控制在24～30h之间进行侧模拆除；20℃以下应根据试验确定拆模时间；

T梁模板拆除按顺序进行：拆除上、下拉杆，木楔子→从T梁一端向另一端拆除侧模→拆除梳形板→拆除端模→拆除活动底模；

拆除模板后及时在T梁端横隔板处增加斜向支撑，支撑使用圆木，防止梁体受外力冲撞发生倾覆事故。

步骤j中所述整体放张弯起束、直线束钢绞线包括如下步骤：

j1.将液压千斤顶放置在原张拉位置，接好进油管及回油管后打开油泵使油顶空转，反复给油缸供油、回油数次以排空顶内空气；然后对千斤顶主缸充油，使千斤顶顶着张拉横梁钢板；

j2.主动端弯起束体系转换：

①操作主动端单个250T液压千斤顶向100％σ_con加压，旋转150T螺旋支撑的螺杆，使螺旋支撑回程；若液压千斤顶已加压至100％σ_con仍然无法旋转螺杆，则按2Mpa/min的速度继续向250T液压千斤顶分级加压，直至螺杆能够旋转回程，停止向液压千斤顶加压，将螺旋支撑回车至最小长度；

②螺旋支撑回车至最小长度后，将对应的250T液压顶油压降到至30Mpa，锁定；

③操作主动端另一个250T液压顶进行体系转换，转换步骤同j2中第①、②项；

j3.被动端弯起束体系转换：转换步骤同步骤j2；

j4.主动端直线束体系转换：

①操作主动端单个500T液压千斤顶向100％σ_con加压，旋转250T螺旋支撑的螺杆，使螺旋支撑回程；若液压千斤顶已加压至100％σ_con仍然无法旋转螺杆，则按2Mpa/min的速度继续向500T液压千斤顶分级加压，直至螺杆能够旋转回程，停止向液压千斤顶加压，并将螺旋支撑回车至最小长度；

②螺旋支撑回车至最小长度后，将对应的500T液压千斤顶油压降到至30～35Mpa，锁定；

③操作主动端另一个500T液压顶进行体系转换，转换步骤同j4中第①、②项；

j5.被动端直线束体系转换：转换步骤同步骤j4；

j6.放张：首先放松弯起束钢绞线再放松直线束钢绞线：

①弯起束钢绞线放松时主动端与被动端同时按10Mpa为一级进行缓慢降压，直至完全放松钢绞线；

②直线束钢绞线放松时主动端与被动端同时按10Mpa为一级进行缓慢降压，直至完全放松钢绞线。

放张完成后将梁端多余钢绞线切除，钢绞线切除点距梁端面约2～3cm处，便于封端作业；切断钢绞线采用砂轮切割机进行。

张完成且钢绞线切断后应及时使用液压顶调整张拉横梁初始位置，并将机械顶出顶紧张拉横梁，便于下一循环制梁作业。

T梁封端完成后及时养护，封端混凝土达到设计强度的10MPa后进行移梁作业，使台座进行下一个循环。

按照上述施工方法，成功预制出首片50m/1200t级T梁，经静载试验成功后应用于某公路大桥，并取得成功。本施工方法步骤简洁、工艺成熟、安全性好、效率高，依据梁场现有的设备和劳动力配置，一个台座7～8天可完成一片50m T梁的生产循环。此工艺填补了国内大跨度先张法折线配筋预应力混凝土T梁施工的空白，也为今后类似工程采用大跨度先张法折线配筋预应力混凝土T梁提供了宝贵的借鉴。

Claims (1)

1.一种先张法预应力混凝土简支T梁的施工方法，其特征在于包括以下工序：

a.建设制梁台座，

b.将桥身钢筋吊装入制梁台座，

c.安装PVC管、安装及初张拉钢绞线，

d.安装端模、横隔板钢筋，

e.安装侧模，

f.安装面板钢筋及预埋件，

g.整体推张弯起束、直线束钢绞线，

h.T梁混凝土浇筑，

i.T梁模板拆除、混凝土养护，

j.T梁混凝土强度达到设计强度的90％时，拆除弯起器埋入部分后整体放张弯起束、直线束钢绞线，

k.切断梁端钢绞线，封端，质量检验，吊移梁体；

步骤a中所述的制梁台座包括模板系统及张拉系统，模板系统由台座基础以及设置在台座基础上的侧模、端模、底模组成，所述张拉系统由传力柱、千斤顶、螺旋支撑、张拉横梁、型钢支架、弯起器、折线筋平衡梁组成；所述张拉横梁分为上下张拉横梁，均为后张法C50全预应力混凝土结构，上下横梁的两端各分别预埋有承压钢板，承压钢板上焊接有钢管作为钢绞线预留孔；所述弯起器包括弯起器埋入部分和弯起器底座，弯起器埋入部分上设置有起导向作用的滚轴，埋入部分底部钻有销轴孔用于安装与底座连接的销轴；

建设制梁台座的具体步骤如下：

a1.建平衡梁：根据先张法预应力混凝土简支T梁结构设计，在钢绞线弯起器下方的基坑内放置精扎螺纹钢，浇筑钢筋混凝土，形成克服弯起束钢绞线张拉时产生的竖向分力的平衡梁；

a2.安装弯起器：通过螺栓将弯起器底座安装固定于平衡梁梁体内预埋的精扎螺纹钢上，用销轴将带有滚轴的弯起器埋入部分连接于弯起器底座上；

a3.安装底模：在台座基础上安装固定型钢支架钢底模，底模顶面标高按侧模安装拆除所需高度、底模基础顶标高、预拱度计算，底模预拱度按二次抛物线计算，中梁及边梁均的预拱度均设置为45mm；

a4.布置传力柱：在台座基础的左右侧各布置1条传力柱以承受T梁放张前张拉力，所布置的传力柱为钢筋混凝土结构，强度等级为C50；

a5.布置张拉横梁：在传力柱的两端分别布置一个型钢支架，将上下横梁吊装于型钢支架上，共配置2个上横梁和2个下横梁，单端分别为1个上横梁，1个下横梁；

a6.在传力柱端部与张拉横梁之间布置千斤顶与螺旋支撑；

所述步骤b中，将桥身钢筋吊装入制梁台座时使用塑料垫块作为钢筋保护层，垫块与钢筋用扎丝扎紧；桥身钢筋采用节段预扎成型，使用时分节段吊入台座，进行绑扎连接；在弯起器位置预留1m操作空间，弯起束钢绞线安装完成后再进行现场绑扎成型；

步骤c中所述的钢绞线包括弯起束钢绞线和直线束钢绞线，其安装及初张拉的具体步骤为：

c1.钢绞线下料：根据埋入梁体内的长度确定工作钢绞线的长度，用砂轮切割机对称切割钢绞线下料，切割时先切长束后切短束；

c2.钢绞线穿束：按照先弯起束、后直线束、自下而上、由内到外的顺序逐根穿束钢绞线，首先将弯起束钢绞线穿过主动端上张拉横梁相应预留孔道，穿过桥身钢筋骨架、弯起器滚轴，通过连接器将弯起束钢绞线端部与被动端工具钢绞线连接、尾部与主动端工具钢绞线连接，最后将两端工具钢绞线锚固在两端的上张拉横梁上；然后将直线束钢绞线穿过主动端下张拉横梁相应预留孔道，穿过桥身钢筋骨架，通过连接器将直线束钢绞线端部与被动端工具钢绞线连接、尾部与主动端工具钢绞线连接，最后将两端工具钢绞线锚固在两端的下张拉横梁上；

c3.钢绞线初张拉：按照先弯起束后直线束、由下向上、由内到外的顺序，用前卡式液压千斤顶逐根单端初张拉钢绞线至75％控制应力；

步骤d中所述端模为分离式钢模，该钢模沿其腹板中线一分为二，两分离模板通过螺栓相连接；安装端模前根据制梁台座中心复核梁长，并在每端底模两侧作出明显标识，端模安装按照标识的位置进行，在侧模安装完成前吊线检查端模竖直度；

步骤e中所述侧模为拼装式钢模，安装侧模时从梁中向两侧安装、安装严格按照模板编号依次安装；侧模下口用拉杆、木楔子固定，使侧模底边贴紧底模侧面止浆条；侧模上口用拉杆、支撑杆固定；侧模安装过程中用水平尺或线锤检查模板竖直度，控制垂直度偏差小于±4‰；

所述步骤g中整体张拉弯起束、直线束钢绞线时使用液压千斤顶单端整体顶推，并同步旋转螺旋支撑跟进，每个液压千斤顶配备2个螺旋支撑，一个张拉横梁配备2台液压千斤顶、4个螺旋支撑；在顶推过程中先以液压千斤顶行程控制锚下应力，使单侧同类千斤顶在张拉过程中行程差值≤2cm，至接近100％σ_con时再以油表读数控制锚下应力，具体步骤如下：

g1.在制梁台座主动端使用液压千斤顶整体顶推弯起束钢绞线至100％σ_con，推张到位后将制梁台座主动端螺旋支撑顶紧上横梁并锁定；

g2.在制梁台座主动端使用液压千斤顶整体顶推直线束钢绞线至100％σ_con，推张到位后将制梁台座主动端螺旋支撑顶紧上横梁并锁定；

g3.在制梁台座被动端使用液压千斤顶补张弯起束钢绞线至100％σ_con，推张到位后将制梁台座被动端螺旋支撑顶紧下横梁并锁定；

g4.在制梁台座被动端使用液压千斤顶补张直线束钢绞线至100％σ_con，推张到位后将制梁台座被动端螺旋支撑顶紧下横梁并锁定，所有螺旋支撑顶紧锁定后，打开油泵高压泵截止阀，张拉缸油压缓慢降到零，使张拉横梁由千斤顶支持体系转换为螺旋支撑体系，取下千斤顶至下一个工作台座，完成整个大顶推张作业；

步骤h中所述T梁混凝土的浇筑方法为：

采用纵向分段、斜向分层、一次成型、连续浇筑的方法，从梁体的一端开始分段浇筑，循序进展到梁体另一端，在一段腹板混凝土浇筑完后继续向前浇筑马蹄部分，然后再浇筑翼板混凝土；

在将近另一端时，改从另一端向相反方向投料，在距离该端4m～5m处合拢；分段长度取4～6m，分段浇筑时必须在前一段混凝土初凝前开始浇筑下段混凝土；分层下料，每层厚度不超过30cm，上下层浇筑时间相隔不超过1小时～1.5小时；

在混凝土浇筑后，采用附着式高频振捣器和插入式振捣棒联合振捣，振捣时间控制在25～40秒；其中附着式振捣器振捣T梁的马蹄部和腹部，插入式振捣棒振捣T梁的腹部和面板；插入式振捣棒振捣移动间距≤30cm，与侧模保持5～10cm距离；插入下层混凝土5～10cm，使上下层混凝土结合牢固；

步骤i中T梁模板的拆除在混凝土抗压强度不小于20MPa时进行侧模板拆除作业，现场控制时拆模应根据混凝土浇筑完成后日平均温度情况确定拆模时间，日平均温度在30℃以上时控制在16～20h之间进行侧模拆除；20℃～30℃之间控制在24～30h之间进行侧模拆除；20℃以下应根据试验确定拆模时间；

T梁模板拆除按顺序进行：拆除上、下拉杆，木楔子→从T梁一端向另一端拆除侧模→拆除端模→拆除活动底模；

拆除模板后及时在T梁端横隔板处增加斜向支撑，支撑使用圆木，防止梁体受外力冲撞发生倾覆事故；

步骤j中所述整体放张弯起束、直线束钢绞线包括如下步骤：

j1.将液压千斤顶放置在原张拉位置，接好进油管及回油管后打开油泵使油顶空转，反复给油缸供油、回油数次以排空顶内空气；然后对千斤顶主缸充油，使千斤顶顶着张拉横梁钢板；

j2.主动端弯起束体系转换：

①操作主动端单个250T液压千斤顶向100％σ_con加压，旋转150T螺旋支撑的螺杆，使螺旋支撑回程；若液压千斤顶已加压至100％σ_con仍然无法旋转螺杆，则按2MPa/min的速度继续向250T液压千斤顶分级加压，直至螺杆能够旋转回程，停止向液压千斤顶加压，将螺旋支撑回车至最小长度；

②螺旋支撑回车至最小长度后，将对应的250T液压顶油压降到至30MPa，锁定；

③操作主动端另一个250T液压顶进行体系转换，转换步骤同j2中第①、②项；

j3.被动端弯起束体系转换：转换步骤同步骤j2；

j4.主动端直线束体系转换：

①操作主动端单个500T液压千斤顶向100％σ_con加压，旋转250T螺旋支撑的螺杆，使螺旋支撑回程；若液压千斤顶已加压至100％σ_con仍然无法旋转螺杆，则按2MPa/min的速度继续向500T液压千斤顶分级加压，直至螺杆能够旋转回程，停止向液压千斤顶加压，并将螺旋支撑回车至最小长度；

②螺旋支撑回车至最小长度后，将对应的500T液压千斤顶油压降到至30～35MPa，锁定；

③操作主动端另一个500T液压顶进行体系转换，转换步骤同j4中第①、②项；

j5.被动端直线束体系转换：转换步骤同步骤j4；

j6.放张：首先放松弯起束钢绞线再放松直线束钢绞线：

①弯起束钢绞线放松时主动端与被动端同时按10MPa为一级进行缓慢降压，直至完全放松钢绞线；

②直线束钢绞线放松时主动端与被动端同时按10MPa为一级进行缓慢降压，直至完全放松钢绞线。

Images