CN109747037A - 一种先后张预应力结合施工的大跨度u型梁预制施工工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种混凝土U型梁预制施工领域，尤指一种先后张预应力结合施工的大跨度U型梁预制施工工艺，工艺主要包括步骤：安装U型梁底模、侧模，绑扎成钢筋骨架，清理杂质、安装支座板以及安装防落梁预埋件，吊装钢筋骨架，调整钢筋骨架、钢绞线与波纹管，安装端模板，预应力初调，安装预埋槽道，安装预埋件，终张拉应力整体张拉，混凝土浇筑，自然养护，拆除内模，松开侧模，梁体单端同步放张，机械切除钢绞线、拆除端模板，后张法钢绞线穿束，后张法预应力张拉，封锚存梁，孔道压浆和养护等；本发明采用先后张结合的预应力桥梁，使U型梁受力、挠度、对裂缝的控制满足要求，节省预应力钢筋量、设备和人员投入，缩短了工期，获得经济效益。

Description

一种先后张预应力结合施工的大跨度U型梁预制施工工艺

技术领域

本发明涉及一种混凝土U型梁预制施工领域，尤指一种先后张预应力结合施工的大跨度U型梁预制施工工艺。

背景技术

国内城市轨道交通高架部分大都采用箱梁形式，存在工程结构高度过大、施工工序复杂、工程造价高等不足,也有部分高架结构开始采用节段梁拼装施工，但拼装速度较慢，在我国建设集约型的背景下，国内各大城市积极规划未来轨道交通发展，U型梁技术的推广有着重大的意义，常规U型梁是一种由底板、两侧腹板和翼缘板组成的下承式预应力混凝土桥梁，但国内的U型梁应用技术仍在发展中。

国内的U型梁施工技术源自法国，03年广州地铁2号线和07年上海轨道交通8号线采用了法国施工技术，到了09年南京地铁2号线首次使用了具有自主知识产权的国产化U型梁技术，U型梁技术遍及有重庆轨道交通1号线、江苏城市轨道交通、上海轨道交通11号线、11号线迪士尼专线、16号线、东莞轨道交通、青岛蓝色硅谷交通配套工程、南京至高淳城际快轨、郑机城际线路等，技术发展日益进步。

当前大部分梁体施工中最常用预应力先张法进行U 形梁预制施工工艺，但是并非所有跨径的梁体都适合采用先张法施工，当先张法梁体跨度大于30m时，仅仅在底板布置先张法钢绞线，U型梁受力、挠度、裂缝等均不能满足设计及规范的要求，因此大跨度U型梁不适用先张法施工，受技术严重限制，施工难度较大，从而导致大跨度预应力桥梁无法完成施工。如专利号为：CN 201110235383.7、专利名称为：一种轨道交通预应力先张法混凝土U型梁预制施工工艺的公开文献中所提及的技术，该技术应用于轨道交通中实现混凝土U 形梁预制施工，但是仍受技术局限，仅限于小跨度的梁体施工中，对未来大吨位预应力桥梁的应用发展是不利的。

发明内容

为解决上述问题，本发明旨在公开一种混凝土U型梁预制施工领域，尤指一种先后张预应力结合施工的大跨度U型梁预制施工工艺。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种先后张预应力结合施工的大跨度U型梁预制施工工艺，其特征在于，所述的施工工艺包括以下步骤：

第一步、将U型梁的底模、侧模安装到整体式“一串一”台座结构的制梁台座上进行U型梁生产；

第二步、将钢筋置于绑扎胎具上绑扎成钢筋骨架，并在成型的钢筋骨架内布置先张的钢绞线和后张的波纹管；

第三步、清理附着在底模、侧模的杂质杂尘后在表面涂刷一层脱模剂，然后在底模的端部安装支座板以及安装防落梁预埋件；

第四步、将成型稳定的钢筋骨架整体吊装至制梁台座上的底模、侧模内；

第五步、检查修整钢筋骨架，调整钢筋骨架至设计位置，然后调整钢绞线与波纹管位置；

第六步、安装端模板，采用龙门吊吊装端模模块至模板依次拼装；

第七步、将所述U型梁的钢绞线穿过端模板预留的对应孔道，然后将U型梁的钢绞线与钢横梁上的工具钢绞线通过连接器连接成整体，做好预应力初调准备工作；

第八步、在梁体的固定端对钢绞线进行20%的预应力初调，钢绞线通过锚具、连接器连接成一根受力杆件，根据预应力计算书计算出预应力终张拉力，再用小千斤顶多次、反复调整张拉到终张拉力的20%；

第九步、进行内模清理、涂刷脱模剂后安装预埋槽道；

第十步、吊装内模并安装预埋件；

第十一步、检验确定无误后，对钢绞线进行80%的整体张拉；在张拉端进行80%终张拉应力整体张拉，持续保压进行张拉，最后用小千斤顶多次、反复调整至既定预应力；

第十二步、对单束钢绞线进行100%预应力张拉；安装预埋件及内模后，在固定端单束张拉至100%设计应力，持荷3分钟，实测伸长值，以减少钢丝锚固后的应力损失，补足或放松预应力筋的拉力至控制应力；

第十三步、对钢绞线、各模板、预埋件进行自检，验收合格后进行混凝土浇筑，利用混凝土采用水平分层、纵向分段，从梁体一端向另一端推进浇筑的方法浇筑U型梁梁体；

第十四步、对U型梁梁体进行带模自然养护，时间为14天，在任意养护时间，水温与表面混凝土之间的温差不大于15℃；

第十五步、拆除内模，松开侧模；

第十六步、检验梁体腔体、弹性模量是否满足要求，并对梁体进行单端同步放张；

第十七步、机械切除U型梁梁体多余的钢绞线、拆除端模板；

第十八步、后张法钢绞线穿束：端模拆除后，开始穿束钢绞线，为防止钢绞线交叉，在穿束前使用不同颜色的标识缠绕在每根钢绞线两端进行编号，然后进行单片U型梁穿束，穿束前在台座两端搭设工作平台，通过卷扬机进行整体拖拉穿束，穿束完成后将两端绑扎的扎丝去除，将缠绕不同颜色标识的钢绞线与两端锚具的孔位对齐；

第十九步、后张法预应力张拉：从梁体两端同步进行张拉，采用四台千斤顶保持张拉同步、对称，缓缓进油，到达初应力时，千斤顶受力一定程度后尾端开始上翘时放松悬吊千斤顶的手动葫芦，停止进油，在千斤顶的端处钢丝上划线作记号，作为测量钢丝张拉伸长值的基点；

第二十步、封锚；

第二十一步、将U型梁起吊存放至存梁区，利用轮胎式搬梁机将梁体转至存梁区，提高台座循环利用率；存梁时每支点实际反力与四个支点的反力平均值相差不超过±10%或四个支点不平整量不大于2mm；

第二十二步、孔道压浆：在后张法施工完成后24小时内完成孔道压浆，压浆前清理锚垫板上的灌浆孔，以使灌浆通道畅通和孔道密封良好，然后采用真空辅助压浆工艺：在孔道的一端采用真空泵对孔道进行抽真空，然后用压浆泵将水泥浆从孔道的另一端压入，压浆时缓慢、均匀地进行，直至充满整条孔道，并进行保压5分钟，以提高预应力孔道压浆的饱满度和密实度；

第二十三步、对U型梁端部的混凝土进行凿毛、安装钢筋、进行封端，然后自然养护；预应力筋孔道灌浆完成后，对梁体锚固面进行凿毛处理，凿毛深度5～10mm，凿毛面积100%，清除松动的石子及混凝土块，并用高压水枪清洗干净，放置钢筋网片，然后多次进行填塞并捣固封端混凝土；封端混凝土表面进行二次抹面后，表面用塑料薄膜覆盖保水，梁体保持混凝土表面充分湿润，自然养护不少于14天；

第二十四步、养护完成在梁体端部涂刷防水涂料，采用滚刷对梁体端底板、腹板进行涂刷，防水涂料应涂刷均匀，涂刷厚度1.5mm，涂刷可分3～5次进行；

第二十五步、混凝土达到龄期后，对U型梁进行验收完工。

优选地，所述步骤第一步中，所述U型梁结构包括底板、两侧腹板和两侧翼缘板，U型梁结构由预制模板组装完成，预制模板包括底模、侧模、端模和内模，存放在制梁台座上；第一步步骤还包括：先将底模固定于制梁台座上，再将侧模通过定位销与底模铰接，而端模置于底模上方、并且通过侧模包围端模以方便梁体长度调整，内模悬挂于侧模顶部。

优选地，所述步骤第一步中，所述制梁台座整体结构主要由张拉端、锚固端和中间台体组成，成型为整体式“一串一”台座，即一个台座生产一片U型梁。

优选地，所述步骤第二步中，所述钢筋骨架绑扎具体过程还包括：底板下层钢筋绑扎→腹板外侧钢筋绑扎→腹板内侧钢筋绑扎→各类预埋件、加强筋、定位筋绑扎→底板上层钢筋绑扎→预留保护层。

优选地，所述步骤第五步中，波纹管包括N1、N1’、N2、N3波纹管，分别对应安装在梁体的两侧腹板内、腹板位置、梁体底板内；采用“U”字架钢筋定位，在外侧钢筋绑扎完成后，定位安装N2、N3波纹管，钢筋骨架绑扎完成后定位安装N1、N1’波纹管；再将其与U型梁钢筋焊牢。

优选地，所述步骤第七步还包括：1）将钢绞线穿过端模上预留孔洞，2）测量定位梁体位置，3）拧紧端模与模板间的螺丝，使之与模板完全贴合无缝隙，4）对梁体端头部分不需要受力的钢绞线穿加套管，5）对套管进行加强保护，6）套管两端用环氧灰浆有效封堵，7）套管区段间隙处用润滑脂填充。

优选地，所述步骤第十步的吊装内模还包括：1）内模在吊装前安装新增限位丝杆，2）采用龙门吊将拼装好的内模平稳调入并与模板连接成一稳固整体，3）拆除限位拉杆，启动液压系统。

优选地，所述步骤第十三步还包括：1）首先计划混凝土浇筑采用C60商品混凝土浇筑U型梁梁体，然后采用水平分层、纵向分段，从梁体一端向另一端推进浇筑的方法，3）浇筑时纵向分段从梁体一端向另一端布料6～8m，竖直方向先浇底腹板结合部位，再腹板，向前推进约12m～16m后返回进行底板浇筑或补料，4）最后浇筑上翼缘板，水平分层厚度控制不超过50cm，5）时间控制：混凝土初凝时间控制大于6小时，底、腹板浇筑时间间隔在3小时内，混凝土初凝前完成浇筑，每片梁体浇筑放料时均在距梁端2m位置下料。

优选地，所述步骤第十四步还包括：U型梁完成混凝土振捣并抹面后，及时对混凝土暴露面进行紧密覆盖，减少暴露时间，防止表面水分蒸发，预制梁混凝土脱模前采用自然养护并保证养护不间断；同时在制梁台座和存梁台座上均安装自动喷淋养护装置。

本发明的有益效果体现在：本发明的U型梁采用先后张结合的预应力桥梁，采用大吨位的先张法与后张法相结合的工艺，可克服现有的困难，当梁体跨度大于30m时，在先张法U型梁的基础上，在U型梁底板、腹板增设后张法钢绞线，在完成先张法预应力施工后，等梁体强度、弹性模量达到设计要求时进行预应力后张，从而使 U型梁受力、挠度、对裂缝的控制满足设计及规范要求。

本发明相比传统箱梁，在地形地貌和相同设计要素条件下，采用先张法预应力混凝土简支U型梁预制施工工法可节省预应力钢筋量、设备和人员投入，缩短了工期，从而产生巨大的经济效益。

本发明法不仅显著提高城市空间利用率，解决了净空受限这一难题，还有效减少噪音污染，对保护和改善人民群众的生产生活环境具有重大意义；预制U型梁，无需支架搭设条件，可以节省大量占用的土地，施工过程中可以使交通得到有效的保障；先张预应力简支U梁是城市轨道交通的发展趋势，U型梁因其线路结构美观、环保、降噪，引领国内传统工艺技术创新变革，并推动各辅助工艺的发展和创新、社会效益和环境效益明显。

具体实施方式

下面详细说明本发明的具体实施方式：

一种先后张预应力结合施工的大跨度U型梁预制施工工艺，所述的施工工艺包括以下步骤：

第一步、将U型梁的底模、侧模安装到整体式“一串一”台座结构的制梁台座上进行U型梁生产；

所述U型梁结构包括底板、两侧腹板和两侧翼缘板，U型梁结构由预制模板组装完成，预制模板包括底模、侧模、端模和内模，存放在制梁台座上；模板采用全钢结构，先将底模固定于制梁台座上，再将侧模通过定位销与底模铰接，而端模置于底模上方、并且通过侧模包围端模以方便梁体长度调整，内模采用整体液压钢内模，悬挂于侧模顶部；所述制梁台座整体结构主要由张拉端、锚固端和中间台体组成为张拉反力墙，成型为整体式“一串一”台座，即一个台座生产一片U型梁；

为了适用于不同跨度的U型梁生产，制梁台座的底模平台布置形式及高度可根据制U型梁的梁体跨度、模板、U型梁预应力布置及张拉刚横梁等做适当调整，台身施工时，每隔30米左右设置一道宽1m的后浇带，待台身混凝土达到设计强度后，再行浇筑后浇带混凝土，后浇带内台身钢筋不得截断，且不得设计与台座两端传力柱附近；

第二步、将钢筋置于绑扎胎具上绑扎成钢筋骨架，并在成型的钢筋骨架内布置先张的钢绞线和后张的波纹管；

所述钢筋骨架绑扎具体过程包括：底板下层钢筋绑扎→腹板外侧钢筋绑扎→腹板内侧钢筋绑扎→各类预埋件、加强筋、定位筋绑扎→底板上层钢筋绑扎→预留保护层，钢筋骨架的成型轮廓为U型梁的主体轮廓结构；

第三步、清理附着在底模、侧模的杂质杂尘后在表面涂刷一层脱模剂，然后在底模的端部安装支座板以及安装防落梁预埋件；

第四步、将成型稳定的钢筋骨架整体吊装至制梁台座上的底模、侧模内；

当底模、侧模就位后，采用45T/40m跨龙门吊吊装钢筋骨架入模，再依次安装端模、内模，液压顶升就位，先张法预应力施工采用“单束初调、整体初拉、单束终拉”的张拉工艺，后张法预应力采用先腹板、后底板对撑平衡张拉；

第五步、检查修整钢筋骨架，调整钢筋骨架至设计位置，然后调整钢绞线与波纹管位置；

检查范围包括：钢筋下料误差，钢筋弯曲误差，弯起钢筋的弯折位置，箍筋内净尺寸；

调整钢筋骨架入模后应对贴模、以及与预埋件冲突的钢筋进行调整；

钢绞线的安装位置：根据定位钢筋位置确定钢绞线穿束位置，杜绝交叉错穿；

波纹管安装位置：预应力管道采用塑料波纹管，在钢筋骨架绑扎成型后进行安装，中心轴线严格控制与预应力钢绞线束轴线一致，其位置采用定位箍筋控制；波纹管包括N1、N1’、N2、N3波纹管，N1、N1’ 波纹管安装在梁体的两侧腹板内，N2 波纹管安装在腹板与底板交接处，N3波纹管安装在梁体底板内；波纹管定位安装过程：波纹管采用“U”字架钢筋定位，在外侧钢筋绑扎完成后，定位安装N2、N3波纹管，钢筋骨架绑扎完成后定位安装N1、N1’波纹管；再将其与U型梁钢筋焊牢；N1、N1’ 波纹管同时在梁体端头处于顶部翼缘板位置，随梁体延伸向下降低，在梁体跨中位置达到最低，与N2波纹管相邻，由于梁体较长，跨中弯矩较大，N1、N1’ 波纹管作用就是抵抗跨中弯矩；后张后产生向上作用力，抵抗梁体跨中弯矩，但同时在腹板位置产生不利于梁体结构的向外侧的拉力；N2 波纹管在梁体腹板位置左右两侧各一根，首先对底板先张法钢绞线进行应力强化，同时张拉后，在腹板位置产生由梁体两侧向内的拉应力，以抵抗N1，N1’产生的不良作用力；N3波纹管在梁体底板内左右两侧各2根，共四根，直线布置，由于梁体较长，对底板原有先张法钢绞线进行应力加强；张拉顺序为：N1，N1’波纹管同时对称张拉，N2波纹管左右两侧同时对称张拉，N3波纹管外侧的两根同时对称张拉，最后N3波纹管内侧的两根同时对称张拉；

第六步、安装端模板，采用龙门吊吊装端模模块至模板依次拼装；

第七步、将所述U型梁的钢绞线穿过端模板预留的对应孔道，然后将U型梁的钢绞线与钢横梁上的工具钢绞线通过连接器连接成整体，做好预应力初调准备工作；

将钢绞线穿过端模上预留孔洞，测量定位梁体位置，拧紧端模与模板间的螺丝，使之与模板完全贴合，不留缝隙；并对梁体端头部分不需要受力的钢绞线穿加套管，对套管进行加强保护，避免钢绞线对套管的撕裂和损害，套管两端用环氧灰浆有效封堵，套管区段间隙处用润滑脂填充；

第八步、在梁体的固定端对钢绞线进行20%的预应力初调，钢绞线通过锚具、连接器连接成一根受力杆件，根据预应力计算书计算出预应力终张拉力，再用小千斤顶多次、反复调整张拉到终张拉力的20%；

第九步、进行内模清理、涂刷脱模剂后安装预埋槽道；

第十步、吊装内模并安装预埋件；

内模在吊装前安装新增限位丝杆，防止在吊入后液压系统失效导致内模自动下落外撑，采用龙门吊将拼装好的内模平稳调入并与模板连接成一稳固整体，拆除限位拉杆，启动液压系统；预埋件安装时，预埋件沿线路方向和垂直线路方向预埋的尺寸误差为±2mm，预埋钢板水平，高低偏差≤2mm，预埋钢板顶面与基础面+5mm、0mm，预埋钢板中心连线垂直于线路，施工误差倾斜≤1°，每个锚栓垂直度偏差≤1°；

第十一步、检验确定无误后，对钢绞线进行80%的整体张拉；在张拉端进行80%终张拉应力整体张拉，持续保压进行张拉，最后用小千斤顶多次、反复调整至既定预应力；

第十二步、对单束钢绞线进行100%预应力张拉；安装预埋件及内模后，在固定端单束张拉至100%设计应力，持荷3分钟，实测伸长值，以减少钢丝锚固后的应力损失，补足或放松预应力筋的拉力至控制应力；

先张法施工预应力梁采用“单束初调、整体初拉、单束终拉”的张拉工艺，“双控法”控制，即：“以应力控制，伸长量校核”；具体过程包括0→0.2σk（单束初调）→0.8σk（整体张拉，保压3分钟，测量伸长值）→1.0σk（单束终拉，保压3分钟，测量伸长值），σk为控制应力；

第十三步、对钢绞线、各模板、预埋件进行自检，合格后报监理验收，验收合格后进行混凝土浇筑，利用混凝土采用水平分层、纵向分段，从梁体一端向另一端推进浇筑的方法浇筑U型梁梁体；

首先提前制定混凝土浇筑计划，采用C60商品混凝土浇筑U型梁梁体，然后采用水平分层、纵向分段，从梁体一端向另一端推进浇筑的方法；浇筑时纵向分段从梁体一端向另一端布料6～8m；竖直方向先浇底腹板结合部位，再腹板，向前推进约12m～16m后返回进行底板浇筑或补料，最后浇筑上翼缘板，水平分层厚度控制不超过50cm；混凝土初凝时间控制大于6小时，底、腹板浇筑时间间隔在3小时内，混凝土初凝前完成浇筑，每片梁体浇筑放料时均在距梁端2m位置下料，避开支座位置；

第十四步、对U型梁梁体进行带模自然养护，时间为14天，在任意养护时间，水温与表面混凝土之间的温差不得大于15℃；

U型梁为薄壁开口结构，梁体裂缝控制至关重要，直接影响到梁体耐久性，混凝土振捣并抹面完成后，必须及时对混凝土暴露面进行紧密覆盖(可采用蓬布、塑料布等进行覆盖），尽量减少暴露时间，防止表面水分蒸发，根据制梁场所在地的气候特征，预制梁混凝土脱模前采用自然养护并保证养护不间断；在制梁台座和存梁台座上均安装自动喷淋养护装置，使梁体养护及时有效，保证梁体施工质量可靠，梁体养护用水与拌制梁体混凝土用水相同，在任意养护时间，水温与表面混凝土之间的温差不得大于15℃；养护间隔时间根据天气情况动态调整，养护期14天；

第十五步、拆除内模，松开侧模；

第十六步、检验梁体腔体、弹性模量是否满足要求，并对梁体进行单端同步放张；

第十七步、机械切除U型梁梁体多余的钢绞线、拆除端模板；

第十八步、后张法钢绞线穿束：端模拆除后，开始穿束钢绞线，为防止钢绞线交叉，在穿束前使用不同颜色的标识缠绕在每根钢绞线两端进行编号，然后进行单片U型梁穿束，穿束前在台座两端搭设工作平台，通过卷扬机进行整体拖拉穿束，穿束完成后将两端绑扎的扎丝去除，将缠绕不同颜色标识的钢绞线与两端锚具的孔位对齐；

第十九步、后张法预应力张拉：从梁体两端同步进行张拉，采用四台千斤顶保持张拉同步、对称，缓缓进油，到达初应力时，千斤顶受力一定程度后尾端开始上翘时放松悬吊千斤顶的手动葫芦，停止进油，在千斤顶的端处钢丝上划线作记号，作为测量钢丝张拉伸长值的基点；

第二十步、封锚；

第二十一步、将U型梁起吊存放至存梁区，利用轮胎式搬梁机将梁体转至存梁区，提高台座循环利用率；存梁时每支点实际反力与四个支点的反力平均值相差不超过±10%或四个支点不平整量不大于2mm；

第二十二步、孔道压浆：在后张法施工完成后24小时内完成孔道压浆，压浆前清理锚垫板上的灌浆孔，以使灌浆通道畅通和孔道密封良好，然后采用真空辅助压浆工艺：在孔道的一端采用真空泵对孔道进行抽真空，然后用压浆泵将水泥浆从孔道的另一端压入，压浆时缓慢、均匀地进行，直至充满整条孔道，并进行保压5分钟，以提高预应力孔道压浆的饱满度和密实度；

第二十三步、对U型梁端部的混凝土进行凿毛、安装钢筋、进行封端，然后自然养护；预应力筋孔道灌浆完成后，对梁体锚固面进行凿毛处理，凿毛深度5～10mm，凿毛面积100%以上，清除松动的石子及混凝土块，并用高压水枪清洗干净，放置钢筋网片，然后多次进行填塞并捣固封端混凝土；封端混凝土表面进行二次抹面后，表面用塑料薄膜覆盖保水，梁体保持混凝土表面充分湿润，自然养护不少于14天；

第二十四步、养护完成在梁体端部涂刷防水涂料，采用滚刷对梁体端底板、腹板进行涂刷，防水涂料应涂刷均匀，涂刷厚度1.5mm，涂刷可分3～5次进行；

第二十五步、混凝土达到龄期后，对U型梁进行验收完工。

本实施例应用在高架桥梁施工中，标准梁跨的跨径主要采用25m、26m、27m、30m或35m等尺寸，通常以30m跨径最为常用，而一般轨道结构中，30m及30m以下跨径的U型梁均可采用先张法预应力进行施工，35m跨径的U型梁一般采用先后张法结合的预应力施工工艺；U型梁中薄壁开口的“U” 型混凝土梁，符合桥梁向“大跨度，低高度”的发展要求，标准U型梁高1.9米，宽5.42米，长度30米，厚度280毫米，重200t，非标准梁长25米、26米、27米、28米、29米和35米共七种跨度，采用先张法预应力张拉；其中35米梁采用先张法+后张法混合施工工艺，施工工序简单、大批量生产时成本低，质量稳定，不仅显著提高城市空间利用率，解决了净空受限这一难题，还有效减少噪音污染，对保护和改善人民群众的生产生活环境具有重大意义；U型梁是目前轨道交通建设中一种新型轨道梁工艺，具有降噪效果好、外形美观、空间利用率高、造价低等优点，对运营安全和景观要求较高的城市轨道交通高架线桥梁结构,有广泛的应用前景。

采用本发明实施例进行深圳市城市轨道交通6号线6102标段施工，其主要是通过改变轨道交通的上部结构，引进薄壁开口的“U”型混凝土梁的新型结构形式，建立先张法制梁台座，采用先张法+后张法相混合的预应力张拉施工，后张法预应力施工在先张法完成后在台座内进行；U型梁施工主要包括钢筋工程、模板工程、预埋件工程、预应力工程、混凝土工程等，U型梁梁体钢筋绑扎采用在特制的绑扎胎具上整体预绑，模板采用全钢结构、整体式设计方案，底模固定于制梁台座不动，侧模通过定位销与底模铰接，端模置于底模上、侧模包端模以方便梁长调整，内模采用整体液压钢内模，悬挂于侧模顶部；底侧模就位后，采用45T/40m跨龙门吊吊装钢筋入模，再依次安装端模、内模，液压顶升就位，先张法预应力施工采用“单束初调、整体初拉、单束终拉”的张拉工艺，后张法预应力采用先腹板、后底板对撑平衡张拉。

本实施例中混凝土采用商品混凝土，U型梁模板成型时，混凝土采用料斗吊装浇筑，连续浇筑、一次成型；插入式振捣棒配合附着式震动器进行振捣，人工二次抹面收光，混凝土养护采用自然养护，梁场内采用1台300t轮胎式搬梁机进行吊、移、装梁；用300t搬梁机将梁从制梁台座吊移至存梁区存放，35米U型梁在后张完成24小时内进行孔道压浆，采用真空辅助压浆工艺。

本实施例中，先张法简支U型梁采用整体式制梁台座进行“长线法”施工，按“一串二”方式进行设计，采用一个先张台座串二片梁一起张拉的施工方法，而35米U型梁按“一串一”方式进行设计，即一个先张台座一片梁，为了适用于不同跨度的U型梁生产，制梁台座底模平台布置形式及高度可根据制梁的跨度、模板、U型梁预应力布置及张拉刚横梁等做适当调整，台身施工时，每隔30米左右设置一道宽1m的后浇带，待台身混凝土达到设计强度后，再行浇筑后浇带混凝土，后浇带内台身钢筋不得截断，且不得设计与台座两端传力柱附近。

因先张法U型梁预应力较大，承担全部预应力的活动张拉横梁和传力墩须具有足够的强度、刚度和稳定性，同时台座传力墩要能抵抗预应力产生的巨大倾覆和滑移力不至于对台座造成挤压变形，将制梁台座设计为整体式结构，由张拉端、锚固端和中间台体组成，采用高标号钢筋混凝土整体浇筑，上铺整体式钢底模；为了增强台座的抗倾覆和滑移能力，在台座台身内增加抗拔桩，先张法U型梁预应力较大，对台座的要求较高，监测必须及时，主要对传力墩的位移，传力柱的沉降进行监测，监测频率为每孔梁张拉前、终张后、放张后数据进行比较，如发现数据变化过大应及时上报并采取相应处理措施。

存梁台座应具有足够的强度和刚度，并配有相应的排水设施，存梁各支点高差满足设计要求；存梁台座每组沿梁体走向布置，支撑U型梁主体支座处；存梁台座设三层结构、自下向上依次为垫层、扩大基础、存梁支墩；存梁台座基础底部厚 250mm，为防止存梁过程中存梁台座结构受力破坏，顶部设置厚 150mm 方台状扩大基础，存梁台座支墩受力面积400mm× 600mm；针对软弱土层则需要浇筑桩基础，以提高地基土的承载能力和密实度，存梁台座要及时监测，严格按方案要求实施，雨季更要加大监测频率。

钢绞线与波纹管的位置调整具体要求和过程：根据设计长度、锚夹具厚度、千斤顶长度、弹性回缩值、张拉伸长值和外露长度等因素，复核无误后采用砂轮机进行切割下料，根据定位钢筋位置确定钢绞线穿束位置，不得交叉错穿；并对端头部分不需要受力的钢绞线穿加套管，操作时应注意对套管的保护，避免钢绞线对套管的撕裂和损害；套管两端用环氧灰浆有效封堵，套管区段间隙处用润滑脂填充，预应力管道采用塑料波纹管，在钢筋骨架绑扎成型后进行安装，中心轴线严格控制与预应力钢绞线束轴线一致，其位置采用定位箍筋控制；波纹管定位安装过程：波纹管采用“U”字架钢筋定位，在外侧钢筋绑扎完成后，定位安装N2、N3波纹管，钢筋骨架绑扎完成后定位安装N1、N1’波纹管；再将其与U型梁钢筋焊牢；波纹管的连接采用具有密封性能的塑料连接器连接，预应力筋与普通钢筋的安装位置有冲突时适当移动普通钢筋。

钢筋吊具通过铁链、钢丝绳及索具螺旋扣与钢筋骨架连接，吊具上共设吊点192个，纵向间距1000mm，横向间距1200mm；在吊装底板、腹板钢筋时，梁端部位增设导链吊点，起吊时派专人检查吊点铁链和钢丝绳，保证钢筋骨架平顺不变形，确保全部吊点受力均匀。

安装端模板与内模，将所述U型梁的钢绞线穿过端模板预留的对应孔道，并将U型梁的钢绞线与钢横梁上的工具钢绞线通过连接器连接成整体，做好预应力初调准备工作；具体步骤包括：采用45t龙门吊吊装端模模块至模板依次拼装，将钢绞线穿过端模上预留孔洞，测量定位梁端位置，拧紧端模与模板间的螺丝，使之与模板完全贴合，不留缝隙；内模在吊装前安装新增限位丝杆，防止在吊入后液压系统失效导致内模自动下落外撑，用45t龙门吊将拼装好的内模平稳调入并与模板连接成一稳固整体，拆除限位拉杆，启动液压系统，使模板之间空隙符合梁体设计的结构尺寸，安装完成后，检查钢绞线与钢筋、钢绞线与钢绞线是否有阻碍、交叉等问题并及时整改。

先张法施工预应力梁采用“单束初调、整体初拉、单束终拉”的张拉工艺，“双控法”控制，即：“以应力控制，伸长量校核”；其中，“单束初调、整体初拉、单束终拉”具体解释如下：

（1）单束初调：钢绞线通过锚具、连接器连接成一根受力杆件，根据预应力计算书计算出预应力终张拉力，再用小千斤顶多次、反复调整张拉到终张拉力的20%，在预应力筋上选定适当的位置刻画标记，作为测量延伸量的基点；

（2）整体张拉：检查张拉设备确认无误后，在张拉端再进行80%终张拉应力整体张拉，持续保压进行张拉，最后用小千斤顶多次、反复调整至既定预应力，在张拉过程中细致记录测量相关数据，整理成册；

（3）单束终拉：安装预埋件及内模后，在固定端单束张拉至100%设计应力，持荷3分钟，实测伸长值，以减少钢丝锚固后的应力损失，补足或放松预应力筋的拉力至控制应力；测量、记录预应力筋的延伸量，并核对实测值与理论计算值，其误差应在6%范围内，如不符合规定，则应找出原因及时处理，张拉满足要求后，锚固预应力筋，千斤顶回油至零；

（4）分级放张：放张前，必须先将底模上固定预埋件用的螺栓卸掉，为避免在结构内产生瞬间荷载，钢绞线放张连贯、均匀进行，单端采用分级放张：10%→10%→20%→20%→20%→20%；放张时进行原施加预应力数据记录；放张施工过程分四个步骤：

①放张前600吨穿心式千斤顶重新装载，锁定活动张拉横梁前的高强螺帽；

②千斤顶顶推达到设计张拉应力，并在设计张拉应力的基础上再顶推不超过5%的张拉力，以便于拧松传力墩前锁定的高强螺帽；

③拧松传力墩前锁定的高强螺帽；

④千斤顶缓慢均匀的回油、回顶，各步放张时间间隔1分钟，直到张拉应力全部放张完毕。

进一步的，U型梁混凝土浇筑前对首车混凝土进行现场坍落度、扩散半径进行测试，确保混凝土的和易性良好；坍落度试验≤50m³/次，且不得少于3次，浇筑过程中须随机制作梁体混凝土强度试件和混凝土弹性模量试件等混凝土取样：

①标养28d试件2组/片梁（150*150*150试块）；

②同条件28d试件1组/片梁（150*150*150试块）；

③600℃试件1组/2片梁（150*150*150试块）；

④放张强度试件1组/2片梁（150*150*150试块）；

⑤标养28d弹模1组/片梁（300*150*150试块）；

⑥放张弹模试件1组/2片梁（300*150*150试块）。

进一步的，梁体养护过程需要对梁体变形进行监测：梁体在预加应力后将产生两部分拱度，张拉上拱度和由梁的自重作用而产生的下挠度，而自重挠度一般较张拉上拱度要小得多，因此，张拉上拱度在抵消自重下挠度后，梁体跨中实际存在的上拱度称为弹性上拱度，而另一部分上拱度则是在张拉后，仍在预应力作用下，随着时间的推延而继续发生变化而产生的称为徐变上拱度。而影响的因素主要是：混凝土的配置和预应力张拉；

（1）对于同一种水泥，在骨料和水泥比例相同时，水灰比愈大则徐变愈大，因为混凝土的徐变主要是由水泥浆引起的，而在相同水胶比的情况下，徐变变形又会随着水泥的用量增多而增大，因此，水灰比和水泥用量是影响徐变上拱的重要因素，混凝土拌和物的坍落度选用应该严格按照规范的要求执行，控制在180±20mm；（2）根据线性徐变理论，偏低的弹性模量会引起较大的徐变上拱，因此，在施加预应力前，除了检验混凝土强度外，还应同时检测其弹性模量，在两者均满足设计要求后，再施加预应力，而预应力张拉完毕后应及时压浆（24h 以内），并保证管道压浆的密实性；梁体在混凝土浇筑前预埋6个监测点，跨中2个，大小里程端各两个，监测频率为张拉前、后和张拉后30天各一次。

后张法钢绞线穿束准备过程：由于35m U型梁采用先张法和后张法混合施工工艺，底板预应力筋在制梁台座内采用先张法施工，腹板预应力筋在制梁台座上采用后张法施工，后张法的施工步骤分为预应力管道安装、预应力筋穿束、张拉、压浆：端模拆除后，开始穿束钢绞线，为防止钢绞线交叉，在穿束前使用不同颜色的标识缠绕在每根钢绞线两端进行编号，进行单片U型梁穿束，穿束前在台座两端搭设工作平台，利用卷扬机进行整体拖拉穿束，穿束完成后将两端绑扎的扎丝去除，将缠绕不同颜色标识的钢绞线与两端锚具的孔位对齐；

后张法预应力张拉还包括：按两端逐级张拉的方法进行张拉，应力、应变(伸长量)双控制，张拉前用锤轻轻敲击锚环，调整位置，使孔道、锚圈、千斤顶的轴互相重合，避免断丝，从而调整钢丝的长度，便于正式张拉时钢铰线受力均匀；准备工作就绪后从两端同步进行张拉，采用四台600吨千斤顶保持张拉同步、对称，缓缓进油，；到达初应力时，千斤顶受力一定程度后尾端开始上翘时放松悬吊千斤顶的手动葫芦，停止进油，在千斤顶的端处钢丝上划线作记号，作为测量钢丝张拉伸长值的基点(或根据千斤顶的行程量读伸长量)；后张法张拉程序：0%→5%σ→15%σ→100%σ→105%σ→持荷→锚固；两端千斤顶同时分级张拉，由专人指挥，做到同步进行，每增加一级力，两端以信号为号，保持升压速度接近相等，达到设计张拉应力后关闭进油阀、回油泵，持荷5分钟，过程中观察压力表，当压力低于设计值时，开启油泵进行补拉，保证持荷时间内张拉应力不低于设计值，张拉完成后用砂轮切割机切掉多余的预应力筋，外露长度不宜小于其直径的1.5倍，且不宜小于30cm。

U型梁先张工艺放张后或后张工艺张拉压浆封锚完成后达到提梁条件时，利用300t轮胎式搬梁机将梁体转至存梁区，提高台座循环利用率；存梁时应保证每支点实际反力与四个支点的反力平均值相差不超过±10%或四个支点不平整量不大于2mm；龙门吊由专人操作，两台同步吊装、行走，U型梁通过钢丝绳与绑扎钢筋时预埋的吊装孔来实现吊装，为保证U型梁在存梁状态下受力均匀，防止产生扭曲变形，控制好存梁台座的平整度，并对台座做好防沉降和防滑措施；起吊移梁：起吊移位时采用搬梁机作业，专人指挥专人操作，运梁车同步协调配合，梁体吊装时四个吊点受力平衡，吊至堆放点安装好支垫后再缓缓放下梁体；存放：起吊现场配备指挥人员，对起吊现场进行安全围护，存梁采用单层存放，堆放支点处采用预制钢筋混凝土枕梁加聚丁烯高强缓冲材料垫层结构作为存梁支垫。

孔道压浆具体过程：在后张法施工完成后24小时内完成孔道压浆，移动梁体时压浆混凝土强度必须符合设计要求，设计无要求时压浆强度应大于设计强度的75%，压浆前清理锚垫板上的灌浆孔，保证灌浆通道畅通和孔道密封良好。U型梁孔道压浆采用真空辅助压浆工艺：在孔道的一端采用真空泵对孔道进行抽真空，使之产生-0.06MPa～-0.1MPa的真空度，然后用压浆泵将水泥浆从孔道的另一端压入，压浆时缓慢、均匀地进行，压浆过程不得中断，直至充满整条孔道，并加以0.6MPa的压力进行保压5分钟，以提高预应力孔道压浆的饱满度和密实度。压浆前先抽真空，在进、出浆口装上阀门装置，阀门装置一端与锚具连接，另一端与压浆管、抽真空管连接，抽真空时先将进浆口阀门关闭、出浆口阀门打开，然后对预应力孔道进行抽真空，直到产生-0.06MPa～-0.1MPa的真空度再将进浆口阀门打开并开始压浆。压浆过程中观察透明抽真空管，如发现浓浆冒出则立即关闭出浆口阀门，并加以0.6MPa的压力进行保压5分钟，保压过程中取下透明抽真空管并清洗干净，待保压完成后关闭压浆口阀门取下压浆管并清洗干净，然后准备下一孔压浆；阀门装置在浆液稳定后拆除并清洗。

本实施例中U型梁端部的混凝土进行凿毛、安装钢筋、进行封端，然后自然养护具体步骤还包括：预应力筋完成后切断钢绞线，钢绞线预留2cm长度，预应力筋孔道与预应力筋间隙处用润滑脂填充，端部用环氧树脂封端；预应力筋孔道灌浆完成后，对梁体锚固面进行凿毛处理，凿毛深度5～10mm，凿毛面积100%以上，清除松动的石子及混凝土块，并用高压水枪清洗干净。为加强后浇筑部分混凝土与梁端的连接，钢绞线切割预留20mm长度，使之与封锚钢筋连为一体，放置钢筋网片，网片要有准确的保护层不得小于35mm，并且把钢筋网片与钢绞线端部绑扎牢固。

封端混凝土采用C60微膨胀细石混凝土，封端混凝土必须连续浇筑，一次成型，具有良好的密实度。封端混凝土由人工分多次进行填塞并捣固；如有塑性变形造成其与原混凝土之间有缝隙的现象，必须在混凝土未凝固前重新捣固于原混凝土之间达到密实效果；封端混凝土表面必须进行二次抹面，表面用塑料薄膜覆盖保水，梁体洒水次数应以保持混凝土表面充分湿润为度，自然养护不少于14天；封端过程中，每片梁必须制作1组标准养护试件，进行抗压强度试验。

封锚混凝土养护结束，基层表面应密实平整、无麻面、浮碴、浮灰、油污、水汽等，方可进行防水施工；涂刷防水涂料时，应采用滚刷对梁端底、腹板进行涂刷，防水涂料应涂刷均匀，涂刷厚度1.5mm，涂刷可分3～5次进行；涂刷防水涂料时不得因流溅或其它原因而污染梁体，前后两次的涂层应接好茬。最后检验U型梁质量。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明的技术范围作任何限制，本行业的技术人员，在本技术方案的启迪下，可以做出一些变形与修改，凡是依据本发明的技术实质对以上的实施例所作的任何修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (9)

1.一种先后张预应力结合施工的大跨度U型梁预制施工工艺，其特征在于，所述的施工工艺包括以下步骤：

第一步、将U型梁的底模、侧模安装到整体式“一串一”台座结构的制梁台座上进行U型梁生产；

第二步、将钢筋置于绑扎胎具上绑扎成钢筋骨架，并在成型的钢筋骨架内布置先张的钢绞线和后张的波纹管；

第三步、清理附着在底模、侧模的杂质杂尘后在表面涂刷一层脱模剂，然后在底模的端部安装支座板以及安装防落梁预埋件；

第四步、将成型稳定的钢筋骨架整体吊装至制梁台座上的底模、侧模内；

第五步、检查修整钢筋骨架，调整钢筋骨架至设计位置，然后调整钢绞线与波纹管位置；

第六步、安装端模板，采用龙门吊吊装端模模块至模板依次拼装；

第七步、将所述U型梁的钢绞线穿过端模板预留的对应孔道，然后将U型梁的钢绞线与钢横梁上的工具钢绞线通过连接器连接成整体，做好预应力初调准备工作；

第八步、在梁体的固定端对钢绞线进行20%的预应力初调，钢绞线通过锚具、连接器连接成一根受力杆件，根据预应力计算书计算出预应力终张拉力，再用小千斤顶多次、反复调整张拉到终张拉力的20%；

第九步、进行内模清理、涂刷脱模剂后安装预埋槽道；

第十步、吊装内模并安装预埋件；

第十一步、检验确定无误后，对钢绞线进行80%的整体张拉；在张拉端进行80%终张拉应力整体张拉，持续保压进行张拉，最后用小千斤顶多次、反复调整至既定预应力；

第十二步、对单束钢绞线进行100%预应力张拉；安装预埋件及内模后，在固定端单束张拉至100%设计应力，持荷3分钟，实测伸长值，以减少钢丝锚固后的应力损失，补足或放松预应力筋的拉力至控制应力；

第十三步、对钢绞线、各模板、预埋件进行自检，验收合格后进行混凝土浇筑，利用混凝土采用水平分层、纵向分段，从梁体一端向另一端推进浇筑的方法浇筑U型梁梁体；

第十四步、对U型梁梁体进行带模自然养护，时间为14天，在任意养护时间，水温与表面混凝土之间的温差不大于15℃；

第十五步、拆除内模，松开侧模；

第十六步、检验梁体腔体、弹性模量是否满足要求，并对梁体进行单端同步放张；

第十七步、机械切除U型梁梁体多余的钢绞线、拆除端模板；

第十八步、后张法钢绞线穿束：端模拆除后，开始穿束钢绞线，为防止钢绞线交叉，在穿束前使用不同颜色的标识缠绕在每根钢绞线两端进行编号，然后进行单片U型梁穿束，穿束前在台座两端搭设工作平台，通过卷扬机进行整体拖拉穿束，穿束完成后将两端绑扎的扎丝去除，将缠绕不同颜色标识的钢绞线与两端锚具的孔位对齐；

第十九步、后张法预应力张拉：从梁体两端同步进行张拉，采用四台千斤顶保持张拉同步、对称，缓缓进油，到达初应力时，千斤顶受力一定程度后尾端开始上翘时放松悬吊千斤顶的手动葫芦，停止进油，在千斤顶的端处钢丝上划线作记号，作为测量钢丝张拉伸长值的基点；

第二十步、封锚；

第二十一步、将U型梁起吊存放至存梁区，利用轮胎式搬梁机将梁体转至存梁区，提高台座循环利用率；存梁时每支点实际反力与四个支点的反力平均值相差不超过±10%或四个支点不平整量不大于2mm；

第二十二步、孔道压浆：在后张法施工完成后24小时内完成孔道压浆，压浆前清理锚垫板上的灌浆孔，以使灌浆通道畅通和孔道密封良好，然后采用真空辅助压浆工艺：在孔道的一端采用真空泵对孔道进行抽真空，然后用压浆泵将水泥浆从孔道的另一端压入，压浆时缓慢、均匀地进行，直至充满整条孔道，并进行保压5分钟，以提高预应力孔道压浆的饱满度和密实度；

第二十三步、对U型梁端部的混凝土进行凿毛、安装钢筋、进行封端，然后自然养护；预应力筋孔道灌浆完成后，对梁体锚固面进行凿毛处理，凿毛深度5～10mm，凿毛面积100%，清除松动的石子及混凝土块，并用高压水枪清洗干净，放置钢筋网片，然后多次进行填塞并捣固封端混凝土；封端混凝土表面进行二次抹面后，表面用塑料薄膜覆盖保水，梁体保持混凝土表面充分湿润，自然养护不少于14天；

第二十四步、养护完成在梁体端部涂刷防水涂料，采用滚刷对梁体端底板、腹板进行涂刷，防水涂料应涂刷均匀，涂刷厚度1.5mm，涂刷可分3～5次进行；

第二十五步、混凝土达到龄期后，对U型梁进行验收完工。

2.根据权利要求1所述的一种先后张预应力结合施工的大跨度U型梁预制施工工艺，其特征在于，所述步骤第一步中，所述U型梁结构包括底板、两侧腹板和两侧翼缘板，U型梁结构由预制模板组装完成，预制模板包括底模、侧模、端模和内模，存放在制梁台座上；第一步步骤还包括：先将底模固定于制梁台座上，再将侧模通过定位销与底模铰接，而端模置于底模上方、并且通过侧模包围端模以方便梁体长度调整，内模悬挂于侧模顶部。

3.根据权利要求1所述的一种先后张预应力结合施工的大跨度U型梁预制施工工艺，其特征在于，所述步骤第一步中，所述制梁台座整体结构主要由张拉端、锚固端和中间台体组成，成型为整体式“一串一”台座，即一个台座生产一片U型梁。

4.根据权利要求1所述的一种先后张预应力结合施工的大跨度U型梁预制施工工艺，其特征在于，所述步骤第二步中，所述钢筋骨架绑扎具体过程还包括：底板下层钢筋绑扎→腹板外侧钢筋绑扎→腹板内侧钢筋绑扎→各类预埋件、加强筋、定位筋绑扎→底板上层钢筋绑扎→预留保护层。

5.根据权利要求1所述的一种先后张预应力结合施工的大跨度U型梁预制施工工艺，其特征在于，所述步骤第五步中，波纹管包括N1、N1’、N2、N3波纹管，分别对应安装在梁体的两侧腹板内、腹板位置、梁体底板内；采用“U”字架钢筋定位，在外侧钢筋绑扎完成后，定位安装N2、N3波纹管，钢筋骨架绑扎完成后定位安装N1、N1’波纹管；再将其与U型梁钢筋焊牢。

6.根据权利要求1所述的一种先后张预应力结合施工的大跨度U型梁预制施工工艺，其特征在于，所述步骤第七步还包括：1）将钢绞线穿过端模上预留孔洞，2）测量定位梁体位置，3）拧紧端模与模板间的螺丝，使之与模板完全贴合无缝隙，4）对梁体端头部分不需要受力的钢绞线穿加套管，5）对套管进行加强保护，6）套管两端用环氧灰浆有效封堵，7）套管区段间隙处用润滑脂填充。

7.根据权利要求1所述的一种先后张预应力结合施工的大跨度U型梁预制施工工艺，其特征在于，所述步骤第十步的吊装内模还包括：1）内模在吊装前安装新增限位丝杆，2）采用龙门吊将拼装好的内模平稳调入并与模板连接成一稳固整体，3）拆除限位拉杆，启动液压系统。

8.根据权利要求1所述的一种先后张预应力结合施工的大跨度U型梁预制施工工艺，其特征在于，所述步骤第十三步还包括：1）首先计划混凝土浇筑采用C60商品混凝土浇筑U型梁梁体，然后采用水平分层、纵向分段，从梁体一端向另一端推进浇筑的方法，3）浇筑时纵向分段从梁体一端向另一端布料6～8m，竖直方向先浇底腹板结合部位，再腹板，向前推进约12m～16m后返回进行底板浇筑或补料，4）最后浇筑上翼缘板，水平分层厚度控制不超过50cm，5）时间控制：混凝土初凝时间控制大于6小时，底、腹板浇筑时间间隔在3小时内，混凝土初凝前完成浇筑，每片梁体浇筑放料时均在距梁端2m位置下料。

9.根据权利要求1所述的一种先后张预应力结合施工的大跨度U型梁预制施工工艺，其特征在于，所述步骤第十四步还包括：U型梁完成混凝土振捣并抹面后，及时对混凝土暴露面进行紧密覆盖，减少暴露时间，防止表面水分蒸发，预制梁混凝土脱模前采用自然养护并保证养护不间断；同时在制梁台座和存梁台座上均安装自动喷淋养护装置。