先张梁施工工艺1

35m先张法预应力箱梁施工工艺

目前国内30米以上跨径预应力砼连续梁均采用后张法施工，尽管这种施工技术应用广泛，但是后张法施工中经常出现的堵孔、压浆不实、预应力不足等影响结构承载力与耐久性的质量问题却始终不能避免，许多预应力砼连续梁桥发生裂缝开展、持续下挠现象，造成安全隐患，成为工程通病，为此工程界提出了推广先张法的问题。显然，如果采用先张法工艺，因预应力明确、无需管道、省却压浆，可以很好地避免上述问题。国外先张梁应用比较广泛，如前苏联设计的先张梁定型设计跨经为15.8～33.5米，最大跨经已达69.2米；意大利、韩国在高速铁路的桥梁建设中均采用折线配筋的先张梁结构；韩国公路先张箱梁最大跨度达50米。我国铁路部门在上世纪末开始了折线配筋先张梁的设计研究，并在青藏铁路线24米跨度T梁中使用，然而在我国公路桥梁领域，这项研究尚属空白。基于上述背景，河南省高速公路发展有限公司以“折线配筋预应力砼先张梁的应用研究”为题，开展了专项研究。按照课题研究安排，以中交第一公路勘察设计院编制的《装配式预应力砼箱型连续梁桥上部结构通用图》（35米，后张法）为基础，由河南省交通规划勘察设计院、河南海威工程咨询有限公司在河南省泌阳至桐柏高速公路桐柏淮河大桥中设计了先张法折线配筋预应力砼组合箱梁。相应于直线配束箱梁，它能够有效降低梁端的主拉应力、改善结构受力性能；与后张法相比，则既可以避免后张法压浆不密实、预应力值不可靠带来的工程病害，从而提高结构的耐久性，又可以节省锚具管道、减少施工工序、降低维修养护费用，在一定程度上节省工程造价；同时具有便于工厂化预制，提高产品质量等优点。

1.设计计算

先张法折线配筋预应力砼组合箱梁整体结构计算采用交通科研所开发的平面杆系有限元程序――GQJS9.3版，设计荷载根据河南省地方标准《高速公路设计技术要求》DB41/T 419-2005，汽车荷载为1.3倍的公路——I级。

3．施工图参考

本次先张法折线配筋预应力砼组合箱梁施工图设计除遵守国家现行规范外，还参照中交第一公路勘察设计院2005年编制的《装配式预应力砼箱型连续梁桥

上部结构通用图》（35米、后张法），按照规范，在保持相同安全储备、相同控制应力水准的前提下进行施工图设计。根据经济指标分析，箱梁纵向按全预应力构件设计。

4．折线筋的弯折角度、摩擦损失、静力破断强度折减率

35米先张法折线配筋预应力砼组合箱梁折线筋设计弯折角度约为4.7度。根据铁道专业设计院的实验结论，折线筋的静力破断强度折减率随折角的增大而增大、随导向辊半径的增大而减小,据铁专院的研究成果，上述弯折角度是合适的。为进一步优化折线筋的受力，35米箱梁设计的转向器采取特制减摩工艺，以便减小摩擦力，进而减小预应力钢筋破断强度的折减率及预应力损失。

5．转向器与张拉台座

转向器是折线配筋先张法预应力砼箱梁制作的关键元件，参考铁专院的研究成果，本设计采用内置式转向器。根据河南省高速公路发展有限公司“折线配筋预应力砼先张梁的应用研究”课题安排，桐柏淮河桥采用砼长线法张拉台座预制35米小箱梁。

6．先张法钢筋预应力损失

设计计算中，因台座变形损失不能确定，拟于在张拉预应力筋时通过超张拉方法考虑；折线筋的弯起摩擦损失暂按铁专院试验结果值，待试验后调整；养护损失因台座与构件共同受热，不予计入；其余预应力损失项按规范计算，并将与现场测定数据进行分析比较，结合课题试验研究结果，通过调整张拉控制力包络弥补。

7. 先张法折线配筋预应力砼梁施工工艺

一、准备工作

（一）台座的施工：短线台座按照河南海威公司设计的《35m连续箱梁先张法张拉台座》浇筑钢筋砼结构及预埋件。结构的浇筑、制造及安装的

技术要求见设计说明。

（二）千斤顶和油泵的校正：梁场应配置4台（若上下横梁同时张拉则需8台）用于单根钢绞线张拉的前卡式千斤顶和每个台座用于张拉及放张

用的QFSSD320-20分离式机械锁紧油压千斤顶，上述千斤顶必须与油

泵和油表配套进行校验。

（三）千斤顶的安装：安装《35m跨预制箱梁先张法张拉台座》TZ-01-01安装QFSSD320-20分离式机械锁紧油压千斤顶，在安装该千斤顶时先顶

出约10mm，以调平上下横梁。

（四）弯起器的安装：弯起器的安装时间宜在箱梁腹板钢筋绑扎之前和底板底层钢筋绑扎之后，安装时左右两侧对称布置。

（五）布设预应力钢绞线：钢绞线的折线筋的下料长度为40.82m，直线筋的实际下料长度为39.32m，布筋时可以从跨中向两端穿入，也可从一端

穿入，以方便为主。下料和布设过程中，要防止沾污预应力钢绞线。

（六）用前卡式千斤顶将上、下横梁上各根钢绞线张拉至65%的张拉力后，绑扎小箱梁两侧腹板的内外两层钢筋及底板的上层钢筋，合上外模。

（七）在预应力钢绞线张拉至65%后吊入内模迅速绑扎箱梁顶板钢筋。

二、预应力钢绞线张拉

（一）预应力钢绞线的张拉力和伸长量及锚具

1、单根钢绞线张拉控制应力按σcon=0.75fpk=0.75×1860=1395Mpa、单根

钢绞线张拉力N=195.3KN；

2、单根弯起筋的伸长量285mm，直线筋伸长量274mm。在用伸长量进行校核

时，实际伸长值=实际测量的伸长值-该批钢绞线张拉65%时两端横梁的累

计变形值-该批钢绞线张拉时反力梁被压缩值（按成对张拉2根、反力梁

被压缩0.3进行累计）-两端顶抬横梁张拉65%的横梁变形值（上横梁变

形值35.53mm；下横梁变形值4.76）-10%的起始测量值；

3、采用两端同时张拉，鉴于锚具多次重复使用，建议使用单孔工具锚；

预应力钢绞线的张拉，单根钢绞线初张拉力为65%，即用前卡式千斤顶将每根钢绞线张拉至126.945KN，经多次调整各根钢绞线张拉力使误差控制在5%以内；当合上内、外模板及箱梁顶板钢筋绑扎后，在台座两端先用两台QFSSD320-20分离式机械锁紧油压千斤顶顶抬下横梁两端，使18根直钢绞线总张拉力为3515.4KN，即每台千斤顶的顶力为1757.7KN。再用两台QFSSD320-20分离式机械锁紧油压千斤顶顶抬上横梁两端，使28根弯起钢绞线总张拉力为5468.4KN，即每台千斤顶的顶力为2734.2KN。

鉴于单根钢绞线初张拉力为65%时是在

弹性横梁和反力梁上分先后批次张拉的，后张拉的使先张拉的钢绞线张拉力减小，使现场张拉操作人员难以控制。为此通过进行分批张拉单根钢绞线张拉力的计算，并制定了张拉顺序如下：

(1)上横梁

为了防止上横梁加载时偏载而引起横梁翻倒,上横梁上正对小箱梁左右对称腹板处从下往上计数共有7排钢绞线,每排2根.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张拉完小箱梁两腹板内各14根钢绞线,两腹板内对应位置处预应力钢绞线要用两台前卡式千斤顶同时对称张拉。

（2）下横梁下横梁共锚固18根钢绞线，分上下两层分布在跨中60㎝的范围内，上层8根，下层10根。张拉时从跨中开始，为了防止上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。直至下层最后两根钢绞线张拉完毕。

张拉时应先下横再上横梁，也可同时张拉，但下横梁的速度要快于上横梁。

三、预应力钢绞线的放张

预应力钢绞线的放张，分三次放张。拆除弯起器导向板的拉板与U形拉板的连接销→用分离式机械锁锁紧油压千斤顶将上横梁的折线钢绞线先放张1/3→用分离式机械锁锁紧油压千斤顶将下横梁的直线钢绞线先放张1/3→用分离式机械锁锁紧油压千斤顶将上横梁的折线钢绞线再放张1/3→用分

离式机械锁锁紧油压千斤顶将下横梁的直线钢绞线再放张1/3→用分离式机械锁锁紧油压千斤顶将上横梁的折线钢绞线放张完毕→用分离式机械锁锁紧油压千斤顶将上横梁的折线钢绞线放张完毕，在张拉端的梁端钢绞线无应力状态下用用砂轮切割钢绞线。

用分离式机械锁紧油压千斤顶进行放张方法：

内模在小箱梁混凝土养生期间已拆除，放张前应拆除外侧模，使放张时箱梁能自由压缩，否则将损坏模板或使箱梁开裂、或因箱梁横隔板的影响而无法放张，用分离式机械锁紧油压千斤顶进行预应力筋的放张工作时先顶升约小于0.5mm至能转动锁紧螺母为止边旋转锁紧螺母边油压卸载，缓慢进行，防止冲击。不允许采用剪断或割断等方式突然放张，以避免最后放张的几根预应力筋产生过大的冲击而断裂，致使箱梁开裂。

四、先张法预应力施工注意事项

(一)张拉前应对台座、横梁及各项张拉设备进行检查，符合要求后才可

进行操作。

(二)在确定预应力筋的张拉顺序时，应尽可能减少倾覆力矩和偏心力，

应先张拉靠近横梁截面重心处的预应力钢绞线。宜分批、对称进行张拉。

预应力钢绞线应尽量减小摩阻力，不宜超张拉，特殊情况下，起最大超

张拉力≤0.8的钢绞线极限强度标准值。

(三)采用双控法张拉时，当张拉已到达控制应力时，尚应校核预应力筋

的伸长值。当实际伸长值大雨计算伸长值或小于计算伸长值6%，应暂停

张拉，查明原因并采取措施予以调整后，方可进行张拉。

(四)小箱梁中预应力钢绞线断裂或滑落的数量，严禁超过结构同一截面

刚才总根数的1%，且严禁相邻两根预应力钢材断裂或滑落。如发生此类

情况，必须在浇筑混凝土前将发生的断裂或滑落的预应力钢绞线予以更

换。

(五)锚固时，张拉端预应力筋的回缩量不得大于施工规范规定。张拉锚

固后，预应力钢绞线对设计位置的偏差不得大于5mm。

(六)弯起器直拉板与U形拉板的连接销及U形拉板拆下来后应清除其沾

污的水泥砂浆，且浸泡在油水里。

(七)放张用8台分离式机械锁紧油压千斤顶在戴上大螺母之前应在螺纹

内涂抹黄油，起润滑和防锈作用。

(八)梁场应加强液压张拉设备和工具的维修、保养，以防张拉和放张时

出故障并可危及人身安全。

五、安全注意事项

(一)上、下横梁QSSFD320-20千斤顶在支架导轨上一定要对中，预应力

钢绞线一定要按顺序张拉，以防张拉时横梁倾覆。

(二)张拉时，正对预应力钢绞线两端禁止站人。且两端应有挡板，严防

钢绞线拉断和锚具飞出伤人，但在弯起器的抗拔桩处派人观察锚固件及

销轴是否松动、开裂和变形过大。

(三)千斤顶顶抬横梁完成最后35%张拉钢绞线张拉力宜在钢筋绑扎完毕

和合完内外模后进行。

(四)因先张法中的预应力钢绞线已经受力，且达到其强度极限75%

（1395Mpa、195.3KN），在此状态下：

1.混凝土的灌注不得倾倒，应徐徐灌入，以免冲击已受力的钢绞线；

2.严禁在振捣密实混凝土时，振动棒碰触预应力钢绞线。若在外模上

采用附着式振捣器，则端模上的孔眼边与钢绞线外圆的间隙要大于振幅，以免振动时扰动已张紧的预应力钢绞线。