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提要：本文结合 G111国道公铁立交桥预应力工程，对该工程的主要特点，预应力计算、预应力施工做了简要论述。
关键词：G111国道公铁立交桥预应力工艺
Abstract: this paper G111 national highway overpasses and iron prestressed engineering, the main characteristics of the project, prestressed calculation, prestressed construction are discussed briefly in this paper.
Key words: G111 national highway overpasses and iron prestressed process
中图分类号：X734文献标识码：A 文章编号：
1预应力工程概述
1.1G111国道公铁立交桥概况
G111国道公铁立交桥跨越齐北铁路，位于平曲线半径为2500m，竖曲线半径为20000m的曲线上，交角115度,桥面横坡为沿法线方向2.0%，单向横坡。结构形式：上部为跨径40m宽翼缘板预应力混凝土小箱梁，下部为双柱式中墩，肋板埋置式桥台，基础为钢筋混凝土钻孔桩，桩径分1.2m和2.0m两种。后张法预应力混凝土箱梁，横隔板及现浇部分混凝土强度等级为C50，桥面铺装上层为8cm沥清混凝土；下层为8cmC50防水混凝土。本桥下部桥墩盖梁等混凝土强度等级为C40，台盖梁、墩台身支座垫石混凝土强度等级为C30，其余混凝土强度等级均为C25。
1.2预应力工程的主要特点
该项目40m箱梁及墩盖梁采用预应力结构。预应力钢筋采用低松驰高强度φj15.24（270级）钢绞线,并符合ASTM(A416-92)规定,标准强度Rb y=1860Mpa，总用量为92.7t，箱梁的预应力筋配置形式为3-6φj15.24+2-7φj15.24，蓋梁的预应力筋配置形式为2-7φj15.24+8-9φj15.24，孔道为波纹管成孔，固定形式采用井字型钢筋架，用22#铁丝绑扎固定。钢绞线在混凝土浇筑之前穿入孔道。预应力张拉须达到规范及设计要求，在混凝土达到100%设计强度后进行，压浆工作在张拉工作结束后尽早进行，最长不超过24h，水泥浆的水灰比宜为0.4-0.45，管道压浆的顺序宜先下层后上层，压浆时注意防止相邻孔道串浆而阻塞未压浆孔道。
2 预应力施工计算
2.1钢绞线标准：符合ASTM（A416-92270级φj15.24 ）
直径：15.24mm
面积:140.0mm2
最终破断力(UTS):260.7KN
标准强度:Rb y=1860Mpa
2.2 锚固体系
HVM型锚具。分别为HVM15-6，HVM15-7，HVM15-9
2.3 张拉控制应力
δk=1395Mpa
2.4 箱梁张拉控制应力
HVM15-6 钢束张拉控制吨位为 1150.4KN
HVM15-7钢束张拉控制吨位为1342.1KN
上述张拉应力为锚下预应力钢束应力,未包括锚口损失。
2.5 盖梁张拉控制应力
HVM15-7钢束张拉控制吨位为1342.1KN
HVM15-9钢束张拉控制吨位为1725.6KN
上述张拉应力为锚下预应力钢束应力,未包括锚口损失。
2.6千斤顶和锚具损失
根据实际测定
2.7摩擦参数
摩擦系数:μ=0.19/rad
偏摆系数:κ=0.001/m
2.8 伸长值
P•L
理论伸长值:△L=
Ay•Eg
δk
估算伸长值:△L=•L
Eg
3预应力施工工艺
3.1预应力材料准备→设备的选用→钢绞线制备→波纹管制备→绑扎(标定)波纹管定位钢筋→穿入并固定波纹管→将锚垫板固定于端模板上→联结固定锚垫板及波纹管→检验预应力孔道→将钢绞线穿入孔道→浇筑及养护混凝土→拆除梁端模板→清理张拉端→拆除侧模板→张拉预应力钢筋→割除端部预应力钢绞线→孔道压浆→封锚
3.2 张拉前的各项准备
⑴锚具体系各件均按标准或《规范》进行进场试验和检验，认为质量无问题，方可投入使用。
⑵预应力筋用钢绞线进场后，按相应技术标准要求，进行材料试验，认为无质量问题方可投入使用。
⑶对千斤顶、油泵等组成的张拉系统进行标定，确定油泵压力值与张位吨位的关系，得出回归方程。
⑷工程技术人员根据设计图纸要求的控制力或控制应力，列出张拉力与油泵压力值的对应关系，交付操作人员严格执行。
⑸准备伸长值的测量量具及其他技术准备工作。
3.3张拉设备的选型与校验
⑴千斤顶：顶力应较最大控制力大50%，顶程根据钢绞线的伸长值确定，故选用YCD250型千斤顶。
⑵油泵：与千斤顶配套，安全阀压力值应调节并固定在千斤顶张拉额定值以下，故取45Mpa。
⑶油表：精度1.0级,最大表示数应比施工需用数值大50%。
⑷锚具：采用HVM型锚具。锚具夹片经电磁探伤及硬度检验合格后方可使用。
⑸张拉机具的校验：按有关《规范》规定，送有关部门进行校验，并画出P—T关系图，正常情况下千斤顶每月校正一次，油表每周校正一次，以保证正常使用。
3.4 埋设波纹管
⑴根据图纸所给定坐标，用钢筋支架固定波纹管，做到位置准确，支撑牢固，弯曲圆顺。
⑵波纹管为钢质，连接采用大一号的波纹管套接，接管长度宜在30cm，并用胶带将连接处缠绕密封，以防止水泥浆漏入，堵塞管道。
⑶用胶带将锚垫板与波纹管连接处缠绕密封，用柔性材料将孔道封堵，以防水泥浆漏入。
⑷波纹管埋设完毕后，电、气焊严禁靠近，以防灼漏波纹管。
3.5穿预应力钢绞线
⑴钢绞线按计算长度下料，用无齿锯切断，编束时不得扭转、缠绕，每隔1-1.5m绑扎一道绑线。孔道两端钢绞线长度为张拉工作长度，长度不得小于0.7m。
⑵记录好穿入每个孔道钢绞线的盘号和数量，穿束后，在构件两端对号检查，防止在孔道内交叉扭结。
⑶浇筑混凝土后，在初凝前，应对钢绞线进行抽拉，防止漏浆使钢绞线不宜张位。
⑷钢绞线穿束时端头要安装子弹头形钢护套，防止在穿束时损坏孔道，穿束后，应用塑料布将外露的钢绞线包裹，以防锈蚀，尤其是与夹片接触段不得有锈蚀和其它污物。
3.6锚固体系的安装
⑴安装工作锚及工作夹片，要求工作锚外径进入垫板定位止口。夹片安装注意片与片之间间隙一致，端面齐平。
⑵安装限位板，注意限位板与工作锚对中，相应孔对齐，避免孔之间错位，增大摩阻。
⑶安装千斤顶，注意千斤顶前法兰止口与限位板配合到位，保持对中。
⑷安装工具锚和工具夹片。注意工具锚与工作锚相应位置孔一致。工作锚与工具锚之前预应力筋绝对不得交叉和扭转，做到顺直。尽量做到构件两端锚环孔中同一根预应力筋在同一位置，防止交叉扭转。
⑸工作锚、工作夹片安装前清洁，无粘砂，无污物。锥面涂蜡，便于跟进锚固和退锚。
3.7 张拉体系的连接
⑴千斤顶与油泵及油泵用油表，按标定时的配套关系连接使用，不得混用和乱用。
⑵千斤顶与油泵用油管连接后，接通电源，对油泵进行无负荷运转，时间不低于3min，以便排出油泵系统中的空气。
⑶操作阀体手轮使千斤顶空运行，以便排出顶内空气。此时活塞不得有爬行现象。
⑷当空运行无异常，便可进行张拉工作，好有異常，分析原因，排除故障才能使用。
⑸如果张拉系统停止工作4h以上，都应进行油泵空运转，千斤顶空运行。
3.8 预应力钢绞线实施张拉
⑴按已制定的施工方案要求进行张拉，按设计要求的顺序进行，同时采用张拉力值与伸长值双控制。
⑵首先向张拉缸供油达到1-2Mpa时，检查各部件是否在正确位置，如有异常，分析原因，排除后方可继续操作。在此时压力范围内，可做为张拉的初始状态，测量并记录活塞伸出长度。
⑶向张拉缸继续供油，当油泵油表压力达到技术要求规定值时，停机，测量记录，或持荷，然后达到所要求的张拉控制吨位，持荷测量、记录后卸荷。
⑷卸荷应缓慢进行，活塞回程，夹片即自动跟进锚固。这个过程就是力的传递过程，使构件产生内力。
⑸退出工具锚和工具夹片。如工具夹片与锚环孔啮合较牢时，可轻击锚环，但不得用力过大，以免滑束。
⑹退出千斤顶，限位板，观察工作锚锚固情况，钢绞线上夹片刻痕不平齐，则说明有滑断丝现象。当滑断丝数量超过1%控制数时，必须抽出重拉，直到达到标准。
⑺由于张拉以张拉应力控制为主，以钢绞线伸长量进行校核，所以张拉前要对钢绞线的理论伸长量进行计算，以便张拉时与实际伸长值进行比较。其相对误差不得超过6%，若大于6%，应停止张拉，分析原因并采取措施后再进行张拉。
⑻终止张拉后，经检查合格后，用砂轮机割除超长部分钢绞线，钢绞线外露长度为自锚具端起30mm。
3.9 孔道压浆封锚
⑴压浆工作应在张拉工作结束后，尽早进行，最多不得超过24h。压浆前两端锚具上安装压浆帽或浇筑临时性混凝土。临时性混凝土则至少养护24h后才能压浆，压浆帽要在压浆后24h，才能拆除。
⑵水泥浆稠度控制在14-18s之间，水泥浆调制后应经常搅动，并应在30-40min时间内用完，压浆时灰浆泵压力取0.5-0.7Mpa，孔道较长时，压力可适当加大。
⑶打开两端压浆嘴阀门，由一端压入水泥浆，当另一端冒出浓浆时，关闭其压浆嘴，压浆端继续压浆。压力达到1Mpa时，保压2min左右，然后关闭压浆阀门，水泥浆终凝后，方可拆除压浆嘴。
⑷第一次压浆30min后，在条件许可下最好进行二次压浆，以确保压浆质量合格。
⑸压浆后应将锚具周围冲洗干净，并做凿毛处理，然后设置钢筋网，支封锚模板，灌注封锚混凝土，将锚具及预应力筋完全封裹，以防锈蚀。
参考文献：《公路桥涵施工技术规范》 人民交通出版社
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。
关键词：G111国道公铁立交桥预应力工艺
Abstract: this paper G111 national highway overpasses and iron prestressed engineering, the main characteristics of the project, prestressed calculation, prestressed construction are discussed briefly in this paper.
Key words: G111 national highway overpasses and iron prestressed process
中图分类号：X734文献标识码：A 文章编号：
1预应力工程概述
1.1G111国道公铁立交桥概况
G111国道公铁立交桥跨越齐北铁路，位于平曲线半径为2500m，竖曲线半径为20000m的曲线上，交角115度,桥面横坡为沿法线方向2.0%，单向横坡。结构形式：上部为跨径40m宽翼缘板预应力混凝土小箱梁，下部为双柱式中墩，肋板埋置式桥台，基础为钢筋混凝土钻孔桩，桩径分1.2m和2.0m两种。后张法预应力混凝土箱梁，横隔板及现浇部分混凝土强度等级为C50，桥面铺装上层为8cm沥清混凝土；下层为8cmC50防水混凝土。本桥下部桥墩盖梁等混凝土强度等级为C40，台盖梁、墩台身支座垫石混凝土强度等级为C30，其余混凝土强度等级均为C25。
1.2预应力工程的主要特点
该项目40m箱梁及墩盖梁采用预应力结构。预应力钢筋采用低松驰高强度φj15.24（270级）钢绞线,并符合ASTM(A416-92)规定,标准强度Rb y=1860Mpa，总用量为92.7t，箱梁的预应力筋配置形式为3-6φj15.24+2-7φj15.24，蓋梁的预应力筋配置形式为2-7φj15.24+8-9φj15.24，孔道为波纹管成孔，固定形式采用井字型钢筋架，用22#铁丝绑扎固定。钢绞线在混凝土浇筑之前穿入孔道。预应力张拉须达到规范及设计要求，在混凝土达到100%设计强度后进行，压浆工作在张拉工作结束后尽早进行，最长不超过24h，水泥浆的水灰比宜为0.4-0.45，管道压浆的顺序宜先下层后上层，压浆时注意防止相邻孔道串浆而阻塞未压浆孔道。
2 预应力施工计算
2.1钢绞线标准：符合ASTM（A416-92270级φj15.24 ）
直径：15.24mm
面积:140.0mm2
最终破断力(UTS):260.7KN
标准强度:Rb y=1860Mpa
2.2 锚固体系
HVM型锚具。分别为HVM15-6，HVM15-7，HVM15-9
2.3 张拉控制应力
δk=1395Mpa
2.4 箱梁张拉控制应力
HVM15-6 钢束张拉控制吨位为 1150.4KN
HVM15-7钢束张拉控制吨位为1342.1KN
上述张拉应力为锚下预应力钢束应力,未包括锚口损失。
2.5 盖梁张拉控制应力
HVM15-7钢束张拉控制吨位为1342.1KN
HVM15-9钢束张拉控制吨位为1725.6KN
上述张拉应力为锚下预应力钢束应力,未包括锚口损失。
2.6千斤顶和锚具损失
根据实际测定
2.7摩擦参数
摩擦系数:μ=0.19/rad
偏摆系数:κ=0.001/m
2.8 伸长值
P•L
理论伸长值:△L=
Ay•Eg
δk
估算伸长值:△L=•L
Eg
3预应力施工工艺
3.1预应力材料准备→设备的选用→钢绞线制备→波纹管制备→绑扎(标定)波纹管定位钢筋→穿入并固定波纹管→将锚垫板固定于端模板上→联结固定锚垫板及波纹管→检验预应力孔道→将钢绞线穿入孔道→浇筑及养护混凝土→拆除梁端模板→清理张拉端→拆除侧模板→张拉预应力钢筋→割除端部预应力钢绞线→孔道压浆→封锚
3.2 张拉前的各项准备
⑴锚具体系各件均按标准或《规范》进行进场试验和检验，认为质量无问题，方可投入使用。
⑵预应力筋用钢绞线进场后，按相应技术标准要求，进行材料试验，认为无质量问题方可投入使用。
⑶对千斤顶、油泵等组成的张拉系统进行标定，确定油泵压力值与张位吨位的关系，得出回归方程。
⑷工程技术人员根据设计图纸要求的控制力或控制应力，列出张拉力与油泵压力值的对应关系，交付操作人员严格执行。
⑸准备伸长值的测量量具及其他技术准备工作。
3.3张拉设备的选型与校验
⑴千斤顶：顶力应较最大控制力大50%，顶程根据钢绞线的伸长值确定，故选用YCD250型千斤顶。
⑵油泵：与千斤顶配套，安全阀压力值应调节并固定在千斤顶张拉额定值以下，故取45Mpa。
⑶油表：精度1.0级,最大表示数应比施工需用数值大50%。
⑷锚具：采用HVM型锚具。锚具夹片经电磁探伤及硬度检验合格后方可使用。
⑸张拉机具的校验：按有关《规范》规定，送有关部门进行校验，并画出P—T关系图，正常情况下千斤顶每月校正一次，油表每周校正一次，以保证正常使用。
3.4 埋设波纹管
⑴根据图纸所给定坐标，用钢筋支架固定波纹管，做到位置准确，支撑牢固，弯曲圆顺。
⑵波纹管为钢质，连接采用大一号的波纹管套接，接管长度宜在30cm，并用胶带将连接处缠绕密封，以防止水泥浆漏入，堵塞管道。
⑶用胶带将锚垫板与波纹管连接处缠绕密封，用柔性材料将孔道封堵，以防水泥浆漏入。
⑷波纹管埋设完毕后，电、气焊严禁靠近，以防灼漏波纹管。
3.5穿预应力钢绞线
⑴钢绞线按计算长度下料，用无齿锯切断，编束时不得扭转、缠绕，每隔1-1.5m绑扎一道绑线。孔道两端钢绞线长度为张拉工作长度，长度不得小于0.7m。
⑵记录好穿入每个孔道钢绞线的盘号和数量，穿束后，在构件两端对号检查，防止在孔道内交叉扭结。
⑶浇筑混凝土后，在初凝前，应对钢绞线进行抽拉，防止漏浆使钢绞线不宜张位。
⑷钢绞线穿束时端头要安装子弹头形钢护套，防止在穿束时损坏孔道，穿束后，应用塑料布将外露的钢绞线包裹，以防锈蚀，尤其是与夹片接触段不得有锈蚀和其它污物。
3.6锚固体系的安装
⑴安装工作锚及工作夹片，要求工作锚外径进入垫板定位止口。夹片安装注意片与片之间间隙一致，端面齐平。
⑵安装限位板，注意限位板与工作锚对中，相应孔对齐，避免孔之间错位，增大摩阻。
⑶安装千斤顶，注意千斤顶前法兰止口与限位板配合到位，保持对中。
⑷安装工具锚和工具夹片。注意工具锚与工作锚相应位置孔一致。工作锚与工具锚之前预应力筋绝对不得交叉和扭转，做到顺直。尽量做到构件两端锚环孔中同一根预应力筋在同一位置，防止交叉扭转。
⑸工作锚、工作夹片安装前清洁，无粘砂，无污物。锥面涂蜡，便于跟进锚固和退锚。
3.7 张拉体系的连接
⑴千斤顶与油泵及油泵用油表，按标定时的配套关系连接使用，不得混用和乱用。
⑵千斤顶与油泵用油管连接后，接通电源，对油泵进行无负荷运转，时间不低于3min，以便排出油泵系统中的空气。
⑶操作阀体手轮使千斤顶空运行，以便排出顶内空气。此时活塞不得有爬行现象。
⑷当空运行无异常，便可进行张拉工作，好有異常，分析原因，排除故障才能使用。
⑸如果张拉系统停止工作4h以上，都应进行油泵空运转，千斤顶空运行。
3.8 预应力钢绞线实施张拉
⑴按已制定的施工方案要求进行张拉，按设计要求的顺序进行，同时采用张拉力值与伸长值双控制。
⑵首先向张拉缸供油达到1-2Mpa时，检查各部件是否在正确位置，如有异常，分析原因，排除后方可继续操作。在此时压力范围内，可做为张拉的初始状态，测量并记录活塞伸出长度。
⑶向张拉缸继续供油，当油泵油表压力达到技术要求规定值时，停机，测量记录，或持荷，然后达到所要求的张拉控制吨位，持荷测量、记录后卸荷。
⑷卸荷应缓慢进行，活塞回程，夹片即自动跟进锚固。这个过程就是力的传递过程，使构件产生内力。
⑸退出工具锚和工具夹片。如工具夹片与锚环孔啮合较牢时，可轻击锚环，但不得用力过大，以免滑束。
⑹退出千斤顶，限位板，观察工作锚锚固情况，钢绞线上夹片刻痕不平齐，则说明有滑断丝现象。当滑断丝数量超过1%控制数时，必须抽出重拉，直到达到标准。
⑺由于张拉以张拉应力控制为主，以钢绞线伸长量进行校核，所以张拉前要对钢绞线的理论伸长量进行计算，以便张拉时与实际伸长值进行比较。其相对误差不得超过6%，若大于6%，应停止张拉，分析原因并采取措施后再进行张拉。
⑻终止张拉后，经检查合格后，用砂轮机割除超长部分钢绞线，钢绞线外露长度为自锚具端起30mm。
3.9 孔道压浆封锚
⑴压浆工作应在张拉工作结束后，尽早进行，最多不得超过24h。压浆前两端锚具上安装压浆帽或浇筑临时性混凝土。临时性混凝土则至少养护24h后才能压浆，压浆帽要在压浆后24h，才能拆除。
⑵水泥浆稠度控制在14-18s之间，水泥浆调制后应经常搅动，并应在30-40min时间内用完，压浆时灰浆泵压力取0.5-0.7Mpa，孔道较长时，压力可适当加大。
⑶打开两端压浆嘴阀门，由一端压入水泥浆，当另一端冒出浓浆时，关闭其压浆嘴，压浆端继续压浆。压力达到1Mpa时，保压2min左右，然后关闭压浆阀门，水泥浆终凝后，方可拆除压浆嘴。
⑷第一次压浆30min后，在条件许可下最好进行二次压浆，以确保压浆质量合格。
⑸压浆后应将锚具周围冲洗干净，并做凿毛处理，然后设置钢筋网，支封锚模板，灌注封锚混凝土，将锚具及预应力筋完全封裹，以防锈蚀。
参考文献：《公路桥涵施工技术规范》 人民交通出版社
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。