1、公路橋梁先張預應力空心板梁預制工法工法編號：GZSJGF 07-01-09中鐵隧道集團二處有限公司 文獻江、胡景軍、何小龍前言預應力空心板梁是公路橋梁采用的主要梁式結構之一。820m跨徑早已形成標準系列，而2830m大跨徑空心板梁也在逐年增加，并有進一步推廣的趨勢。由于先張法大跨徑空心板梁，具有重量輕、便于架設、同時能夠制作若干塊的特點，從而進度快、質量易監控，在公路建設的大跨度橋梁中必將得到更加廣泛的應用。隨著我局公路市場的不斷擴展，大跨徑先張法空心板制作標準化更具有現實意義。本工法是中鐵隧道集團二處在云南元磨高速公路大橋先張法空心板梁制作過程中，經過探索、總結、提高形成的。從場地布置梁板程

2、序化生產、存放及梁板內外質量等方面均得到了業主的好評，取得了較好的社會效益和一定的經濟效益。一、工藝原理先張法是在張拉臺座上綁扎底板和腹板鋼筋、穿設失效管、鋼鉸線的前提下，首先張拉預應力鋼鉸線，達到要求的控制應力或伸長值后，用夾具將預應力鋼鉸線臨時固定、立模、綁扎頂板鋼筋，然后澆筑混凝土，待混凝土達到一定的強度（一般不低于設計標號的75%）后，放松預應力鋼鉸線，通過混凝土和預應力鋼材間的粘結力，使混凝土構件獲得預壓應力，從而提高了構件的抗裂性、耐久性、剛度。二、工法特點和關鍵技術1、可以同時制作若干片梁，一般以34片為宜。2、采用混凝土一次澆筑成型，無工作縫，梁板結構整體性好。3、合理的場地布

3、置，形成平行作業施工，既節省了模具，又加快了施工進度。4、模板制作，安裝簡單：邊?？筛臑橹心Ｊ褂?，且循環使用，成本低。三、適用范圍30米及以下跨徑的先張法預應力空心板梁，對預制場集中預制和現場就地預制均能適應。四、施工工藝流程先張法空心板梁施工工藝程序見圖1。五、施工要點5.1梁場布置根據工期、地形條件、工程規模、梁板型號等因素合理確定臺座或梁槽數量，既能滿足工期要求，又能節約成本為宜，為架梁方便宜靠近橋位。5.2模板工程5.2.1空心板斷面尺寸（參見圖2圖5）5.2.2底模5.2.2.1采用與梁等寬145cm鋼板，厚2mm，在臺座制作時固定在梁槽底板混凝土上。5.2.2.2梁槽混凝土底板即為

4、梁體底模，但在使用前，須由打磨機磨光，且經監理驗收認可并涂隔離劑與板梁混凝土隔離。以上兩種方法在實際施工中均得到了應用，前者成本較高，但清理工作量小，使用相對方便、簡單。整修后進入下一循環施工準備底模涂隔離劑臺座清理底腹板鋼筋安裝鋼筋、鋼鉸線檢查逐根初次張拉整體張拉測量1530%伸長值測量15100%伸長值伸長值比較定內、外模澆筑混凝土混凝土養護拆外模鋼筋加工鋼鉸線加工定期校核千斤頂不合格超張未滿足要求混凝土生產制作混凝土試塊（三組）合格滿足臺座制作千斤頂油壓表標定材料檢驗技術方案審批混凝土配比確定審批機械料具準備技術安全學習培訓布設鋼鉸線制作封端混凝土試件壓試塊整體逐步放張吊裝出槽存放成品檢

5、查編號切斷預應力鋼鉸線拆內模鉸縫鑿毛澆筑封端混凝土圖1 先張法空心板梁施工工藝流程圖2 中板斷面圖 圖3 邊板斷面圖圖4 中板鋼筋斷面圖L-30米 圖5 邊板鋼筋斷面圖L-30米5.2.3外模：采用大塊鋼模板，應具有足夠的剛度和平整度，接縫嚴密不漏漿。當橋梁位于曲線上時由于每片梁的內外邊長，梁長及挑檐長度不等，可采用如下解決辦法。5.2.3.1以全橋最短梁的最短邊作為基本模板長，然后根據不同的梁長，特制小塊模板，在中部拼裝以滿足不同的梁長。5.2.3.2梁兩端的傾角，用木板釘鐵皮在堵頭內按所設計的傾角制成，其平面示意圖見圖6圖6 模板堵頭示意圖5.2.3.3挑檐制作時按最大挑檐長（emax）制

6、成一個固定長的懸出部分，不同的挑檐長度用木塊（釘鐵皮）固定在懸出部分調節，平面及立面示意圖見圖7、圖8。圖7 平面示意圖圖 圖8 立面示意圖5.2.3.4側模強度的檢算在混凝土澆筑V/T0.035時，側模板強度可按下式計算。=（1/4）K×r×（0.22+24.9×V/T）×B×L2/1000Wxj=205Mpa式中： K:外加劑影響修正系數(一般取1.2) r:混凝土比重(KN/m3,一般取2.4KN/m3)v：混凝土澆筑速度（m/h） T：混凝土入模溫度（）L：模板長度（cm） B：模板寬度（cm）Wxj：鋼模板凈截面抵抗矩（cm），在組合

7、鋼模板技術規范中查找：鋼模板應力Mpa 5.2.3.5側模度撓度計算fmax=kr（0.22+24.9V/T）×BL4/384EIxjf=1.50mm（當V/T0.035時）式中： fmax：鋼模板最大撓度（mm） E：鋼模彈性模量（2.06×108kpa）IxJ：模板加助的截面慣性矩（mm4），可在組合鋼模板技術規范中查找當經5.2.3.4、5.2.3.5檢算合格后，鋼模板即可使用。5.2.4內模5.2.4.1采用釘鐵皮木板拼裝而成，當在曲線上時，內模長度和兩端傾角解決辦法和外模一樣，在場外拼裝每節4m，抬入臺座內整體安裝一次就位。5.2.4.2用3mm鋼板制作L50&#

8、215;50×4mm角鋼加固5m，整體吊裝入模。5.2.4.1、5.2.4.2兩種形式在實際中均可使用，但采用5.2.4.1方法成本低，也較簡便。其結構示意見圖9、圖10。5.2.5 臺座先張法預應力梁的張拉臺座，采用框架式臺座，張拉端及錨固端用工鋼制作。其臺座、橫梁所用工鋼型號，應根據施加的預應力的大小及臺座位置的土質情況驗算，以保證張拉臺座在受力后不傾覆、不移動、不變形。梁槽的數量根據場地大小及工期要求確定，一般在24個為宜，以便形成平行作業施工的格局，其結構布置見圖11。5.2.6立模順序：在鋼筋綁扎完畢后，先立外模、后立內模，待梁體混凝土澆筑完畢后立封端混凝土模板。5.3鋼筋

9、工程：先綁扎底腹板鋼筋，后綁扎頂板鋼筋，梁體鋼筋制安在工藝上均無特殊之處，按規范要求施工即可。5.4張拉工藝5.4.1鋼鉸線的裝卸、運輸、存儲與制作。圖9 木板內模示意 圖10 鋼內模示意圖11 臺座布置示意圖(單位：CM)5.4.1.1鋼鉸線采用三鏈條等距離吊裝，每次吊裝一件，應避免碰撞、擠壓。5.4.1.2運輸和存儲：注意防銹、防腐蝕、防損傷，堆放一般情況下不宜超過三層。5.4.1.3鋼鉸線制作5.4.1.3.1鋼鉸線下料長度由下式計算確定：L總=（L0/1+R-）+n1L1其中：L0=L+L2+L3+（30-50）mm L總：鋼鉸線下料總長L0：鋼鉸線的計算長度 L臺座長度（包括橫梁，定

10、位板在內）L1：每個對焊接頭的預留量（一般為鋼鉸線直徑）L2：錐形夾具的長度（一般為55mm） L3：千斤頂長度R：鋼筋冷拉拉長率（由試驗確定） ：鋼筋冷拉后的彈性回縮率（由試驗確定）n1：對焊接頭數量5.4.1.3.2鋼鉸線切斷在穿設鋼鉸線及移梁前，必須采用300mm砂輪機切割，切口時兩側各35m處用鐵絲綁扎牢固，切斷后的鋼鉸線應編號標識。5.4.1.3.3穿設鋼鉸線時，中心位置誤差±5mm，失效長度誤差±20mm。鋼鉸線技術參數見表1。鋼 鉸 線 技 術 參 數 表 表1項目標識鋼鉸線結構公稱直徑（mm）允許偏差強度級別（Mpa）截面面積最大負荷（KN）中國1×

11、;715.24+0.400.2018601402605.4.2張拉前的準備工作5.4.2.1鋼鉸線應經過檢測且合格。5.4.2.2油表、千斤頂校正系數不大于1.05，且定期校正（周期一般為一個月）5.4.2.3對鋼鉸線、錨具、夾片進行外觀檢查且合格。5.4.2.4經監理工程師許可且已到現場。5.4.3張拉工作原理5.4.3.1在被動端采用YDC240Q-200型小千斤頂逐根進行預應力調整，調整值為15%kA。k控制應力；A鋼鉸線凈截面面積5.4.3.2開動主動端兩個千斤頂（YD400A-500型），整體張拉。5.4.3.3若行程不夠時，則可擰緊主動端承力架錨板之錨固螺母使之受力，這樣千斤頂回油

12、，張拉承力架后退，或在千斤頂前加墊鋼板，再開動千斤頂張拉，至達到設計要求。5.4.3.4達到設計要求后，緊固兩端絲桿（120mm），千斤頂回油，可進行其它梁槽鋼鉸線張拉。5.4.3.5待封端混凝土達到設計強度的75%時，安裝千斤頂且頂到原錨固油壓，可松動主動端錨固螺栓，然后靠千斤頂緩慢放松。5.4.4張拉程序：其分三階段進行。O初始應力k×15%100%k（持荷2min）k（錨固）5.4.4.1初應力調整N初=Ak×15% 壓力表讀數為：Y1=a1+b1N初在被動端用YDC240Q-200型千斤頂根據壓力表讀數控制張拉力，逐根對稱調整。5.4.4.2整體張拉N整=nAk壓力

13、表讀數為：在張拉端用兩臺YD400A-500型千斤頂同步頂進張拉，各承擔張拉力的50%，至壓力表達控制讀數時，持荷2min后進行錨固。Y2=a2+b2N整5.4.4.3終止張拉的標準對于先張法預應力空心板梁，張拉結束標準采用伸長值和張拉力雙控，但以伸長值控制為主，伸長量誤差在10%50%的范圍。即：當實測伸長值達到理論伸長值時，即使未達控張張拉力也可終止張拉，若已達控張張拉力而未達到理論伸長值，仍須繼續張拉，但張拉力不得超過控制張拉力的105%，即最大張拉力Nmax=nAk×105%。理論伸長值按公式L1=kL/E計算，實側伸長值分兩階段進行：L實=L1+L2注：N初、N整初始或整體

14、張拉力（KN） A鋼鉸線凈截面面積（單根為140mm2）k控制應力（Mpa） y鋼鉸線標強抗拉強度（Mpa）y壓力表讀數（Mpa） a、b千斤頂使用曲線常數（由試驗確定）n鋼鉸線根數 L鋼鉸線受拉長度（m）L實實測伸長值（mm） L理論伸長值（mm） E鋼鉸線彈性模量（Mpa）L1張拉應力為k×15%k30%時的伸長值（規范規定：初始伸長值按相鄰張拉力階段的伸長值為準）L2張拉應力為k×15%k100%伸長值5.4.4.4整體放張當封端混凝土達到設計強度的75%時，即可整體放張（混凝土強度以所取試塊強度為準）。分四次進行：k×40%k×30%k×

15、;20%k×10%，且最后一次放張在5分鐘內緩慢進行，并做好予拱度。壓縮量的測量記錄四次放張預應力及油表讀數計算方式與整體張拉相同，故略。鋼鉸線整體張放平面示意參見圖12。圖12 放張平臺平面示意圖注：油壓千斤頂在兩個梁槽間交替使用5.5混凝土工程5.5.1材料與施工配合比空心板梁混凝土設計強度較高（40），原材料相應要求也較為嚴格，壓碎值、砂率、水泥用量及標號、骨料粒徑必須符合設計和規范要求，因空心板配筋較多對混凝土和易性也有一定的要求，必要時適量需摻加外加劑，因此混凝土配合比要提前認真選定，審批后方可使用。 5.5.2混凝土拌制：特別提醒，用于空心板梁的混凝土生產，必須采用自動計

16、量系統，以達到準確計量骨料，嚴格按配合比施工的要求，從而保證混凝土的強度。5.5.3施工方法：一次澆筑成型，人工下料倒入振搗器振搗。混凝土提升通過混凝土作業平臺上小型卷揚機完成。5.5.4混凝土灌筑分層連續進行，平行推進，首先澆筑底板，在空心板腔內人工振搗，且逐段安設底板內模，腹板梁隨底板進行（不得超過底板混凝土的初凝時間），最后澆筑頂板。5.5.5混凝土養護5.5.5.1在頂板混凝土澆筑3060分鐘用濕麻袋覆蓋，避免陽光直射。5.5.5.2混凝土初凝后開始灑水養護，灑水間隔時間以保持混凝土潮濕為宜，連續灑水養護一般為710天。5.5.6內、外模拆除在混凝土強度達到2.5mpa時，即可拆除內、

17、外模板，模板拆除后，鉸縫處及時鑿毛。5.5.7封端混凝土施工封端混凝土施工前，應清洗相應部位并鑿毛綁扎封端混凝土鋼筋，并澆筑混凝土。5.5.8板梁的吊起存放放張后應立即移梁出槽，并做好編號及標識，移梁由龍門架起吊，經運輸至梁場，按要求存放。5.5.9施工注意事項5.5.9.1所有張拉受力構件，如絲桿、錨固螺母、錨具等要定期檢查。5.5.9.2千斤頂、油泵、壓力表每隔一個月須配套校驗，且千斤校正系數1.05,確保其工作性能。5.5.9.3在整張整放過程中，梁槽兩端及槽內禁止站人且保持同步加載或卸荷。即每隔10秒千斤頂操作人員同時報壓力表讀數，若有偏差及時調整且監聽人員和監控人員協助進行。5.5.

18、9.4應力放松時必須用千斤頂緩慢放松，只有完全放松后才能切割鋼絞線。5.5.9.5.每一截面的斷絲率不得大于該截面鋼絲數的1%，且不允許整根鋼絞線拉斷，否則更換。5.5.9.6板梁堆放場地應平整、夯實，必要時進行加固避免地面下沉導致梁體斷裂及損壞，且采用四點堆放，支承塊頂面誤差在同一平面內，誤差不大于2mm（參見圖13）。圖13 梁板堆放示意5.5.10防裂縫措施5.5.10.1按設計要求設置失效段。5.5.10.2頂板鋼筋網必須按要求施作。5.5.10.3整體放張時，必須設34人觀察板梁變化，嚴格控制放張速度。5.5.10.4存梁時，必須達到要求的標準。5.5.11預拱度控制5.5.11.1

19、計算預拱度并與實際值比較，查找原因與設計方協商及時調整。5.5.11.2混凝土準量計量施工，從而保證強度。5.5.11.3嚴格控制放張時間，不得提前放張。5.5.11.4控制最大張拉力，滿足伸長值后不可再張拉力。六、機具設備表（參見表2）機 械 設 備 配 備 表 表2序號機械名稱規格型號單位數量備注1千斤頂YDC240Q-200臺12千斤頂YDG400A-500臺23油泵ZB4-500臺24混凝土攪拌機JS-500臺15攪拌機JDY-350臺1備用6電力變壓器S9-315/10臺17配料機PLD-800臺1三料斗8發電機50KW臺1備用電源9彎曲機25臺110鋼筋切割機300臺211搗固捧5

20、0cm臺2312搗固捧30cm臺2313龍門吊60T/5T組1自制組裝14卷揚機2T臺2七、勞力組織勞動力配置多少和梁槽配置形式由工期決定，若制梁片數多可以形成工廠化流水作業。7.1工廠化作業梁槽布置形式7.1.1梁槽個數34個，根據場地大小而定。7.1.2梁槽長度，一般控制在100米以內，具體長度應根據梁長而定，盡可能布置緊湊，節省鋼鉸線（30米空心板梁3片槽長為98米）。7.2工廠化作業的勞動組織按兩個梁槽，每槽3個計，勞動力配備情況參見表3。工 廠 化 制 梁 勞 動 力 配 備 見表3順序班別人數工作內容1鋼筋班6人鋼筋制安2混凝土班12人混凝土生產與澆筑3張拉班4人張拉操作、監控、記錄4木工班4人立、拆模、整修、鑿毛5機械班2人機械維修及操作6綜合班6人鋼鉸線安制、梁槽清理、移梁7管理人員6人工程師3人（