桥梁体外预应力施工技术要点

摘 要：近十年来,因体内预应力的压浆不饱满造成钢绞线腐蚀、密集体内预应力管道导致混凝土浇筑出现蜂窝状等问题带来桥梁质量隐患逐渐暴露,从桥梁结构日益重视耐久性和结构性能设计的长远趋势来看,体内预应力越来越不占优势,而体外预应力的防腐技术得到彻底解决,体外预应力独具的配束“自由”以及钢束可检测可更换的优势,使得体外预应力技术发展空间更加广阔.本论文结合实际施工中的运用,阐述桥梁体外预应力施工技术工艺及要点.

关 键 词：桥梁；体外；预应力；技术；要点

一、体外预应力优点及发展空间

1、避免体内预应力筋因管道压浆不饱满造成钢绞线腐蚀、损伤,而造成的质量隐患.不用在混凝土的内部设置预应力的管道,可以减薄腹板厚度,导致结构自重减轻.

2、采用体外预应力体系,增强了连续状态下桥梁抵抗二期恒载和活载性能.

3、体内预应力钢束在现有技术下无法进行检测和调换,而体外预应力独具的配束自由及后期钢绞线检测与更换优势,使体外索二次更换成为现实,消除了桥梁质量隐患,增加了使用寿命.

4、体内预应力是与混凝土材料相伴的,体外预应力索布置在混凝土箱梁外部体外索,只在锚固区和转向块处与梁体混凝土接触,预应力筋的摩擦损失小.

二、体外预应力体系基本组成

一套完整的体外预应力体系：钢束体、锚固装置、转向装置和减震装置组成.体外预应力主要有两种主要形式：不带防护的光面钢绞线和自带防护的钢绞线,后者可以是镀锌钢绞线、环氧钢绞线或单根无黏结钢绞线.体外预应力钢束的管道主要有HDPE和钢制管道,在直线段部分通常采用HDPE管,曲线段部分通常采用钢制管道（俗称“转向器”）

三、体外预应力施工工艺流程

体外预应力具体的工艺流程为：准备施工机具→安装转向器→固定转向器（采用橡胶封堵方式）→转向其它外套进行管间灌浆→预应力体外索进行穿索→张拉→在索体与转向器之间填充橡胶→向锚头区预埋管内部注入环氧树脂浆→安装减震装置→安装防腐装置.

四、工程应用

南京绕越公路东北段江山天桥预应力采用体内体外相结合体系,增强了连续状态下桥梁抵抗二期恒载和活载.其纵向体外预应力钢束采用TSK15-19环氧涂层钢绞线成品索,需要符合国家标准《环氧涂层七丝预应力钢绞线》的规定,外包HDPE护套,张拉控制应力1116Mpa,弹性模量索体Ep等于1.95*105Mpa.锚具采用可调换式体外束专用夹片式锚具.体外束在全桥现浇养生后张拉,待二期恒载施工后再次调整张拉,以使梁的受力达到最佳状态.

1、体外预应力索的转向装置：体外预应力索的转向装置是一种特殊构造,除锚固构造外,转向块是体外预应力索在跨内唯一与梁体有联系的构件,承担着体外索的转向任务,是体外预应力混凝土结构中最重要、最关键的结构构造.转向装置设在箱梁里面,有横隔板式、肋板式、转向块式三种形式,本桥采用转向块式,转向块布置在箱梁腹板和底板相交的位置,通过特别设计的钢筋与箱梁顶板、底板连成整体,如图所示.张拉体外索时,转向块与腹板和底板相连的部分会产生较大的剪力和应力集中,局部应力比较大,所以转向块的施工质量须引起高度重视.

2、体外索穿束：在工厂内制作完成的成品索卷制成盘运抵工地就位,成品索的端头均设有便于与钢丝绳联接的连接装置---即“牵引头”,在墩端头放置放线架固定索盘,利用5吨卷扬机牵引成品索缓慢解盘放索并穿过对应的预留索孔.牵引过程中,采用可靠的保护措施防止索体表面的HDPE护套受到机械损伤.具体的保护措施有：在地面铺垫一定厚度的软垫层,每隔一定距离设置支撑架.在体外索进入锚固端的预埋管之前,根据精确测量的索两端锚固的实际距离,剥除两端PE层,确保在张拉后索的PE层进入密封筒的长度在200mm-400mm之间.在穿越转向器、支架、钢管等铁件时,需要在接触部位设置橡胶板防护垫.

3、体外索张拉及锚固：现场由具备预应力施工专业技术的施工人员来操作设备.将预埋管端部的密封装置及锚头内密封筒,锚垫板安装好,分别在体外索两端装上工作锚板及夹片.安装前用绵纱擦洗干净锚板孔和夹片外锥及夹片齿.专用千斤顶安装就位,上好工具锚,工具锚板孔和工具夹片表面均匀涂上退锚灵.工作锚板、千斤顶、工具锚安装要同轴紧贴,张拉面要平整.本桥采用“悬浮”张拉施工方案,在YCW500B千斤顶增加一套工具锚及支架,在千斤顶与锚板间设限位板,如图.在每次张拉时后自动工具锚夹片处于放松状态,在完成一个行程回油时自动工具锚夹片锁紧钢绞线,多次倒顶,直到张拉到设计吨位.由于限位板的作用,在张拉过程中,工作夹片不至于退出锚孔,在回油倒顶时,工作夹片不会咬住钢绞线,工作夹片始终处于“悬浮”状态,在张拉到位后,旋紧定位板的螺母,压紧夹片,随后千斤顶回油放张,使工作夹片锚固钢绞线.

4、切束、注浆及安装减震装置：体外索张拉完毕后,对张拉端预埋管长度范围内注实环氧浆体,采用手提砂轮机平整地切除锚头两端的多余钢绞线,安装保护罩,减震装置.

五、施工要点分析

1、现体外预应力一般采用成品组合钢束,其张拉控制应力比体内钢束要大很多,所以对张拉设备的选择,校验,以及张拉过程控制,伸长量的计算更加严格,周密.

2、由于体外预应力使用无黏结钢束,预应力的建立完全依靠锚固点的锚具,一旦锚固组件出现质量问题,其导致的后果便是灾难性的.所以体外预应力结构的锚具组件比体内预应力具备更高可靠性和安全性,更加要进行严格的周密计算和相关静、动载试验.

六、结束语

目前,体外预应力体系在国内桥梁中应用较少,但随着各种新型施工工艺和材料的发展,从桥梁结构日益重视耐久性和结构性能设计的长远趋势来看,体内预应力越来越不占优势,而体外预应力的防腐技术得到彻底解决,体外预应力独具的配束“自由”以及钢束可检测可更换且不用考虑与桥梁结构采用的材料之间的联系与匹配的优势,使得体外预应力技术发展空间更加广阔,体外预应力在未来将越来越多的应用到我国各种桥梁结构中.