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连续刚构箱梁体外预应力施工技术

林洁君 吴 楠

(中铁大桥局集团有限公司，浙江 海宁 314415)

摘 要：体外预应力是后张预应力结构体系的重要分支之一。国际预应力协会（FIP）于1996年将体外预应力定义为预应力索布置在混凝土截面之外的预应力。嘉绍大桥北岸水中区引桥为5孔或6孔一联的连续刚构桥，截面为超宽单箱双室斜腹板箱梁形式。本工程大规模采用体外预应力，体外索布置在梁体混凝土外部，每联设置22或24束体外索，长度为71.38～214.52m，采取跨中下弯的形式布置，体外索荷载是通过墩顶块横隔墙锚固端和转向块传递至主体结构混凝土的。 关键词：体外预应力；连续刚构；箱梁；施工技术

1 工程概述

嘉兴至绍兴跨江公路通道嘉绍大桥第Ⅶ合同段工程为北岸水中区引桥和北副航道桥的上部结构，孔跨布置为：7×(5×70)m＋(70+2×120+70)m+5×(5×70)m＋(6×70)m。其中：B13#～B48#、B52#～B82#、B82#～Z1#墩之间为十三联预制拼装法施工的70m等跨径预应力混凝土连续刚构，合计66孔，桥型均为上、下行分幅设置。

70m等跨径预应力混凝土连续刚构箱梁采用单箱双室斜腹板箱梁形式，梁高为4.0m，箱梁顶板宽19.8m，底板宽10.9m，翼缘悬臂长为3.2m，顶板厚为28cm，从墩顶至跨中，节段底板厚依次为50cm、43cm、37cm、31cm、27cm，两侧腹板厚依次为70cm、63cm、57cm、51cm、45cm。节段箱梁长1.7～3.6m，重69～172t。箱梁顶面设有2%横坡，采用箱梁腹板高度变化形成，箱梁底板下缘横向保持水平。

嘉绍大桥采用15－27型环氧钢绞线体外预应力体系（见图1-1），其钢绞线采用防腐性能高的填充型环氧涂层钢绞线。其主要技术标准符合《环氧涂层七丝预应力钢绞线》（GB/T21073-2007）的规定。单股钢绞线是由七根钢丝绞成，单根钢绞线直径φs15.24mm，钢绞线面积Ap=140mm2，钢绞线标准抗拉强度Rby=1860Mpa，弹性模量Ep=1.95×105 Mpa。钢绞线张拉控制应力采用标准强度的65%，即张拉控制应力为0.65Ry=1209Mpa，单根钢绞线张拉力为169.26KN。

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图1-1 体外索立面布置图

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图1-2 体外预应力体系构造图

图1-3 A15-27体外索锚固结构示意图

箱梁纵向体外预应力钢束用专用锚具，能够方便有效地进行体外索的安装、张拉、监测及单根更换，性能满足国际后张预应力协会FIP 《后张预应力体系的验收和应用建议》以及国家标准《预应力筋锚具、夹具和连接器》（GB/T14370-2007) 的规定。防腐油脂符合《无粘结预应力筋专用防腐润滑脂》(JG3007-93) 的要求。锚固块和定位块处采用预埋无缝钢管成孔，符合《结构用无缝钢管》（GB/T8162-1999) 的规定。体外预应力钢束转向处采用的转向装置除了必须满足结构受力要求外，还必须能够方便有效地进行体外索的定位、安装、张拉、监测及单根更换。

本项目采用填充型环氧涂层单根钢绞线安装、张拉、防腐施工工艺，体外索具备日后单根检查、单根更换的特点；上述工艺确保每根钢绞线间彼此独立，不会因某一根钢绞线发生腐蚀而影响到其它钢绞线的正常使用，这是优于整体成品索结构的一大特点。

此外单根环氧钢绞线体外索结构和施工工艺，使得体外索的安装、张拉“化整为零”，采用的施工机械和张拉设备轻巧、方便，安全性大大提高。

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2 体外索施工工艺流程

施工准备 梁上预留孔准备 下料、放线架安装 临时支承装置安装 穿索通道检查、清理 穿索 锚具安装 张拉 索力调整 检查环氧钢绞线是否受损 拆除穿索工装 限位装置固定 切钢绞线、端部防腐、安装保护罩 3 填充型环氧涂层钢绞线试验技术要求

⑴涂层厚度

固化后的环氧涂层厚度及针孔修补后涂层和修补材料的总厚度应在400μm～1100μm之间。

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⑵涂层的连续性

涂层固化后，应无孔洞、空隙、裂纹和其它目视可见的缺陷。 ⑶涂层附着力

弯曲试验后，弯曲钢绞线外围的涂层，不应有目视可见的裂纹或黏结失效。

进行拉伸试验，钢绞线的延伸率达到1%（屈服力）后，环氧涂层不应出现目视可见的裂纹。

⑷力学性能

填充型环氧涂层钢绞线的整根钢绞线的最大力、规定非比例延伸力和最大力总伸长率应满足GB/T 5224的要求。

当初始荷载为被涂装的预应力钢绞线公称最大力的70%时，填充型环氧涂层钢绞线1000h后的应力松弛率应不大于6.0%。

⑸组批规则

填充型环氧涂层钢绞线应成批验收，每批由同一规格，同一生产工艺的填充型环氧涂层钢绞线组成。每批质量不大于60t。

4 施工前准备工作

在箱梁一联安装完成后，体外索进场施工，连续穿索、张拉作业，直至全桥体外索安装完毕。

（1） 施工顺序

本阶段钢筋混凝土梁架设完毕—准备工作—穿体外索—体外索张拉—端部防腐。 （2） 施工准备 ① 千斤顶、油泵标定

千斤顶、油泵等整个加载系统在施工前必须标定。千斤顶的标定是整个系统的标定，包括千斤顶、油泵、油表的标定。千斤顶必须由第三方进行标定。千斤顶的标定的准确与否关系到整个索体的受力，直接影响工程的质量，所以千斤顶的标定是准备工作的重点，必须严格按照标定的程序进行，规范规定，千斤顶与配套油压表使用6个月或已张拉作业达到200次须进行标定、校验。

② 穿索通道的准备

在每段混凝土梁的预留人孔处，钢绞线将从孔道内穿入到前端，在安装第一跨时，需要将钢绞线完全穿入梁内后再反穿至另一段锚具处，以后几跨则不需要反穿的过程。

在向前牵引的过程中，为了保护环氧层不被破坏需要将一段1～2m长的HDPE管插入孔内

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并使其固定，用磨光机将HDPE管口打磨平滑，并包裹土工布，以保护环氧钢绞线的不受损伤。如图4-1所示：

图4-1 梁上预留孔准备

同时在墩顶转向器的管口需用临时PE管对钢绞线做铺垫，同时地面采用土工布在地下铺垫并在上面布置尼龙滚轮架或土工布对钢绞线做支撑保护，以保护钢绞线通过时环氧涂层不被破坏(见图4-2)。

PE管保护 尼龙滚轮 土工布

图4-2 临时导向的辊轴示意

③ 钢绞线下料

在穿索前必须将本阶段所有的钢绞线下料完毕，利用放线架在桥面上下料，将转盘放线架放置于箱梁顶面上。用钢丝绳栓住放线架底盘，防止滑动。在待下料的位置隔2m间距布置一块垫木（外包土工布或胶皮）进行施工，过程中注意环氧层的保护(见图4-3)。

下料长度要考虑钢绞线的传束张拉的需要，另外还要增加一个垂度的影响值（开始按长

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