一种预应力张拉的预制箱型桥梁及施工方法与流程

本发明涉及建筑施工技术领域，具体涉及一种预应力张拉的预制箱型桥梁及施工方法。

背景技术：

国内对预应力混凝土的研究是从50年代开始起步的，1956年，建成了第一座跨径20m的预应力混凝土简支梁桥，至今已有近60年的发展历程。从1976年以后，我国预应力桥梁发展很快，无论在桥型、跨度以及施工方法与技术方面都取得了突破性进展，有不少预应力混凝土桥梁的修建技术已获得了良好的国际声誉。随着我国城市化进程的加快，市政桥梁一方面朝着超长超宽方向发展，另一方面市政桥梁的建设工期有着严格的限制。这就要求预应力桥梁的施工技术必须同时满足质量和工期两方面的要求。预应力桥梁的施工，张拉技术方面已日趋成熟，张拉施工工期却一直是一个瓶颈，且工艺比较复杂，技术难度大，预应力钢绞线张拉，在质量上也存在一定的问题。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是，针对现有技术存在的上述缺陷，提供了一种预应力张拉的预制箱型桥梁及施工方法，在缩短了施工周期的同时提高了箱型桥梁的整体结构的刚性，防止梁体下挠，提高了桥梁的使用性能和极限承载能力，加强了桥梁的安全性。

本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是：

一种预应力张拉施工的预制箱型桥梁，包括多个预制的箱型梁板单元，多个箱型梁板单元纵向拼接，箱型梁板单元内沿纵向设有孔道，相邻箱型梁板单元间的孔道相连通，多个箱型梁板的孔道内分布有交叉分段张拉的钢绞线。

接上述技术方案，箱型梁板单元的纵向长度为2～4m。

接上述技术方案，钢绞线的直径为12～16mm，应力为1500～2000MPa。

接上述技术方案，孔道内壁上套设有波纹管，箱型梁板单元的两端设有片梁钢筋，片梁钢筋之间设有固定架，通过固定架固定波纹管。

接上述技术方案，钢绞线两侧的张拉端设有锯齿块，所述锯齿块内设有预应力孔道，预应力孔道与箱型梁板内的孔道连通，预应力孔道的端部设有锚具。

接上述技术方案，所述锚具端部设有不同厚度的垫块，通过不同厚度的垫块调节锯齿块的倾斜坡度。

实施权利要求1所述的预应力张拉施工的预制箱型桥梁的施工方法，包括以下步骤：

1)将箱型梁板单元进行纵向拼接为成跨的箱型桥梁；

2)将定滑轮设置于任意一个箱型梁板单元的一端；

3)将钢丝绳一端纵向穿过箱型梁板单元内的孔道，与孔道外的钢绞线连接，钢丝绳的另一端绕过定滑轮与卷扬机连接；

4)卷扬机通过拉动钢丝绳带动钢绞线穿过箱型梁板单元内的孔道，使钢绞线沿孔道铺设于多个箱型梁板单元内；

5)对下一个箱型梁板单元开始铺设钢绞线，重复步骤2)～4)，直至对所有箱型梁板单元完成铺设，使钢绞线沿孔道交叉分布于多个箱型梁板单元内；

6)对预制箱形桥梁同一跨内的钢绞线进行交叉分段张拉，每段内以同一张拉断面上相同长度的钢绞线为一组，按组对钢绞线进行张拉；

7)对张拉好的钢绞线进行灌浆。

接上述技术方案，每一次对钢绞线进行张拉之前，先调整孔道两端的锚具和千斤顶的位置，使锚具、千斤顶和孔道的轴线在一条直线上，然后再进行张拉。

接上述技术方案，所述步骤6)中，对张拉好的钢绞线进行灌浆之后还包括以下步骤：对没有进行灌浆的相邻孔道进行清理，用手动电葫芦将相邻孔道内的每束钢绞线松动3-5次。

本发明具有以下有益效果：

通过预制的箱型桥板单元进行拼接，不需进行现场浇筑，通过在预制拼接的箱型桥梁内布置交叉分段张拉的钢绞线，在缩短了施工周期的同时提高了箱型桥梁的整体结构的刚性，防止梁体下挠，提高了桥梁的使用性能和极限承载能力，加强了桥梁的安全性。

附图说明

图1是本发明实施例中箱型桥梁纵向钢绞线布置图；

图2是图1的A-A剖；

图3是图1的B-B剖；

图4是图3的L局部示意图；

图5是本发明实施例中箱型桥梁横向钢绞线布置图；

图6是图5的M局部放大示意图；

图7是图5的N局部放大示意图；

图8是本发明实施例中锯齿块的结构示意图；

图9是本发明实施例中钢绞线铺设示意图；

图10是图9的K局部放大示意图；

图中，1-箱型梁板单元，2-钢绞线，3-第一组张拉钢绞线，4-第二组张拉钢绞线，5-第三组张拉钢绞线，6-张拉端，7-定滑轮，8-钢丝绳，9-卷扬机，10-波纹管，11-锯齿块，12-锚具，13-预应力孔道，14-垫块，15-铁丝，16-固定架，17-片梁钢筋，18-拉钩。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行详细说明。

参照图1～图3所示，本发明提供的一个实施例中的预应力张拉施工的预制箱型桥梁，包括多个预制的箱型梁板单元1，多个箱型梁板单元1纵向拼接，箱型梁板单元1内沿纵向设有孔道，相邻箱型梁板单元1间的孔道相连通，多个箱型梁板的孔道内分布有交叉分段张拉的钢绞线2；通过预制的箱型桥板单元进行拼接，不需进行现场浇筑，通过在预制拼接的箱型桥梁内布置交叉分段张拉的钢绞线2，在缩短了施工周期的同时提高了箱型桥梁的整体结构的刚性，防止梁体下挠，提高了桥梁的使用性能和极限承载能力，加强了桥梁的安全性。

进一步地，箱型梁板单元1内沿横向设有孔道，孔道内设有交叉张拉的钢绞线2。

进一步地，箱型梁板单元1的纵向长度为3m。

进一步地，钢绞线2的直径为15.24mm，应力为1860MPa。

进一步地，孔道内壁上套设有波纹管10，箱型梁板单元1的两端设有片梁钢筋17，片梁钢筋17之间设有固定架16，波纹管10通过铁丝15拧紧固定于固定架16上。

进一步地，钢绞线2两侧的张拉端6设有锯齿块11，所述锯齿块11内设有预应力孔道13，预应力孔道13与箱型梁板内的孔道连通，预应力孔道13的端部设有锚具12。

进一步地，每跨张拉端6锯齿块11的倾斜坡度都不一样，锯齿块11根据倾斜坡度制作。

进一步地，所述锚具12端部设有不同厚度的垫块14，通过不同厚度的垫块14调节锯齿块11的倾斜坡度。

实施权利要求1所述的预应力张拉施工的箱型桥梁的施工方法，包括以下步骤：

1)将箱型梁板单元1进行纵向拼接为成跨的箱型桥梁；

2)将定滑轮7设置于任意一个箱型梁板单元1的一端；

3)将钢丝绳8一端纵向穿过箱型梁板单元1内的孔道，与孔道外的钢绞线2(具体实施例中钢绞线2一端设有拉钩18，通过拉钩18于钢丝绳8连接)连接，钢丝绳8的另一端绕过定滑轮7与卷扬机9(具体实施例中卷扬机9选择10吨型号的卷扬机9)连接；

4)卷扬机9通过拉动钢丝绳8带动钢绞线2穿过箱型梁板单元1内的孔道，使钢绞线2沿孔道铺设于多个箱型梁板单元1内；

5)对下一个箱型梁板单元1开始铺设钢绞线2，重复步骤2)～4)，直至对所有箱型梁板单元1完成铺设，使钢绞线2沿孔道交叉分布于多个箱型梁板单元1内；

6)对预制箱形桥梁同一跨内的钢绞线2进行交叉分段张拉，每段内以同一张拉断面上相同长度的钢绞线2为一组，按组对钢绞线2进行张拉；

7)对张拉好的钢绞线2进行灌浆。

进一步地，若箱型梁板单元为现浇的，则在张拉钢绞线2的过程中，对每一组钢绞线2分三次张拉，包括以下步骤：

a)待砼强度达C25时，对一部分的钢绞线2进行张拉；

b)待砼达到100％时，对剩余余部分部分的钢绞线2进行张拉；

c)待砼强度达100％时对箱型桥梁的跨与跨之间的钢绞线2进行张拉。

进一步地，每一次对钢绞线2进行张拉之前，先调整孔道两端的锚具12和千斤顶的位置，使锚具12、千斤顶和孔道的轴线在一条直线上，然后再进行张拉。

进一步地，夹片安装时，应成套安装，夹片的顶面应平整。若存在夹片对预应力钢筋造成较严重损伤，或夹片初始握裹力较小，造成预应力钢筋回缩量增加，锚固后，夹片顶面不平度超过1mm等现象，应调整限位板凹槽深度。张拉结束，夹片的外露量宜在3～5mm，满足设计要求。

进一步地，预应力钢绞线2的加载顺序为：0→10％控制力σ_k(记录千斤顶行程)→30％、60％、80％、100％控制力σ_k(分级加载，分级记录千斤顶行程)→103％控制力σ_k→关闭油门持荷5分钟→补足油压至103％控制力σ_k→缓慢回油锚固。

进一步地，所述步骤6)中，对张拉好的钢绞线2进行灌浆之后还包括以下步骤：对没有进行灌浆的相邻孔道进行清理，用手动电葫芦将相邻孔道内的每束钢绞线2松动3-5次；防止进行灌浆的钢绞线2孔中的浆流串余浆到未张拉钢绞线2孔中串流余浆凝固，使钢绞线2无法穿束，灌浆造成的污染。

进一步地，如图1～图3所示，在第一段中，第一组张拉钢绞线3包括标号为A1、B1、D1、F1和G1的钢绞线2，第二组张拉钢绞线4包括标号为C1和E1的钢绞线2，第三组张拉钢绞线5包括标号为H1、I1和J1的钢绞线2；在第二段中，第一组张拉钢绞线3包括标号为H2和I2的钢绞线2，第二组张拉钢绞线4包括标号为C2和J2的钢绞线2，第三组包括标号为A2和G2的钢绞线2。

本发明的一个实施例中，本发明的工作过程：

采用钢绞线2为载体，预应力钢束布置于箱梁孔内，其形状与梁体的弯矩图形相近，为三维立体空间线型，是将预应力钢铰线穿过预制片梁通过群锚张拉且每一跨采用交叉分段张拉工艺，使其形成具有一定刚性的整体。从而提高桥梁的使用性能并提高极限承载能力。包括以下步骤：

(1)预应力钢绞线2张拉前的准备工作：张拉机具进场和人员进场，压力表及千斤顶应配套校验，箱形桥梁检查与文件资料准备，纵横向预应力钢绞线2应力损失计算及纵横向预应力钢绞线2理论伸长计算。

(2)预应力钢绞线2弹性模量试验：为正确计算张拉力作用下预应力钢绞线2的理论伸长量，应对不同批号的预应力钢绞线2进行弹性模量试验，试验结果报专业工程师认可，作为预应力钢绞线2理论伸长量的计算依据。

(3)孔道的摩擦力实验：实验时，在孔道中预应力钢绞线2一端装有测力计，另一端安装张拉千斤顶，预应力钢绞线2张拉至80％极限强度，张拉分为8个相同的加载和卸载增量进行，每次加载和卸载的增量、仪表显示的压力、钢绞线2伸长量以及压力盒的压力都应记录，实验应考虑预应力钢绞线2与锚具12的摩擦影响和千斤顶摩擦系数的影响，测出的摩擦力和摩擦系数应相对稳定，变化不应大于±7％，否则应查明原因，以保证理论伸长量与实际伸长量相符，如果伸长量超出限制的±7％，应分析原因并对预应力张拉操作进行修正使其最终的预张力符合设计图的规定，必要时，孔道用可溶性油或石墨进行润滑，预应力钢绞线2张拉后再进行冲洗、吹干。

(4)波纹管10的固定：设计图上只给去每3米断面波纹管10的坐标值，而波纹管10的固定须每米断面的坐标值，这需要将坐标值细化，用CAD制图法，即将一条设计提供的波纹管10的坐标值、绘制在CAD的坐标系内，再用“多段线”连接成一整圆滑线；最后找出每米坐标，用Ф10的钢筋按照波纹管10在每隔一米(或一定的距离)的断面分布情况做一个固定架16，固定架16与片梁钢筋17固定，波纹管10与固定架16用20#铁丝15拧紧，在预制时，相邻的片梁必须保证预埋波纹管10的完全对接。

(5)预应力钢绞线2铺设:此桥梁板预应力钢绞线2最长84米跨越两跨进行张拉，曲线坐标XYX立体走向，坡幅很大，弯弯曲曲，每束钢绞线2约1吨多重，钢绞线2很难铺设，采用10吨卷扬放置在已安装好的桥梁板张拉端6处上穿两束滑轮装置牵引钢绞线2行走，一端通过卷扬机9，另一端通过钢丝绳8拉钢绞线2束，钢绞线2束端头焊一个拉钩18来穿钢绞线2束。

(6)预制箱型梁的预应力钢绞线2为两端张拉，同跨采用交叉分段张拉，分组以同一张拉断面上相同长度的预应力筋为一组，因钢绞线2长达84米，曲线幅度大，考虑应力不均匀，张拉末端不好施工，从桥梁板上开一个孔预留插筋，人从孔洞下到板底一端张拉完后，另一端补张来减少预应力损失，然后将预留孔支模补上，每跨张拉端6锯齿块11倾斜坡度都不一样，要通过CAD图进行计算，再根据每跨张拉端6锯齿块11倾斜坡度制作锯齿块11装置，张拉锚具12倾斜坡度用不同厚度的垫块14来调整，因进行张拉作业时，调整锚具12和千斤顶的位置，使张拉力的作用线与孔道中心线末端的切线重合，然后才能进行张拉，只有孔道、锚环与千斤顶三对中，才不致增加孔道摩擦损失。

(7)对现浇箱形梁，以每一跨作为一个独立施工段，且预应力筋为两端同时张拉，分组以每一施工段中布置形式相同的预应力钢绞线2为一组，分三次张拉，第一次张拉以图纸规定的编号抽取部分编号钢绞线2待砼强度达C25即可张拉，第二次张拉余号钢绞线2待砼达到100％即可张拉，第三次张拉待砼强度达100％时即可张拉跨与跨之间的预应力钢绞线2编号，因现浇跨设计钢绞线2长短不一样，有些钢绞线2张拉端6在板中间，必须从板上开孔，进入板底张拉，人与千斤顶在板底，张拉机操作员在板上，上下互通进行张拉。

(8)预应力钢筋的加载顺序：0→10％控制力σ_k(记录千斤顶行程)→30％、60％、80％、100％控制力σ_k(分级加载，分级记录千斤顶行程)→103％控制力σ_k→关闭油门持荷5分钟→补足油压至103％控制力σ_k→缓慢回油锚固。

(9)进行张拉作业时，应调整锚具12和千斤顶的位置，使孔道、锚具12、千斤顶轴线在一条直线上，然后进行张拉，夹片安装时，应成套安装，夹片的顶面应平整。若存在夹片对预应力钢筋造成较严重损伤，或夹片初始握裹力较小，造成预应力钢筋回缩量增加，锚固后，夹片顶面不平度超过1mm等现象，应调整限位板凹槽深度。张拉结束，夹片的外露量宜在3～5mm，满足设计要求。

(10)为防止进行灌浆的钢绞线2孔中的浆流串余浆到未张拉钢绞线2孔中串流余浆凝固，使钢绞线2无法穿束，灌浆造成的污染应及时清理，灌浆完成后对没有进行灌浆的钢绞线2孔道用手动电葫芦将每束钢绞线2松动3-5次。

以上的仅为本发明的较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明申请专利范围所作的等效变化，仍属本发明的保护范围。