摘要：PSC梁因其具有抗裂性好、自重輕、受壓構(gòu)件穩(wěn)定性強的優(yōu)點，在橋梁得到了廣泛應用。依托非洲馬古富力大橋工程，分析工程PSC梁預制及安裝全過程關(guān)鍵技術(shù)。結(jié)果表明：采用應力和伸長量雙控方法進行鋼絞線伸長計算較為準確；預制梁張拉過后，可以考慮采用優(yōu)化混凝土配合比和梁端臺座處理的方式，去有效解決梁端混凝土破裂的問題。

關(guān)鍵詞：矮塔斜拉橋；PSC預制梁；鋼絞線；伸長量；梁端破損

0 引言

體外預應力具有損失少、永存應力可測試、主動受力等優(yōu)點，但目前體外預應力用于連續(xù)梁橋的工程案例還較少[1-2]。基于此，陳思鵬[3]以某高速公路中一座預應力混凝土T梁橋作為研究對象，闡述了該橋的病害情況、檢查手段、病害原因及加固手段。何濤等[4]以某裂縫病害較為嚴重的大跨徑連續(xù)梁橋為例，對附加自錨式懸索橋加固方案設(shè)計及施工要點展開分析。李海洋[5]以某懸臂澆筑施工的預應力混凝土連續(xù)梁橋為研究對象，通過Midas Civil有限元軟件進行建模計算，探討結(jié)構(gòu)自重、剛度和預應力張拉控制力等敏感性參數(shù)對施工控制的影響。薛翔宇[6]基于某預應力混凝土連續(xù)箱梁橋體內(nèi)與體外混合配束特點，通過數(shù)值有限元分析和現(xiàn)場實測研究了體外預應力的損失規(guī)律。

本文依托非洲馬古富力大橋工程，對PSC梁預制及安裝全過程關(guān)鍵技術(shù)進行計算和分析，相關(guān)研究成果可為相似工程的施工和設(shè)計提供一定的指導、借鑒意義。

1 工程概況

馬古富力大橋位于坦桑尼亞北部姆萬扎省，穿越非洲最大湖泊—維多利亞湖中，大橋全長3200m，是目前非洲最長矮塔斜拉橋。馬古富力大橋橋跨布置形式為31×40mPSC簡支梁+（100m+160m+160m+100m）三塔雙索面斜拉懸灌梁+31×40mPSC簡支梁。引橋部分采用806片、標準準跨徑為40m的預制預應力混凝土I形梁，如圖1所示。

2 總體施工流程

本項目引橋采用預制40mPSC梁共計806片。預制臺座14個，定型鋼模板6套。預制梁鋼筋在加工廠集中加工，配送到現(xiàn)場綁扎。波紋管采用鍍鋅鋼帶現(xiàn)場卷制、連接，并準確定位到鋼筋骨架。

波紋管內(nèi)預穿PE管保護，混凝土澆筑完成后，終凝前拔出。混凝土由拌合站集中供應，運輸至現(xiàn)場后，通過龍門起重機起吊料斗或泵送方式將混凝土送入模板。梁體采用土工布覆PrPsNTXF2b0Lo4aWPCbUcg==蓋，灑水養(yǎng)護到設(shè)計強度后穿入鋼鉸線，并采用穿心頂對稱張拉。

張拉順序由上至下，由中間向兩邊，張拉以應力控制為主，伸張量校核。張拉完成7d內(nèi)內(nèi)及時壓漿封錨。然后應用龍門起重機場內(nèi)移梁。

預應力PSC梁頂寬0.9m，底寬1.1m，高度1.85m，采用C60混凝土后張預制混凝土結(jié)構(gòu)，施工關(guān)鍵流程如圖2所示。

3 預制梁張拉

3.1 預應力損失分析

本工程預制梁采用兩端對稱后張法施工。在鋼絞線受力分析過程中，首先要考慮的因素就是張拉過程中的預應力損失。通常來說，預應力損失主要包括：預應力筋與管道內(nèi)壁間的摩擦損失；錨具受力后的壓縮變形，預應力筋松弛引起的預應力損失；混凝土收縮徐變引起的應力損失；混凝土壓縮引起的應力損失等。

3.2 張拉伸長量計算

而在實際施工過程中，上述因素導致的應力損失往往無法準確測定。而設(shè)計圖紙中給出的張拉控制應力，除預應力筋與管道內(nèi)壁間的摩擦損失未考慮外，其他影響預應力損失的因素都已經(jīng)考慮到。為此現(xiàn)場施工技術(shù)人員可采用此值為基準，進行后續(xù)張拉伸長量計算。

本次鋼絞線張拉伸長量的計算，以工程實例中預制梁一束鋼絞線N1來計算分析。張拉采用兩端對稱張拉，故N1最終伸長量的計算可采用一半鋼絞線伸長量值的2倍即可。

本工程鋼絞線采用抗拉強度標準值1860MPa、公稱直徑15.2mm的低松弛鋼絞線，單根鋼絞線截面面積138.7mm2，彈性模量2×105MPa，錨下控制應力1302MPa，經(jīng)計算得到鋼絞線N1最終伸長量為239.5mm，其值為段1至段7伸長量和的2倍。

3.3 預應力張拉控制

本工程預應力張拉階段采用應力和伸長量雙控方法，以應力為準，以伸長量作為校核。最終將張拉應力控制在理論張拉應力5%范圍內(nèi)，將鋼絞線實際伸長量與理論伸長量控制在6%范圍內(nèi)。N1波波紋管曲線偏距如圖3所示。

4 PSC梁安裝

4.1 施工總體流程

架梁采用120t的雙導梁架橋機進行架梁，先從基貢戈端按A1－P1－P31順序架梁，然后拆除架橋機，倒運至布西西端，再按A2－P65－P36順序架梁。運梁采用2臺120t的專用運梁車，直接將梁喂至架橋面的尾部；布西西端架梁，運梁車從棧橋上通運梁。所有下部結(jié)構(gòu)，根據(jù)架梁順序施工。關(guān)鍵施工流程如圖4所示。

4.2 施工關(guān)鍵要點

4.2.1 墊石、支座施工

進行墊石混凝土澆筑。清洗、鑿毛蓋梁頂墊石區(qū)域，調(diào)整預埋鋼筋及錨固螺栓孔位。補充綁扎遺留鋼筋，放樣墊石準確位置，安裝墊石定型鋼模并固定牢固。用起重機及料斗配合人工，將混凝土輸送入模，插入式振搗器振搗密實，并灑水養(yǎng)護7d。

進行支座安裝。將支座墊石頂面支座安放區(qū)域浮漿清除、鑿毛，預留錨固孔吹洗干凈。放樣支座中心十字線，彈出支座安裝橫縱線。采用水平尺寸對支座安放位置平整度進行檢測并調(diào)整至合格。安放支座，使支座中心線與墊石中心線重合，再用水平尺檢查支座上鋼板的平整度，合格后灌注支座調(diào)平砂漿。支座調(diào)平砂漿采用專用高強度成品料，機械拌合，高位壓力灌漿。

4.2.2 梁體運輸

梁封錨混凝土達到設(shè)計強度后，即可進行梁的安裝。在存梁廠用2臺龍門起重機將梁橫向吊裝到運梁車上，用4個鋼桁架將梁體固定在運梁車上，桁架與梁體間設(shè)置膠皮墊，防止梁體被劃傷。梁體運輸行駛速度不能超過5km/h，轉(zhuǎn)彎半徑不小于40m?？紤]到架梁的周期太長，若等待架梁完成后，再施工橋面鋪裝，工期太緊張。I型梁的穩(wěn)定性比較差，長期在沒有永久固結(jié)的單組梁體上運梁，存在安全隱患?；诖?，采取左右線錯開運梁、錯開施工橫隔板的橋面鋪裝方案。具體方案如下：以伸縮縫為單元，架完一個單元梁體后，梁車先從左幅運梁，開展右幅橫隔板的橋面鋪裝。待右幅的橋面鋪裝混凝土強度達到設(shè)計值后，梁車再導向從右側(cè)鋪好的橋面上運梁，再進行右幅的橋面鋪裝，如此循環(huán)，以期整體進度均衡，同時確保運梁安全。

4.2.3 梁體安裝

PSC梁架橋機按照40m梁進行配置，根據(jù)總體工期要求，配置1臺架橋機從基貢戈端向主橋方向架梁，完成后再拆裝到布西西，從布西西端向主橋方向架梁。

5 預制梁張拉后兩端破損問題處置

5.1 原因分析

預制梁在臺座上澆筑成型，待齡期滿足要求、預應力張拉過后，彎曲應力會使梁體向上撓曲。不同梁間撓曲度并不完全相同，撓曲度的產(chǎn)生是預制梁生產(chǎn)過程中普遍存在的現(xiàn)象。

本工程預制梁張拉過后出現(xiàn)梁端混凝土產(chǎn)生破裂、掉塊缺角等現(xiàn)象。通過張拉前后梁體姿態(tài)的變化不難發(fā)現(xiàn)，預制梁受力向上產(chǎn)生撓曲后，梁中部區(qū)域因起拱而脫離臺座，梁體兩端成為支撐梁體質(zhì)量的支點。梁體撓曲過程中，支點位置處發(fā)生橫向和豎向位移。而本項目的臺座可以滿足梁體梁端橫向的位移要求，但豎向位移卻被臺座端部的鋼板而限制，進而導致梁體梁端支點位置處受力集中，使梁端出現(xiàn)擠壓破裂、表面脫落現(xiàn)象，一定程度上影響了梁體成型質(zhì)量、耐久性和整體外觀。

5.2 端頭防損措施

防損措施的采取主要是從兩個方面考慮：一是盡量減少梁體受力變形，二是減少梁體端頭受力變形的阻力，并滿足承受梁體自重的要求。本文從以上兩方面著手，提出預防端頭受損措施。

5.2.1 調(diào)整混凝土配合比

本工程預制梁采用C60，強度等級較高，膠凝材料的使用量較大。而膠凝材料的大量使用會降低混凝土的彈性模量，在施加預應力后，梁體變形將增大，進而將增加梁端破裂的風險。對此技術(shù)人員可以考慮在滿足混凝土強度的前提下，通過改變混凝土配合比的方式，控制膠凝材料的用量，進而增加混凝土的彈性模量，縮小張拉過后梁端變形量。經(jīng)過技術(shù)人員多次調(diào)試配合比并驗證，確定將膠凝材料用量控制在500kg/m3較為理想。除上述提到的控制膠凝材料用量的措施外，增大混凝土粗骨料用量，減少砂率，也可以起到同樣的效果。

5.2.2 調(diào)整制梁臺座端頭

除了上述措施外，還可以考慮采用降低臺座梁端部區(qū)域剛性的方式，給予梁體張拉過后梁端支點位置處變形空間，從而減弱梁端混凝土局部應力，降低梁端破裂風險。針對本工程，技術(shù)人員采用將梁臺座對應梁端部區(qū)域10cm范圍內(nèi)的鋼板替換為橡膠材料。此橡膠材料既具有一定的支撐強度，可滿足對梁體正常的支撐需求，同時又具有一定彈性，滿足梁端因張拉而導致的變形需求。梁端臺座處理如圖5所示。

6 結(jié)束語

本文依托非洲馬古富力大橋工程，通過實際工程分析PSC梁預制及安裝全過程關(guān)鍵技術(shù)。PSC梁預制施工關(guān)鍵流程主要是鋼筋加工與安裝、波紋管安裝和保護、錨具與防焊鋼筋安裝、模板加工與安裝、混凝土澆筑、拆模與養(yǎng)護、鋼絞線下料與穿束、預應力鋼絞線張拉、移梁、孔道壓漿、封錨。通過對實例預制梁的張拉過程和結(jié)果對比分析可知，采用應力和伸長量雙控方法，以應力為準，以伸長量作為校核，進行鋼絞線伸長計算較為準確，預制梁張拉控制應力和伸長量的關(guān)系，基本都處于雙控標準下的合格區(qū)域。關(guān)于預制梁張拉過后梁端混凝土破裂問題，可以考慮采用優(yōu)化混凝土配合比和梁端臺座處理的方式去有效解決。

參考文獻

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