二级建造师《市政实务》：城市桥梁预应力混凝土施工技术

‌1)预应力混凝土定义

预应力混凝土：是在结构受到外部承重之前，先对着受拉部位的结构施加一定的压力，用以抵消外部承重带来的混凝土拉应力。而提前施加的压力就是预压应力，简称预应力。这样做的目的是减小拉应力，延缓构件开裂(或者不开裂)，从而提升构件的抗裂性能和刚度。

2)预应力混凝土构件的施工方法

(1)先张法

一般用于预制构件，在混凝土灌筑之前，先将由钢丝(钢绞线或钢筋)组成的预应力筋张拉到某一规定应力，并用锚具锚于台座两端支墩上，接着安装模板、构造钢筋和零件，然后灌筑混凝土并进行养护。当混凝土达到规定强度后，放松两端支墩的预应力筋，通过粘结力将预应力筋中的张拉力传给混凝土而产生预压应力。

(2)后张法

用于现浇构件，先浇筑构件，然后在构件上直接施加预应力。一般做法是先安置后张预应力筋成孔的套管、构造钢筋和零件，然后安装模板和浇筑混凝土。预应力筋可先穿入套管也可以后穿。等混凝土达到强度后，用千斤顶将预应力筋张拉到要求的应力并锚于梁的两端，预压应力通过两端锚具传给构件混凝土。为了保护预应力筋不受腐蚀和恢复预应力筋与混凝土之间的粘结力，预应力筋与套管之间的空隙必须用灌浆料灌实。灌浆料除起防腐作用外，也有利于恢复预应力筋与混凝土之间的粘结力。

为了方便施工，有时也可采用在预应力筋表面涂刷防锈蚀材料并用塑料套管或油脂包裹的无粘结后张预应力。后张法在现浇连续箱梁和盖梁中采用较多。

3)预应力筋及管道

(1)预应力筋材料要求：

每批钢丝、钢绞线、钢筋应由同一牌号、同一规格、同一生产工艺的产品组成。

新产品及进口材料的质量应符合相应现行国家标准的规定。

预应力筋进场时，应对其质量证明文件、包装、标志和规格进行检验，并应符合下列要求：

钢丝、钢绞线检验每批重量不得大于60t;对每批逐盘进行外形、尺寸和表面质量检查。再从每批中任取3盘，在每盘任一端取样进行力学性能试验及其他试验。试验结果有一项不合格则该盘报废，并从同批次未试验过的盘中取双倍数量的试样进行该不合格项的复验，如仍有一项不合格，应逐盘检验，合格者接收。

精轧螺纹钢筋检验每批重量不得大于60t;对其表面质量应逐根进行外观检查，外观检查合格后每批中任选2根钢筋截取试件进行拉伸试验。试验结果有一项不合格，则取双倍数量的试样重做试验。如仍有一项不合格，则该批钢筋为不合格。

存放的仓库应干燥、防潮、通风良好、无腐蚀气体和介质。存放在室外时不得直接堆放在地面上，必须垫高、覆盖、防腐蚀、防雨露，时间不宜超过6个月。

(2)预应力筋的制作：

预应力筋下料长度应通过计算确定，计算时应考虑结构的孔道长度或台座长度、锚(夹)具长度、千斤顶长度、镦头预留量，冷拉伸长值、弹性回缩值、张拉伸长值和外露长度等因素。

预应力筋宜使用砂轮锯或切断机切断，不得采用电弧切割。

预应力筋采用镦头锚固时，高强度钢丝宜采用液压冷镦;冷拔低碳钢丝可采用冷冲镦粗;钢筋宜采用电热镦粗，但HRB500级钢筋镦粗后应进行电热处理。

预应力筋由多根钢丝或钢绞线组成时，在同束预应力钢筋内，应采用强度相等的预应力钢材。编束时，应逐根梳理直顺不扭转，不得互相缠绕。编束后的钢丝和钢绞线应按编号分类存放。钢丝和钢绞线束移运时支点距离不得大于3m，端部悬出长度不得大于1.5m。

(3)管道与孔道：

后张有粘结预应力混凝土结构中，预应力筋的孔道一般由浇筑在混凝土中的刚性或半刚性管道构成。一般工程可由钢管抽芯、胶管抽芯或金属伸缩套管抽芯预留孔道。浇筑在混凝土中的管道应具有足够强度和刚度，不允许有漏浆现象，且能按要求传递粘结力。

常用管道为金属螺旋管或塑料(化学建材)波纹管。

④管道的检验：

管道进场时，应检查出厂合格证和质量保证书，核对其类别、型号、规格及数量， 应进行管道外观质量检查、径向刚度和抗渗漏性能检验。

管道按批进行检验。金属螺旋管每批由同一生产厂家，同一批钢带所制作的产品组成，累计半年或50000m生产量为一批。塑料管每批由同配方、同工艺、同设备稳定连续生产的产品组成，每批数量不应超过10000m。

⑤管(孔)道的其他要求：

在桥梁的某些特殊部位，设计无要求时，可采用符合要求的平滑钢管或高密度聚乙烯管，其管壁厚不得小于2mm。

管道的内横截面积至少应是预应力筋净截面积的2.0倍。不足这一面积时，应通过试验验证其可否进行正常压浆作业。超长钢束的管道也应通过试验确定其面积比。

4)锚具、夹具和连接器

(1)基本要求：

预应力筋用锚具、夹具、连接器和锚垫板表面应无污物、锈蚀、机械损伤和裂纹。

(2)验收要求：

锚具、夹具及连接器进场验收时，应按出厂合格证和质量证明书核查其锚固性能类别、型号、规格、数量，确认无误后进行外观检查、硬度检验和静载锚固性能试验。

验收应分批进行，锚具、夹片应以不超过1000套为一个验收批。连接器的每个验收批不宜超过500套。

5)预应力张拉施工

(1)基本要求：

预应力筋的张拉控制应力必须符合设计要求。

预应力筋采用应力控制方法张拉时，应以伸长值进行校核。实际伸长值与理论伸长值的差值应符合设计要求;设计无要求时，实际伸长值与理论伸长值之差应控制在6%以内。否则应暂停张拉，待查明原因并采取措施后，方可继续张拉。

预应力张拉时，应先调整到初应力(σ0)，该初应力宜为张拉控制应力(σcon)10%～15%，伸长值应从初应力时开始量测。

预应力筋张拉时，应对张拉力、压力表读数、张拉伸长值、锚固回缩及异常情况处理等作出详细记录。

预应力筋的锚固应在张拉控制应力处于稳定状态下进行，锚固阶段张拉端预应力筋的内缩量，不得大于设计要求或规范规定。

张拉设备的校准期限不得超过半年，且不得超过200次张拉作业。张拉设备应配套校准，配套使用。

(2)先张法预应力施工：

张拉台座应具有足够的强度和刚度，其抗倾覆安全系数不得小于1.5.抗滑移安全系数不得小于1.3.张拉横梁应有足够的刚度，受力后的最大挠度不得大于2mm。锚板受力中心应与预应力筋合力中心一致。

预应力筋连同隔离套管应在钢筋骨架完成后一并穿入就位。就位后，严禁使用电弧焊对梁体钢筋及模板进行切割或焊接。隔离套管内端应堵严。

同时张拉多根预应力筋时，各根预应力筋的初始应力应一致。

张拉过程中，预应力筋不得断丝、断筋或滑丝。

放张预应力筋时混凝土强度必须符合设计要求，设计未要求时，不得低于设计混凝土强度等级值的75%。放张顺序应符合设计要求，设计未要求时，应分阶段、对称、交错地放张。放张前，应将限制位移的模板拆除。

(3)后张法预应力施工：

预应力管道安装应符合下列要求：

管道应采用定位钢筋牢固地定位于设计位置。

管道应留压浆孔与溢浆孔;曲线孔道的波峰部位应留排气孔;在最低部位宜留排水孔。

管道安装就位后应立即通孔检查，发现堵塞应及时疏通。管道经检查合格后应及时将其端面封堵，防止杂物进入。

管道安装后，需在其附近进行焊接作业时，必须对管道采取保护措施。

当钢筋和预应力管道或其他主要构件在空间位置上发生干扰时，可适当调整钢筋的位置，以保证钢束管道或其它主要构件位置的准确。钢束锚固处的普通钢筋如影响预应力施工时，可适当弯折，待预应力施工完毕后及时恢复原状。施工中如发生钢筋空间位置冲突，可适当调整其布置，但应确保钢筋的净保护层厚度。

预应力筋安装应符合下列要求：

先穿束后浇混凝土时，浇筑混凝土之前，必须检查管道并确认完好;浇筑混凝土时应定时抽动、转动预应力筋。

先浇混凝土后穿束时，浇筑后应立即疏通管道，确保其畅通。

混凝土采用蒸汽养护时，养护期内不得装入预应力筋。

穿束后至孔道灌浆完成应控制在下列时间以内，否则应对预应力筋采取防锈措施： 空气湿度大于70%或盐分过大时，7d;空气湿度40%～70%时，15d;空气湿度小于40%时，20d。

在预应力筋附近进行电焊时，应对预应力筋采取保护措施。

预应力筋张拉应符合下列要求：

混凝土强度应符合设计要求，设计未要求时，不得低于强度设计值的75%;且应将限制位移的模板拆除后，方可进行张拉。

预应力筋张拉端的设置应符合设计要求。当设计未要求时，应符合下列要求：

曲线预应力筋或长度大于等于25m的直线预应力筋，宜在两端张拉;长度小于25m的直线预应力筋，可在一端张拉。当同一截面中有多束一端张拉的预应力筋时，张拉端宜均匀交错地设置在结构的两端。

张拉前应根据设计要求对孔道的摩阻损失进行实测，以便确定张拉控制应力值，并确定预应力筋的理论伸长值。

预应力筋的张拉顺序应符合设计要求。当设计无要求时，可采取分批、分阶段对称张拉方式。宜先中间，后上、下或两侧。

张拉过程中，预应力筋不得断丝、断筋或滑丝。

张拉控制应力达到稳定后方可锚固。锚具应用封端混凝土保护，当需较长时间外露时，应采取防锈蚀措施。锚固完毕经检验合格后，方可切割端头多余的预应力筋。

在二类以上市政工程项目预制场内进行后张法预应力构件施工不得使用非数控预应力张拉设备。

(4)智能数控张拉技术：

智能数控张拉设备指在张拉设备中加装了计算机逻辑数字化电控部件及互联网等技术形成的数控张拉控制和张拉数据传输的施工设备。不依靠人工手动控制，而是利用计算机智能控制技术，通过仪器自动操作，完成预应力筋的张拉施工。由实时张拉数据采集单元、工业遥控单元、千斤顶工作参数检测与传输单元、数据处理单元、存储单元及辅助系统组成。

(5)孔道压浆：

预应力筋张拉后，应及时进行孔道压浆，多跨连续有连接器的预应力筋孔道，应张拉完一段灌注一段。

灌浆前应全面检查预应力筋孔道、灌浆孔、排气孔、泌水管等是否畅通。

灌浆前对锚具夹片空隙和其他可能漏浆处需采用高强度等级水泥浆或结构胶等方法封堵，待封堵材料达到一定强度后方可灌浆。采用真空辅助灌浆时，应先将张拉端多余钢绞线切除，并用无收缩砂浆或专用灌浆密封罩将端部封闭。

孔道宜优先采用专用成品灌浆料或专用压浆剂配置的浆体进行灌浆。

压浆后应从检查孔抽查压浆的密实情况，如有不实，应及时处理。压浆作业，每一工作班应留取不少于3组试块，标养28d，以其抗压强度作为水泥浆质量的评定依据。

压浆过程中及压浆后48h内，结构混凝土的温度不得低于5℃，否则应采取保温措施。当白天气温高于35℃时，压浆宜在夜间进行。

孔道内的浆料强度达到设计要求后方可吊移预制构件;设计未要求时，应不低于水泥浆设计强度的75%。

在二类以上市政工程项目预制场内进行后张法预应力构件施工不得使用非数控管道压浆设备。

(6)封锚：

后张法预应力筋锚固后的外露部分应采用机械切割工艺切除。预应力筋的外露长度不宜小于其直径的1.5倍，且不应小于30mm。

锚具封闭保护应符合设计要求。当设计无具体要求时，应符合下列要求：

凸出或内凹锚具应采用与预应力结构构件相同强度等级的细石混凝土或无收缩防水砂浆封闭保护。

外露锚具和预应力筋的混凝土保护层厚度：处于一类环境时，不应小于20mm;处于二类环境时，不应小于50mm;处于三类环境时，不应小于80mm。

锚具封闭前应将周围混凝土界面凿毛并冲洗干净，凸出式锚具封锚应配置钢筋网片。

后张无粘结预应力筋锚具封闭前，锚具和夹片应涂防腐蚀油脂，并设置封端塑料盖帽封闭。对处于二类、三类环境条件下的无粘结预应力筋及其锚固系统应达到全封闭保护状态。