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1、持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企业，浙江海宁314415)摘要：体外预应力是后张预应力构造体系日勺重要分支之一。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孔一联的持续刚构桥，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71.38214.52m,采用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构造混凝土的。关键词：体外预应力；持续刚构；箱梁；施工技术1工程概述嘉兴至绍兴跨江公路通
2、道嘉绍大桥第VII协议段工程为北岸水中区引桥和北副航道桥的上部构造，孔跨布置为：7X(5X70)m(70+2X120+70)m+5(570)m+(6X70)m。其中：BI3#B48#、B52#B82#、B82#Z1#墩之间为十三联预制拼装法施工的70In等跨径预应力混凝土持续刚构，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持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、57
3、cm、51cm、45cm节段箱梁长L73.6m,重69172t0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1527型环氧钢绞线体外预应力体系(见图1T),其钢绞线采用防腐性能高日勺填充型环氧涂层钢绞线。其重要技术原则符合环氧涂层七丝预应力钢绞线(GBT21073-2023)B规定。单股钢绞线是由七根钢丝绞成，单根钢绞线直径sl5.24mm,钢绞线面积Ap=140u112,钢绞线原则抗拉强度Rb尸1860MPa,弹性模量Ep=L95X10,Mpa。钢绞线张拉控制应力采用原则强度的J65%,即张拉控制应力为0.65R=1209Mpa,单根钢绞线张拉力为1
4、69.26KNo图1-1体外索立面布置图图1-2体外预应力体系构造图图1-3 AI5-27体外索锚固构造示意图箱梁纵向体外预应力钢束用专用锚具，可以以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FlP后张预应力体系的验收和应用提议以及国标预应力筋锚具、夹具和连接器(GB/T14370-2023)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)的规定。锚固块和定位块处采用预埋无缝钢管成孔,符合构造用无缝钢管(GB/T8162T999)aJ规定。体外预应力钢束转向处采用H转向装置除了必须满足构造受力规定外，还必须可以以便有效地进行体外索B定位、安
5、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，体外索具有后来单根检查、单根更换的特点；上述工艺保证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他钢绞线的J正常使用，这是优于整体成品索构造的一大特点。此外单根环氧钢绞线体外索构造和施工工艺，使得体外索的J安装、张拉“化整为零”，采用B施工机械和张拉设备轻巧、以便，安全性大大提高。2体外索施工工艺流程3填充型环氧涂层钢绞线试验技术规定涂层厚度固化后日勺环氧涂层厚度及针孔修补后涂层和修补材料日勺总厚度应在400mIIOom之间。涂层的持续性涂层固化后，应无孔洞、空隙、裂纹和其他目视可见的J缺陷。涂
6、层附着力弯曲试验后，弯曲钢绞线外围日勺涂层，不应有目视可见B裂纹或黏结失效。进行拉伸试验，钢绞线的延伸率抵达1%(屈服力)后，环氧涂层不应出现目视可见的裂纹。力学性能填充型环氧涂层钢绞线的整根钢绞线的J最大力、规定非比例延伸力和最大力总伸长率应满足GB/T5224/、J规定。当时始荷载为被涂装日勺预应力钢绞线公称最大力日勺70%时，填充型环氧涂层钢绞线IoOOh后的应力松弛率应不不不大于6.0%o(5)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，同毕生产工艺的填充型环氧涂层钢绞线构成。每批质量不不不大于60t。4施工前准备工作在箱梁一联安装完毕后，体外索进场施工，持续穿索、张拉作业
7、，直至全桥体外索安装完毕。(1)施工次序本阶段钢筋混凝土梁架设完毕一准备工作一穿体外索一体外索张拉一端部防腐。(2)施工准备千斤顶、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0标定是整个系统B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。千斤顶的标定的精确与否关系到整个索体的受力，直接影响工程的质量，因此千斤顶的标定是准备工作0重点，必须严格按照标定B程序进行，规范规定，千斤顶与配套油压表使用6个月或已张拉作业抵达200次须进行标定、校验。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
8、一段锚具处，后来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l2m长BHDPE管插入孔内并使其固定，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B不受损伤。如图4-1所示：图4-1梁上预留孔准备同步在墩顶转向器的管口需用临时PE管对钢绞线做铺垫，同步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）。图4-2临时导向的根轴示意钢绞线下料在穿索前必须将本阶段所有B钢绞线下料完毕，运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B
9、位置隔2m间距布置一块垫木（外包土工布或胶皮）进行施工，过程中注意环氧层日勺保护（见图4-3）。下料长度要考虑钢绞线的传束张拉的需要，此外还要增长一种垂度的影响值（开始按长度的1%考虑，背面有经验后可酌情按实际减少），每盘钢绞线要按照钢绞线总长提前计算好每次下料长度和下料次数，做到最大充足运用，以免挥霍钢绞线。B. P*七土锚图4-3钢绞线下料示意图安装箱梁内临时支撑装置为了减少钢绞线在穿索过程中日勺垂度及防止钢绞线与梁底板面接触，在2米左右的间距设置临时支撑架，托住钢绞线.。临时支撑架装有塑料滚轮，保护钢绞线环氧层。5体外索安装本项目采用人工导引、单根钢绞线穿索的施工工艺（见图5-1）。放线
10、架图5-1穿索整体示意图详细操作环节如下：检查：调整检查整个预埋导向管状况，走势目测直线应平滑顺直，曲线应顺畅，无死弯硬折，无破损，还应重点检查张拉端与否牢固，接头与否完好。导引：在导入口与梁内配置监视人员指挥下，将第一根钢绞线从预留孔处穿入，抵达箱梁内。穿索：指挥梁内施工人员将钢绞线从索盘上人工牵入整个穿索通道，直至钢绞线末端也进入梁内；梁内通道每隔10米安排一名工人，人工将钢绞线逐一传送到规定位置。反穿（第一跨安装时会出现的工序）：将钢绞线反向牵引，直至抵达后端锚具处，在预留出张拉长度后（不可过长，也不能过短，要严格控制）安装夹片锚固；另一端同样处理。反复上述环节将27根钢绞线安装完毕。在
11、钢绞线穿过锚具时和墩顶转向器前均需先从背面穿一引棒，将钢绞线端部与引棒连接后向前送钢绞线，使其通过转向部分，如图5-2、5-3所示：图5-3锚板安装示意图每根钢绞线穿索前都要进行编号，钢绞线在穿过度丝板、束梳器时都需按孔位布置，一一对应穿索，不能有交叉现象。钢绞线穿索按照从下往上的次序，依次穿索，如图5-4所示:图5-4穿索次序示意图注意：穿索前，穿索过程中，要把减震塑料套管按照不同样0位置提前套入钢绞线内,否则后期无法安装减震限位索夹，如图5-5所示:图5-5减震塑料套管安装图穿索过程中，应在钢绞线前进沿途箱梁底板上铺设橡胶或尼龙支撑轮或棉毡等物，防止钢绞线与锐物摩擦导致环氧涂层破损。如图5
12、-6：图5-6现场钢绞线铺垫支撑保护6钢绞线张拉本工程的张拉方式采用两端对称张拉。（1）单根张拉采用4台单孔张拉千斤顶两端两侧对称张拉（见图67）。采用单根张拉虽然张拉次数较多，不过设备拆装简便、操作灵活。图6-2对称张拉示意图（2）张拉工艺接通油泵和千斤顶的油管，检查精密压力表与否与千斤顶相符，在未张拉之前，可以在空载的状况下活动两个行程，保证千斤顶在张拉时无任何问题。启动油泵，在张拉过程中，钢绞线缓慢被拉出。当抵达设计、监测监控给定B张拉吨位后，应先稳住油压，检查索力值与否对B,在通过一段持荷时间（2分钟左右）后，然后启动顶压缸，运用顶压杆将夹片顶进锚板内，最终回油，缓慢卸除拉力。回油、关
13、机、断电、完毕张拉的全过程。张拉示意见图6-3：图6-3张拉示意图（3）张拉力控制张拉前要对钢绞线预张拉，以消除环氧钢绞线B垂度（一般取值为最终张拉力日勺10%）o预张拉后千斤顶不拆下，继续张拉至设计索力，此时测出钢绞线0伸长量，伸长量之和与理论计算值比较，限差为6乐符合者持荷2分钟锚固，否则，应反复张拉。等所有钢绞线张拉完毕后根据索力实际状况确定与否再以100%设计张拉力补拉一次，并测量每根钢绞线的张拉力。每束钢绞线从上往下、从左往右张拉，次序如图6-4所示：图6-4张拉次序示意图(4)张拉施工要点施工要严格按设计所提出日勺张拉程序及张拉力进行。对施工中出现B异常现象，应停止施工，并及时报请
14、现场监理和设计，待查明原因，采用措施后再继续施工。千斤顶、油泵等整个加载系统在施工前必须标定，以保证张拉控制的精确性。施工中应同步观测油压表读数。当张拉设备，如：千斤顶、压力表等损坏或超过规定有效期限，应重新进行标定。张拉操作必须逐层、平稳、对称进行，不容许出现超载现象，并作好张拉记录。本体系工作夹片设计使用次数为5次(设计最大张拉力)，若张拉次数超过5次，需及时更换工作夹片。对称张拉的J索股，张拉两端时操作人员必须使用对讲机保持通话，同步开始张拉，并保持匀速张拉速度，同步结束张拉。体外索的施工必须精心组织施工，严格按照设计规定和有关规定进行，张拉前机具必须精确检校，钢绞线应实测出各项性能指标
15、。张拉时采用张拉力和伸长量双控，严格控制张拉力，并校核伸长量，张拉次序尽量对称分级进行。体外索张拉过程中必须进行箱梁变形监测,保证施工质量。7 .减振限位及防腐处理(1) 减振限位装置的J固定根据实际索体的位置，结合理论点的位置确定限位装置的安装位置，然后将限位装置固定如图6-5o固定后对预埋板及螺杆进行清理洁净并打磨除锈，然后涂刷富锌环氧漆进行防锈。图7-1减振限位装置图(2) 端部防腐处理调索力完毕后根据更换钢绞线时预留长度(根据设计规定)切断锚后钢绞线。嘉绍大桥的防腐方案为防腐压板和锚板之间灌蜡，然后在外露部分绞线四面涂抹蜡油0方案，如图6-6所示：图7-2体外束锚头防腐布置图详细防腐施
16、工环节如下;注胶接通油泵与注胶枪日勺连接，将聚氨酯密封胶放入注胶枪内，连接注胶弯管，准备注入。根据嘉绍大桥27孔锚具规定，每个锚具内注胶360ml,将360mlB聚氨酯密封胶用2.53.0MPa日勺油压缓慢口勺平均注入锚具上日勺3个注胶孔内。包装在锚板四面用牛皮纸塑复合布缠绕一圈，然后用高强复合自粘胶带固定四面，并且把接口处连接牢；在防松压板处（图示到之间），用高强度胶带缠绕2-3圈，必须拉紧后缠绕粘牢，保证复合布和防松压板之间没有缝隙，以便灌蜡；在防松压板背面用高强度复合自粘胶带将牛皮纸塑复合布缠绕1-2圈，缠绕完毕后检查牛皮纸塑复合布和锚板、防松压板的边缘处与否完好；在最上方开一种孔，用铁
17、皮弯曲成一种槽插在孔中，以便灌蜡；从每根钢绞线的末端将密封套套进去（大端朝外），用34B镀锌管推至与防松压板压实，堵住防松压板孔与钢绞线之间日勺间隙;将蜡油装在铁桶里进行初溶解，然后用2023M的加热棒加热融化，直至温度抵达150度;在铁桶旁做好防护措施，用不锈钢瓢将液态B蜡油缓慢浇入孔中，尽量平稳倒入，防止溅出伤人，直至溢出为止；等待约30分钟待蜡油固化后拆除牛皮纸塑复合布，检查蜡油固化状况，（符合规定后来便不用拆除）；用长一字批将密封套一一拔出，反复运用。钢绞线外露部分的防腐措施在绞线擦拭管的前端缠绕棉布，用带有蜡油B绞线擦拭管将防松压板背面0钢绞线擦拭一遍，保证所有钢绞线上都涂抹上蜡油；
18、将用棉布制成的防护罩套在绞线束上面，在靠近防松压板日勺一面紧贴防松压板，并用封箱胶带粘牢；在制成的防护罩四面以及断面上均匀涂抹蜡油，厚度约5mm；在涂抹过蜡油的防护罩上再套一种防护罩，开口端紧贴防松压板，并在防护罩四面缠绕封胶带3-4圈。将锚具日勺保护罩安装就位，防腐工作完毕。端部防腐示意图见图7-4。图7-5端部防腐示意图8 .钢绞线保护措施和修补环氧层是决定环氧钢绞线使用寿命的重要原因，为了保证本项目体外索卧J使用寿命，在施工期间必须采用措施保证环氧层不受损伤。环氧钢绞线的运送及现场堆放保护工艺措施运送本项目日勺环氧钢绞线是成盘包装，运送为汽车运送，运送过程中采用日勺保护措施：a、货品装卸
19、时必须使用柔性吊装，钢绞线发货到现场时为木质成盘索，吊装时应运用索盘轴心进行操作，严禁吊具直接接触索盘表面，保证不损伤环氧涂层填充型钢绞线；b、吊装过程应指挥恰当，防止索盘与异物碰撞损伤；c、运送过程中，盘装钢绞线必须平稳固定，并加隔离物，保证货品之间不受颠簸挤压。现场堆放成盘包装的环氧钢绞线运送至现场后，下料前需要在临时场地进行堆放，堆放期间采用如下措施：a、场地应选用平整开阔堆场，场地表面基本平整，无障碍、无锐物、无明显低凹，排水畅通；b、钢绞线盘边底下垫放好固定B木垫，防止滚动；c、场地上方无其他施工影响，防止异物坠落砸伤线盘；不合适放在车辆通道旁，以防受损；环氧钢绞线现场下料保护工艺措
20、施a、严禁下料时将钢绞线直接在地面上拖动，应布置好托架后，在托架上下料；b、卷盘后，在下料好0钢绞线堆放前，应在地面上放置木垫，防止卷盘与地面直接接触擦伤；c、卷盘堆场，须在钢绞线卷盘上覆盖雨布，防止表面被污染。图8-2钢绞线现场下料保护措施图8-3钢绞线下料和堆放照片安装环节施工通道在体外预应力钢绞线施工前，检查体外束施工的整长施工通道，保证安装通道无异物，畅通。a、保证安装通道无异物、畅通,在转向器、导向管内部及入口若有混凝土干涉，必须予以凿除处理；b、在体外索穿索施工的施工通道上按间隔架设支架或在通道上加以软质垫材，严禁环氧钢绞线与地面、箱梁内壁和其他坚硬部位直接接触。c、在预留孔、定位
21、器管口等转折处，必须做好导向防护措施，防止环氧层被损伤；d、使用黄油涂抹导管口，用于临时润滑。必要时可以在孔道、转角、弯折出涂抹润滑油脂。润滑油脂使钢绞线穿索愈加顺畅，孔道内某些细小的摩擦也能防止，有助于环氧层0保护。图8-4转向装置润滑脂涂抹示意图环氧钢绞线传入梁内环节在钢绞线牵引进入梁内日勺过程中，为了保护环氧层不被损伤需要将一段300cm长BHDPE管插入孔内并使其固定，用磨光机将HDPE管口打磨平滑，保护环氧钢绞线B不受损伤。图8-5使用PE管做穿索保护照片有的转角位置需安装尼龙滑轮作为导向，并和保护大PE管形成完好日勺穿索通道。图8-6转向滑轮和PE管的使用照片环氧钢绞线通过预留孔道
22、环节体外索预留通道需要临时铺垫PE管或是土工布等做保护，防止钢绞线环氧层与管壁发生磨损而破坏。在锚具端，钢绞线进入索导管口时，也必须做好保护措施。图8-7预留穿索通道的保护2环氧钢绞线穿索环节体外索穿索过程中，由于转角较多，为了钢绞线能较顺畅通过，需要在通道前后使用尼龙胶辑做导引。尼龙滚轮aJ合理使用是环氧钢绞线在穿索过程中不受损伤的重要保证。图8-9体内索齿块处使用滚轮垫高体外索直索段很靠近梁底部，为保护环氧不在穿索时磨损，采用大量日勺土工布或是彩条布做保护。图8-10钢绞线贴近梁底位置为防止擦伤采用的保护措施体外索张拉完毕后临时保护环节体外索张拉结束后，再次对已安装、张拉完毕的钢绞线进行检
23、查，排除隐患为防止后续工作对索体B破坏，必要时使用PVC缠绕带进行临时保护，后续工作结束后拆除。图8-12张拉完毕后对钢绞线、锚具和锚后钢绞线临时保护措施在施工过程中，一旦发现钢绞线日勺环氧涂层有损伤时应立即修补，详细操作如下：（1）修补材料配置：高粘度修补用液态环氧树脂。（2）使用专用工具（主剂、固化剂各自一种）（见图8-13）,沾少许主剂于作业板上，同步沾少许固化剂于作业板上的主剂旁边。图8-13修补材料（3）用专用工具将作业板上的主剂、固化剂混合。（4）用灯光配合（如有必要）确定受伤的位置，清洁受伤钢绞线表面，不得有水迹、污垢等。（5）用热风机稍稍加热受伤位置，用专用工具取修补剂，和环氧
24、涂层钢绞线成45。角，将修补材料涂到修补处，热风机在修补处吹热风，使修补剂干燥；用手指触摸修补处环氧层目视无软化现象则修补处环氧层已固化、干燥。撞伤与擦伤处不得发既有钢丝破损或受伤以及生锈现象，若发现以上现象则不得采用修补措施！此外假如钢绞线发现大面积的破损也不得采用修补措施。参照文献中交公路规划设计院.嘉兴至绍兴跨江公路通道嘉绍大桥施工设计图嘉绍跨江大桥工程建设指挥部，浙江省交通厅工程质量检查局，交通运送部公路科学院.嘉绍大桥专用施工技术规范3中铁大桥局嘉绍大桥VII标项目部.实行性施工组织设计作者简介：林洁君（1986）,女，助理工程师，2023年毕业于长沙理工大学桥梁工程专业，获学士学位,。
