桥梁建设中预应力混凝土预制T梁施工技术研究

桥梁建设中预应力混凝土预制T梁施工技术研究

李威  黄川

中国水利水电第九工程局有限公司  贵州省贵阳市  550081  

摘要：随着城市化进程的加快和经济的发展，桥梁作为城市交通的重要组成部分，对于交通运输的便利性和安全性要求越来越高。预应力混凝土预制T梁作为一种常见的桥梁结构形式，由于其具有高强度、高刚度和长寿命等优势，被广泛应用于桥梁建设领域。本文结合乌兰巴托国际机场桥梁项目旨在研究预应力混凝土预制T梁的施工技术，以提高桥梁的建设质量和效率并为相关工程技术人员提供一定的参考和借鉴。

关键词：桥梁建设；预应力；混凝土；T梁施工

引言

桥梁是连接两个地点的重要交通工具，其质量和安全性对交通运输的顺畅和人民生活的便利有着重要影响。在桥梁建设中，预应力混凝土预制T梁作为一种常用的结构构件，被广泛应用于大型桥梁的梁体部分。预应力混凝土预制T梁具有高强度、高刚度、轻量化和优异的耐久性等优点，能够有效承受大跨度桥梁的荷载，提高桥梁的使用寿命和安全性。因此，研究预应力混凝土预制T梁施工技术对于改进桥梁建设质量和提高交通运输的效率具有重要意义。然而，在实际工程中，预应力混凝土预制T梁施工存在着一系列技术难题。首先，预应力混凝土预制T梁的制作需要精确的模板和模具，对生产设备要求较高。其次，预应力混凝土预制T梁的预应力布置和张拉需要严格控制，以确保梁体的承载能力和刚度满足设计要求。此外，预应力混凝土预制T梁在运输和安装过程中也存在一定的技术难题，如运输过程中的梁体振动和安装过程中的梁体错位等问题。因此，研究预应力混凝土预制T梁施工技术对于提高桥梁建设质量和安全性具有重要意义。通过研究和解决这些技术问题，可以推动预应力混凝土预制T梁施工技术的进步和创新，提高桥梁的质量和使用寿命，促进交通运输的发展和人民生活的便利。

一、工程概况

本次工程包含NUBIA的桥梁建设和两座通道的施工。桥梁共计15跨：18米长14跨，9米长1跨。全桥下部采用墩柱式基础：基础尺寸为6.5m×6.5m×1.25m，合计28座；立柱28根，含1.5m×1.5m截面的4根和1.25m×1.25m截面的24根；盖梁16片。上部结构采用装配式预应力T梁结构（其中16.95m长10片，16.4m长96片，其中,7.4m长10片），板式橡胶支座。工作的重点难点在T梁的预制和安装上面，也是工程的安全、质量、进度的控制点。

二、预应力混凝土预制T梁概述

（一）预应力混凝土预制T梁概念

预应力混凝土预制T梁是一种常见的结构构件，用于建筑和桥梁工程中。它是通过在混凝土梁中预先施加预应力，以提高其承载能力和抗弯刚度的一种梁材。

（二）预应力混凝土预制T梁特点

1. 强度高

预应力混凝土梁在预制过程中，通过在混凝土中施加预应力，能够提高混凝土的强度和承载能力。这使得T梁能够承受更大的荷载和抵抗更大的变形。

2. 跨度大

预应力混凝土预制T梁由于其优异的承载能力，可以制作较长的梁段，有效地实现大跨度结构的设计要求，减少了梁的支撑点数量，提高了施工效率。

3. 施工便利

预应力混凝土预制T梁的制作在工厂内进行，可以采用模具进行批量生产，工序标准化，可以大大缩短施工周期，提高施工效率。

4. 资源节约

预应力混凝土预制T梁可以充分利用材料资源，减少浪费。由于预制过程中可以进行精确的控制，可以最大限度地减少混凝土的用量，降低成本。

5. 施工质量可控

预应力混凝土预制T梁的制作过程在工厂内进行，可以对工序进行精细化管理，控制质量。同时，施工现场的条件也会得到有效控制，可以减少由于施工现场环境的影响而引起的质量问题。

综上所述，预应力混凝土预制T梁具有高强度、大跨度、施工便利、资源节约和施工质量可控等特点，因此在建筑和桥梁工程中得到广泛应用。

二、预应力混凝土预制T梁施工过程存在的问题

（一）预应力钢束的布设问题

预应力钢束的布设是决定T梁受力性能的重要环节。如果预应力钢束布设不合理，会导致梁体受力不均匀，增加了梁体的变形和裂缝的风险。

（二）混凝土浇筑质量问题

混凝土浇筑过程中，如果不注意控制浇筑速度、浇筑厚度和浇筑质量等因素，容易引起混凝土孔隙率过高、部分区域浇筑不密实等问题，进而影响T梁的强度和耐久性。

（三）预应力钢束的锚固问题

预应力钢束的锚固是确保T梁受力正常传递的关键。如果锚固不牢固或者存在锚固点的钢筋不足，会导致梁体受力不稳定，甚至造成钢束脱落，对梁体的承载能力产生严重影响。

（四）梁体养护不当问题

T梁在浇筑后需要进行适当的养护，以保障混凝土的早期强度发展和长期耐久性。如果养护不当，比如未按时按规定的方式进行湿养护或遭受严重的温度变化，会导致梁体内部应力的不均匀分布，进而引发裂缝和损坏。

（无）梁体运输和安装问题

在运输和安装过程中，如果没有严格按照规定的施工工艺进行操作，容易导致T梁受到外力冲击、挤压或者弯曲变形。此外，如果梁体的运输和安装不平稳或者存在过大的振动，也会对梁体的结构完整性产生不利影响。因此，必须加强对运输和安装过程的质量控制和监测。

三、桥梁建设中预应力混凝土预制T梁施工技术

（一）台座铺设

在T梁的施工过程中，首先需要进行台座的铺设。预制场是指在工地外专门设立的场地，用于制造和存放构件的地方。在预制场中，每一片梁都有一个预制台座，而不设存梁台座。在梁体张拉和压浆完成后，不需要将梁移动，而是将原先的台座作为存梁台座使用。为了防止地基因雨雪水等原因而引起的不均匀沉降，造成梁体断裂，预制台座的每个端部都设置了1米长的混凝土基础。在基础的顶面铺设了胶木板，而基础的其他部分则使用方木和胶木板作为台座。为了进一步增强台座的稳定性，台座顶面还设置了抛物线式的预拱度。这种设计可以在梁体受到外部荷载时，通过预拱度的作用，分散荷载并减少对梁体的影响，从而保证梁体的安全性。

（二）波纹管安装

波纹管的安装是预应力混凝土梁施工过程中的重要环节之一。安装波纹管的目的是为了将预应力钢束引入混凝土梁内，并在张拉过程中起到保护和传力的作用。首先，在混凝土模板搭建完成后，需要根据设计要求确定波纹管的位置和数量。垂直波纹管一般安装在梁的纵向位置，用于引导预应力钢束的垂直穿线；水平波纹管则安装在梁的横向位置，用于引导预应力钢束的水平穿线。然后，根据设计要求和施工图纸，将波纹管的长度按照需要进行切割。切割后的波纹管应保持平整并且没有明显的损伤，以确保其正常使用。接下来，将切割好的波纹管放置在混凝土模板的预留孔洞中，并使用适当的支撑和固定措施，确保波纹管的稳固和垂直水平。在波纹管安装完成后，预应力钢束将通过波纹管引入混凝土梁内。在张拉过程中，预应力钢束应穿过波纹管，并且与波纹管之间要保持一定的间隙，以确保预应力钢束的顺利穿线和张拉。最后，在预应力钢束张拉完成后，需要对波纹管进行检查和保护。检查波纹管是否存在损伤或变形，如有问题应及时修复或更换。同时，还需要对波纹管进行防腐处理，以防止外界环境对预应力钢束的腐蚀和损害。在进行混凝土浇筑前要在波纹管内穿硬塑胶管，防止波纹管在浇筑过程中变形破坏。

波纹管能够有效地保护和传力预应力钢束，确保混凝土梁的预应力效果和使用寿命。在安装过程中，需要严格按照设计要求和施工规范进行操作，并进行必要的检查和维护，以确保波纹管的正常使用和预应力梁的质量。

（三）混凝土浇筑

混凝土浇筑是在梁模板搭设完成后进行的一项关键工序，它是将混凝土材料填充到模板内，并通过振捣、压实等方式，使其形成坚固的混凝土结构。

在混凝土浇筑过程中，首先需要确保混凝土的均匀性。这意味着在浇筑过程中要保证混凝土的成分、质量和配合比的一致性，以防止出现局部强度差异或质量问题。为此，可以通过在混凝土搅拌过程中进行充分搅拌、控制水灰比和控制掺合材料的使用量等措施来实现混凝土的均匀性。其次，密实性也是混凝土浇筑过程中需要关注的一个重要因素。密实性是指混凝土内部没有空隙或空洞，可以提高混凝土的强度和耐久性。在浇筑过程中，可以通过振捣、压实等方法来实现混凝土的密实性。振捣是通过振动器将混凝土内的气泡排除，并使混凝土更加紧密。压实则是利用辊压机等设备对混凝土进行压实，使其更加紧密。混凝土的振捣，应做到“快插慢拔”。在振捣过程中，应将震动棒上下略为抽动，以使上下振捣均匀，每一插点应掌握好振捣时间。浇筑混凝土时，随时检测、控制混凝土的坍落度，从浇筑的初、中、后期随机抽取拌制的混凝土制作试件，每块片梁的试件组数按要求制作。至少有 4 组试件标准养护作评定梁体养护 28 天的强度，5 组试件随梁养护，作为拆模、预施应力等的依据。此外，控制浇筑速度和温度也是混凝土浇筑过程中需要注意的要点。浇筑速度的控制可以避免浇筑过快导致的混凝土流动不畅或坍落度过高等问题，同时也要防止浇筑过慢导致混凝土开始凝固。温度的控制可以影响混凝土的凝固过程和强度发展，过高或过低的温度都可能导致混凝土的质量问题。因此，可以通过控制混凝土的成分、水泥的水化热、环境温度等措施来控制混凝土的温度。

（四）钢绞线穿束及制作

钢绞线的穿束的目的是将预应力钢束穿过波纹管，并固定在结构中的预应力钢筋位置上，以实现预应力效果。首先，需要根据设计要求和结构需要，确定预应力钢束的张力和位置。然后，在施工现场，将预应力钢束通过波纹管的孔洞，依次穿过每个孔洞，确保钢束的位置和顺序正确。在穿束过程中，需要注意以下几点：

1. 钢绞线的张力控制

穿束时，需要对钢绞线进行适当的张力控制。张力过大或过小都会影响预应力效果和结构的安全性。因此，在穿束过程中，要根据设计要求和施工经验，控制好钢绞线的张力，确保其能够在张拉过程中达到预定的预应力力值。

2. 钢绞线的位置控制

穿束时，要确保钢绞线的位置准确无误。钢绞线的位置错误会导致预应力力传递不良或结构受力不均匀，从而影响结构的安全性和使用性能。因此，在穿束过程中，要仔细检查每个钢绞线的位置，确保其与设计要求一致。

3. 钢绞线的固定

穿束完成后，需要对钢绞线进行固定，以防止其在张拉过程中发生移位或松动。常用的固定方法有焊接、扣压和灌浆等。选择合适的固定方法，并严格按照施工规范进行操作，确保钢绞线牢固地固定在预应力钢筋位置上。

（五）预应力张拉、压浆

1.预应力张拉

预应力张拉用于增加混凝土梁的承载能力和抗震性能。在梁体混凝土强度达到设计强度后，方可进行张拉，张拉工作按设计张拉顺序和要求进行，采用两端对称同步张拉工艺，张拉力和钢绞线伸长量双控，以张拉力为主，张拉程序为： 0→初应力（20%）→100%σcon(持荷2min后锚固)。在使用锚具之前，必须逐个进行检查和验证合格后方可使用。预应力张拉的过程中，需要进行力的控制和监测。首先，根据设计要求，确定预应力钢束所需的拉力大小。然后，使用张拉设备对预应力钢束进行拉伸，直到达到设计要求的拉力。在拉伸过程中，需要进行力的监测，以确保拉力的准确控制。通常会使用张拉计或者应变计等仪器来监测拉力大小。预先施加应力值应以油压表的读数为主要依据，并根据钢绞线的伸长值进行校核。如果实际伸长值与理论伸长值相差超过±6%，必须查明原因并采取相应的处理措施。张拉作业区域应该有明显的标记，禁止非生产和非工作人员进入该区域。在开始张拉作业之前，必须调整安全阀的规定值。在张拉过程中，不允许人员站在梁的两端，并且应该设置防护罩。高压油泵应放置在梁的两侧，操作人员应站在预应力钢束的位置侧面。

2.压浆

预应力张拉后，为了确保预应力钢束与混凝土的紧密结合，需要进行孔道压浆。孔道压浆是通过在预应力钢束周围的孔道中注入浆液，将预应力钢束与混凝土紧密结合在一起。压浆可以填充孔道中的空隙，提高预应力钢束与混凝土的粘结性能，从而增强梁体的整体性能和抗震能力。

在进行压浆施工之前，必须对锚垫板上的压浆孔进行彻底清理，以确保压浆管道的通畅性。在进行拌浆前，应首先对搅拌机内壁进行充分湿润，确保水分均匀分布。接下来，将预先计量好的水加入搅拌机中，随后逐渐加入水泥并进行搅拌，直至达到均匀的混合状态。随后，将灌浆剂加入搅拌机中，进行充分搅拌，以确保浆料的均匀性和稳定性。完成搅拌后，将混合好的浆料倒入覆盖有过滤网的浆桶中。为了保持浆料的均匀性，应尽快将浆料泵送出去，如果有必要，需进行持续搅拌。当浆料的流动性、稳定性和浓度与浆桶中的浆料基本相同时，应关闭出浆端的球阀，打开排气孔上的阀门，并启动压浆泵，使其达到约0.5MPa的压力，以进行正常的补压和稳定压力。在补压和稳定压力过程中，应保持压力持续2分钟。完成后，关闭压浆泵，接通水源，并拆下阀门处的高压管道，对压浆阀、高压管道等进行清洗。

（六）封锚

封锚是指在预应力张拉和压浆完成后，对预应力钢束的锚固端进行封闭和保护。封锚的目的是保护预应力钢束不受外界环境的侵蚀，并且能够确保预应力钢束长期稳定地工作。

（七）T梁安装

1. 测量与准备

在梁体运输安装之前，测量人员需要先放出支座中心位置线和梁体安装边线，并使用墨线进行清晰标注。对于部分支座垫石顶面不平整的情况，必须事先进行打磨平整的处理，然后再进行放线和支座安装，以确保支座受力均匀，延长使用寿命。

2. 运输过程中的加固

梁体的运输安装通常采用两台吊车进行起吊就位。在运输过程中，需要使用方木和安全绳进行加固支撑，以防止运输过程中产生倾覆，确保梁体的稳定性和安全性。

3. 安装完成后的加固

安装完成后，需要及时进行加固工作，以防止已安装的梁体发生移位。加固工作可以包括使用螺栓、焊接等方式，根据具体情况选择合适的加固方式，确保梁体的固定性和稳定性。

四、结语

综上所述，预应力混凝土预制T梁的预制和安装施工技术的选择和实施对工程的成功完成至关重要。通过对底模制作、波纹管安装、混凝土浇筑、压浆处理、混凝土钢筋安装以及T梁安装等关键环节的深入分析和研究，可以更好地理解和掌握这些技术要点，从而提高施工质量和效率。

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