预应力混凝土构件施工工艺优化

预应力混凝土梁常见施工方法有先张法和后张法。先张法是在张拉台座上先张拉预应力筋，达到要求的控制预应力后用夹具将预应力钢筋临时固定，然后立模浇筑混凝土的施工方法。先张法依靠预应力筋和混凝土之间的黏结传力。后张法是先制作构件，在梁体构件内部预先留出孔道，待构件混凝土达到设计规定的强度（一般不低于混凝土设计强度的75%）后，穿入预应力钢筋进行张拉，并利用锚具把预应力筋锚固，最后进行孔道灌浆的施工方法。后张法依靠锚具传力。

1. 先张法预应力混凝土梁的制作

先张法预应力混凝土梁制作的主要设备是台座，它要承受预应力钢筋张拉时的全部张拉力，必须具有足够的强度、刚度和稳定性。如图4.2.3 所示，是一种台座示意图。台座由一个框架（两根固定横梁和两根受压柱构成）和两根活动横梁组成。固定横梁和活动横梁间设置千斤顶，预应力钢筋两端用夹具锚在活动横梁的锚固板上。

图4.2.3　先张法张拉台座示意图

先张法预应力混凝土梁施工主要工序如图4.2.4：

图4.2.4　先张法施工工序

① 预应力筋张拉、锚固。

先张法预应力混凝土梁内预应力筋的布置，从梁受力考虑，一般采用直线布置。

预应力筋的张拉工作，必须严格按照设计要求和张拉操作规程进行。预应力筋的张拉可以一端张拉，也可以两端张拉。一般的张拉原则是：左右对称张拉，由两边向中间张拉。张拉可分为单根张拉和多根整批张拉两种。单根张拉一般操作简单，但张拉速度慢。多根张拉时，应预先调整其单根预应力筋的初应力，使相互之间的应力一致，再整体张拉。多根张拉时，必须使两个千斤顶先与预应力筋对称布置，两个千斤顶油路串通，同步顶进。不同的钢筋类型，张拉的程序不同，见表4.2.1。

表4.2.1　先张法预应力筋张拉程序

注：初应力一般取 σcon的10%， σcon表示张拉控制应力。

② 混凝土浇筑、养护。

预应力混凝土梁浇筑时，根据混凝土结构尺寸数量选择浇筑顺序。全面分层适于平面尺寸不大的结构，分段分层适于结构厚度不大而面积或长度较大的结构，斜面分层多用于长度较大的结构。

同一台座的梁应一次连续浇筑。当采用输送泵输送混凝土时，必须保证混凝土连续不断地输出；当采用振捣棒振捣时，应避免触及预应力筋，并不得触及充气胶囊。

先张法预应力混凝土梁养护方式有自然养护和蒸汽养护，为了加快台座周转速度，一般采用蒸汽养护。

③ 预应力筋放张。

预应力筋的放张是先张法预应力混凝土梁制作中重要的一个工序。预应力筋的放张，必须使混凝土达到设计规定的强度（一般为混凝土强度等级的75%）才能进行。预应力筋放张应分阶段、对称、相互交错地放张。单根钢筋采用拧松螺母的方法放张时，宜先两侧后中间，并不得一次将一根预应力筋松完，以免最后放张的预应力筋自行崩断；多根整批预应力筋的放张，采用千斤顶放张时，放张应分数次完成。

预应力筋放张后，对钢丝和钢绞线，应采用机械切割的方式进行切断；对螺纹钢筋，可采用乙炔-氧气切割，但应采取必要措施防止高温对其产生不利影响。

预应力筋放张切割后的外露端头，应用砂浆封闭或涂刷防腐蚀材料，防止生锈。

预应力筋放张主要方法有：

ⅰ. 张拉放张法。

张拉放张法是在混凝土达到规定强度后，安装千斤顶重新张拉钢筋，施加的应力不应超过原有的张拉控制应力，之后将固定在横隔梁定位板前的双螺帽慢慢旋动，同一组放张的预应力螺母旋动的距离应相等，再将千斤顶回油，让钢筋慢慢放松，使构件均匀对称受力。

ⅱ. 千斤顶放张法。

在放张预应力筋之前，在台座固定端的承力架与横梁之间，分别设置一个千斤顶，待混凝土达到规定放张要求后，千斤顶同步回程，使拉紧的预应力慢慢回缩，将预应力筋放张，如图4.2.5。

图4.2.5　千斤顶放张示意图

ⅲ. 砂箱放张法。

砂箱装置放置在台座和横梁之间．放置在非张拉端，张拉前砂箱的活塞要全部拉出，箱内装满干砂，张拉时箱内砂子被压实，承担横梁的反力。放松钢筋时，打开出砂口，砂缓慢流出，活塞缩回，钢筋逐渐放松。利用砂箱放张，能控制放张速度，施工方便，能较好地保证预制梁的质量。砂箱如图4.2.6。

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图4.2.6　砂箱放张示意图

1—活塞；2—钢套箱；3—进砂口；4—钢套箱底板；5—出砂口；6—砂子

④ 检查验收、编号。

预制梁在制梁台座上放张后，即可移至存梁台座上，并为架梁做好准备。

制作单位应按照设计和规范对梁长、宽、高及外观对预制梁进行检查验收，报监理工程师批准，并填写质量验收单，必要时对板梁进行强度检验抽查，保证梁体混凝土达到设计要求。

预应力混凝土梁检查除满足一般规定外，还需满足下列要求：混凝土表面应平整、密实，预应力部位不得有蜂窝、露筋现象。如有蜂窝、麻面，其面积不得超过结构同侧面积的0.5%；如有裂缝，其宽度不得超过规范的有关规定。当蜂窝、麻面、掉角等缺陷超过规定要求时，应及时对其进行处理。当情况较严重时，应分析情况，研究处理。检查验收合格后按照设计位置对梁进行编号，并注明浇筑日期、放张日期、桥名、每跨及梁的顺序号、施工单位等。

2. 后张法预应力混凝土梁的制作

后张法适用于配制曲线形预应力筋的大型和重型构件的制作，因此目前在铁路、公路桥梁上得到了广泛应用。后张法施工预应力混凝土梁的施工工序如图4.2.7。

图4.2.7　后张法施工工序

后张法预应力混凝土梁施工主要工序：

① 预留孔道。

后张法施工在浇筑混凝土之前，须在预应力筋的设计位置预先安放制孔器，以便在梁体制成后在梁体内形成孔道。

常用制孔器有抽拔式制孔器和埋入式制孔器两种。

抽拔式制孔器即将制孔器预先安放在预应力束的设计位置上，待混凝土强度达到抽拔要求后将其拔出，构件内即形成孔道。常用的一种抽拔式制孔器（俗称抽拔管）为橡胶管制孔器，要求管壁牢固，耐磨性能好，能承受5 kN 以上的工作拉力，并且弹性恢复性能好，有良好的挠曲适应性。

胶管内如利用充气或充水来增加刚度时，管内压力不得低于500 kPa。充气（水）后胶管的外径应符合孔道直径的要求。为增加胶管的刚度和控制位置的准确，需在橡胶管内置一圆钢筋（称芯棒）。

埋入式制孔器通常采用金属或塑料波纹管，这种预埋管道的构件，在混凝土达到设计强度后，即可直接张拉管道内的预应力筋。

② 混凝土浇筑、养护。

混凝土的浇筑方法应采用连续浇筑法。对腹板底部为扩大断面的T 形梁，应先浇筑扩大部分，再浇筑其上部腹板，一般采用水平分层和斜向分层浇筑。

对于梁高较高的T 梁或I 形截面梁，如果下翼缘、腹板与上翼缘同时浇筑混凝土，浇筑腹板和上翼缘混凝土最好间隔一定时间。

箱形截面梁通常先浇筑底板混凝土，接着浇筑腹板、顶板混凝土。当箱形截面尺寸较小，底板与腹板同时浇筑时，应注意底板混凝土的浇筑，确保底板混凝土密实。

混凝土浇筑时常采用的振捣方式有平板式、附着式和插入式等。平板式振捣器用于大面积混凝土，如桥面、宽箱梁顶板、翼缘板、基础等；附着式振捣器可设在底模下和侧模上，是预制梁的主要振捣工具；插入式振捣器安装和操作简单、灵活，一般情况下均可使用这种振捣器。

混凝土养护方法主要有洒水养护法、喷淋养护法、塑料薄膜养护法和蒸汽养护法。为了加速模板周转和施工进度或在冬季混凝土施工时，可采用蒸汽法养护混凝土。

混凝土强度达到2.5 MPa 时，可拆除梁的侧模；达到张拉强度并完成预应力张拉后，即可起吊梁体，进行下一根梁的预制。

③ 穿钢丝束、张拉。

当梁体混凝土的强度达到设计强度的75%时，可进行穿束张拉。穿束前为确保孔道畅通，可用空压机吹风等方法清理孔道内的污物和积水。穿束工作采用人工直接穿束，也可以借助一根钢丝作为引线，用卷扬机牵引束筋进行穿束，或者采用专门的穿束机穿束。

张拉前须确定好张拉顺序，张拉顺序应对称于构件截面的竖直轴线。对曲线预应力筋或长度大于等于25 m 的直线预应力筋，宜在两端张拉；对长度小于25 m 的直线预应力筋，可在一端张拉。曲线配筋的精轧螺纹钢应在两端张拉，直线配筋的可在一端张拉。当同截面中有多束一端张拉的预应力筋时，张拉端宜分别设置在构件两端。预应力筋采用两端张拉时，可先在一端张拉锚固后，再在另一端补足预应力进行锚固。

④ 孔道压浆、封锚。

孔道压浆的目的是防止预应力筋锈蚀，使预应力筋与构件黏结成为整体，从而减轻锚具的受力，提高梁的承载能力、抗裂性能和耐久性。孔道压浆用专门的压浆泵进行，压浆后的浆体要求密实、饱满，并应在张拉后尽早完成，现场压浆采用真空压浆的方式。

压浆顺序应先下孔道后上孔道，以免上孔道漏浆把下孔道堵塞。直线孔道压浆时，应从构件的一端压到另一端；曲线孔道压浆时，应从孔道最低处开始向两端进行。

压浆工艺有一次压注法和二次压注法两种。一次压注法适用于不太长的直线形孔道。二次压注法适用于较长的孔道或曲线形孔道，可提高孔道压浆的密实性。

孔道压浆后应立即将梁端水泥浆冲洗干净，将端面混凝土凿毛，设置钢筋网，浇筑封锚混凝土，并进行防腐处理。封锚混凝土应采用与构件同强度的混凝土，并严格控制封锚后的梁体长度。锚固端的混凝土保护层厚度应不小于50 mm 或符合设计规定。