大跨度超长预应力混凝土拉梁施工技术

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1 工程概况

几内亚体育场采用钢桁架拱形结构支撑体育场西南看台屋面，拱的支座所受的斥力特别大，因此在拱的2 个支座之间设置矩形箱型拉梁（图1）。

图1 拱结构示意

由于箱梁约束了拱支座A、B向外的位移，箱梁受拉，因此在箱梁内配置了高强度低松弛预应力钢绞线，充分发挥了钢绞线抗拉强度高的特点。采用了后张拉有粘结预应力技术，提高箱梁的抗裂性能。

2 工程特点和难点

就本工程而言，主要技术要点集中于以下几点[1-3]：

2.1 预应力筋矢高的控制

本工程采用预应力的主要目的在于平衡拱支座的向外斥力和约束拱支座位移，改善结构的受力性能。施工中应采取必要措施以保证预应力筋的安放及矢高定位。

2.2 预应力张拉端处理

预应力束张拉端节点的构造处理相当重要，直接关系到张拉方案的可行性和结构整体性与安全性。张拉端的处理应考虑方便预应力筋张拉的实施。

2.3 预应力筋的安装

由于结构的管道细长，因此预应力筋穿入管道以后所受的阻力特别大，按照普通的方法很难穿入，需要采取技术手段保证预应力筋安装到位。

2.4 孔道灌浆

由于预应力管道的长度有327 m，无法一次完成孔道灌浆，必须采用分段灌浆的方法。根据分段灌浆的方法需合理地安装排气管。

3 施工方案制订及实施

3.1 后张有粘结预应力施工工艺及预埋管固定

预应力箱型拉梁中采用后张有粘结预应力，根据本工程的结构设计特点，确定该部分预应力的施工工艺为：安装梁底模→绑扎箱型拉梁普通钢筋→穿设波纹钢管→安装端部配件→隐蔽工程验收→浇筑混凝土→养护、拆模→穿筋→张拉→冲洗孔道→孔道灌浆→封端。

在预埋管固定方面采用小型钢结构支架的方法，根据波纹管在箱梁内的位置，采用测量仪器将点位放在钢结构支架上，焊接小横梁，将管道布置在支架上，确保预应力筋矢高的准确。

3.2 预应力筋的安装

根据摩擦力计算和以往工程现场经验，对预应力筋在管道内穿过做了试验和分析，发现穿到第6根钢绞线时，所受的阻力就非常大，必须从另外一端采用辅助牵引的方法。为避免不利情况的出现，在钢绞线下料的时候，把钢绞线切割成2 种长度，分别为[4-6]1#钢绞线长328.5 m共40根；2#钢绞线长329 m共48 根。以12孔钢绞线为例，穿入步骤主要分为4 步，见图2～图5。

图2 第1步（完成后管道内共有6 根钢绞线）

图3 第2 步（完成后管道内共有8 根钢绞线）

图4 第3步（完成后管道内共有10 根钢绞线）

图5 第4步（完成后管道内共有12 根钢绞线）

3.3 排气管安装

排气管必须安装在管道的最上面，由于一个铅垂面上最多有3 个预应力孔道，在安装的时候必须避开上面的管道，所以在安装下面管道的时候应该把排气管在合理的位置事先弯曲。具体的安装方法如图6所示。

排气管每隔30 m留1 个，排气孔安装既要满足排气的要求，而且要满足作为分段灌浆时进浆孔的要求。排气管的布置如图7所示。

图6 排气孔安装

图7 排气孔布置

灌浆的时候先把灌浆机放到A1灌浆孔附近，从A1灌浆孔往孔道内注浆，当A2排气孔冒出浓浆时，关闭A2排气孔阀门。依此顺序到B1排气孔冒出浓浆后关闭阀门、停止灌浆。把灌浆机向前移到B1排气孔附近，以B1排气孔作为灌浆孔继续往孔道内注浆，直到C1排气孔冒出浓浆后停止灌浆。把灌浆机向前移到C1排气孔附近，依照B1→C1的方法继续灌浆。直到F3出浆孔冒出浓浆，整条孔道灌浆结束。特别注意的是整条孔道灌浆必须一次性完成，尽量缩短前后灌浆的间隔时间。

3.4 预应力张拉

预应力束的张拉控制，以控制张拉力为主，同时用张拉伸长值作为校核依据。本工程张拉控制应力取为0.5 倍钢绞线的强度标准值，即930 MPa。实际每根钢绞线建立的张拉力为130.2 kN，10 束的张拉力为1 302.0 kN，12 束的张拉力为1 562.4 kN。

（a）两端同时开始张拉；

（b）第一级：0→初应力（10%控制应力、读数量测伸长值）→第一级控制应力（大约伸长150 mm）→锚固→回程；

（c）第二级：0→第一级控制应力→20%控制应力（读数量测伸长值）→第二级控制应力（大约伸长150 mm）→锚固→回程

（d）第三、四、五级张拉重复第二级的张拉工程；

（e）第六级：0→第六级控制应力→100%控制应力（读数量测伸长值）→锚固→回程。

4 结语

本工程结构超长，预留的预应力管道的长度约327 m，预应力筋下料长度达330 m，通过采取技术措施控制预应力筋的矢高，并通过来回穿索方式完成12 根预应力索的就位。在预应力张拉和灌浆施工中严格按照操作程序和计算设定的目标进行操作，实现了设计预先设定的技术参数目标，有效解决了结构在正常使用状态下箱梁的抗裂和拱支座产生位移的难题，为钢桁架拱形结构拉梁预应力施工积累了宝贵经验。