現澆多跨連續梁橋鋼絞線長束的預應力張拉施工

王 威

（無錫市政建設集團有限公司，江蘇無錫 214002）

0 前言

在多跨現澆連續梁的橋梁結構領域中，一聯連續梁的長度大，預應力鋼絞線束的長度長，長束的張拉施工質量顯得愈加重要和令人關注，對整個結構質量和施工工期起著越來越決定性作用，因此對長束的預應力施工應提高到一個特別的位置，選擇正確的施工工藝和采取嚴格的質量控制措施，以保證長束的預應力施工質量。

溫州甌海大道西段快速路公跨鐵工程主橋上部結構為4×31m+（30+45+30）m+4×30m+3×25m+3×32 m+54+85+54）m+2×36.25 m+3×25 m+3×25 m+1×28.5 m+（35+48+35）m+5×27.5 m。除（54+85+54）m聯（跨杭深客運專線）為掛籃懸臂澆筑外（中鐵大橋局施工），其余均為現澆箱梁。現澆箱梁采用單箱多室，頂面寬為24.7～43.2 m，二向預應力混凝土結構，縱向鋼束采用大噸位的7～12×15.24 mm低松馳高強度預應力鋼絞線束，VLM15-7～12后張預應力體系，縱向預應力束設置為平豎彎相結合的空間曲線型，采用塑料波紋管成孔，兩端張拉的鋼束最長達135.72 m。在公跨鐵工程箱梁及其它同類型連續梁橋的預應力施工實踐中，對兩端張拉的鋼束長80 m以上長鋼束，采取了一些有效的張拉工藝和質量控制措施，并取得了較好的效果。

1 長鋼束張拉施工時容易遇到的問題及原因分析

預應力鋼絞線束張拉時，為達設計的預期有效應力值，都要求采用張拉力控制、伸長值校核的雙控”措施，當實際張拉力達到設計張拉力時，實際張拉伸長值的偏差應在-6%～+6%范圍內，且每束鋼絞線斷絲或滑絲數控制為1絲、每一截面的斷絲率不得大于該截面總鋼絲數的1%。在鋼絞線長束張拉施工時，經常遇到的問題主要有：

（1）隨著鋼絞線束長度的不斷增加，實際伸長值的偏差呈現由正值向負值變化的趨勢，束長越大，負偏差值也越大，甚至超過了-6%的允許負偏差。

張拉階段預應力鋼束的伸長值決定于張拉力的大小，在一定條件下，對應于某一張拉伸長值，就有確定的張拉力，梁體中某一截面就有確定的有效預應力。這樣，對大跨度連續梁這樣的大型橋梁結構，一旦同一截面中預應力筋的平均伸長值出現負值，就有可能出現預施應力不足的局面，這對結構是十分不利的。因此，有必要分析出現上述兩個問題的原因，以采取保證張拉施工質量的工藝和措施。

從鋼絞線的理論伸長值計算公式中，可以得知影響張拉實際伸長值最主要的因素是鋼絞線的彈性模量與孔道摩擦。

1.1 鋼絞線的彈性模量

鋼絞線在成束使用時，由于每根鋼絞線安裝順直程度的差異，加上錨孔與夾片的制作允許公差，實際上存在同束中各根的長度參差不齊與應力不均現象，反映出的鋼絞線束彈性模量實質上是一種表現變形模量。另外，同品種的鋼絞線本身的彈性模量數值，也在1.94～2.01×10.5 MPa之間，與標準值的Ey=1.95×10.5 MPa存在著較大的離散，也可從廠家的材料報告中看出每一盤的鋼絞線彈性模量都不相同。由于彈性模量值偏大，表現出來的實際張拉伸長值就可能出現負偏差。

1.2 孔道摩擦

實際張拉的伸長值偏差呈現負值的情況，大體可以反映出孔道實際摩阻的加大。一般來說，（1）波紋管孔道、鋼絞線有銹蝕或者粘附上泥砂、灰漿；（2）張拉錨具的喇叭管內有毛刺；（3）張拉端的喇叭管末端與波紋管形成了折角，張拉墊板平面與孔道中心末端切線不垂直；（4）孔道存在著設計曲線以外的彎曲，導致實際的曲率半徑變小；（5）孔道出現漏漿現象；（6）波紋管因混凝土澆筑過程中振搗發生了局部彎曲或變小等都會使張位伸長值出現負偏差的趨勢。

1.3 鋼絞線束滑絲

原因主要有：（1）鋼絞線粘附有油污、泥砂或灰漿；（2）鋼絞線在施工過程中碰到了電焊火花或者作電焊機導線用，致使其力學性能改變，錨具夾片受熱后失錨；（3）喇叭管內有毛刺，夾片與錨板的錨孔粘附有灰塵或其它臟物；（4）限位板的限位尺寸大；（5）喇叭管末端與波紋管形成了夾角，未能保證兩者之間的順直。

2 長鋼束張拉工藝

為解決預應力長束張拉時經常遇到的問題，保證其張拉質量，經過張拉實踐的摸索，采取了下面的長鋼束張拉工藝。

（1）張拉前根據廠家提供的每卷號的鋼絞線實際的彈性模量值和截面積(同時對比進場抽檢的相應檢測值)，對設計提供的理論計算伸長值進行修正。整體張拉時遵循先較長束后短束的張拉順序。

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（2）對兩端張拉的鋼束，在正式張拉開始之前(此時未裝工作錨夾片)采用千斤頂對鋼絞線束進行松動張拉，以驗證鋼絞線在孔道內是否平順且滑動自由，然后采用與鋼絞線顏色反差較大的顏料標注出一個平面，以校驗量測的伸長值和判別是否出現滑絲現象。

（3）張拉采用張拉力控制、伸長值校核的雙控措施，根據張拉設備配套校驗標定得出張拉力與油泵壓力表讀數之間的關系，通過油泵壓力表讀數控制鋼絞線的張拉應力值。

（4）根據鋼絞線束的不同長度、線型選擇合適的初應力值。JTJ041-2000施工技術規范推薦的初應力取值為張拉控制應力δcon的10%～15%，但對于長鋼束，由于其孔道長，摩阻大，預應力損失大，在實踐中，長鋼束的初應力值取為0.2δcon～0.3δcon，甚至達0.4δcon，以保證作為量測伸長值零點的初應力值，此時必須已處于鋼絞線束的彈性變形狀態。

（5）采用二次張拉程序。由于長鋼束的張拉應力傳遞慢，穩壓時間長達20min乃至2h或更長時間，這一點很容易通過在梁體相應截面埋設的用于施工監控的應力應變計觀測到。通過實際張拉施工的摸索，改進了長鋼束的張拉程序，即對長束采取二次張拉的程序。實際張拉按照如下步驟進行：

a.第一次張拉程序：0→初應力 (取0.3δcon，下同)→持荷3～5 min→量測伸長值A0→張拉至設計張拉應力δcon→持荷5～10 min→量測伸長值A1回油卸荷錨固→量測伸長值A2。持荷時油泵要一直開機持荷，保持壓力表讀數穩定于張拉控制應力處。

b.第二次張拉是在第一次張拉錨固1 d后進行。第二次張拉的程序為：(錨固1 d后)0→初應力→持荷3～5 min→量測伸長值B0→張拉至設計張拉應力→持荷5～10 min→量測伸長值B1→卸荷錨固→量測伸長值B2。鋼束的實際伸長值為兩次張拉的實測伸長值之和，一般第二次張拉的伸長值約為第一次張拉伸長值的4%～8%，通過二次張拉提高了長束張拉的預應力效果。

（6）鋼束滑絲的判斷與處理。

鋼絞線束錨固時的回縮量規范要求時則說明鋼絞線束出現了整體滑絲，應更換工具錨夾片或限位板，再對鋼絞線束進行補張拉，如果回縮量比較大，很可能工作錨夾片的性能不合要求或受到了損傷，需對鋼束作退錨處理，查明原因后裝上新的工作錨夾片再重新張拉。而鋼絞線束尾端標記的顏料平面是否仍為一個平面則是判斷有無個別滑絲的標準，如平面出現了變化，則說明有個別鋼絞線出現了滑絲現象，采用小型千斤頂進行補張拉，或退錨處理后裝上新的工作錨夾片重新張拉到位。

3 提高長鋼束張拉質量的控制措施

梁體內建立的最終有效預應力是通過預應力鋼束的實測伸長值來校核的，必須從影響鋼束伸長值的各個因素、各個環節出發，即從施工前的準備階段、孔道成型留設階段以及預應力長束的張拉階段采取措施加以控制。

（1）施工前把好設備關。千斤頂與油泵及壓力表應定期或根據張拉次數配套校驗標定，建立起張拉力與壓力表讀數的曲線關系。在施工過程中，張拉設備出現反常現象或發生與前期標定時的正常狀態不同時，均應重新標定，以保證張拉力準確性。張拉設備設專人使用和管理，做好千斤頂和油壓表的編號，保證張拉設備的配套使用。

（2）施工前把好材料關。長束的換束工作難度相當大，應避免因為使用不合格的鋼絞線而進行換束，且長束張拉增加了千斤頂的張拉回程和錨具的臨時錨固次數，必須加強對原材料錨固能力的檢驗，避免因原材料不合格而造成張拉失敗。

（3）提高長束孔道的成型精度。長束孔道實際線形與設計線形偏差大，無端增加了預應力損失，直接影響了梁體建立的有效預應力，降低結構的應力儲備，甚至會出現鋼絞線拉斷現象，因此應重視孔道的成型質量：a.孔道的定位鋼筋必須采用井字形，直線段定位鋼筋的縱向間距不大于80 cm，曲線定位鋼筋的縱向間距不大于40 cm，且起始、變彎點處設置定位鋼筋，并將其點焊在穩定的結構鋼筋上，確定孔道按設計線形定位牢固準確，孔道破損處和接管處須用膠布纏裹密封，以免引起漏漿。b.嚴格控制波紋管的接管連接質量，嚴禁孔道在分段處出現折角的不平順連接。c.保證孔道與端部喇叭管的順直度，絕不允許有折角存在。安裝封頭模板時，必須按喇叭管張拉平面的準確傾角進行固定。

（4）做好長束的制束和穿束工作：a.鋼絞線下料前進行表面外觀檢查，不要過早下料，且應放置在遠離電焊的地區，嚴禁鋼絞線作電焊機導線用。下好料的鋼絞線應覆蓋保護。b.安排好制束存放位置，便于穿束工作。制束時，應避免束中各根鋼絞線間相互纏繞，造成相互擠壓，增大了摩阻。c.長束最好使用穿線機穿束，當采取卷揚機拖拉穿束時，穿束前應先將鋼絞線束前端修割成錐形，防止穿束過程中將孔道內波紋管破損。

（5）設專人統一指揮，嚴格按既定的張拉工藝進行操作。長束張拉施工人員多，必須設專人進行統一指揮，固定張拉操作人員，兩端張拉操作使用對講機進行清晰聯系。在張拉過程中，應注意是否有異常現象如響聲、油壓表指針抖動等，精神要集中，張拉完成后檢查鋼絞線上夾片留下的咬痕，對比鋼絞線束上作標記的顏料平面，以盡早發現有否滑絲、斷絲問題。經常檢查工具錨夾片和限位板，以及時進行更換。

（6）重視鋼絞線束伸長值的量測與計算。在長鋼束的張拉施工中，伸長值的量測和記錄尤為重要。量測時應采用兩種方法對伸長值進行測量，并對兩種方法的測量值進行校核，最大偏差一般應在2 mm左右。對于長鋼束來說，選擇合適的初應力值開始其伸長值的量測，并以初應力～δcon之間的伸長值推算0～初應力之間的伸長值，減少累計誤差。

4 結語

預應力長鋼束預應力施工是一個系統工程，合理的施工工藝，先進的施工組織與管理水平是關系有效預應力實現的關鍵。

隨著現代連續梁橋日益向大跨度化發展，預應力長束的設計和施工是其一大特色，也是一大難點。在以后類似長鋼束的預應力工程中，為了減少預應力的損失，使梁體最終有效預應力增大，以下幾點可做參考和借鑒：

（1）長束的孔道摩阻損失通常大于采用規范推薦摩阻系數計算所得的值，最好選擇有代表性的孔道進行k、μ值實測，并對鋼束的設計張拉力、伸長值長適當的修正。

（2）在梁的立面和平面設計中，限制使用不平順連接的預應力鋼束，并增大曲線鋼束的曲率半徑，如有平彎和豎彎發生在一束當中，盡可能設計為空間曲線束；設計中還應注意分段數量盡量小化，分段過多，施工中曲線孔道定位比直線孔道困難要大得多。