現澆預應力混凝土連續箱梁預應力張拉施工技術探討

董占海

（中鐵七局集團鄭州工程有限公司河南鄭州，河南 鄭州 450000）

預應力是指在構件(或結構)中預先施加應力,來解決混凝土抗拉性能差的缺陷。預應力技術包括結構的設計計算、預應力的施加與錨固、預應力材料等方面。預應力結構具有良好的抗裂性能和抗變形的能力，預應力技術在大跨度的橋梁工程中被廣泛應用。

1 張拉前的注意事項

1.1 張拉前應除去錨墊板、喇叭口、鋼絞線上的灰漿。錨環、夾具必須清潔，不允許鋼絞線、錨環、夾具上有浮銹、油污、混凝土等雜物。

1.2 根據每批鋼絞線的實際直徑隨時調整千斤頂限位板的限位尺寸，最標準的尺寸應使鋼絞線只有夾片的牙痕而無刮痕。

1.3 安裝錨具時，錨環必須裝在錨下墊板止口環內，工作錨環要對中，夾片均勻打緊并外露一致；千斤頂上的工具錨孔位與構件端部工作錨的孔位排列一致，以防鋼絞線在千斤頂穿心孔內交叉；安裝張拉設備時，做到孔道、錨環、千斤頂三對中。

1.4 張拉前對千斤頂進行校驗,并根據回歸方程計算出壓力表讀數。將計算好的數據填在卡片上在現場做出明顯標識，供張拉時使用。

1.5 若夾片購置時間較長應在上夾片前在夾片的光滑面上均勻涂抹一層光蠟以減少夾片與錨具的摩擦，增強其自鎖性能。

1.6 檢查錨墊板下混凝土是否有蜂窩和空洞，必要時采取補強措施，向孔內壓風，清除孔內雜物，穿束前應用壓力水沖洗孔內雜物，觀察有無串孔現象再用風壓機吹干孔內水份。

2 張拉過程及注意事項

為了保證混凝土獲得必要的預加應力，除了必須正確確定預應力筋的張拉控制應力值外，還要采取適當的張拉程序，使預應力損失值不超過允許值。預應力張拉程序有一遍張拉和兩遍張拉、多遍張拉三種。一遍張拉程序比較簡單，二遍張拉程序比一遍張拉程序復雜，但可以兩次測量伸長值，有所比較，易于發現問題，且對于個別比例極限較低的硬鋼，經過第一遍張拉后比例極限提高，在第二遍張拉時就不會再有殘余變形，可以消除其影響，通常在重要構件時采用。至于多遍張拉程序，則僅在個別情況下處理張拉過程中發生的異常現象時采用。本文僅介紹一次張拉的過程及應該注意的事項。

2.1 張拉施工工藝流程

鋼絞線下料、編束→清理、修正管口、穿束、檢查混凝土強度→安裝工作錨具 (或連接器)→安裝限位板→安裝千斤頂→安裝工具錨→千斤頂進油張拉伸長量校核→持荷→卸荷錨固→記錄→千斤頂回油、工具錨松脫關閉→油泵、千斤頂復位、依次卸下錨具、千斤頂→孔道壓漿、封錨按跨線橋施工圖紙要求，當混凝土強度達到設計強度的95%以上，且彈性模量達到設計強度的90%以上，方可進行張拉。

2.2 張拉程序

0-初應力(10%)-二次初應力(20%)-50%應力(倒頂)

0-50%應力-100%應力-持荷2分鐘-錨固。

由于跨線橋主跨125m，分為兩次張拉過程，根據理論伸長量的計算兩次張拉鋼束的伸長值均超過了20cm(千斤頂行程)，因此必須進行倒頂，在倒頂過程中，回油前后要精確測量鋼絞線的回縮值以保證實測伸長量的準確性。張拉操作時，應按設計要求采用應力和伸長量雙項控制的方法(以應力控制為主)，張拉前還需在梁兩端及跨中頂面上布置高程測點，張拉過程中觀察各測點的高程變化。

2.3 張拉順序

在張拉過程中，要非常注意張拉的順序，一般在橫斷面上應以中線為軸對稱張拉；由于跨線橋為三肋兩室的結構，因此在張拉過程中先對稱張拉邊肋，然后張拉中肋以保證整個張拉過程中箱梁混凝土受力和變形均勻，根據圖紙要求在箱梁高度方向上張拉順序：由上至下。

3 伸長量計算、量測與校核

3.1 鋼絞線的理論伸長值可按下式計算：

△L=PpL／ApEp

其中Pp=P(1-e-(kx+μθ))/(kx+μθ)

P-預應力筋張拉端的張拉力，N；

Pp-預應力筋平均張拉力，N；

L-預應力筋長度，m；

Ap-預應力筋截面面積，mm2；

Ep-預應力筋的彈性模量，Mpa；

x-從張拉端到計算截面孔道長度，m；

θ-從張拉端到計算截面曲線孔道部分切角之和(rad)；

k-孔道每米局部偏差對摩擦影響系數；

μ-預應力筋與孔道之間的摩擦系數；

對跨線橋這種由直線段與多曲線段組成的曲線筋伸長量應分段計算，然后迭加，計算時將每段兩端扣除孔道摩阻損失后的拉力求出，然后再精確計算每段的張拉伸長值。

3.2 張拉伸長值的量測

張拉伸長值使用精度不大于1mm標尺量測千斤頂油缸的行程，具體操作如下：

3.2.1 在初始應力前，量測油缸的外露長度；在施加初始應力過程中(0-10%-20%)，量測油缸的外露長度；量測倒頂前(50%應力)油缸的外露長度；量測回油后鋼束回縮量及觀察壓力表應力變化及時記錄。

3.2.2 量測50%應力時油缸的外露長度；量測100%應力時油缸的外露長度；量測回油后鋼束回縮量。

△L=△L1+△L2-A-B

△L1-從初始應力至50%應力 (倒頂前)的伸長值

△L2-從50%應力(倒頂后)至100%應力的伸長值

A-千斤頂夾具、預應力筋回縮值

B-工作長度伸長值A、B值的確定

預應力筋、夾具的回縮，設計人員在計算因回縮引起預應力損失(δs2)時已考慮，其取值一般為6mm。而在實際施工中，因限位板槽口的深淺(橋限位板深度為8mm)，預應力直徑偏差的大小，往往會造成回縮值大于6mm。因此要根據現場實情量測。

A=實測回縮值-6mm

B值根據公式計算求得 (一般為千斤頂段的伸長量)

3.2.3 預應力筋應力回縮損失的控制

油泵卸荷時，鋼絞線鎖緊在錨具內，夾片會內縮，一般為6mm。實際施工中受一些不確定因素的影響鋼絞線內縮不止6mm或小于6mm。因此造成的預應力損失在施工中根據現場的實際情況必須予以補償以保證伸長量的準確性。

3.3 張拉伸長值校核、控制預應力筋張拉時，實際伸長值與理論伸長值偏差應控制在±6%范圍以內，本工程實踐證明：只要在施工中精心操作，均能達到此設計要求。當實測值與理論值之差超過±6%時，應根據其它同組預應力束張拉結果和結構對張拉力的靈敏度來判斷是否采納這一差值。在實際施工中要綜合考慮各種因素，做好施工控制以確保張拉過程滿足設計及規范要求。

4 對比預應力混凝土結構的優缺點

4.1 預應力混凝土結構具有以下主要優點：提高了構件的抗裂度和剛度；可以節省材料，減少自重；可以減少梁的豎向剪力和主拉應力；結構安全，質量可靠。

4.2 預應力混凝土結構具有以下主要缺點：施工工藝較復雜，對質量要求也高；需要專門設備、機具及材料等；預應力反拱不易控制；后張法預應力混凝土結構的管道壓漿不易密實，容易引起預應力鋼筋的銹蝕。

結語

預應力筋張拉前準備、張拉程序、張拉順序、伸長值計算、量測、校核、應力回縮損失的控制、波紋管的安裝固定、孔道壓漿，是后張預應力施工中重要的幾個環節，其施工質量的好壞直接影響到橋梁的使用壽命,因此在進行上述施工環節要按照設計要求精心施工以確保工程質量，充分發揮預應力混凝土結構的優越性。

[1]劉躍先.現澆預應力混凝土連續箱梁施工技術探析[J].淮北職業技術學院學報,2011,(03):21-22

[2]黃山井.高職學院路橋專業《橋涵施工技術》教育導向探索[J].橋梁建設,2011,(07):193