橋梁施工中預應力張拉法的技術研究

黃聲發，梁 波

(南昌市公路橋梁工程處，江西 南昌 330000)

1 工程概況

本文所引用的案例是某高速公路立交橋的上部結構，大部分是預應力鋼筋混凝土空心板，其橋梁構件是用張拉鋼絞線來施加預應力的。預應力張拉臺座對先張預應力混凝土構件生產的成敗，起著決定作用。由于張拉臺座的設計要與施工規模。工期、構件型式張拉力等相適應。根據要求需建立一個生產能力為468片預應力空心板和78片普通空心板的預制場。本文就四拱梁墩式和槽式相結合的臺座設計及施工方面簡單地加以介紹。

2 預制場的設計方案

先張法預應力梁(板)主要優點是生產周期短，適用于工期緊、數量多、工廠化生產。因其設施費用一次性投資較多，為提高經濟效益，降低成本，就必須最大限度地提高設備利用率，用較高的生產效率發揮設施的應有作用。預制場的總體設計包括臺座型式、張拉與放張、移板方式、生產數量，應綜合考慮如下因素:(1)生產數量和施工期限;(2)安全適用，經濟合理化，質量有可保證;(3)操作簡便、可控性好，周轉快、生產周期限短;(4)設施可靠、耐久性強、裝、拆模板方便;(5)預制場的地質土質為砂性土，不能深開挖;為滿足上述要求:采用了四橫梁墩、槽式的臺座進行張拉、放張，龍門吊移板的總體設計方案。

在本次工程中，設計人員根據現場的實際情況將臺座型式設計為槽式、四橫梁墩，移板方式為龍門吊。

3 預應力張拉施工中應注意的問題

3.1 施工的基本要求

首先就是在施加預應力之前，必須要確保梁體混凝土已經100%達到了設計強度的要求，同時注意混凝土的養生條件是否與主梁相適應，如果存在差異，應立即采取措施進行改進;其次是要根據施工設計中預應力鋼束的布置進行預應力張拉，在張拉結束后應立即將水泥漿壓入孔道，以便更好的形成整體截面;最后就是要按照《公路橋涵施工技術規范》中的有關要求進行鋼束的張拉并盡量采用超張拉工藝，以便最大程度的減少鋼束的松弛損失以及鋼絞線和錨圈口之間的摩擦。

3.2 預應力的張拉方法

3.2.1 鋼絞線理論伸長值的計算

本次工程對于鋼絞線理論伸長值的計算采用的是《公路橋梁

施工技術規范》中的計算公式:

式中，ΔL為各段預應力筋的理論伸長值，單位為mm;P為預應力筋張拉端的張拉力;L為各分段預應力筋的長度;l為計算截面到張拉端的孔道長度;k為孔道局部偏差對摩擦的影響系數;μ為預應力筋與孔道壁之間的摩擦系數;θ為計算截面到張拉端各曲線段的切線夾角和;Ay為預應力筋的橫截面面積;Ey為預應力筋的彈性模量;

k和μ是公式中最主要的參數，其取值受到多方面因素的共同影響，例如，彎道位置及角度、波紋管的布設及偏差大小、管道是否有銹斑、管道的表面特征、力筋的類型、管道的成型方式等都會對k和μ的取值造成影響。與此同時，上述因素在實際施工過程中是會出現很大變數且無法預先判定的，因此，摩擦系數的大小就在很大程度上決定了工程施工的精確度。所以在施工過程中，工程技術人員要對孔道的摩擦系數進行認真、詳細的控制和檢查，以確保摩擦系數的一致性。

3.2.2 鋼絞線的下料

本次工程利用的是砂輪切割機對鋼絞線進行切割，在松開成捆的鋼絞線之前，應先用適當的材料制作一個支架將其支撐住，以免因鋼絞線突然松開而對操作人員造成傷害。需要注意的是，鋼絞線的下料長度要與工程預制臺座的各項指標相適應。

3.2.3 鋼絞線的張拉施工

首先要將鋼絞線與位于支撐架上的定位板中的各穿索孔一一對應穿插，并套好失效膠管。在正式進行穿索前，要在底座上涂抹脫模劑，同時由中間向兩側對稱張拉，具體步驟如下:

(1)在鋼絞線成功穿入臺座兩端的定位板后，應用圓錐形的夾具將其固定，以防止穿錯孔現象的發生;

(2)在安裝完千斤頂后，要將露出張拉端的鋼絞線穿入千斤頂

的孔道內，讓千斤頂的壓頭緊緊夾住夾具的套筒，再將鋼絞線的尾部用圓錐形夾具夾緊;

(3)啟動油泵，在張拉至初應力水平時暫停張拉，對保護層是

否正確進行檢測，如果存在偏差，則要對定位板進行相應的調整;如果偏差在允許的范圍內，則應在鋼絞線的尾端做好標記，將其作為測量延伸量時的基準點;

(4)再次啟動油泵，讓千斤頂回油到初始位置，再進油張拉，如此反復幾次，直至張拉到控制應力為止，然后關閉油泵，使千斤頂持荷2min，同時確保千斤頂的頂壓活塞能夠壓住圓錐形夾片，在錨固鋼絞線后對延伸量進行測量;

(5)對實際延伸量進行計算，并將其與理論值進行比較，如果誤差在允許的范圍內則可進行下一步操作，若大于允許的范圍，應立即對誤差產生的原因進行研究和分析;

(6)在頂錨結束后，啟動油泵，讓千斤頂回油;

(7)松開預應力筋的尾部夾具，同時卸下千斤頂，準備開始下一根鋼絞線的張拉。

3.2.4 安裝鋼筋和模板

在完成全部預應力筋的張拉并將其靜置8h后，技術人員就應對錨固器具、鋼絞線的狀態進行檢查，若沒有發現斷絲等異常現象，就可以開展對普通鋼筋的安裝工作了。除了要確保綁扎牢固、間距均勻外，還要注意不要在底模上進行氧割或電焊等操作，以免因鋼絞線斷裂而造成意外。同時，要注意做好對泄水孔預埋件、人行道板預埋件、橋面連續預埋件以及支座預埋件的安裝。

在上述安裝結束后，即可開始安裝模板。在這一過程中，要確保模板的牢固、順直、不漏漿，如果出現鋼筋穿出的現象，應立即用海綿等將其包裹住，避免對構件或施工人員造成損傷。模板兩側要用對拉桿拉緊，拉線要固定在臺座的縱梁上。另外，要特別注意將芯模固定好，杜絕其發生上浮或左右移動。

3.2.5 混凝土的澆筑

在生產線三片空心板的模板和鋼筋全部安裝結束并經監理人員檢查合格后，就可以對其進行混凝土澆筑了。澆筑順序一般為從任意一端依次向另一端推進，整個澆筑過程要一次完成。在進行混凝土的振搗時，應從兩側同時進行振搗，以免充氣膠囊因受力不均而產生移動，同時還要提示操作人員注意避免對充氣膠囊和預應力筋進行碰撞，防止其因變形而發生斷裂傷人或穿孔漏氣現象。

3.3 預應力筋的張放

預應力筋的張放要在混凝土充分凝結之后進行，本次工程采用的是乙炔+氧氣的張放方式，但在此過程中需要注意避免燒壞鋼筋端部，以便在最大程度上避免銹蝕的發生。張放的順序是由兩側向中間對稱進行，要保證張放的均勻性。在整個過程中，操作人員要確保自己處于鋼絞線兩側的位置，以免鋼絞線突然發生反彈而對其造成傷害。在全部的預應力筋張放完畢后，外露的多余部分要用切割機切除，并用高標號水泥進行均勻涂抹，最后再拆除臺座兩端的夾具。

4 確保預應力張拉法的質量及施工安全的措施

4.1 要確保各項操作都能按照工程質量保證體系進行，在每道工序的施工結束后，工程技術人員必須先對其進行自檢，自檢合格后再上報監理工程師進行檢查，在獲得監理工程師的簽字許可之前，不得開展下一工序的施工，從而做到層層控制，以確保施工質量，將各類安全隱患消滅在萌芽狀態。

4.2 工程質量管理人員要積極深入施工現場，以便在了解工程實際情況的同時第一時間掌握工程的施工質量，一旦發現問題，應及時向有關部門報告并迅速解決，不得積壓。

4.3 工程經理部要設置施工材料質檢室，除了要做好進場控制外，還要對施工過程中所使用的各種選材料進行不定期抽查，同時還要做好對混凝土配合比的控制工作。

4.4 除了定期進行安全檢查之外，安全管理人員還要不定期的深入工地進行安全巡查，一旦發現安全隱患，就要采取相應的措施進行處理，并注意做好對違章操作的查處力度。同時，也要注意為施工人員設置好安全防護措施。例如在進行預應力施工時，要禁止無關人員以任何理由進入施工現場;要在預制臺的兩端堆放沙袋，以免夾片或鋼絞線在張拉過程中發生損壞時飛出的碎片對施工人員造成傷害，在此期間要嚴禁施工人員進入到預制臺座30m范圍內;在張拉過程中對夾具進行安裝和拆卸，或者對鋼絞線的延伸量進行測量時，要以夾具和鋼絞線處于穩定狀態作為工作前提，只有確定無異常情況后，才能進行相應的操作。

［1］高承勇.預應力混凝土設計技術與工程實例［M］.北京中國建筑工業出版社，2010.

［2］胡狄.預應力混凝土結構設計基本原理［M］.北京:中國鐵道出版社，2009.