淺談后張法張拉技術

宋成杰

【摘要】預應力施工是后張法張拉技術的關鍵，張拉前，須對預留孔道預應力筋仔細檢查，張拉后須進行伸長值比較，預應力損失計算等.

【關鍵詞】后張法；張拉；預應力

后張法系指在混凝土硬結后再張拉預應力筋的一種預應力方法。在施工時須先在梁內設置能穿入預應力筋的孔道，后澆注混凝土，待強度滿足設計和規范要求時，再施加預應力。后張預應力結構有用料少、自重輕、結構簡單明確且便于施工的特點，是目前使用比較普遍的結構。

通過總結奉銅高速公路B11合同段30mT梁預制的施工經驗，認為后張法張拉主要分為預留孔道技術，預應力筋安裝技術和施工預應力技術三部分。

1、預留孔道技術

孔道成型方法有多種，如預埋波紋管或者鐵皮管、鋼管抽芯成型、橡膠管抽芯成型等，目前大都是金屬波紋管孔道成型，特別是曲線或三維孔道，金屬波紋管采用冷軋鋼帶卷制而成，其厚度不宜小于0.3mm。波紋管安裝前需做1KN徑向受壓不變形試驗，同時應做灌水試驗，保證無滲漏現象。奉銅項目波紋管有三種型號，為有效保證鋼帶卷厚度、制作質量以及方便使用，采取現場加工的措施。

安裝波紋管時應注意以下問題：

（1）波紋管宜用手提式砂輪機切割，不得使用電焊切割。

（2）波紋管連接，采用大一號同型波紋管。接頭長度大約20cm～30cm，并用膠帶纏好。

（3）波紋管定位筋可采用倒“U”型卡定位。需要焊接定位筋時，不得燒傷波紋管，最好預先焊好。

（4）波紋管定位要準確圓順，不能超出規范允許范圍。

（5）振搗混凝土時，當采用插入振搗方式，不得擠壓波紋管，以免使波紋管偏位進漿，為保證管道成形，防止漏漿堵管，最好使用小一號通長塑料管穿入波紋管內，并且在澆筑混凝土過程中要經常拖動塑料管。

2、預應力筋安裝技術

首先預應力材料要符合現行國家標準的規定，然后才能進行施工。

2.1預應力筋的下料長度應根據錨具類型、張拉設備條件，確定下料長度。其計算公式如下： L=L0+n（L1+0.15m）

L——下料長度 L0——梁的管道加兩端錨具長度

n——張拉端數目 L1——千斤頂支撐端至夾具外緣距離

一般施工圖紙中都會給出預應力筋的工作長度，這樣可以簡化如下：

L=L0+nL′

L′——工作長度

預應力筋下料前，要找一平整場地，作好預應力筋長度標志后下料，注意旁邊不得站人，以免力筋擺動傷人，若預應力筋當天不使用，應要作好保護措施，一般做法是每隔50cm～80cm將預應力筋墊高，并將其覆蓋，以免生銹。

2.2在安裝預應力筋前，要對管道進行沖洗，消除有害材料，對管道內可能存在的油污等可采用用水稀釋后的對預應力筋和管道無銹蝕作用的中性洗滌劑或皂液沖洗，沖洗后應使用不含油的壓縮空氣將孔道內的積水吹出；要使用通孔器通孔，確?？椎劳〞场?/p>

安裝預應力有幾種方法：混凝土澆注前穿入法、混凝土澆注后穿入法、逐根穿入法和逐束穿入法。

采取何種方法應根據具體情況來定：孔道平緩應采用混凝土澆注后穿入法；孔道陡峭應采用混凝土澆注前穿入法；孔道充盈率大于50%，宜采用整束穿入法；孔道充盈率小于50%，兩者都可采用。

奉銅項目30mT梁預制采用混凝土澆筑后整束穿入法。要求預應力筋編束、編號，每隔60cm～80cm一道，穿入端作成尖頭狀，并用膠帶纏死，使用人工穿束。

要保護好安裝后的預應力筋，以免預應力受到侵蝕，一般采用以下兩種方法：

（1）安裝預應力筋后，管道端部開口應密封，外露預應力筋應覆蓋。

（2）不宜在預應力筋附近進行電焊，當需要電焊時，要對預應力筋進行保護

3、施加預應力技術

施加預應力技術是張拉的關鍵，必須認真對待。目前張拉多采用雙控法張拉，以應力控制為主，伸長值進行校核 。橋梁施工規范規定：實際伸長值與理論伸長值的差值應符合設計要求，實際無規定時，差值應控制在6%以內，怎樣施工才能滿足設計要求，又符合施工要求呢？我們可以采取如下方法。

3.1 確定張拉順序

盡可能不使混凝土產生過大的拉應力，先張拉靠近截面形心軸的預應力筋，并考慮施工條件，施工方便而定。同時要避免產生使截面呈過大的偏心受力狀態，使已張拉的合力作用線處在受力區內，邊緣不產生拉應力，奉銅項目30m梁板為T型截面，為預防張拉時梁體發生側彎，我們采用50% N2—100% N3—100% N2—100%N1。

N1

N2

N3

3.2 確定施加預應力筋的方法

施加預應力筋有一端張拉、對稱張拉、超張拉外、還有分批張拉、分段張拉、分階段張拉、補償張拉，目前大多采用前三種方法?？椎乐?，預應應力損失小的多采用一端張拉，普通松弛的預應力筋，預應力損失大的梁體多采用超張拉，當受到工期壓力，臺座難以周轉，也可采用補償張拉。30mT梁孔道為曲線且鋼絞線為低松弛預應力筋，采用兩端對稱張拉。

3.3 確定張拉程序

普通松弛力筋：0——初應力——1.03～1.05бcon（持荷2min錨固）

低松弛力筋： 0——初應力——бcon（持荷2min錨固）

普通松弛級鋼絲，鋼絞線的普通松弛率約為4.5%～8.0%，低松弛級筋絲，鋼絞線的松弛率為1%～2.5%。

3.4 張拉注意事項

張拉前，要認真檢查錨墊板周圍混凝土是否密實、錨環與夾片是否符合要求且是否配套、千斤頂和油表有沒有過期；張拉時要求步調一致：千斤頂同升同降，量測伸長值，持荷等工作步調一致；張拉后除計算伸長值之外，還要求檢查夾片外露量、平整度和T梁起拱值。

3.5 理論伸長值的計算

△L=P×L/（AP×Ep）

△L——理論伸長值 P—— 預應力的平均張拉力

AP—— 預應力截面積 EP——預應力彈性模量

公式沒有考慮預應力損失?？紤]到摩擦力，引進了平均張拉的計算公式：

P =P始+P末/2= P始×（1+e-（Kl+μθ））/2

μ——預應力鋼筋與管道之間的摩擦系數

θ——從張拉端到計算截面曲線管道部分的切線的夾角之和

k——管道每米局部偏差對磨差的影響系數

x——從張拉端到計算截面的管道長度

L——孔道長度

k，μ系數可以查表下表得

管道成型方式 K μ

鋼絲束、鋼絞線、光面鋼筋 螺紋鋼筋

預埋鐵皮管 0.003 0.35 0.40

鋼管軸心成型 0 0.55 0.60

橡膠管軸心成型 0.0015 0.55 0.60

對由多曲線或由直線段與曲線段組成的曲線筋張拉伸長值應分段計算，然后疊加。

3.6 預應力損失的計算

預應力損失與施工工藝、材料性能及環境因素有關。應根據試驗數據確定，30mT梁應考慮以下預應力損失：

（1）張拉端錨具變形，鋼筋內縮和拼裝構件壓縮引起的應力損失，

бs1=∑△l/l×Ep

Ep——預應力鋼筋的彈性模量

l——預應力筋的有效長度

∑△l——錨具變形，鋼筋回縮，接縫壓縮值，一般取5mm

（2）預應力鋼筋與管道壁之間的磨差引起的預應力損失：

бs2=бK[1-e-（μθ+kx）]

бK——張拉鋼筋時錨 控制預應

（3）混凝土的彈性壓縮引起的預應力損失

бs3=ny∑△бni

ny——預應力筋與混凝土的彈性模量比

∑△бni——在先張拉力筋的中心處，由后張拉力筋產生的法向應力之和

（4）混凝土收縮和徐變引起的預應力損失：

這種預應力損失和混凝土齡期有關。前七天變化最大，后來變化緩慢，選擇張拉時間時，我們不僅僅看同條件養護試塊的強度，還要看混凝土的齡期。一般經驗，夏天5天，冬天為7天。

3.7 初應力以下推算伸長值的選取

目前推算伸長值有兩種取法：

（1）直接套用公式：△l= PP L/APEP =（01.～0.5）бcon l / APEP

（2）按規范取相鄰級的伸長值：《公路橋涵施工技術規范（JTJ041-2000）》中說明推算伸長值可采用相鄰級的伸長值。既是假如初應力取10%бcon ，則推算伸長值取20%бcon —10%бcon的實際伸長值。

當梁體較短時，我們取一種方法計算推算伸長值，因為指針運行很快，實際伸長值小，油泵一開動就到位了。當梁體較長時，采用第二種張拉方式較好，因為預應力損失相對較大， 相鄰級伸長值可以真實的反映實際張拉情況，而用第一種方法往往會使推算伸長值偏大。

3.8 張拉對起拱的影響

梁體張拉過程中，在預應力作用 下起拱。實際起拱和計算拱度有時會相差很大，這主要受控制混凝土強度以及天氣的影響：張拉不到位或過張拉，都會使起拱度偏小或偏大；冬天起拱小，夏天起拱大，而且張拉隨著時間的推移，起拱會慢慢增大。

4、結束語

預應力張拉是T梁預制的關鍵工序，又是隱蔽工程。事后檢查和處理事故困難，故要求仔細計算，做好張拉前、中、后的檢查工作。

參考文獻

[1]《公路橋涵施工技術規范》（JTJ041-2000）

[2]劉效堯 趙立成.公路橋涵設計手冊.橋梁.人民交通出版社.1998

[3]蔚建華.預應力混凝土橋涵施工技術要點.人民交通出版社.2003

[4]劉吉士.橋梁施工百問.人民交通出版社.2003