公路橋梁預應力空心板梁張拉與壓漿質量分析

張 媛 媛

(山西路橋第六工程有限公司，山西 晉中 030600)

1 工程概況

某橋梁中心樁號為K54+092.692，橋梁中心線與橋墩蓋梁中心線交角為75°。橋梁上部結構采用3-16 m后張法預應力空心板梁，先簡支后連續施工，橋梁下部結構采用U型橋臺，橋墩采用柱式墩，墩臺采用擴大基礎。預制空心板長度為15.96 m，高0.8 m。預應力空心板梁預制場布置在一側與橋梁連接的路基上，在空心板上預制吊環，采用架橋機吊裝。預應力鋼絞線選用270級φj15.24鋼絞線，標準強度Ryb=1 860 MPa，預應力鋼絞線橫截面積Ay=140 mm2，彈性模量Ey=1.95×105MPa，每個張拉孔設6根鋼絞線，每片梁總計18根。在施工過程中嚴格進行鋼絞線張拉與孔道壓漿施工，并進行質量檢測，確保施工質量。

2 預應力鋼絞線張拉計算與施工

2.1 預應力鋼絞線理論伸長量計算

表1 中束鋼絞線理論伸長量計算值

本項目采用后張法施工，施工中采用張拉力和理論伸長量雙控的方式。結合該橋梁預應力鋼絞線相關參數取值，計算預應力空心板平均張拉力：P=0.75×1 860×6×140/1 000=1 171.8 kN。本項目空心板長度為15.96 m，分別計算中束、邊束預應力鋼絞線理論伸長量，計算結果見表1，表2。

表2 邊束鋼絞線理論伸長量計算值

分析表1計算數據可知，中束鋼絞線理論伸長量總長度L=(38+16.6)×2=109.2 mm，為消除鋼絞線張拉過程中的非彈性變形，正式張拉前進行預張拉，張拉力為設計張拉力的10%。計算中需扣除初始張拉力作用下的伸長量，最終計算得出理論伸長量為S=109.2-109.2×0.1=98.28 mm。同樣，分析表2計算數據可知，邊束鋼絞線理論伸長量總長度L=(37.9+17.1)×2=110 mm，扣除10%的初始張拉力，最終計算得出理論伸長量為S=110-110×0.1=99 mm。

2.2 張拉中的伸長量量測方法

本項目空心板預應力鋼絞線張拉采用兩端張拉，在張拉力(初始張拉力)達到10%時記錄鋼絞線相對基點的伸長量L1，施加到設計張拉力時記錄鋼絞線相對基點的伸長量L2，L2-L1即為張拉過程中的伸長量，L1+L2即為設計伸長量。

2.3 張拉工藝

當空心板混凝土強度達到設計強度的90%，養生時間5 d以上時，方可進行張拉施工。為了便于進行穿束施工，用橡膠皮對鋼絞線束進行包扎。將鋼絞線穿入工作錨的錨環，固定夾片，并將鋼絞線尾端100 mm處綁扎成束，以便在張拉過程中安裝千斤頂。張拉前對千斤頂、油泵等張拉設備進行檢修，并保證工具錨準確對中。為了消除鋼絞線鋼絲松弛，進行微張拉，張拉過程中應保證每根鋼絲受力均勻。鋼絞線按順序張拉，達到初始張拉力(10%σk)，持續5 min，并測伸長量；達到設計張拉力(100%σk)，持續2 min，測量伸長量，最后進行錨固。

3 空心板張拉工程實例

根據理論伸長量和張拉力的計算結果，采取理論伸長量和張拉力雙控的方式對空心板進行預應力張拉。張拉過程中以張拉力控制為主，伸長量控制為輔，記錄伸長量觀測數據如表3所示。

表3 預應力空心板梁張拉伸長量記錄表

分析表3數據可知，中束鋼絞線實際伸長量與理論伸長量偏差最大值為+4.4%，最小值為-1.1%；邊束1鋼絞線實際伸長量與理論伸長量偏差最大值為+2.8%，最小值為+0.7%；邊束2鋼絞線實際伸長量與理論伸長量偏差最大值為+3.8%，最小值為-0.3%，均小于規范要求的施工中張拉伸長值與理論伸長值偏差不超過±6%范圍的要求，張拉施工質量合格。

4 孔道壓漿質量檢測分析

4.1 現場檢測方案

本項目預應力鋼絞線壓漿孔道質量檢測采用沖擊回波法，是通過機械沖擊施加一個瞬時的低頻應力波，傳播進入混凝土內部，當到達混凝土缺陷或構件底面被反射回來，由傳感器收集反射信號經解析軟件分析后確定壓漿質量。

測點布置前在空心板表面找到埋設金屬波紋管對應的位置，沿縱向每隔5 cm均勻布置測點，用砂紙、打磨機磨平后布置沖擊傳感器。在檢測過程中，每個測點采集3次數據，取平均值，對異常測點，適當增加采樣次數。使用與空心板混凝土同標號同期制作的混凝土試件進行混凝土彈性波波速標定。

4.2 檢測結果分析

選取A3金屬波紋管沖擊回波法檢測數據，分析其壓漿質量，部分檢測數據見表4。通過對全空波紋管、1/4密實波紋管、1/2密實波紋管、3/4密實波紋管和完全密實波紋管進行測定，確定主頻平均值分別為8 345 Hz，8 450 Hz，8 640 Hz，9 280 Hz，10 650 Hz。

表4 A3波紋管壓漿質量檢測結果 Hz

分析表4數據可知，測點K6～K9段主頻檢測值平均值為9 025 Hz，大于8 640 Hz，小于9 280 Hz，說明該測點金屬波紋管壓漿質量存在密實度不足的情況。測點K10～K21段主頻檢測值均高于10 650 Hz，說明該測段金屬波紋管壓漿密實，壓漿質量良好。

5 結語

依托公路橋梁施工項目，對橋梁預應力空心板梁張拉與壓漿質量檢測全過程進行分析，得出以下結論：

1)通過理論公式計算預應力空心板梁張拉力和理論伸長量，為張拉施工提供理論依據；

2)采用張拉力和理論伸長量雙控的方式，分析橋梁張拉結果，施工中張拉伸長值與理論伸長值偏差不超過±6%范圍的要求，張拉施工質量合格；

3)采用沖擊回波法對孔道壓漿質量檢測結果進行分析，確定K6～K9段金屬波紋管存在密實度不足的情況；K10～K21段金屬波紋管壓漿密實，壓漿質量良好。