溢流壩交通橋后張法預應力張拉質量控制

鄭申申 王楷飛

一、前言

混凝土是脆性材料，抗壓強度很高，但抗拉/抗彎強度較低。普通鋼筋混凝土結構，如梁、板，一般處于受彎狀態，往往鋼筋還沒有承受很大彎拉應力，混凝土受彎區已經出現裂縫，甚至可能使鋼筋暴露進而銹蝕。因此，普通鋼筋混凝土的梁板結構中，鋼筋的承載能力遠遠沒有發揮出來。預應力混凝土是為了彌補混凝土過早出現裂縫的現象，在構件使用之前，預先給混凝土一個預壓力，即在混凝土的受拉區內，用人工加力的方法，將鋼筋進行張拉，利用鋼筋的回縮力，使混凝土受拉區預先受壓力。預壓應力用來減小或抵消荷載所引起的混凝土拉應力，從而將結構構件的拉應力控制在較小范圍，甚至處于受壓狀態,以推遲混凝土裂縫的出現和開展，從而提高構件的抗裂性能和剛度，對大跨度和重荷載結構有著明顯的優越性。因此，在橋梁建設施工中采用預應力結構，對于提高橋梁建設質量具有重要意義。本文結合二級壩樞紐溢流壩交通橋工程，從事前、事中、事后對后張法預應力張拉質量控制進行論述，以供技術人員參考。

二、張拉前質量控制

（一）人員控制

預應力混凝土施工工藝較為復雜，對操作工人要求高，施工前對所有參加橋板預應力施工操作人員進行學習培訓非常必要，所有人員必須經項目部考核合格后才能上崗。項目部技術負責人組織編制技術方案、作業指導書，對所有技術人員進行技術交底，所有人員應在清楚張拉施工控制要點和質量控制措施的前提下投入施工。

（二）原材料質量控制

后張法預應力張拉所需材料較多，主要有鋼絞線、波紋管、錨具、夾片、錨墊板等，原材料質量的好壞直接影響到張拉有效預應力是否能達到設計標準。因此，項目部采購和質檢人員應清楚各材料設計標準和質量要求，所有進場原材均應按照取樣批次進行抽檢，滿足要求后才能進場使用。

（三）張拉機械檢定

張拉用的千斤頂和油壓表應配套標定、配套使用，標定應在經國家授權的法定計量技術機構定期進行，標定時千斤頂活塞的運行方向應與實際張拉工作狀態一致。當千斤頂使用時間超過6 個月或張拉次數超過300 次，應進行重新標定。

三、張拉過程中質量控制

（一）預應力筋及波紋管加工安裝

預應力管道的規格、尺寸應符合設計規定，且其內橫截面積應不小于預應力筋凈截面積的2 倍，管道安裝應按設計規定坐標位置進行定位、安裝，實際操作中宜以橋板中心作為原點建立三維坐標系，結合設計所給坐標假想管道為空間中的一條曲線進行定位、控制，滿足安裝允許偏差后，采用定位鋼筋固定，使其能牢固地置于模板內的設計位置，且在混凝土澆筑期間不發生位移。

預應力筋應當嚴格控制下料長度，在進行鋼絞線下料切斷時，為了避免熱損傷，應當將鋼絞線綁扎牢固后，采用切斷機或砂輪鋸等工具進行切斷。鋼絞線可在澆筑混凝土之前或之后穿入孔道，在鋼絞線穿束前將鋼絞線捋順、排好、扎牢，確保鋼絞線穿束質量。

（二）張拉質量控制

混凝土施工時現場應留置同條件試塊，待同條件試塊試壓強度達到設計規定且齡期滿足要求時，可以進行預應力張拉。為保證理論計算伸長量的準確，張拉前宜對不同類型的孔道進行至少一個孔道的摩阻測試，通過測試確定的u 值和k 值對設計張拉控制應力進行修正。預應力筋張拉時采用“雙控”方法，以應力控制為主，伸長值進行校核。實際伸長量與理論伸長量的差值應控制在±6%以內。

根據《公路橋涵施工技術規范》（JTGTF50-2011），預應力筋的理論伸長值計算如下：

預應力筋的理論伸長值計算公式及參數：

式中：

Pp—預應力筋平均張拉力（N）；

L—預應力筋的長度（mm）；

Ap—預應力筋的截面面積（mm2）；

Ep—預應力筋的彈性模量（N/mm2）。

預應力平均張拉力計算公式及參數：

式中：

Pp—預應力筋平均張拉力（N）；

P—預應力筋張拉端的張拉力（N）；

k—從張拉端至計算截面的孔道長度（m）；

θ—從張拉端至計算截面的曲線孔道部分切線的夾角之和（rad）；

x—孔道每米局部偏差對摩擦的影響系數；

μ—預應力筋與孔道壁的磨擦系數。

預應力筋張拉的實際伸長值△Ls計算如下：

式中：

△L1—從初應力至最大張拉應力間的實測伸長值（mm）；

△L2—初應力以下的推算伸長值（mm）。

張拉施工中，宜選擇兩端對稱進行張拉，保證千斤頂、錨墊板、限位板在同一條軸線上，采用分級張拉的方式，油壓上升的速度必須保持穩定，并且鋼束受力必須均勻。預應力張拉時，應先調整到初應力，伸長值應從初應力時開始量測。張拉缸繼續延伸，兩端保持同步進行，達到設計張拉控制應力，與此同時保持持荷5min，對實際延伸量和理論伸長量進行核對，保證符合錨固要求。

四、張拉完成后質量控制

預應力筋張拉錨固后，孔道應盡早壓漿，且應在48h 內完成，否則應采取避免預應力筋銹蝕的措施。后張預應力孔道宜采用專用壓漿料或專用壓漿劑配制的漿液進行壓漿，為了使灰漿和鋼絞線更好地粘在一起，充滿孔道，壓漿料宜摻入低堿混凝土膨脹劑。壓漿時，每工作班留取3 組40mm×40mm×160mm 的試塊，標準養護28d，進行抗壓強度和抗折強度試驗，作為壓漿的質量評定標準。

五、結語

綜上所述，后張法預應力張拉施工期間，需要從事前、事中、事后對其材料、安裝、張拉等方面進行施工控制，全方位科學地控制預應力施工質量，積極從上述內容中總結具體的施工要點，不斷提高預應力施工質量，從而為后期橋梁安全、有效運行提供良好條件■