T梁橋的預應力張拉施工及斷絲處理

郝飛

（邢臺路橋建設集團有限公司，河北 邢臺 054000）

預應力張拉施工是通過預先對預制好的混凝土橋梁構件施加一定的拉應力，促使預制混凝土橋梁構件發生合理的形變，從而實現增強預制混凝土橋梁構件承受自身重量荷載及客觀條件荷載（地震荷載、風荷載等）能力的目的。預制混凝土橋梁預應力張拉施工時，通常會用到鋼絞線（預應力筋）、工具錨（墊板、錨塞、錨環）、波紋管、千斤頂、限位板等工具。經過預應力張拉施工，可以使預制混凝土橋梁構件的剛度及抗彎性得到明顯增強，并減小預制混凝土橋梁梁體發生開裂及彈性形變的幾率，最終確保預制混凝土橋梁長期穩定服務于人[1]。

一、預應力張拉施工

（一）張拉施工準備

試運行所有的施工設備，確保設備工作狀態正常，并根據相關技術規范及實際施工要求檢查所有錨具、夾片及限位板等工具，保證性能良好且符合設計要求，為后續張拉施工高效優質進行提高保障[2，3]。

開始預應力張拉施工前，需在千斤頂前面安上鋼筋擋板架，表面為厚8mm的鋼板及竹膠板材質，并在該表面上粘貼警示標志。同時，也需要明確合適的觀測點位置，以便利用水準儀來測量和控制高程，也可基于此進行起拱分析及相關計算。

T梁張拉施工之前要充分做好混凝土構件的養生，待混凝土強度達到設計強度值的85%后，再按設計及技術規范等要求實施T梁張拉作業。

（二）橋梁預應力張拉計算

理論伸長值精確計算公式：

理論伸長值簡化計算公式：

P為預應力鋼筋張拉端的張拉力（N）；L為自張拉端至計算截面的孔道長度（m）；θ為自張拉端至計算截面曲線孔道部位切線的夾角之和（rad）；K為每米孔道局部偏差影響摩擦的系數，通過現場試驗獲得；μ為預應力筋和孔道壁的摩擦系數，通過現場試驗獲得；Eg為預應力鋼筋彈性模量（MPa）；Ay為預應力鋼筋截面面積（mm2）。

預應力張拉伸長量按上文所示公式計算。32m的T梁張拉伸長量計算結果，如表1所示為。

表1 32mT梁張拉伸長量計算結果

（三）張拉施工

32m預制混凝土T梁的混凝土強度滿足30MPa后，開始初張拉施工。這一過程中，要注意先利用單頂把各預應力筋調校到張拉設計噸位的5%，再安設好千斤頂，并從兩端同時開展張拉操作，將預應力筋初應力拉到10%δk，可避免多根鋼絞線同時張拉時發生受力不均的現象[4]。

等32m預制混凝土T梁梁體的混凝土強度及彈性模量均達到設計標準的100%且齡期大于14d之后，進行終張拉作業。終張拉的過程中，為保障T梁不會出現過大的側彎，張拉程序按照“N3→N6→N1→N1→N4→N5→N7→N2→N2”順序，預應力孔道布置及編號，如圖1所示。

圖1 預應力孔道布置及編號端視圖（mm）

32m預制T梁的中橫梁及短束預應力采取曲線布置，所以張拉施工最終確定采取多級加載一次張拉到位方式施工，具體按“0→10%δk→20%δk→100%δk→持荷5分鐘→錨固”的順序施工。

實際終張拉施工中，每一臺千斤頂安排4個人為一組進行操作，并明確分工（1人負責開油泵，2個人負責安裝千斤頂，并對稱張拉鋼絞線，1個人負責記錄和量取張拉中鋼絞線伸長值及油表讀數等數據）。同時，每級張拉過程中要嚴格控制油泵緩慢均勻上升，時刻觀察油壓表讀數，以免其發生過大的波動。張拉指定位置后，回油鎖定千斤頂，均勻緩慢下降，切記不可直接回零。

張拉的全過程中要實時記錄清楚張拉噸位及伸長量的實際值，并和理論值及設計值做對比分析，確保實際值和理論值之間的偏差在合理范圍內。如果實際值和理論值間的偏差超過±6%，則需放松鋼絞線，并重新實施張拉操作。同時，張拉施工時根據油表讀數及伸長值實現對張拉過程的雙控，保證梁體兩端的鋼絞線的回縮量均能控制到6mm內。待油壓表顯示達到設計張拉噸位后，先關閉主油泵的油路，持荷5min，并觀察及校核油壓變化情況。若油壓出現下降，則需及時補油，使油壓恢復到設計噸位值。此外，待T梁梁體受力均勻及穩定后，對千斤頂進行回油，并鎖定夾片，結束張拉施工。

二、斷絲成因及處理

此次32mT梁預應力張拉施工中，在3號橋左幅第10聯第一節發生了斷絲問題。經過統計，整個斷面總計有26束494股，預應力張拉操作過程中共計有14束29股出現異常情況，其中全斷的有4股，斷絲的有9股，斷一絲的有16股。

（一）原因分析

通過現場調查分析得知，此次斷絲問題發生的原因主要是穿束工藝不合理，造成鋼絞線在管道內發生纏繞，進而在張拉施工時產生局部剪力過載，最終出現斷絲。為了避免斷絲情況再次發生，且保證此次32mT梁的預應力施工質量，后續鋼絞線穿束工作均選擇整束綁扎方式進行穿束。

（二）設計復核驗算

經設計部門復核驗算得出：雖然張拉中鋼束發生了一些斷絲，但是其承載力極限狀態的抗彎承載力仍然可以滿足有關規范要求。為了進一步增強T梁的安全儲備，建議對該T梁頂部負彎矩區做相應的補強處理。

（三）補強處理

通過驗算得出現有T梁結構均滿足規范要求，所以為進一步增強橋梁截面的承載力儲備，使橋梁更加安全。擬選用預應力碳纖維板進行補強，即將預應力碳纖維板布置在35號墩的橫梁支點12m范圍內，以此來有效增強截面的承載能力。

設計部門驗算得出截面的最大彎矩M=30900kN·m，結合現行預應力橋梁設計規范對現有截面的受壓區高度進行計算：

經計算后，截面受壓區高度X=0.06m＜ζb·h0=1.12m，滿足了設計及規范的要求。

依據表1數據計算荷載，預應力碳纖維板最小破壞力對應的伸長率是0.014，張拉控制力對應伸長率是0.008。而為了從安全角度考慮，確保補強后截面獲得足夠的承載能力，最終確定預應力碳纖維伸長率取值為0.011，計算對應的預應力碳纖維拉力：

截面補強處理應往每道腹板的頂部布設兩道預應力碳纖維板，計算對應補強后截面承載能力的增大值：依據上述數據對補強處理后截面的抗彎承載力情況進行統計。

經過補強處理之后，截面的最大彎矩Mj=33688.5kN·m，而經計算后，截面受壓區高度X=0.09m＜ζb·h0=1.12m，滿足了設計及規范的要求。

三、結語

預應力張拉施工是現場預制混凝土T梁工程中非常關鍵的環節，且工藝流程比較繁雜，稍有差錯將影響整個T梁工程的質量。因此，預制T梁實際施工過程中，必須要準備工作開始就加強質量控制，準確計算伸長量及鋼束用量等，優化設計方案，同時制定完善的質量及安全管理體系，為T梁張拉高效優質施工提供保障。