双控法张拉在后张预应力T型梁施工中的应用

双控发张拉在后张预应力T型梁施工中的应用赵有祖摘要：贵阳市东二环南明河大桥T型梁的张拉施工实例，介绍双控发张拉在后张预应力T型梁施工中的应用技术。关键词：预应力张拉T型梁锚固1、前言随着现代桥梁建筑技术的不断提高和发展，大跨度高预应砼梁得到越来越深广的应用，近年来发现箱梁出现开裂的现象相当严重，特别是箱梁腹板开裂占了一定的比例。就开裂的箱梁来看，竣工通车时间在10年左右，开裂情况比较严重，裂缝宽度在0.25mm以上，裂缝贯通腹板厚度，多发生在腹板薄弱部位，如预留的过人孔或通气孔，裂缝呈倾斜向，明显表现出斜截面上抗主拉应力不够。个别桥梁发现得比较早，通车一年后发现了，后逐渐扩展，影响到桥梁的正常使用。随着交通量的迅速增长，预应力钢绞线的张拉施工作为后张预应力T型梁施工中的关键技术，对控制T型梁的质量起到至关重要的作用。结合本人在工程施工中的经历，谈谈自己对双控发张拉在大跨度后张预应力T型梁施工中的应用技术。2、工程简介南明河大桥位于贵阳市云岩区南明河上孔跨形式（76+120+76）m连续刚构桥，桥梁全长273.28m。本桥为双线桥，位于8.5‰的坡道，桥面为直线。主梁为单箱单室变高直腹板截面。单箱顶宽15.2m，底宽8.28m，翼缘悬臂板宽3.46m，箱梁根部梁高7.363m，为主跨的1/16.3，梁端和跨中处梁高3.5m，为主跨的1/34.3，梁底按1.6次幂抛物线变化。腹板厚度90cm（支点）～40cm（跨中），主梁零号块梁段各断面尺寸适当增大。底板变厚度75cm（支点）～30cm（跨中），顶板箱室内厚度28cm，悬臂端厚20cm，根部厚55cm。主墩0号段墩顶处两道厚度为80cm横隔梁，位置与墩壁对应。梁端横隔梁厚度为120cm。中跨跨中设横向隔板40cm厚。全桥共设置一个中跨合拢段和2个边跨合拢段。箱梁顶面设1.5%单向横坡，腹板上方设通气孔。主梁采用挂蓝悬臂浇筑施工，近桥台处边跨现浇段采用支架现浇。3、预应力钢绞线及张拉指标参数连续箱梁采用三向预应力。纵、横向预应力钢束采用符合GB/T5224国家标准的高强度φs15.2的Ⅱ级松弛（低松弛）钢绞线，每股公称面积140mm2，Fpk=1860Mpa，Ep=1.95×105，锚具采用符合GB/T14370国家标准中Ⅰ类要求的群锚体系，预应力管道采用符合JT/T529-2004标准型号为SBG-55B、SBG-75Y及SBG-90Y规格的塑料波纹管。竖向预应力钢筋采用PSB785级精轧螺纹钢筋，预应力张拉控制力为568KN，预应力管道采用内径为45mm的无缝钢管，张拉须采用专用的千斤顶。4、油表的校正与千斤顶的标定⑴压力表、张拉千斤顶等计量设备，按规定定期检查并建立卡片备查。压力表选用防震型，表面最大读数为60Mpa，精度0.4级；在有资质的单位进行标定。张拉千斤顶的摩擦阻力应不大于张拉吨位的5%，并建立油压力与千斤顶张拉P—N标定曲线。⑵千斤顶、油表校正满足下列要求：①千斤顶有效期超过一个月；张拉200束预应力筋；拆修更换配件时需重新校正。②油压表有效期超过一个月，在使用中发现超过允许误差或发生故障检修后需重新校正。③在运输、存放和使用过程中防止日晒、受潮和震动，否则须校正。5、预应力材料和机具的进场检验钢绞线和预应力粗钢筋：外观检查和力学性能试验。波纹管：外观形状、密水性试验、强度和刚度检验。锚具：外观检查、硬度试验、静载锚固试验。预应力束的锚具按设计指定的要求选用，锚口摩阻损失为张拉控制力的6%，钢束锚固时锚具的变形和钢绞线的回缩值为6mm。张拉机具：千斤顶的校验、电动油泵的校验、压力表的校验以及千斤顶、油泵、压力表的配套标定。6、预应力损失的测试预应力筋张拉前，应对孔道的摩阻损失、扩孔段摩阻损失和锚口摩阻损失进行实际测定。根据实际测定结果对张拉控制应力做适当调整，并经监理单位和设计单位认可。7、各向预应力筋施工（1）张拉钢束在梁体混凝土强度达到设计值的90%，且混凝土龄期不小于7天后方可进行。混凝土强度等级和弹性模量必须符合设计要求。（2）预应力钢束及精轧螺纹钢筋在使用前必须做张拉、锚固试验，以保证预施应力准确。（3）施工时对于锚口及喇叭口损失、管道摩阻系数及管道偏差系数应进行试验，根据试验结果调整张拉力，张拉钢束时采用双控，以张拉控制应力为主，伸长量做为校核。（4）纵、横向预应力钢绞线：锚口及喇叭口损失按锚外控制应力的6%计算，钢筋与管道壁之间的摩擦系数μ取值应按孔道成型方式取，每米管道对其设计位置的偏差系数K取值按孔道成型方式取，锚头变形、钢筋回缩及反摩阻要考虑△L取值。张拉前必须做锚口摩阻损失试验，以确定摩擦系数及管道偏差系数。（5）竖向预应力钢筋同样需考虑钢筋与管道壁之间的磨擦系数μ,每米管道对其设计位置的偏差系数K，锚头变形、钢筋回缩及反摩阻△L取值。（6）后张法预应力构件的预应力筋断裂或滑脱数量不得超过预应力筋总数的5‰，同一构件内断丝数不得超过钢丝总数的1%。8、预应力筋运送及制作预应力筋即钢绞线下料，长度按梁段长度加千斤顶的工作长度加钢绞线穿束时的联接长度加富余长度10cm计算。钢绞线采用砂轮机切割，塑料胶带包头。钢绞线下料够一束的数量后以梳筋板梳理后用细铁丝绑扎，每间隔1.5m绑一道，以便运输和穿束。钢绞线下料的数量以满足梁段施工为准。钢绞线运送时采用人工抬运，在运送钢束与穿孔过程中不允许钢绞线与地面直接接触。下料时要进行料场清理，使料场无积水、脏物以免污染钢绞线，有被污染的钢绞线要将污物清扫干净。9、穿束本桥采用人工穿短束及人工配合卷扬机穿长束的方法穿束。穿束前在钢束前端安放引导头。按要求的根数将钢绞线用2mm铁丝每隔1.5m进行绑扎，绑扎时要使每一根钢绞线顺直，不允许使钢绞线相互缠绕。10、纵、横向钢绞线张拉锚固按照设计要求纵向预应力筋采用一次张拉的工艺，预施应力采用两端同步张拉，并左右对称进行，最大不平衡束不应超过1束。张拉顺序为：先腹板束，后顶板束，由外到内左右对称进行；每个梁段预应力筋张拉顺序：先张拉纵向再竖向再横向,并及时压浆。预施应力采用双控，以张拉力控制为主，以预应力钢筋伸长量作为校核。预应力钢束及精轧螺纹钢筋在使用前必须做张拉、锚固试验，以保证预施应力准确。南明河桥梁体混凝土强度和弹性模量达到设计值的90%时，混凝土龄期不小于7天后进行张拉。11、张拉工艺采用两端对称同时张拉、张拉力和伸长量双控发，两端千斤顶升降压、画线。测伸长值等工作一起进行。千斤顶就位后，先将主油缸少许充油，使所拉预应力钢绞线磴紧，让其绷直，在钢绞线拉至规定的初应力σ0时，停止充油并量测原始千斤顶活塞伸长量并画线做标记。预应力钢绞线张拉程序0→初应力(0.1σcon)→初应力(0.2σcon)→1.0σcon持荷2分钟锚固（σcon为预应力钢绞线锚下张拉控制应力）。张拉应力包括各种预应力损失。它包括：A、孔道摩擦力损失；B：锚固损失；C：弹性压缩损失；D：钢材应力损失；E：砼收缩变形损失等。张拉施工的工作顺序：穿束→安装锚具→安装千斤顶及张拉设施→张拉、锚固→拆除千斤顶及张拉设施→压浆12、钢绞线伸长值的量测方法张拉时当钢绞线的初始应力达0.1σcon时停止供油。检查夹片情况完好后，画线作标记。向千斤顶油缸充油并对钢绞线进行张拉。张拉值的大小以油压表的读数为主，以预应力钢筋伸长量作为校核，实际张拉伸长值与理论伸长值应控制在6%范围内，每端锚具回缩量应控制在6mm以内。油压达到张拉吨位后关闭主油缸油路，并保持2mim，测量钢绞线伸长量加以校核。在保持2min以后，若油压稍有下降，须补油到设计吨位的油压值，千斤顶回油，夹片自动锁定则该束张拉结束，及时做好记录。全梁断丝，滑丝总数不得超过钢丝总数的0.5%，且一束内断丝不得超过一丝，也不得在同一侧。伸长值由专人量测并做详细记录。13、钢绞线伸长量计算预应力钢绞线张拉时的控制应力，应以张拉时的实际伸长值与理论计算值进行校核。实际伸长值与理论伸长值相差须在6%以内，否则应暂停张拉，查明原因并采取措施加以调整后，再继续进行张拉。理论伸长值的计算及实际伸长值的计算方法如下：（1）钢绞线理论伸长值的计算：△LL=PPL/APEP式中：△LL——预应力钢绞线理论伸长值（mm）L——预应力筋的长度（mm）AP——预应力筋的截面面积（mm2）EP——预应力筋的弹性模量（N/mm2）PP——预应力筋的平均张拉力（N）PP=P（1-e-(kx+μθ)）/kx+μθ式中：P——预应力筋张拉端的张拉力（N）x——从张拉端至计算截面的孔道长度（m）θ——从张拉端至计算截面曲线孔道部分切线的夹角之和（rad）k——孔道每米局部偏差对摩擦的影响系数μ——预应力筋与孔道壁的摩擦系数（2）钢绞线实际伸长量计算：△LS=△L1+△L2式中：△L1——从初应力至最大张拉应力间的实际伸长值（mm）△L2——初应力以下的推算伸长值（mm）,可采用相邻级的伸长值。△L2=σ0L/EP14、竖向预应力筋的张拉根据图纸要求对预应力束管道的坐标进行放样，精确安装预应力筋组件。在安装预应力筋组件时，要注意检查管道是否畅通、管道是否有裂纹划伤、接头是否牢靠及螺帽是否齐全。下料前，如钢筋表面有明显凹槽及其他缺陷，则应剔除该段另外还应去除钢厂裁剪造成的偏头，采用砂轮机切割下料。安装竖向预应力筋时，预应力下端要支撑牢固，以防下坠；锚固端螺母与锚垫板之间要拧紧，防止水泥浆从下部进入管道。预应力高强筋扎螺纹钢筋在固定段露出锚具的长度应等于或大于钢筋的直径。预应力张拉前必须将张拉油表和千斤顶配套标定，必须时有选择的安装锚下压力传感器进行张拉控制力张拉程序如下：0→初始控制力（10%设计吨位）→持续2min后卸载→张拉至锚下控制力→拧紧工作锚→大缸回程→拆除千斤顶。张拉时边张拉边拧紧螺母。15、预应力筋张拉注意事项（1）用伸长值与预应力双控。（2）张拉力以千斤顶、油压表读数为主，伸长值与设计值的误差在6%范围内。（3）当超出此范围后应停止张拉进行原因分析。（4）整个张拉过程应随时注意避免滑丝和断丝现象发生。（5）了解孔道在整个施工过程中的状况，与伸长值进行比较做特定分析。（6）张拉过程中注意安全，千斤顶后部不能站人，防止张拉意外事故时伤人。（7）张拉时认真量取并记录油表读数、夹片回缩量、钢绞线伸长量。以油表读和为主，钢绞线伸长值作校核。施加预应力采用同步张拉，左右对称进行，最大不平衡束不应超过一束，预施应力采用双控措施（预施应力值以油表读数为主，以预应力筋伸长值进行校核），张拉过程中应保持两端的伸长量基本一致。（8）应用2台千斤顶在梁的两端同步、对称地进行张拉，并备用1台千斤顶。梁终张拉静停时，油表读数如有下降，则应补足油压。（9）张拉期间应采取措施避免锚具、预应力筋受雨水、养护用水浇淋，防止锚具及预应力出现锈蚀。（10）φ32mm高强度精轧螺纹粗钢筋使用前进行检查，如有目测可见的弯折进行调直，并清除表面浮锈、污物、泥土，钢筋表面如有明显凹坑或其它缺陷则剔除该段。（11）下料时采用砂轮切割，严禁用电焊切割，并随时注意不碰火，下料长度预留出挂篮轨道锚固长度。结束语理论和实践证明：三项预应力张拉工艺的应运，使得预应力损失准确计算的重要性尤为突出，其计算结果直接影响施工过程及成桥后结构强度和变形。对于钢绞线的张拉控制技术是后张法预应力砼梁施工中的核心技术，只有进行精确的计算、正确的操作方法和严格的施工工艺，才能达到较高的施工质量。竖向预应力是抵抗剪应力和主控应力的关键。在施工中，结构的实际纵向预应力与设计值有一些差异，只有通过施工监控监测工作，一方面，保证结构有足够的竖向预应力和纵向预应力大小；另一方面，通过实际测量的纵向预应力大小，来合理配置和调整竖向预应力，依提高结构的抗破坏能力。反之，在结构强度提高的前提下，可进一步优化设计，减少结构截面的几何尺寸（减轻自重），从而可大大的减少原材料的投入来降低成本。南明河大桥采取上述施工方法和控制措施，有效地保证了T型梁的初步施工的质量，赢得了贵阳市政府的一致好评。