魏村桥预应力空心板张拉施工工艺

陆 严 蒋建伟

（南水北调中线建管局 北京 100024）

1 工程概况

魏村桥位于南水北调中线京石段总干渠1℃带桩号213＋608.80，3℃带桩号447＋729.94处，交叉公路复建段桩号为 K0＋783.32～K1＋229.59，总长446.27m，为3×20m跨钢筋混凝土预应力空心板梁桥，预应力空心板梁采用C40混凝土预制，边梁、中梁各6片，底宽124cm，高90cm。每片空心板梁共设置四束钢绞线，每束钢绞线由7φS15.2高强低松弛钢绞线组成，预应力钢绞线 标 准 强 度 fpk＝ 1570MPa，Ep＝ 1.95×105MPa，张拉控制应力σcon＝1125MPa，锚具采用YM系列锚具及相应配套产品。

2 预应力空心板张拉

2.1 钢绞线张拉的条件、程序

空心板浇筑的混凝土强度达到90%设计强度时方可张拉，张拉完毕后及时压浆。

预应力钢绞线张拉作业的程序：机具率定→分级理论值计算→外锚头混凝土强度检查→张拉机具安装→预紧→分级张拉→锁定→签证→封端。

张拉前必须把张拉机具、测力装置及所需附属机具准备齐全，并都进行过严格的率定和校验。

2.2 张拉系统

张拉系统是指张拉千斤顶、油压表、油泵及用于连接它们的高压油管。本工程采用的是YDC3000B－200、YDC240Q、HYC350型张拉千斤顶。

张拉系统在投入正式使用前，应在具有相应资质的计量单位进行率定并绘制了压力表读数与系统出力曲线。

为了确保张拉系统能可靠的进行张拉，在选用张拉设备时其额定出力值一般不要小于钢绞线束设计预应力值的1.5倍，张拉系统应能在额定出力范围内以任一增量对钢绞线束进行张拉，且可在中间相对应的荷载水平上进行可靠稳压，系统油压表的精度一般不低于1.5级，压力表常用读数不宜超过表盘的75%。

张拉系统在正式使用满三个月、经拆卸检修、受到强烈碰撞或损坏后，必须经过重新率定才能继续使用。在张拉过程中如千斤顶张拉行程不足时，分两次进行张拉。

2.3 张拉施工方法

为了能安全地将预应力钢绞线束张拉到设计应力，施工中按如下程序进行张拉。

（1）钢绞线束张拉按对称原则双向张拉，每次张拉不少于两束。

（2）根据钢绞线束类型及要求，采取整体张拉、先单根预张拉然后整体张拉或单根－对称－分级循环张拉方法。

（3）张拉过程分为单股预紧和整束分级张拉两个阶段。

单股预紧张拉的程序：安装千斤顶→0→112.5MPa（10%σcon）／股→测量钢绞线伸长值→卸千斤顶。

整束分级张拉：预紧→225MPa（20%σcon）→σcon→稳压锁定。

（4）在张拉时，确保钢绞线束的张拉质量，采用“双控法”对钢绞线束张拉进行质量控制，即采用张拉力与钢绞线束体伸长值来综合控制钢绞线束应力，其中采用应力控制为主，伸长量作校验。张拉力由千斤顶按分级张拉应力来控制。钢绞线束体理论伸长值按下列公式 （1）和公式 （2）进行计算。

式中：Pp——预应力筋平均张拉力 （N）；

P——预应力筋张拉端的张拉力 （N）；

k——孔道每m局部偏差对摩擦的影响系数；

x——从张拉端至计算截面的孔道长度 （m）；

μ——预应力筋与孔道壁的摩擦系数；

θ——从张拉端至计算截面曲线孔道部分切线的夹角之和 （rad）；

△L——为理论伸长值 （mm）；

L——预应力筋长度 （mm）；

Ep——预应力筋弹性模量 （MPa，N／mm2）；

As——预应力筋有效截面面积 （mm2）。

张拉力与钢绞线束体伸长值计算详见表1。

表1 钢绞线束理论伸长值系数取值表

将上表中的数值分别代入公式（1）和公式（2）得出各束钢绞线的平均张拉力Pp值和为理论伸长值△L见表2。

表2 钢绞线束Pp值和理论伸长值△L表

在张拉过程中，采用分级张拉，各级张拉应力和理论伸长值见表3。

表3 预应力钢绞线分级张拉理论伸长值表

在张拉过程中，实际伸长值与理论伸长值相比较应保持在6%以内，若发现伸长量异常时，应停止张拉，待查明原因并采取相应措施后方可进行张拉。

（4）张拉时加载速率要平缓，速率宜控制在设计预应力值的0.1／min左右，卸荷载速率宜控制在设计预应力值的0.2／min。

（5）在张拉过程中认真填写张拉记录。

2.4 锚具安装

在进行锚板、夹片安装时，必须彻底清扫钢绞线、锚板的锥形孔和夹片牙形不得有油污、泥砂等杂物。

依次安装好工作锚板、工作夹片和限位板，每个锚孔各装入一套夹片，夹片上不得沾有灰尘，工作锚板和锚垫板对中并相吻合。

在安装千斤顶之前先检查工作锚板和钻孔是否对中，每个锚孔中是否安装好夹片，之后依次安装液压顶压器、千斤顶，在千斤顶尾部安装工具锚板。工具锚板安装前锚板锥孔中涂一层厚约1mm的退锚灵，以便张拉完成后能自动松开。工具锚片外表面用前涂退锚灵，对准锚孔后将夹片装入。

工具锚夹片和工作锚夹片两者不可混用，工具锚夹片使用次数不得超过生产厂家规定的使用次数。工作锚板、限位板和工具锚板之间的钢绞线一定要保持顺直，不得相互扭结。

2.5 封孔回填灌浆和外锚头保护

封孔回填灌浆在钢绞线束张拉锁定后进行，灌浆要求密实可靠，每个孔道一次压浆完成，不得中断。在封孔回填灌浆施工前先测量外露钢绞线长度检测回缩值，检查确认钢绞线束应力已达到稳定的设计锁定值。封孔回填灌浆采用M50水泥净浆。在封孔回填灌浆完成后对外锚头浇筑封端混凝土进行保护，并在龄期内进行有效养护。

3 质量、安全控制注意事项

在进行钢绞线束张拉时，严格按张拉程序进行，严格按“双控法”进行张拉质量控制。

在钢绞线束张拉施工过程中，最危险的工序是钢绞线束张拉，处于高应力下的钢绞线束贮存有巨大的能量，由于锚具失效或钢绞线束体断裂而使千斤顶或锚具飞出所造成的后果极其严重，在进行张拉之前对所使用的每个锚具都要认真检查其质量。

张拉时不得碰撞千斤顶，千斤顶后方区域内严禁站人，在可能有人员出入的地段设置警示牌和防护设施。