现浇多跨连续梁桥钢绞线长束的预应力张拉施工

王 威

（无锡市政建设集团有限公司，江苏无锡 214002）

0 前言

在多跨现浇连续梁的桥梁结构领域中，一联连续梁的长度大，预应力钢绞线束的长度长，长束的张拉施工质量显得愈加重要和令人关注，对整个结构质量和施工工期起着越来越决定性作用，因此对长束的预应力施工应提高到一个特别的位置，选择正确的施工工艺和采取严格的质量控制措施，以保证长束的预应力施工质量。

温州瓯海大道西段快速路公跨铁工程主桥上部结构为4×31m+（30+45+30）m+4×30m+3×25m+3×32 m+54+85+54）m+2×36.25 m+3×25 m+3×25 m+1×28.5 m+（35+48+35）m+5×27.5 m。除（54+85+54）m联（跨杭深客运专线）为挂篮悬臂浇筑外（中铁大桥局施工），其余均为现浇箱梁。现浇箱梁采用单箱多室，顶面宽为24.7～43.2 m，二向预应力混凝土结构，纵向钢束采用大吨位的7～12×15.24 mm低松驰高强度预应力钢绞线束，VLM15-7～12后张预应力体系，纵向预应力束设置为平竖弯相结合的空间曲线型，采用塑料波纹管成孔，两端张拉的钢束最长达135.72 m。在公跨铁工程箱梁及其它同类型连续梁桥的预应力施工实践中，对两端张拉的钢束长80 m以上长钢束，采取了一些有效的张拉工艺和质量控制措施，并取得了较好的效果。

1 长钢束张拉施工时容易遇到的问题及原因分析

预应力钢绞线束张拉时，为达设计的预期有效应力值，都要求采用张拉力控制、伸长值校核的双控”措施，当实际张拉力达到设计张拉力时，实际张拉伸长值的偏差应在-6%～+6%范围内，且每束钢绞线断丝或滑丝数控制为1丝、每一截面的断丝率不得大于该截面总钢丝数的1%。在钢绞线长束张拉施工时，经常遇到的问题主要有：

（1）随着钢绞线束长度的不断增加，实际伸长值的偏差呈现由正值向负值变化的趋势，束长越大，负偏差值也越大，甚至超过了-6%的允许负偏差。

张拉阶段预应力钢束的伸长值决定于张拉力的大小，在一定条件下，对应于某一张拉伸长值，就有确定的张拉力，梁体中某一截面就有确定的有效预应力。这样，对大跨度连续梁这样的大型桥梁结构，一旦同一截面中预应力筋的平均伸长值出现负值，就有可能出现预施应力不足的局面，这对结构是十分不利的。因此，有必要分析出现上述两个问题的原因，以采取保证张拉施工质量的工艺和措施。

从钢绞线的理论伸长值计算公式中，可以得知影响张拉实际伸长值最主要的因素是钢绞线的弹性模量与孔道摩擦。

1.1 钢绞线的弹性模量

钢绞线在成束使用时，由于每根钢绞线安装顺直程度的差异，加上锚孔与夹片的制作允许公差，实际上存在同束中各根的长度参差不齐与应力不均现象，反映出的钢绞线束弹性模量实质上是一种表现变形模量。另外，同品种的钢绞线本身的弹性模量数值，也在1.94～2.01×10.5 MPa之间，与标准值的Ey=1.95×10.5 MPa存在着较大的离散，也可从厂家的材料报告中看出每一盘的钢绞线弹性模量都不相同。由于弹性模量值偏大，表现出来的实际张拉伸长值就可能出现负偏差。

1.2 孔道摩擦

实际张拉的伸长值偏差呈现负值的情况，大体可以反映出孔道实际摩阻的加大。一般来说，（1）波纹管孔道、钢绞线有锈蚀或者粘附上泥砂、灰浆；（2）张拉锚具的喇叭管内有毛刺；（3）张拉端的喇叭管末端与波纹管形成了折角，张拉垫板平面与孔道中心末端切线不垂直；（4）孔道存在着设计曲线以外的弯曲，导致实际的曲率半径变小；（5）孔道出现漏浆现象；（6）波纹管因混凝土浇筑过程中振捣发生了局部弯曲或变小等都会使张位伸长值出现负偏差的趋势。

1.3 钢绞线束滑丝

原因主要有：（1）钢绞线粘附有油污、泥砂或灰浆；（2）钢绞线在施工过程中碰到了电焊火花或者作电焊机导线用，致使其力学性能改变，锚具夹片受热后失锚；（3）喇叭管内有毛刺，夹片与锚板的锚孔粘附有灰尘或其它脏物；（4）限位板的限位尺寸大；（5）喇叭管末端与波纹管形成了夹角，未能保证两者之间的顺直。

2 长钢束张拉工艺

为解决预应力长束张拉时经常遇到的问题，保证其张拉质量，经过张拉实践的摸索，采取了下面的长钢束张拉工艺。

（1）张拉前根据厂家提供的每卷号的钢绞线实际的弹性模量值和截面积(同时对比进场抽检的相应检测值)，对设计提供的理论计算伸长值进行修正。整体张拉时遵循先较长束后短束的张拉顺序。

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（2）对两端张拉的钢束，在正式张拉开始之前(此时未装工作锚夹片)采用千斤顶对钢绞线束进行松动张拉，以验证钢绞线在孔道内是否平顺且滑动自由，然后采用与钢绞线颜色反差较大的颜料标注出一个平面，以校验量测的伸长值和判别是否出现滑丝现象。

（3）张拉采用张拉力控制、伸长值校核的双控措施，根据张拉设备配套校验标定得出张拉力与油泵压力表读数之间的关系，通过油泵压力表读数控制钢绞线的张拉应力值。

（4）根据钢绞线束的不同长度、线型选择合适的初应力值。JTJ041-2000施工技术规范推荐的初应力取值为张拉控制应力δcon的10%～15%，但对于长钢束，由于其孔道长，摩阻大，预应力损失大，在实践中，长钢束的初应力值取为0.2δcon～0.3δcon，甚至达0.4δcon，以保证作为量测伸长值零点的初应力值，此时必须已处于钢绞线束的弹性变形状态。

（5）采用二次张拉程序。由于长钢束的张拉应力传递慢，稳压时间长达20min乃至2h或更长时间，这一点很容易通过在梁体相应截面埋设的用于施工监控的应力应变计观测到。通过实际张拉施工的摸索，改进了长钢束的张拉程序，即对长束采取二次张拉的程序。实际张拉按照如下步骤进行：

a.第一次张拉程序：0→初应力 (取0.3δcon，下同)→持荷3～5 min→量测伸长值A0→张拉至设计张拉应力δcon→持荷5～10 min→量测伸长值A1回油卸荷锚固→量测伸长值A2。持荷时油泵要一直开机持荷，保持压力表读数稳定于张拉控制应力处。

b.第二次张拉是在第一次张拉锚固1 d后进行。第二次张拉的程序为：(锚固1 d后)0→初应力→持荷3～5 min→量测伸长值B0→张拉至设计张拉应力→持荷5～10 min→量测伸长值B1→卸荷锚固→量测伸长值B2。钢束的实际伸长值为两次张拉的实测伸长值之和，一般第二次张拉的伸长值约为第一次张拉伸长值的4%～8%，通过二次张拉提高了长束张拉的预应力效果。

（6）钢束滑丝的判断与处理。

钢绞线束锚固时的回缩量规范要求时则说明钢绞线束出现了整体滑丝，应更换工具锚夹片或限位板，再对钢绞线束进行补张拉，如果回缩量比较大，很可能工作锚夹片的性能不合要求或受到了损伤，需对钢束作退锚处理，查明原因后装上新的工作锚夹片再重新张拉。而钢绞线束尾端标记的颜料平面是否仍为一个平面则是判断有无个别滑丝的标准，如平面出现了变化，则说明有个别钢绞线出现了滑丝现象，采用小型千斤顶进行补张拉，或退锚处理后装上新的工作锚夹片重新张拉到位。

3 提高长钢束张拉质量的控制措施

梁体内建立的最终有效预应力是通过预应力钢束的实测伸长值来校核的，必须从影响钢束伸长值的各个因素、各个环节出发，即从施工前的准备阶段、孔道成型留设阶段以及预应力长束的张拉阶段采取措施加以控制。

（1）施工前把好设备关。千斤顶与油泵及压力表应定期或根据张拉次数配套校验标定，建立起张拉力与压力表读数的曲线关系。在施工过程中，张拉设备出现反常现象或发生与前期标定时的正常状态不同时，均应重新标定，以保证张拉力准确性。张拉设备设专人使用和管理，做好千斤顶和油压表的编号，保证张拉设备的配套使用。

（2）施工前把好材料关。长束的换束工作难度相当大，应避免因为使用不合格的钢绞线而进行换束，且长束张拉增加了千斤顶的张拉回程和锚具的临时锚固次数，必须加强对原材料锚固能力的检验，避免因原材料不合格而造成张拉失败。

（3）提高长束孔道的成型精度。长束孔道实际线形与设计线形偏差大，无端增加了预应力损失，直接影响了梁体建立的有效预应力，降低结构的应力储备，甚至会出现钢绞线拉断现象，因此应重视孔道的成型质量：a.孔道的定位钢筋必须采用井字形，直线段定位钢筋的纵向间距不大于80 cm，曲线定位钢筋的纵向间距不大于40 cm，且起始、变弯点处设置定位钢筋，并将其点焊在稳定的结构钢筋上，确定孔道按设计线形定位牢固准确，孔道破损处和接管处须用胶布缠裹密封，以免引起漏浆。b.严格控制波纹管的接管连接质量，严禁孔道在分段处出现折角的不平顺连接。c.保证孔道与端部喇叭管的顺直度，绝不允许有折角存在。安装封头模板时，必须按喇叭管张拉平面的准确倾角进行固定。

（4）做好长束的制束和穿束工作：a.钢绞线下料前进行表面外观检查，不要过早下料，且应放置在远离电焊的地区，严禁钢绞线作电焊机导线用。下好料的钢绞线应覆盖保护。b.安排好制束存放位置，便于穿束工作。制束时，应避免束中各根钢绞线间相互缠绕，造成相互挤压，增大了摩阻。c.长束最好使用穿线机穿束，当采取卷扬机拖拉穿束时，穿束前应先将钢绞线束前端修割成锥形，防止穿束过程中将孔道内波纹管破损。

（5）设专人统一指挥，严格按既定的张拉工艺进行操作。长束张拉施工人员多，必须设专人进行统一指挥，固定张拉操作人员，两端张拉操作使用对讲机进行清晰联系。在张拉过程中，应注意是否有异常现象如响声、油压表指针抖动等，精神要集中，张拉完成后检查钢绞线上夹片留下的咬痕，对比钢绞线束上作标记的颜料平面，以尽早发现有否滑丝、断丝问题。经常检查工具锚夹片和限位板，以及时进行更换。

（6）重视钢绞线束伸长值的量测与计算。在长钢束的张拉施工中，伸长值的量测和记录尤为重要。量测时应采用两种方法对伸长值进行测量，并对两种方法的测量值进行校核，最大偏差一般应在2 mm左右。对于长钢束来说，选择合适的初应力值开始其伸长值的量测，并以初应力～δcon之间的伸长值推算0～初应力之间的伸长值，减少累计误差。

4 结语

预应力长钢束预应力施工是一个系统工程，合理的施工工艺，先进的施工组织与管理水平是关系有效预应力实现的关键。

随着现代连续梁桥日益向大跨度化发展，预应力长束的设计和施工是其一大特色，也是一大难点。在以后类似长钢束的预应力工程中，为了减少预应力的损失，使梁体最终有效预应力增大，以下几点可做参考和借鉴：

（1）长束的孔道摩阻损失通常大于采用规范推荐摩阻系数计算所得的值，最好选择有代表性的孔道进行k、μ值实测，并对钢束的设计张拉力、伸长值长适当的修正。

（2）在梁的立面和平面设计中，限制使用不平顺连接的预应力钢束，并增大曲线钢束的曲率半径，如有平弯和竖弯发生在一束当中，尽可能设计为空间曲线束；设计中还应注意分段数量尽量小化，分段过多，施工中曲线孔道定位比直线孔道困难要大得多。