桥梁施工中预应力张拉法的技术研究

黄声发，梁 波

(南昌市公路桥梁工程处，江西 南昌 330000)

1 工程概况

本文所引用的案例是某高速公路立交桥的上部结构，大部分是预应力钢筋混凝土空心板，其桥梁构件是用张拉钢绞线来施加预应力的。预应力张拉台座对先张预应力混凝土构件生产的成败，起着决定作用。由于张拉台座的设计要与施工规模。工期、构件型式张拉力等相适应。根据要求需建立一个生产能力为468片预应力空心板和78片普通空心板的预制场。本文就四拱梁墩式和槽式相结合的台座设计及施工方面简单地加以介绍。

2 预制场的设计方案

先张法预应力梁(板)主要优点是生产周期短，适用于工期紧、数量多、工厂化生产。因其设施费用一次性投资较多，为提高经济效益，降低成本，就必须最大限度地提高设备利用率，用较高的生产效率发挥设施的应有作用。预制场的总体设计包括台座型式、张拉与放张、移板方式、生产数量，应综合考虑如下因素:(1)生产数量和施工期限;(2)安全适用，经济合理化，质量有可保证;(3)操作简便、可控性好，周转快、生产周期限短;(4)设施可靠、耐久性强、装、拆模板方便;(5)预制场的地质土质为砂性土，不能深开挖;为满足上述要求:采用了四横梁墩、槽式的台座进行张拉、放张，龙门吊移板的总体设计方案。

在本次工程中，设计人员根据现场的实际情况将台座型式设计为槽式、四横梁墩，移板方式为龙门吊。

3 预应力张拉施工中应注意的问题

3.1 施工的基本要求

首先就是在施加预应力之前，必须要确保梁体混凝土已经100%达到了设计强度的要求，同时注意混凝土的养生条件是否与主梁相适应，如果存在差异，应立即采取措施进行改进;其次是要根据施工设计中预应力钢束的布置进行预应力张拉，在张拉结束后应立即将水泥浆压入孔道，以便更好的形成整体截面;最后就是要按照《公路桥涵施工技术规范》中的有关要求进行钢束的张拉并尽量采用超张拉工艺，以便最大程度的减少钢束的松弛损失以及钢绞线和锚圈口之间的摩擦。

3.2 预应力的张拉方法

3.2.1 钢绞线理论伸长值的计算

本次工程对于钢绞线理论伸长值的计算采用的是《公路桥梁

施工技术规范》中的计算公式:

式中，ΔL为各段预应力筋的理论伸长值，单位为mm;P为预应力筋张拉端的张拉力;L为各分段预应力筋的长度;l为计算截面到张拉端的孔道长度;k为孔道局部偏差对摩擦的影响系数;μ为预应力筋与孔道壁之间的摩擦系数;θ为计算截面到张拉端各曲线段的切线夹角和;Ay为预应力筋的横截面面积;Ey为预应力筋的弹性模量;

k和μ是公式中最主要的参数，其取值受到多方面因素的共同影响，例如，弯道位置及角度、波纹管的布设及偏差大小、管道是否有锈斑、管道的表面特征、力筋的类型、管道的成型方式等都会对k和μ的取值造成影响。与此同时，上述因素在实际施工过程中是会出现很大变数且无法预先判定的，因此，摩擦系数的大小就在很大程度上决定了工程施工的精确度。所以在施工过程中，工程技术人员要对孔道的摩擦系数进行认真、详细的控制和检查，以确保摩擦系数的一致性。

3.2.2 钢绞线的下料

本次工程利用的是砂轮切割机对钢绞线进行切割，在松开成捆的钢绞线之前，应先用适当的材料制作一个支架将其支撑住，以免因钢绞线突然松开而对操作人员造成伤害。需要注意的是，钢绞线的下料长度要与工程预制台座的各项指标相适应。

3.2.3 钢绞线的张拉施工

首先要将钢绞线与位于支撑架上的定位板中的各穿索孔一一对应穿插，并套好失效胶管。在正式进行穿索前，要在底座上涂抹脱模剂，同时由中间向两侧对称张拉，具体步骤如下:

(1)在钢绞线成功穿入台座两端的定位板后，应用圆锥形的夹具将其固定，以防止穿错孔现象的发生;

(2)在安装完千斤顶后，要将露出张拉端的钢绞线穿入千斤顶

的孔道内，让千斤顶的压头紧紧夹住夹具的套筒，再将钢绞线的尾部用圆锥形夹具夹紧;

(3)启动油泵，在张拉至初应力水平时暂停张拉，对保护层是

否正确进行检测，如果存在偏差，则要对定位板进行相应的调整;如果偏差在允许的范围内，则应在钢绞线的尾端做好标记，将其作为测量延伸量时的基准点;

(4)再次启动油泵，让千斤顶回油到初始位置，再进油张拉，如此反复几次，直至张拉到控制应力为止，然后关闭油泵，使千斤顶持荷2min，同时确保千斤顶的顶压活塞能够压住圆锥形夹片，在锚固钢绞线后对延伸量进行测量;

(5)对实际延伸量进行计算，并将其与理论值进行比较，如果误差在允许的范围内则可进行下一步操作，若大于允许的范围，应立即对误差产生的原因进行研究和分析;

(6)在顶锚结束后，启动油泵，让千斤顶回油;

(7)松开预应力筋的尾部夹具，同时卸下千斤顶，准备开始下一根钢绞线的张拉。

3.2.4 安装钢筋和模板

在完成全部预应力筋的张拉并将其静置8h后，技术人员就应对锚固器具、钢绞线的状态进行检查，若没有发现断丝等异常现象，就可以开展对普通钢筋的安装工作了。除了要确保绑扎牢固、间距均匀外，还要注意不要在底模上进行氧割或电焊等操作，以免因钢绞线断裂而造成意外。同时，要注意做好对泄水孔预埋件、人行道板预埋件、桥面连续预埋件以及支座预埋件的安装。

在上述安装结束后，即可开始安装模板。在这一过程中，要确保模板的牢固、顺直、不漏浆，如果出现钢筋穿出的现象，应立即用海绵等将其包裹住，避免对构件或施工人员造成损伤。模板两侧要用对拉杆拉紧，拉线要固定在台座的纵梁上。另外，要特别注意将芯模固定好，杜绝其发生上浮或左右移动。

3.2.5 混凝土的浇筑

在生产线三片空心板的模板和钢筋全部安装结束并经监理人员检查合格后，就可以对其进行混凝土浇筑了。浇筑顺序一般为从任意一端依次向另一端推进，整个浇筑过程要一次完成。在进行混凝土的振捣时，应从两侧同时进行振捣，以免充气胶囊因受力不均而产生移动，同时还要提示操作人员注意避免对充气胶囊和预应力筋进行碰撞，防止其因变形而发生断裂伤人或穿孔漏气现象。

3.3 预应力筋的张放

预应力筋的张放要在混凝土充分凝结之后进行，本次工程采用的是乙炔+氧气的张放方式，但在此过程中需要注意避免烧坏钢筋端部，以便在最大程度上避免锈蚀的发生。张放的顺序是由两侧向中间对称进行，要保证张放的均匀性。在整个过程中，操作人员要确保自己处于钢绞线两侧的位置，以免钢绞线突然发生反弹而对其造成伤害。在全部的预应力筋张放完毕后，外露的多余部分要用切割机切除，并用高标号水泥进行均匀涂抹，最后再拆除台座两端的夹具。

4 确保预应力张拉法的质量及施工安全的措施

4.1 要确保各项操作都能按照工程质量保证体系进行，在每道工序的施工结束后，工程技术人员必须先对其进行自检，自检合格后再上报监理工程师进行检查，在获得监理工程师的签字许可之前，不得开展下一工序的施工，从而做到层层控制，以确保施工质量，将各类安全隐患消灭在萌芽状态。

4.2 工程质量管理人员要积极深入施工现场，以便在了解工程实际情况的同时第一时间掌握工程的施工质量，一旦发现问题，应及时向有关部门报告并迅速解决，不得积压。

4.3 工程经理部要设置施工材料质检室，除了要做好进场控制外，还要对施工过程中所使用的各种选材料进行不定期抽查，同时还要做好对混凝土配合比的控制工作。

4.4 除了定期进行安全检查之外，安全管理人员还要不定期的深入工地进行安全巡查，一旦发现安全隐患，就要采取相应的措施进行处理，并注意做好对违章操作的查处力度。同时，也要注意为施工人员设置好安全防护措施。例如在进行预应力施工时，要禁止无关人员以任何理由进入施工现场;要在预制台的两端堆放沙袋，以免夹片或钢绞线在张拉过程中发生损坏时飞出的碎片对施工人员造成伤害，在此期间要严禁施工人员进入到预制台座30m范围内;在张拉过程中对夹具进行安装和拆卸，或者对钢绞线的延伸量进行测量时，要以夹具和钢绞线处于稳定状态作为工作前提，只有确定无异常情况后，才能进行相应的操作。

［1］高承勇.预应力混凝土设计技术与工程实例［M］.北京中国建筑工业出版社，2010.

［2］胡狄.预应力混凝土结构设计基本原理［M］.北京:中国铁道出版社，2009.