先张法预应力构件在公路桥梁中的应用

聂军旗

摘 要：所谓先张法施工是相对后张法施工而言，就是在构件混凝土浇筑之前，先对钢绞线进行张拉的一种方法。施工时根据设计规定的张拉力，在台座上先进行钢绞线的张拉施工，然后再进行钢筋绑扎、模板支设，混凝土浇筑等一系列施工程序，在混凝土强度达到设计要求的强度值时（一般为设计强度的80%～100%）再进行放张，此时钢绞线和混凝土通过握裹力，共同作用，使构件下部获得预压应力的混凝土加强了抗拉能力。文章阐述了桥梁工程中先张法构件在公路桥梁中的应用，总结了较为规范的施工过程，为类似工程的施工起到一定的指导意义。

关键词：先张法；预应力；混凝土构件；施工

前言

先张法一般适用于长度相对偏小的混凝土构件，如13米、20米的先张法预应力混凝土空心板构件，其应用存在很大局限性；另外由于先张法是在构件混凝土浇筑前进行张拉，因此张拉完成后，后续施工相对危险，故在施工中应用相对较少，但随着市政公路工程的不断发展，先张法预应力构件近年也应用较为广泛，因此其施工质量以及施工过程的规范性、安全性更加不容忽视。文章总结整个先张法施工的所有施工过程，分析在各个施工过程中需要注意的问题，现论述如下：

1 预制板梁台座制作及模板安装

根据当地的特点，制作预制空心板台座，台座除应在尺寸上应该满足预制空心板的设计要求外，还应满足在张拉过程中的自身强度、稳定性等要求。

先张法空心板梁用底座一般采用3毫米厚的钢板做底模，下面浇筑15厘米厚C20混凝土，采用钢模板做侧模，方钢做肋，芯模采用充气胶囊或定型钢模板，充气胶囊进场后要进行气密性试验，合格后方可使用，在施工过程中一般采用定位钢筋固定充气胶囊，以防止上浮。

2 钢筋进场及绑扎

所用钢筋的种类型号严格按设计要求选用，进场后的钢筋应及时检测各项性能指标，经试验合格并得到监理工程师认可后方可使用。钢筋在堆放时，需离开地面50厘米，避免钢筋受到机械损伤或腐蚀生锈。进场后的钢筋按不同钢号、等级、规格及生产厂家分批验收，按不同检验状态分类堆放，设置明显标识牌，以便检查和使用。

钢筋在钢筋加工料场集中下料、加工弯曲，空心板底板钢筋一般在台座上绑扎，顶板钢筋一般在台座下绑扎成型后，吊装到底座上，并在适当位置放置同标号水泥砂浆垫块，以确保保护层的厚度及防止漏筋現象的发生。

在实施过程中，要特别注意做好支座钢板与伸缩缝锚固筋的预埋，并保证位置准确，钢板坡度应满足设计要求。

3 钢铰线下料及张拉施工工艺

先张法钢铰线一般采用的是公称直径15.24mm、公称面积140mm2、标准强度1860Mpa级270型钢铰线，弹性模量1.9×105Mpa，松驰率为2.5%。

在钢筋吊装于底模后，应立即进行钢绞线的穿束，钢铰线下料长度为台座总长度与张拉所需的工作长度之和，钢铰线按设计加工编号安装；张拉设备预先进行校核，标定后进行张拉作业。

（1）张拉方法：采取整体张拉、整体放张、单根切割的施工工艺，即预应力钢绞线张拉采用多根同时张拉的张拉工艺。当天气温度太高时，应安排在早晚张拉；在温度偏低时，选择在中午进行张拉，气温低于5℃时，应停止张拉作业。张拉时，两端均设置防护板，张拉端人员位于梁一侧作业，张拉应缓慢、匀速进行。（2）张拉采用应力控制法，并以伸长量进行校核，张拉时要求实际伸长值与理论伸长值之差控制在6%范围内。（3）因采用钢绞线的强度较高，预应力筋有效长度外的失效部分采用硬塑料管将失效范围的预应力筋套住，以防止预应力筋与混凝土不产生握裹作用。

4 混凝土的浇筑

（1）预应力空心板梁的浇筑过程应连续完成。（2）混凝土采用插入式振捣棒振捣，在振捣底板混凝土时，注意不能过度往下插入，避免对底板造成损坏，在浇筑腹板及顶板混凝土时，须从两侧同时振捣，以防止充气胶囊出现左右移动或上浮现象。振捣时还要特别注意，振捣器振动时要快插慢拔，相邻振捣器间距要在振捣器的影响半径内，不要漏振，漏振会造成蜂窝麻面；也不要超振，超振会造成混凝土离析和模板变形，要振捣至混凝土密实、表面泛浆适度为止。在混凝土浇筑过程中要随时检查模板的支撑情况，发现异常及时纠正；在安装侧模前，要仔细检查模板是否与板边缘衔接紧密，在板边缘粘贴薄橡胶条，确保混凝土下部不出现漏浆现象，影响构件美观。（3）混凝土从一端向另一端连续浇筑，在底部混凝土浇注完成后立即进行橡胶芯模充气并吊装入模，接着继续浇筑腹部和顶部混凝土。安装橡胶芯模应使其纵向穿入钢筋笼内，芯模的气压要随气温的不同而适当调整，一般为0.3～0.4个大气压，避免气压过大或过小，在使用前做气密性试验，保证在施工中不漏气。振捣混凝土时，内模会上浮或偏向一侧，因此必须对腹板实施对称浇筑且将内模加以固定，绑扎定位筋，并在侧模上设置U形环，以防止气囊上浮，芯模安好后，两侧下料，振捣应对称，以杜绝芯模发生横向位移。要掌握好松动芯模的抽拨时间，一般用手按压混凝土，出现“轻压不粘，重压不陷，不留物印”的情况可以先将芯模放气，再抽拨芯模，抽拨可以用人工或附以卷扬机抽拨。芯模抽出后，应及时清洗干净，保证芯模的周转使用及内芯成型后表面平整。（4）混凝土养护采用覆盖麻袋洒水养生，确保连续养护时间不少于7天。并留有现场同条件养生的试件，作为放张的依据，达到规定的强度后即可放张。（5）侧模板的拆除以混凝土不粘模为原则，最好形成一定的强度后，不能拆除过早，造成构件掉角损坏。

5 预应力钢绞线的放张

（1）放张前应先检查锚固板上各钢绞线是否已锚固好，预应力钢绞线放张采用千斤顶法，即与张拉端采用千斤顶，依次逐渐地将钢绞线微微拉伸到螺杆锚具可以旋松即可，每次先将钢绞线放松1.5cm，直到钢绞线完全放松为止，然后按先两边后中间的顺序，从一端向另一端逐根割断放松预应力钢铰线。割断方式严禁采用电气焊切割，应采用切割机进行逐根切断。

（2）注意放张前必须对混凝土同条件试件进行检测，混凝土强度达到规定的强度才能进行放张操作，否则可能引起事故或造成构件损坏，后果不堪设想。

6 预制场内构件的转移与存放

首先应该考虑在存梁区设置专门的枕梁底座，也是采用混凝土浇筑而成，在存放过程中要尽量保证板梁的受力与实际一致，避免梁体产生负弯矩，影响板梁的使用性能，一般堆码高度不得超过3片。

预制场移梁与存放用采用龙门吊或其他起重设备进行吊装，存放时间不宜过长，以免产生过大的挠度。存放前应及时进行端头的封堵。

7 结束语

先张法工序比较简单，钢绞线靠粘结自锚，节约了大量锚具，临时固定的锚具还可以重复使用，比较经济，特别适合数量多、批量大的中小型构件，但是在使用过程中还是要注意，例如如何保证充气内模的压力，避免气囊承受过大荷载，导致变形，影响构件腹板厚度，内部粗糙凹凸、不仅影响美观、还会影响到构件的整体受力。如何更好地保证施工过程中的安全，这都是我们需要进一步解决的问题。

参考文献

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[4]王洪涛.先张法预应力技术在桥梁施工中的应用[J].交通标准化，2011.