先张法预应力空心板预制工艺及张拉应力控制

韩善波

摘要：近几年来，由于先张法预应力空心板具有造价低、重量轻、结构简单等特点，在各种等级的公路桥梁中广泛使用。钢绞线是预应力构件的主要受力筋，对其施加的张拉应力值的准确性对预应力空心板的质量起着至关重要的作用。本文结合连云港市新海新区振华路跨东盐河桥新建工程简单介绍一下先张法预应力空心板的施工工艺和张拉应力控制。

关键词：先张法空心板；施工工艺；张拉应力控制

一、工程概况

连云港市新海新区振华路跨东盐河桥新建工程中桥上部构造为3跨20M+2*13 M先张法预应力空心板，每跨24片，共72片，其中边板20片，中板100片。

二、主要施工设备和场地布置

板粱预制采用的是钢筋混凝土槽式台座，台座长度有70m和92.4m两种规格。槽式台座与墩式台座不同之处在于槽式台座的预应力张拉力是由承力框架承受而得到平衡。其横梁为刚结构，满足刚度和受力后挠度不大于2mm的要求。模板是混凝土生产过程中不可缺少的工具之一，它必须具有足够的强度、刚度和稳定性，既要承受施工过程中可能产生的各种荷载，又要保证空心板的几何尺寸。模板按位置可分为底模和侧模；我厂的底模是组合大钢模板，钢模板是活动的，可以根据预应力空心板的长度设置空心板的预拱度，从而控制预应力空心板出坑后的拱度。侧模为组合整体钢模板，侧模与底模是通过螺栓联结，两侧模板顶上用拉杆联结，侧模与台座之间用法兰螺丝连接。张拉千斤顶为YC-27D型，其张拉为单根钢绞线张拉，锚固用夹片式锚具。为了避免长线生产时每条线两端钢绞线的浪费，固定端采用了粗钢筋作为加长拉杆。而张拉端未采取任何措施，直接穿过横梁，采用单根张拉，张拉端的钢绞线浪费很多。在预制不同长度的空心板时，我厂采用了钢绞线连接器，这样可以尽可能减少许多不必要的浪费。放松采用滑楔放松法，这种方法放松量小，不适应长线生产。

施工场地布置详见施工场地布置图

三、施工工艺

1、制作安装底模：

预应力空心板的钢板底模，要求光滑、平整，并用橡胶条镶嵌，以防止漏浆。底模安装后，应根据设计单位提供的理论拱度值，结合施工的实际情况，对底模采取相应的调整。浇注混凝土前，底模必须清理干净，并涂同一品种的脱模剂。

2、准备张拉机具：

施加预应力所用的张拉机具设备及仪表应由专人妥善使用和管理，定期维护和校验。千斤顶与压力表应配套校验，以确定张拉力与压力表之间的关系曲线，校验应在经主管部门授权的法定计量技术机构定期检验。张拉机具设备应与锚具配套使用，并应在进场前进行检查和校验。对长期不使用的张拉机具设备，应在使用前进行全面校验。

3、张拉钢绞线：

将钢绞线穿入张拉台座并固定位置。在台座上铺放预应力钢绞线时，应采取措施防止钢绞线沾上油污。张拉钢绞线采用双项控制，即应力控制和伸长值控制，预应力钢绞线采用应力控制法张拉时，应以伸长值进行校核，实际伸长值与理论伸长值的差值应符合设计要求，设计无规定时，实际伸长值与理论伸长值的差值应控制在6%以内，否则应暂停张拉，待查明原因并采取措施予以调整后，方可继续张拉。采用单根张拉时，应从中间到两边对称张拉。

4、制作安装钢筋：

每批鋼筋应有出厂质量保证书或试验报告单，并做力学性能试验。钢筋必须按不同等级、牌号、规格及生产厂家分批验收、分别堆放，不得混杂。钢筋存放应避免锈蚀、污染，露天堆放时，应垫高和遮盖。所有进场钢筋应按要求进行试验，不合格的材料一律不得使用。制作安装钢筋必需符合设计图纸和技术规范的有关要求。钢筋表面无浮皮和钢锈，有水锈的钢筋用钢刷处理后方可使用。钢筋的级别、尺寸、根数和间距均应符合设计要求。

5、制作安装侧模：

侧模采用整体大组合钢模板。侧模表面应保持所要求的形状、强度、刚度和表面光滑。模板安装稳定、坚固，应抵抗在施工过程中有可能发生的偶然冲撞和振动。模板表面应涂置同一规格的脱模剂。发现模板有超过允许偏差时，应及时纠正。侧模安装前应根据空心板预计拱度，适当设置反拱；侧模与底模连接时，应采取必要措施防止漏浆。

6、橡胶气囊就位：

普通混凝土空心板采用橡胶气囊芯模。用作芯模的气囊在使用前应经过检查，不得漏气；使用中应有专人检查钢丝头，钢丝头应弯向内侧，气囊涂刷脱模剂。每次使用后，应将其表面的水泥浆冲洗干净，妥善保存，不得接触油、酸、碱等有害物质。从开始浇筑混凝土到气囊放气时止，共充气压力应保持稳定，满足规范要求。浇注混凝土时，为防止气囊上浮和偏位，用定位筋与周围钢筋联系加以固定，并从气囊两侧对称平衡地进行浇筑。

7、浇筑混凝土：

拌制混凝土所用材料应经过试验并符合规范要求方可使用。混凝土配合比要通过试验并经过批准才能使用。浇筑混凝土前，对所有模板、钢筋、预埋件进行检查，并做好记录，符合设计要求后方可浇筑。模板内的杂物、积水等应清理干净。浇筑混凝土前，应检查混凝土的均匀性和坍落度。混凝土拌合材料的称量应准确，允许误差为各自重量的1%，采用外加剂时，允许误差不超过其重量的1%，同时，根据天气情况，随时测定砂石的含水量，调整现场配合比。雨天施工时，注意防水工作。混凝土从高处落下的高度不超过2m。混凝土使用插入式振动器时，捣实厚度不得超过30cm，按一定的顺序和方向分层浇筑。

8、抽出气囊：

拔出胎膜气囊的放气时间由试验确定，以混凝土强度达到能保持构件不变形为准。

9、拆模：

侧模为不承重的垂直模板，应在混凝土强度能保证其表面和棱角不因拆模而损坏时，或在混凝土强度达到2.5Mpa时方可拆除，具体时间参见水泥质量技术指标的测定值。

10、预制空心板移运及堆放：

空心板移运和堆放时，吊环应顺直，支承位置应和吊点位置一致。堆放时，场地应平整压实，不积水，不下沉；空心板放置在垫木上，标志向外，混凝土养护期末满的应继续洒水养护。运输时，车长应满足大梁支承点距离的要求。必要时可利用板端吊环给空心板施加一个正弯矩，以防止预应力产生的负弯矩起破坏作用。

四、张拉应力和伸长值计算

（一）回归分析

根据《千斤顶率定报告》（见附表）线性回归分析，现将有关参数计算在下表中：

S（x，x）=Σx2-（Σx）2/n=116900-7902/6=12883.33

S（x，y）= Σxy-（ΣxΣy）/n=23572-790×159.5/6=2571.17

b= S（x，y）/ S（x，x）=2571.17/12883.33=0.1995734

a=Σy/n-b（Σx）/n=159.5/6-0.1995734×790/6=0.306169

由此得出y=a+bx=0.306169+0.1995734x

（二）张拉应力的确定

由于钢绞线最初的伸长值无法测量，所以必须分段施加张拉应力。首先设定初应力为5Mpa，求出对应的张拉力P1，用应力为5Mpa进行张拉，测量出钢绞线的长度L1；用2倍的P1也就是P2，求出对应的应力进行张拉，测量出钢绞线的长度L2；用L2-L1来代替最初的伸长值△L1，由此可以得出5Mpa对应的伸长值△L1=L2-L1，用设计拉力187.46KN，求出对应的控制应力进行张拉，测量出钢绞线的长度L3，这样可以得出钢铰线的总伸长值△L=（L3-L1）+（L2-L1）。

根据回归公式Y=0.306169+0.1995734X

当Y=5MPa时，X=23.52KN

当X=47.04KN时，Y=9.7MPa

当X=187.46KN时，Y=37.7Mpa

五、结束语

先张法预应力空心板的质量控制有很多方面，而预应力钢绞线张拉是预应力空心板施工的关键工序。本文结合连云港市新海新区振华路跨东盐河桥新建工程中桥空心板的预制从施工工艺和张拉应力的控制等进行了阐述，总结了在施工中的一些肤浅体会和认识，仅供参考。

参考文献：公路桥涵施工技术规范（JTJ041-2000）。人民交通出版社。