竖向预应力钢绞线二次张拉施工工艺研究

胡林翼

(湖南马安高速公路建设开发有限公司， 湖南 安化　413500)



竖向预应力钢绞线二次张拉施工工艺研究

胡林翼

(湖南马安高速公路建设开发有限公司， 湖南 安化413500)

摘要：为优化预应力混凝土箱梁腹板竖向预应力钢绞线二次张拉工艺，以某大桥为工程背景，通过现场试验针对现二次张拉工艺复杂，测量结果达不到要求的问题进行研究，利用千斤顶工具夹片自锁功能，解决了钢绞线短索张拉放张后预应力损失大、施工质量不理想的问题，研究分析结论可供相关桥梁设计、施工提供参考。

关键词：箱梁腹板； 竖向预应力； 二次张拉； 千斤顶； 锚具

0引言

竖向预应力钢绞线二次张拉低回缩锚固体系是目前桥梁竖向预应力钢绞线张拉施工中普遍采用的方案。其第1次张拉是采用单索张拉千斤顶逐根张拉至1.05σcon，放张，第2次张拉是安装张拉连接套、张拉连接杆、撑脚、整体千斤项、张拉连接杆螺帽完成二次张拉，实际就是张拉连接螺母，由连接螺母中的工作夹片锁住钢绞线带动整索钢绞线向上延长，然后拧紧支承螺母达到尽量消除第1次张拉钢绞线的回缩量。施工过程中，第1次采用单索张拉或者多索整体张拉均可，施工工艺已相当成熟，基本上不会出现异常现象；第2次张拉由于张拉配件多、穴槽空间小，造成施工不方便，测量数据不准确，施工质量得不到保证。下面结舍某大桥箱梁竖向预应力张拉的实际施工过程进行介绍。

1工程概况

此大桥主桥跨径布置为40 m+68 m+4×100 m+68 m+40 m，桥梁为预应力砼变截面连续梁桥，单箱单室截面(见图1、图2)；砼标号为C55，混凝土箱梁腹板竖向预应力钢绞线采用纵、横、竖三向预应力体系：

图1　主桥整体布置示意图

1) 梁宽设计值：主梁顶18.25 m，底板9.25 m，翼缘板4.5 m；

2) 梁高设计值：主跨根部6.2 m，跨中2.8 m；

3) 腹板宽度设计值：0～6#梁段0.9 m；7#～9#梁段0.8 m；10#～12#梁段0.7 m；13#～15#梁0.5 m；合拢段0.5 m；

4) 腹板厚度设计值：7#梁段0.9 m渐变到0.8 m；10#梁段由0.8 m渐变到0.7 m；13#梁段0.7 m渐变到0.5 m；

5) 预应力钢束设计标准：1860级高强度低松弛钢绞线，公称直径15.2 mm，按GB/T5224-2003标准设计；

6) 竖向预应力采用3ΦS15.2 mm规格的钢绞线，张拉控制应力581.7 kN，悬浇段横向0#～12#以双索布设于左右腹板，13#～16#梁段及现浇段以单索布设于左右腹板，纵向间距50 cm。

图2　主梁横断面三向预应力布置示意图

2竖向预应力二次张拉工艺简述

2.1第1次张拉预应力筋工艺

1) 第1次张拉施工按常规钢绞线夹片锚固施工方法施工，其独特之处是锚具是一个组合体，由张拉锚杯和支承螺母组成，张拉锚杯为外螺纹，支承螺母为内螺纹，张拉时支承螺母套在张拉锚杯上不受力，并让支承螺母与锚垫板相互之间有较小间隙。

2) 张拉工具安装先后顺序为：张拉锚杯→支承螺母→工作夹片→限位板→千斤项→工具锚→工具夹片。

3) 施工工序：0→0.1σcon→0.2σcon→1.05σcon持荷2 min→锚固。

4) 测量0.1σcon与1.05σcon工具夹片外露差值。应减去工具夹片外露差值，而计算实测伸长值，张拉放张回缩值应控制在：回缩量≤6 mm。

2.2第2次张拉预应力筋工艺

1) 在进行第2次张拉预应力筋之前，需先按张拉施工方案要求，检查第1次张拉是否满足设计规范标准，只有符合标准才可进行第2次张拉。否则应当采取针对性的补救方案，使第1次张拉达到合格标准。

2) 需要在第1次张拉放张后2～16 h内，进行第2次张拉。张拉时采用张拉连接装置配合专用千斤顶，将整束预应力筋张拉至满足设计要求的应力值。

3) 张拉工具安装先后顺序为：张拉连接套→张拉连接杆→张拉撑脚→千斤顶→工具锚→工具夹片。

4) 第2次张拉施工工序0→0.5σcon→1.0σcon拧紧支承螺母持荷2 min→锚固。

5) 张拉放张回缩值应控制在：回缩量≤1 mm。

3现有施工工艺的局限性

1) 在进行第2次张拉时，需配置张拉连接套、张拉连接杆、张拉连接螺母，在张拉操作过程中，由于这些连接件属于多次重复使用的工具，既有外螺纹，又有内螺纹，稍有保护不当，丝口容易受到损伤，影响张拉工作的进行。

2) 穴槽成型后一般上口面积为20 cm×20 cm，下口面积为15 cm×15 cm，深度18 cm，张拉连接杆外径11 cm，由于张拉连接套和张拉连接杆占据了穴槽的大部分位置，为了扩展支承螺母旋紧的操作空间，不得不将撑脚架支在穴槽外混凝土面上，而混凝土面不一定是平整的，这与支架宜架支在张拉平面上，以保证符合张拉轴线与垫板面垂直的设计要求不符(由于穴槽受混凝土表层纵、横向分布钢筋的影响是不能随意扩大的，否则影响结构安全)。

4第2次张拉工艺的研究

完成竖向索第1次张拉步骤后，待工作夹片锚固钢绞线力筋回缩，间隔一段时间后，在锚垫板和整体千斤顶之间设置张拉撑脚，利用整体千斤顶工具锚和工具夹片自锁功能将钢绞线力筋整体张拉至1.0 σcon后向下旋扭锚杯上的支承螺母至与锚垫板接触，消除支承螺母下端面与锚垫板之间间隙，然后卸载放张。本工艺采用整体张拉千斤顶同时完成多根钢绞线的张拉全过程，具有张拉设备单一、操作更简便和安全、施工精度高、施工成本低的优点，以下是具体的施工步骤。

4.1第1次张拉工具安装先后顺序(见图3)

1) 张拉锚杯10→支承螺母3→工作夹片9→限位板4→千斤顶8→工具锚5→工具夹片6(与现工艺相同)。

2) 张拉具体步骤：启动整体千斤顶8向上顶升工具锚5，通过工具夹片6整体张拉3根钢绞线7力筋至设计的应力值1.05 σcon，持荷2 min，放张，通过张拉锚10使工作夹片9锚固全部钢绞线力筋，卸下整体千斤顶8和限位板4。

图3　第1次张拉示意图

4.2第2次张拉工具安装先后顺序(见图4)

1) 张拉撑脚千斤顶8→工具锚5→工具夹片6。

2) 张拉具体步骤：待工作夹片9锚固回缩，间隔48 h后，在锚垫板2和整体千斤顶8之间设置张拉撑脚再次启动千斤顶8向上顶升工具锚5和工具夹片6，随着千斤顶8压力的增大，工具夹片6自动锁紧张钢绞线7后对整索钢绞线产生张拉力，由下端张拉锚杯10内工作夹片9在第1次张拉放张时已锁定在钢绞线7上，因此钢绞线7带动张拉锚杯10和支承螺母3向上同步运动，将同组绞线7整体张拉至1.0 σcon，使用绞线7带动张拉锚杯10上升3～10 mm，持荷2 min，向下拧紧张拉锚杯10上的支承螺母3至与锚垫板2接触，消除支承螺母3下端面与张拉端锚垫板2之间的间隙，放张。

图4　第2次张拉示意图

5孔道压浆及封锚

1) 在预应力施加完成并使钢绞线内应力传递完毕，一般为24 h后，应尽早进行压浆。

2) 材料预备： ①地面上不能直接放水泥、减水剂等压浆原材料，需防止污染； ②拌制压浆浆液时，所用材料均需采用称重计量法； ③应按实验室所提供的标准配合比拌制，浆液稠度应确保控制在14～18区间。

3) 压浆工序： ①在进行压浆前，宜先往管道内注水，以清洗管道并检查管道是否通畅； ②压浆顺序宜先压注下层孔道； ③压浆时，应从最低点的压浆孔压入，由最高点的排气孔排气、泌水； ④压浆过程之中不得中断，要确保做到均匀、缓慢地进行； ⑤压浆的最大压力宜为0.5～0.7 MPa； ⑥当孔道另一端饱满出浆，并且排气孔排出的浆液稠度达到相同为止，就可终止压浆； ⑦关闭出浆口后，应保持>0.5 MPa的稳压期，稳压时间>2 min。先关闭进浆管止回阀门，才允许拆卸压浆管道。

4) 施工注意事项： ①先应根据理论计算一束波纹管压满所需水泥浆用量，压浆达到标准要求压力时，用量略超为准；如压力未上而用量已超，可能波纹管己发生串孔，需进行检查处理； ②压浆前应将张拉端的锚具用符合规范要求的材料封堵，不能让浆液从锚具夹片、支承螺母之间的缝隙泄漏； ③出浆口和进浆口都应当设置阀门，进浆塑料管与压浆机出浆管连接应牢靠； ④孔道内水泥浆初凝30～60 min后，方可拆卸进浆管道的止回阀门和附件。

5) 预应力封锚： ①封锚前先清除锚头、锚垫板油污、并凿毛； ②封端和封锚应当一并进行； ③锚固后的预应力钢绞线外露长度需>30 mm，多余部分严禁电弧焊切割，正确使用砂轮机切割； ④将锚后钢筋安装固定后，恢复原来因阻碍工作面而截断的钢筋连接，立模灌注封端和封锚。

6质量控制关键点

1) 需严格按照设计图纸，采用最合理的测量方案，对预应力束及管道位置进行准确放样；

2) 在预应力管道和钢束定位后，要检查管道是否畅通、接头是否松动和坐标位置是否准确等，发现问题要及时处理；

3) 电焊钢筋时，要对波纹管附近防护，严格禁止电焊火花靠近预应力束；

4) 端锚垫板一定要安装平整，否则会造成钢绞线扭曲受力，易出现断裂现象；

5) 在进行第1次张拉时，必须将工作锚环与张拉端垫板清扫干净，使工作锚环与张拉端垫板能紧贴密实，防止受力不均和预应力损失；

6) 在第2次张拉预应力筋工作锚，被整体拉起后，需将支承螺母向下拧紧拧死，使螺母与垫板紧贴密实；

7) 在进行张拉预应力伸长控制值计算时，根据不同厂家提供的波纹管和钢绞线配套设施的摩阻系数，应以实测为准。

7结语

新工艺采用整体张拉千斤顶同时完成3根钢绞线的张拉全过程，经过实践证明，新工艺张拉设备单一，操作更简便，施工成本低，克服了现有技术第1次张拉采用单索千斤顶逐个张拉单根钢绞线的缺陷；取消了现有工艺必须使用的张拉连接套、张拉连接杆、张拉连接螺母，只保留张拉锚杯和支承螺母，利用安装在千斤顶上的工具锚和工具夹片自动锁紧钢绞线的功能带动张拉锚杯向上同步运动，然后锁紧支承螺母实现永存竖向预应力稳定可靠操作与施工工艺简便，可以有效降低生产费用，施工数据便于量测，精度高，工程质量或得到很好的保证，可为同类桥梁二次张拉设计和施工提供可贵的实践参考。

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文章编号：1008-844X(2016)02-0200-04

收稿日期:2016-04-15

作者简介:胡林翼( 1980-) ，男，工程师，主要从事高速公路建设与管理。

中图分类号：U 445

文献标识码：A