连续梁单端张拉应力损失补强探讨

龙思明 刘春林

摘要：预应力混凝土连续梁在高铁施工中得到大量推广和应用，作为连续梁质量控制的关键，预应力施工质量尤为关键。因为设计或工期等特殊原因影响或变更，受张拉作业条件和空间限制，必然会遇到采用单端张拉作业的特殊情况，受应力损失增大的影响，固定端的应力一直处于未知状态。结合神农架车站特大桥单端张拉作业，对单端张拉预应力损失进行探讨，从而为类似结构桥梁单端张拉施工积累经验。

Abstract： Prestressed concrete continuous beams have been widely promoted and applied in high-speed railway construction. As the key to continuous beam quality control， the quality of prestressed construction is particularly critical. Due to the influence or change of special reasons such as design or construction period， the tensioning operation conditions and space constraints will inevitably encounter the special situation of single-ended tensioning operation. Affected by the increased stress loss， the stress of the fixed end has been in an unknown state. Combined with the single-ended tensioning operation of the shennongjia station grand bridge， the loss of the single-ended tension prestress is discussed， so as to accumulate experience for the single-ended tension construction of similar structural bridges.

关键词：连续梁;单端张拉;应力损失补强

Key words： continuous beams;one-end tension;stress loss reinforcement

中图分类号：U445.57                                     文献标识码：A                                  文章编号：1006-4311（2020）31-0138-02

1  工程概况

郑万高铁湖北段神农架车站多线特大桥位于湖北省神农架林区新华镇境内，神农架车站多线特大桥起止里程DK537+149.5～DK538+394.65，中心里程DK538+320，桥梁全长1245.15m，本桥为多线特大桥，全桥位于直线及1‰的下坡段。桥址区属构造溶蚀、侵蚀剥蚀中山地貌区，地震动峰值加速度为0.05g，地震动反应谱周期为0.35g。该桥受地形、国道209、矿区道路、车站布置、水文控制设计。桥台均采用双线矩形空心桥台，简支梁桥墩采用双线圆端形空心桥墩，连续梁桥墩采用双线圆端形实体桥墩，本桥基础均采用1.25m、1.5m桩基础，最大墩高30m。全桥孔跨布置为：4×32（道岔连续梁2变4）+（1-32m+1-24m+15-32m+1-24m+2×32m）（4线）+4×32（道岔连续梁4变2）+6×32（渡线道岔连续梁）+（60+100+60）m连续梁，神农架车站特大桥简支梁全部采用支架法现浇施工，（40+56+40）m连续梁采用挂篮法施工，道岔连续梁采用支架法施工。本标段桥梁简支箱梁采用球型钢支座，全线简支梁固定和纵向活动支座设于线路左侧，横向和多向活动支座设于线路右侧。该桥34号墩是6×32m渡线道岔连续梁和（60+100+60）m连续梁的共用边墩，墩顶梁缝宽度20cm，导致后合龙的100m连续梁小里程侧边跨张拉空间不足，设计院出具工作联系单“明确后合龙连续梁改为单端张拉”。

60+100+60m连续梁采用双向预应力混凝土变截面、变高度、单箱单室连续箱梁。二期恒载：120-140kN/m，连续箱梁采用挂篮悬臂浇筑法施工，梁面宽度12.6m，边支点处梁面高度4.835m，边跨预应力布置合计28束（含BB1备用束），最长束为48.365m，最短束为22.56m。

设计管道摩擦系数0.26，管道偏差系数0.003，锚口及喇叭口损失按照锚外控制应力的6%计算。通过管道摩阻和錨下应力损失测试实测，？滋=0.266，k=0.00312;锚口、喇叭口损失取4.9%。

2  预应力控制的思路

为了确保预应力施工质量，委托中铁咨询桥梁工程设计研究院对100m单端张拉进行模拟计算，给定出张拉端和固定端的应力值和每束的伸长量。现场如何控制张拉端的应力及应力损失的规律如何，怎么解决才能保障预应力质量。表1：60+100+60m单端张拉控制表。

3  预应力元件及测试

3.1 预应力元件设置

为了准确反应和测试固定端的应力，在固定端安装应力元件（穿心式力传感器，产品型号为JMZX-3103AT），在每预应力束安装2个，通过选择每束预应力其中2根进行测试，应力元件固定在锚垫板和挤压套之间，外套PVC管，选择进行应力测试的钢绞线（锚垫板和约束环之间）采用PVC管进行保护，约束环处采用泡沫胶进行封堵防止进浆，确保测试的钢绞线保持自由状态，防止固结影响测试的准确性。

按照对应的预应力束编号，对应力元件线缆进行对应编号，防止混乱。

3.2 预应力施工

根据设计锚下张拉控制应力、摩阻及锚下应力损失报告、校顶报告计算张拉控制应力，按照设计图纸张拉顺序，由远及近、由外向内依次进行。

根据固定端应力计算单根钢绞线的拉力。本次选择具有代表性的5束钢绞线进行统计。

3.3 固定端预应力测试

委托西南交通大学采用JMZX-3006型综合测试仪对元件线缆进行连接，单端张拉至设计值时（张拉控制应力考虑锚口、喇叭口损失4.9%），直接对固定端的应力进行测试，根据显示数值判定，本次统计预应力固定端实测如表3。

3.4 补充张拉

现场根据JMZX-3006型综合测试仪实时显示数据，对张拉端进行补充张拉，直至固定端数据显示满足设计要求时，停止张拉并持荷5min，仪器显示数据稳定后回油。

根据记录张拉油表的数据，反算张拉控制应力。（表4）

3.5 应力损失探讨

①设计明确的固定端控制应力比计算固定端应力小1.7-3.5%，长度在50m以内预应力张拉满足设计要求。

②超张拉3%时，钢绞线的张拉控制应力达到钢绞线设计控制应力的72%，σcon≤0.75fpk，符合规范要求。

③应力损失增大的原因主要是提前穿设钢绞线，预应力管道定位和约束环安装位置与设计存在偏差;同时也有存在局部固结的可能。

④建议单端张拉应对设计锚下张拉控制应力进行调整，结合现场实测数据，应超张拉2-3%时，固定端的张拉力满足设计要求。

⑤建议单端张拉时，将边跨合龙和边跨现浇整体浇筑，可以避免预应力管道多次接头，有利于减小管道的定位偏差;可以节约施工时间约10d。

3.6 单端张拉施工注意事项

①预应力管道定位必须准确。

②加强波纹管的保护和管道口的封堵，防止进浆堵塞。

③做好油表和千斤顶的校验，确保张拉设备正常。

④注意锚下控制应力和锚外控制应力区别，防止张拉应力不足。

⑤通过对管道进行压风测试，消除管道内钢绞线出现漏浆或固结的可能性。

⑥将备用束穿入钢绞线，防止张拉产生意外时，通过设计检算确认后可以进行张拉补强。

4  结束语

本文通过60+100+60m连续梁边跨单端张拉应力测试和控制，主要了解设计在固定端张拉应力控制要求，现场如何控制固定端张拉应力等进行分析，可为今后类似结构桥梁单端张拉预应力施工提供借鉴经验。

参考文献：

[1]韦晓霞.大跨度預应力连续曲线长束单端张拉质量控制[J].林业建设，2004.

[2]TB10092-2017，铁路桥涵混凝土结构设计规范[S].

[3]刘世明，刘永健，耿东升，宋瑶.现浇箱梁预应力钢筋张拉方式影响分析[J].公路交通科技，2013（03）.