浅谈预应力连续梁张拉施工工艺

摘要：结合汉宜铁路跨江汉运河特大桥连续梁的施工，简要介绍预应力混凝土张拉施工施工工艺及施工过程控制要点。

关键词：预应力;张拉;施工;过程控制

1 概述

新建武汉至宜昌铁路工程为沪汉蓉快速客运通道的组成部分，东起汉口站，西至宜昌东站，途经汉川、仙桃、天门、潜江、荆州、枝江、宜昌等市，线路全长293.096km。跨江汉运河特大桥地处湖北省荆州市境内，全长3131.625m，为双线桥。全桥共设92个桥墩，两个桥台。其中36#墩～39#墩上部结构设计为(60+100+60)m三跨连续梁，梁体全长221.5m。梁体采用单箱单室、变高度、变截面的结构形式，在局部设置有避车台，梁高按曲线变化，连续梁顶宽度为12.2m，腹板底宽为6.4m，梁高4.6m～7.2m，底板厚度0.4m～1.5m，顶板厚度0.40m，腹板厚度0.6-0.8-1.0m。

2 预应力张拉前的准备

2.1张拉机具

张拉机具与锚具应配套使用，张拉千斤顶的张拉行程要满足钢束的张拉长度，张拉力大于钢束最大张拉力的1.2倍(钢束最大张拉力可通过孔道摩阻试验确定)。千斤顶与压力表在张拉前进行配套校验，校验设备送到国家认可的计量部门进行校验，并使千斤顶活塞的运行方向与实际张拉工作状态一致，以确定张拉力与压力表读数之间的关系曲线或线性回归方程。从而计算出各束钢绞线的张拉控制应力相对的压力表读数值，并由专人负责使用、管理和维护。

本连续梁的纵向钢绞线张拉采用穿心式YCW500型千斤顶，横向预应力采用YCW100型千斤顶，预应力粗钢筋的张拉采用轧丝锚和与之配套的YG70型千斤顶进行，可满足要求。张拉油泵使用ZB4/500型油泵高压电动油泵，张拉压力表位不低于1.0及精度的防震性精密压力表，压力表盘直径不小于150mm，表盘最大读数值为60MPa，表盘最小分化不大于0.5MPa。连接油泵与千斤顶的油管为高压橡胶管，工作压力与千斤顶额定油压相适应。限位板、工具锚、承压套等配件必须与张拉千斤顶配套。

2.2张拉前的准备

2.2.1千斤顶配套使用的油表应校验合格，且在校验期内。张拉机具必须具有良好的使用性能。

2.2.2钢绞线、锚具、夹片等应检验合格，且外观检查无缺陷。

2.2.3清除锚下垫板上的灰浆等杂物，清除喇叭口的海绵等杂物。

2.2.4检查梁端孔道是否垂直于锚下垫板，因此可能影响到预应力质量时，必须对孔道进行修整。

2.2.5孔道摩阻测定

根据设计说明，预应力钢绞线的预应力损失计算参数为μ=0.23(摩擦系数)、 k=0.0025(偏差系数)。竖向预应力钢筋的预应力损失计算参数为μ=0.35(摩擦系数)、 k=0.003(偏差系数)。施工时根据现场摩阻试验测定后，如相差较大可通过设计修正。

2.2.6理论伸长值及张拉控制应力计算

预应力钢束张拉前，必须依照设计要求、千斤顶、油压表的标定情况等准确计算出各钢束的理论伸长值，按照各钢束的设计应力、长度等参数，根据有关规范要求的计算方法分别计算。张拉前，要根据千斤顶与油压表标定证书给出的油压表压力表示值Y与对应的标定压力吨位X，以及给出的线性回归方程式：Y=A+BX计算出钢束的各级油压表读数。张拉施工时，以此计算各钢束的理论伸长值，钢绞线的弹性模量根据厂家提供的资料获取。

a、理论伸长值可按下式计算：

ΔL=
Pp= P×
式中：ΔL——预应力筋的理论伸长值(cm);

Pp——预应力筋的平均张拉力(N);

L——从张拉端至计算截面孔道长度(cm);

Ap——预应力筋截面面积(mm2);

Ep——预应力筋的弹性模量(MPa);

P——预应力筋张拉端的张拉力(N);

θ——从张拉端至计算截面曲线孔道部分切线的夹角之和(rad);

k——孔道每米局部偏差对摩擦的系数;

μ——预应力筋对孔道壁的摩擦系数;

b、实际伸长量ΔL按下式计算：

ΔL =ΔL1+ΔL2

式中：ΔL——预应力筋的实际伸长值(cm);

ΔL1——初始应力至张拉控制应力间的实际伸长量(cm);

ΔL2——初始应力的推算伸长量(cm)。

通过千斤顶活塞伸出量量测的实际伸长量，还应考虑千斤顶工具段及工具夹片的影响。

张拉力数据要考虑锚圈口损失系数，该系数由锚具厂家提供，进场后于现场测试结果核对。实际张拉吨位要加上锚圈口的损失力F。

3预应力张拉施工工艺及控制要点

梁体混凝土浇筑完成后，根据同条件试件报告，梁体混凝土强度及弹性模量均达到设计值的60%后，即可按设计要求的顺序进行预应力初张拉。两端张拉时要同步进行，采用对讲机联系。终张拉应在梁体混凝土强度及弹性模量均达到设计值的90%，且混凝土凝期不少于7天后方可进行。

3.1预应力张拉

3.1.1工艺流程

预应力钢绞线张拉工艺流程：0 → 0.1σk(作伸长量标记 ) → 0.2σk(测伸长量)→ σk (持荷5分钟，测伸长量) → 回油锚固(测伸长量)。预应力精扎螺纹钢筋张拉工艺流程：检查孔道是否通畅 → 将锚固端清理干净 → 旋上锚具 → 用连接器连接千斤顶张拉杆与预应力钢筋 → 安装工具锚 → 按规范程序张拉到设计值 → 持荷5分钟→ 检查各项张拉控制指标 → 上紧锚具锚固→24小时后张拉→ 卸载。

为保证张拉质量，对精扎螺纹钢筋采用复拉工艺是必要的，因为预应力粗钢筋一般设计较短，相应的伸长值也较短，在锁紧锚固螺母时因为偏心等因素照成伸长量的微量回缩，此值与本来就比较短的理论伸长值相比的比例会很大。张拉完成并待灌浆施工完毕后方可使用手持砂轮锯切割锚具外露精扎螺纹钢筋，切割时应留有4cm的外露端头。

3.1.2张拉次序

预应力张拉要对称进行，张拉顺序严格按设计图纸要求进行。预应力精扎螺纹钢筋、粗钢筋均采用单根张拉，在张拉时按对称、平衡原则进行。

3.1.3张拉方法

按每束根数与相应的锚具配套，装好夹片。在整束钢绞线张拉前，使用YDC-240千斤顶逐根预紧，预紧完成后，再整束张拉。

向千斤顶油缸供油对钢绞线进行张拉，张拉时实行张拉力和伸长值双控，以锚下张拉控制应力为主，以伸长值加以校核，实际伸长值与理论伸长值相差应控制在+6%～-6%，否则应暂停张拉，待查明原因并采取措施加以调整后再继续张拉。

3.1.4张拉过程控制

初始张拉：开动高压油泵，使千斤顶大缸进油，随时调整锚圈与千斤顶的位置，使其对准孔道轴线，达到0.1σk时两端同时量出千斤顶活塞伸长量。

张拉时设专人指挥，确保两端同步进行。达到0.2σk时两端同时量出千斤顶活塞伸长量。继续加载至σk，关闭主油缸油路，保持油压5分钟，在5分钟后回油到0，量出此时的活塞伸长量。

根据上述各阶段计算出实际伸长量，并与理论伸长量相比较，满足+6%～-6%偏差则合格，否则应分析原因后再行张拉。

张拉结束后，锚固后，检查断丝，滑丝情况，断丝、滑丝不得超过钢丝总数的0.5%，且一束内断丝不得超过一丝，也不得在同一侧。

3.1.5滑丝与断丝的处理

预应力钢绞线每束滑丝与断丝不超过1丝，且每个断面断丝之和不超过该断面钢丝总数的0.5%。超过该规定采取钢绞线放松措施处理，放松用原千斤顶将油顶重新伸出并张拉，钢丝受力伸长时，夹片被带出，这时立即用钢钎拨出所有夹片，然后主缸缓慢回油，钢丝内缩，待油顶行程将要回完时再把夹片装上，使夹片工作，千斤顶卸载。重复上述动作，直至钢束完全被放松，然后拉出钢丝束更换新的钢束和锚具。

3.1.6安全要求

3.1.6.1高压油管使用前应作耐压试验，不合格的不能使用。

3.1.6.2油压泵上的安全阀应调至最大工作油压下能自动打开的状态。

3.1.6.3油压表安装必须紧密满扣，油泵与千斤顶之间的高压管连同油路的各接头均须完整紧密，油路畅通，在最大油压下保持5分钟以上均不得漏油。若有损坏者应及时修理更换。

3.1.6.4张拉时，千斤顶后面不准站人，也不得踩踏高压油管。

3.1.6.5张拉时发现张拉设备运转声音异常，应立即停机检查维修。

3.1.6.6锚具、夹具均应设专人妥善保管，避免锈蚀、沾污、遭受机械损伤或散失。施工时在终张拉完后按设计文件要求对锚具进行防锈处理。

3.2孔道压浆

张拉完毕，将锚具端部用水泥砂浆封堵，为确保水泥不掉落及养护期间不开裂，用双层塑料膜密封并绑扎固定在锚具上。对于其他可能漏气的连接点，采用玻璃胶及密封生料带进行密封，从而确保了管道的密封。在压浆之前进行检查，对有漏气的情况，再行用玻璃胶处理，以确保孔道密封。

3.3封锚

灌浆完毕后将多余钢绞线切割，锚具端部留3cm以上长度。浇筑梁体封端混凝土之前，应先将承压板表面的黏浆和锚环外面的上部的灰浆铲除干净，并按要求进行防水处理后，才允许浇筑封端混凝土。为保证混凝土接缝良好，将原混凝土表面凿毛，并焊上钢筋网片，封端混凝土采用C55无收缩混凝土进行封堵，其混凝土强度不低于设计要求，封端混凝土结束后要按梁体混凝土的标准进行养护。

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