浅谈后张法预应力施工技术及质量控制

浅谈后张法预应力施工技术及质量控制前言目前，随着现代桥梁施工技术的不断发展和提高，大跨度高预应力混凝土T梁得到越来越广泛的应用，预应力施工作为后张法T梁施工中的关键技术，对T梁质量控制起着至关重要的作用。本文结合重庆至长沙高速公路xx河特大桥T梁施工实践，简要介绍后张法预应力施工技术及质量控制。1工程概况及相关技术指标xx河特大桥位于重庆酉阳县江丰乡丹泉村二组，大桥横跨xx河并顺xx河左岸岸边走向延伸，全长1246m，上部结构采用31×40m预应力混凝土T梁，采用“先简支后结构连续”的方法施工。全桥共有310片T梁，混凝土设计强度等级为C50,预应力筋采用高应力低松弛钢绞线，其公称直径为，公称面积，抗拉强度标准值，弹性模量。2预应力施工技术及质量控制2.1张拉前的准备2.1.1张拉设备及锚具T梁预应力筋张拉采用2550型千斤顶1170油表和2551型千斤顶1173油表。锚具采用四川成都川锚路桥机械有限公司生产的OVM15-7、OVM15-8、OVM15-9锚具。张拉机具由专职人员保管操作使用，张拉前将张拉设备送权威单位进行标定，确定每台千斤顶的各级张拉吨位与对应油表的实际读数。若张拉设备使用超过200次或6个月或在使用过程中出现不正常现象，必须重新校验。2.1.2钢绞线下料时除考虑T梁曲线孔道长度外，还必须得考虑锚夹具厚度、张拉工作长度及外露长度等因素影响，以确保下料的准确性和经济性。2.1.3为保证顺利穿束，同时在钢绞线张拉时不打辨，将钢绞线两端进行编号，并用胶布包扎，然后进行整体穿束。钢绞线安装在管道后，管道端部开口处应密封以防湿气或有害气体进入损害钢绞线。2.1.4检查与T梁同条件养护的试块强度是否达到HYPERLINK"/Sub06.aspx"设计强度的90％以上。2.1.5检查锚垫板的锚固面与预应力孔道中心线是否垂直。2.2预应力筋张拉施加在预应力筋上的力必须针对外荷载作用下可能产生的应力状态有计划的进行，其与设计值的接近程度直接决定混凝土T梁能否在寿命期内满足使用要求。施加的预应力过小，则预应力效果无法抵消在外荷载作用下T梁截面下缘所产生的拉应力，即预拱度偏小；施加的预应力过大，则预应力反弯矩偏大，T梁截面上缘容易出现拉应力，甚至出现裂缝，同时造成桥面不平顺。因此，预应力筋张拉前应先准确确定其张拉控制应力及其对应的张拉吨位下油表读数，并根据伸长量实测结果与理论伸长量值进行对比，以确定预应力张拉控制效果。2.2.1张拉控制应力的确定张拉控制应力（）是指预应力筋锚固前张拉预应力筋的千斤顶所显示的总拉力，除以预应力筋截面积所得的应力值。设计图纸所给出的是预应力筋锚下控制应力值并未考虑由于施工因素和环境条件等影响所造成的应力损失（如未计入预应力钢束与锚圈口之间的摩阻损失）。根据以往的施工经验，以作为张拉控制应力来计算千斤顶张拉控制吨位进行施工，预应力偏小，而设计又未给出预应力钢束与锚圈口之间的摩阻损失值，因此，如何确定锚圈口摩阻力损失值，亦即如何准确确定张拉控制应力成为预应力施工的关键。从提高T梁的抗裂度和刚度来说，在配筋率相同的情况下，张拉控制应力应在可能的条件下定得高一些，这样可以使T梁在相同的使用条件下不出现裂缝或使裂缝推迟出现，有效地改善了T梁的使用性能。但又不能定得过高，以免个别预应力筋在张拉过程中断丝甚至被拉断，同时值增大，预应力筋的应力松弛损失也将增大，所以应留有适当余地。根据以往施工经验，锚圈口摩阻力损失一般为张拉控制应力的0.25%～0.30%，因此，施工中梁端张拉控制应力调整为2.2.2回归方程及张拉吨位油标读数的确定根据权威单位检定标准荷载（）与压力表读数（）之间的关系，假设为线性关系，通过数学上常用的最小二乘法来确定出一条回归直线，由线性关系及方程式通过压力表读数再来判定预应力钢束的张拉吨位是否满足设计要求。回归方程求解过程如下：（以下公式中代表标准荷载，代表压力表读数，代表相应的系数），，，，，，，将检测数据代入上式得到2550千斤顶（1170油压表）之间的线形关系：于是得到：从而得到回归方程为：以同样的方法得到2551千斤顶(1173油压表）回归方程式：2.2.3理论伸长量计算采用精确计算法进行计算当预应力筋和孔道为直线时（），以该桥中跨中粱为例（如下图2.1）进行计算，N1、N2、N3、N4均为一束7股钢束，张拉控制应力为单根钢绞线截面积，单根钢束（7根钢绞线）截面积故钢束张拉控制力孔道采用预埋波纹管成型，取预应力筋与孔道壁的摩擦系数取孔道每米局部偏差对摩擦的影响系数为减少张拉时预应力筋与管道壁间摩擦引起的应力损失,采用两端对称张拉。将N1钢束半个曲线预应力筋分成曲线段AB和直线段BC进行计算如下：图2.1中跨中梁钢束布置示意图（半跨）将数据代入下式得：得到中跨中梁N1钢束理论计算伸长值同理得到中跨中梁N2、N3、N4钢束理论计算伸长值分别为：以同样的计算方法可得中梁边跨T梁、边跨中梁及边跨边梁各钢束理论伸长量。2.2.4预应力加载程序0→初始应力(15%)→张拉控制应力（30%）→张拉控制应力（100%）→持荷5分钟(锚固)。2.2.5预应力筋张拉顺序预应力筋的张拉顺序严格按设计图纸中的顺序编号左右对称、分级张拉，均匀进行。为防止在张拉时T梁产生过大侧向弯曲变形，故采用N1→N2→N3（50%）→N4（100%）→N3（50%）的张拉程序。2.2.6张拉前应将夹片采用钢管镦齐，防止夹片在自锚时外露部分不齐整，即夹片有错台现象。同时应采用钢丝刷将工作段钢绞线刷干净，防止出现千斤顶及夹片等因打滑而滑丝等一系列操作故障。2.2.7张拉时千斤顶的作用线必须与预应力筋轴线重合，两端各项张拉操作必须一致。张拉过程中，如钢绞线出现滑丝情况，应查明原因，并报告现场监理，采取措施进行补张拉。2.2.8张拉时采用张拉应力和伸长量双控,以张拉应力为主，以伸长量和起拱度校核。实际伸长量由公式为初应力至最大张拉应力间的实测伸长量，为初应力以下的推算伸长量，也可采用相邻级的伸长量。实际伸长量的量测过程如下：在千斤顶张拉至初应力时，同束各钢绞线处于调直受力状态，然后用钢板尺量测千斤顶活塞伸长初始值，随后分别量测各张拉阶段活塞的伸长值，最后累加活塞各阶段的伸长值，再加上初应力下钢束的推算伸长量，即为每束钢绞线的实际伸长量。测定伸长量时应扣除全部因非弹性变形引起的伸长量值。以xx河特大桥中跨中粱为例，N1、N2、N3、N4钢束理论伸长量与实测伸长量进行比较：（实测伸长量27.4cm），（实测伸长量27.4cm），（实测伸长量26.6cm），（实测伸长量26.6cm），发现实测伸长量与理论伸长量差均在±6％以内，满足现行《公路桥涵施工技术规范》要求。同时量测中梁跨中上拱度值为2.46cm（设计为2.45cm），亦满足现行规范要求。2.2.9钢绞线张拉完毕后，及时在距锚头3-4cm处用砂轮机将多余钢绞线切除，切割时用湿布包裹锚头并不断注入清水降温，严禁采用电焊等热切割。2.2.10认真观测张拉记录,检查张拉力和伸长量及上拱度值是否符合设计和现行规范要求，如发现不满