淺談后張法預(yù)應(yīng)力箱梁的預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)的應(yīng)用

江永安

一、工程概況

河南省河口村水庫金灘大橋，全橋由12孔30m先簡支后連續(xù)預(yù)應(yīng)力箱梁組成，橋面連續(xù)，橋面標(biāo)高181.295m。橋長367.00m，橋面寬度為凈8+2×0.5m，橋面總寬9m。橋梁縱坡采用平坡，橋面橫坡為2%。由南向北橋孔布置為6×30m+6×30m。下部結(jié)構(gòu)采用Ф1.6m雙柱式墩Ф1.8m鉆孔灌注樁基礎(chǔ)。橋面由12片中梁（梁頂寬 2.4m，底寬 1.0m，高 1.726m）和24片邊梁（梁頂寬2.8m，底寬1.0m，高1.726m）組成。

二、預(yù)應(yīng)力設(shè)計

1.預(yù)應(yīng)力筋設(shè)計布置。在每片箱梁腹板和底板從上到下左右對稱布置N1、N2、N3、N4 共 8 束正彎矩鋼束，正彎矩鋼束規(guī)格有15-4、15-5及15-6三種；在箱梁頂板橋梁墩頂連續(xù)段處（全橋共30處）布置4束T1負(fù)彎矩鋼束和3束T2負(fù)彎矩鋼束，負(fù)彎矩鋼束規(guī)格分別為15-5和15-4兩種。

2.鋼絞線采用美國標(biāo)準(zhǔn)ASTMA416-98a標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)的270級低松弛鋼絞線（Φ15.2），標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度1860MPa。

3.預(yù)制梁內(nèi)正彎矩鋼束采用兩端對稱張拉，張拉順序?yàn)?N1、N2、N3、N4；墩頂連續(xù)段處的負(fù)彎矩鋼束也采用兩端張拉，張拉順序?yàn)門2、T1鋼束對稱單根張拉。錨下張拉控制應(yīng)力均為1350MPa。

4.張拉管道采用預(yù)埋金屬波紋管，孔道壓漿采用C50水泥漿。

5.正彎矩張拉采用OVM15型錨具，負(fù)彎矩張拉采用BM15型錨具。

三、鋼絞線及張拉設(shè)備

1.預(yù)應(yīng)力鋼絞線進(jìn)場驗(yàn)收時應(yīng)對質(zhì)量證明書、包裝、標(biāo)志和規(guī)格等進(jìn)行檢查，同時從每批鋼絞線中任取三盤，從每盤的鋼絞線端部正常部位截取一根試樣送具備資質(zhì)條件的試驗(yàn)室進(jìn)行表面質(zhì)量、直徑偏差和力學(xué)性能試驗(yàn)。經(jīng)檢驗(yàn)合格后方可使用。合格的檢驗(yàn)報告中的數(shù)據(jù)就作為理論伸長值計算的依據(jù)。

2.鋼絞線的切斷采用砂輪割片，保證切口平整，線頭不散。根據(jù)使用部位、依據(jù)設(shè)計圖紙對鋼絞線進(jìn)行編束，每隔1.5～2m用綁線綁扎一道，對鋼束兩端統(tǒng)一編號放好。

3.2000kN液壓千斤頂和OVM15型錨具用于正彎矩張拉，BM15型錨具與帶錐形頭的270kN千斤頂用于負(fù)彎矩張拉。施工前將千斤頂和壓力表經(jīng)具備相應(yīng)資格條件的檢校部門進(jìn)行配套力值校驗(yàn)，檢校合格后由檢校部門出具檢驗(yàn)報告。檢驗(yàn)報告應(yīng)有反映千斤頂張拉力F與壓力表讀數(shù)P對應(yīng)關(guān)系的回歸方程（P=aF+b）。據(jù)此計算相應(yīng)張拉力所對應(yīng)的壓力表讀數(shù)以供張拉時使用。

四、預(yù)留管道

1.金屬波紋管進(jìn)場時應(yīng)按出廠合格證和質(zhì)量保證書核對其類別、型號、規(guī)格及數(shù)量，同時對其外觀、尺寸、集中荷載下的徑向剛度、荷載作用后的抗?jié)B漏及抗彎曲滲漏等進(jìn)行檢驗(yàn)。要求外觀清潔，內(nèi)外表面無油污，無引起銹蝕的附著物，無空洞和不規(guī)則的折皺，咬口無開裂、無脫扣；經(jīng)規(guī)定的集中荷載作用后，或在彎曲情況下，不得滲出水泥漿，但允許滲水。

2.預(yù)應(yīng)力管道的位置必須嚴(yán)格按設(shè)計坐標(biāo)定位并用定位鋼筋固定，每片定位鋼筋網(wǎng)由四根15cm長的鋼筋焊接而成，定位鋼筋網(wǎng)須與梁內(nèi)鋼筋焊接固定，沿預(yù)應(yīng)力管道長度方向每距80cm布置一片，在曲線段加密至每50cm布置一片以確保管道圓順。嚴(yán)防錯位和管道下垂，如果管道與鋼筋發(fā)生碰撞，應(yīng)保證管道位置不變而只是適當(dāng)挪動鋼筋位置。澆筑前應(yīng)檢查波紋管是否密封，防止?jié)仓炷習(xí)r阻塞管道。

3.箱梁頂板負(fù)彎矩鋼束的金屬波紋扁管，應(yīng)在預(yù)制箱梁時預(yù)埋，并采取有效措施防止?jié)仓髁簳r扁波紋管發(fā)生變形而影響后期的頂板束張拉，頂板負(fù)彎矩鋼束的定位鋼筋每間隔800cm設(shè)置一組。在箱梁安裝好后，澆筑連續(xù)接頭段前將對應(yīng)的扁管密封相連。

4.錨墊板安裝同波紋管垂直且位置準(zhǔn)確。波紋管接頭采用大一號的同型波紋管，管長200cm，接頭和破損處用膠帶纏封牢靠防止漏漿。

5.波紋管安裝后應(yīng)逐根檢查是否有損傷和穿孔現(xiàn)象，如有則用膠帶裹緊密封。波紋管下部禁止有豎向正對波紋管的鋼筋頭，以免刺穿波紋管。

五、穿束

箱梁混凝土經(jīng)同等條件養(yǎng)護(hù)的同標(biāo)號抽查試塊試壓檢測，混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度的90%時就可進(jìn)行鋼絞線穿束，穿束前清理好波紋管中的雜物和污物。用塑料布包住線頭便于穿束。穿束時兩側(cè)工人用力要均勻一致，保證鋼絞線順直。

六、預(yù)應(yīng)力張拉

1.張拉設(shè)備安裝。鋼絞線穿好后，安裝錨環(huán)，位置應(yīng)居中。安裝夾片，輕輕打緊，端部應(yīng)齊平。

2.張拉。正彎矩鋼束張拉時按設(shè)計要求采用雙向?qū)ΨQ張拉。箱梁吊裝、中隔梁、墩頂連續(xù)接頭段澆筑完成后，混凝土達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度90%，且混凝土齡期不少于7d,張拉頂板負(fù)彎矩預(yù)應(yīng)力鋼束。負(fù)彎矩鋼束張拉時按設(shè)計要求采用單根、雙向?qū)ΨQ張拉，張拉控制應(yīng)力FK均為1350MPa。

預(yù)應(yīng)力筋采用雙控兩端張拉，以應(yīng)力控制為主，伸長量為校核，實(shí)際伸長值與理論伸長值的差值，應(yīng)控制在±6%以內(nèi)，如超出須停止張拉，查找原因。

（1）預(yù)應(yīng)力鋼束張拉程序如下：

0→10%δk→20%δk→100%δk(持荷2min錨固)

正彎矩鋼束張拉順序：N1→N2→N3→N4，采用兩端對稱張拉。

負(fù)彎矩鋼束張拉順序：T2→T1，鋼束對稱單根張拉，從中梁開始，邊梁結(jié)束。

（2）將千斤頂、限位板和工具錨環(huán)依次套在鋼絞線上，預(yù)應(yīng)力筋在千斤頂?shù)拇┬目變?nèi)應(yīng)順直，不能有交叉錯位現(xiàn)象。

（3）張拉時張拉速度均勻進(jìn)行，過程如下：先張拉到初應(yīng)力10%δk，測千斤頂活塞伸長量L1，張拉到初應(yīng)力20%δk，測千斤頂活塞伸長量L2，然后張拉到100%δk，測千斤頂活塞伸長量L3，持荷2min后回油錨固再測千斤頂活塞伸長量L4。張拉結(jié)束后計算L3-L4，如果計算值大于8mm則在張拉過程中有滑絲現(xiàn)象，應(yīng)采取措施進(jìn)行處理；如小于8mm則可計算實(shí)際伸長值。

（4）預(yù)應(yīng)力張拉實(shí)際伸長值和理論伸長值計算：

預(yù)應(yīng)力筋實(shí)際伸長值：

預(yù)應(yīng)力筋的理論伸長值△L1計算如下：

計算公式：△L1=PpL/ApEp

式中：

Pp——預(yù)應(yīng)力筋的平均張拉力（N）；

P——預(yù)應(yīng)力筋張拉端的張拉力（N）；

L——預(yù)應(yīng)力筋的長度（mm)；

Ap——預(yù)應(yīng)力筋的截面面積（mm2）；

Ep——預(yù)應(yīng)力筋的彈性模量（N／mm2）；

x——從張拉端至計算截面的孔道長度（m）；

θ——從張拉端至計算截面曲線孔道部分切線的夾角之和（rad）；

k——孔道每米局部偏差對摩擦的影響系數(shù)，本工程張拉孔道為預(yù)埋金屬波紋管，k取值0.0015；

μ——預(yù)應(yīng)力筋與孔道壁的摩擦系數(shù)，本工程為預(yù)埋金屬波紋管與鋼絞線摩擦系數(shù)取0.2～0.25之間。

注：當(dāng)預(yù)應(yīng)力筋為直線時Pp=P。

校核實(shí)際伸長值△Ls與理論伸長值△L1的差值（△Ls-△L1）和理論伸長值△Ll之比，若（△Ls-△Ll）/△Ll小于 6%，則說明張拉結(jié)果符合規(guī)范要求，否則需采取措施處理，合格后方可錨固。

3.張拉時安全質(zhì)量保證措施。

（1）預(yù)應(yīng)力鋼絞線張拉時，現(xiàn)場要有明顯的標(biāo)志，嚴(yán)禁閑雜人員進(jìn)入，張拉過程中，千斤頂后不得站人，防止錨具夾片彈出傷人。

（2）預(yù)應(yīng)力鋼絞線張拉過程中要嚴(yán)格按程序施工，均勻施加張拉力。油泵操作人員給油和回油要慢，不得突然回油和給油。

（3）張拉時由一人統(tǒng)一指揮，兩端同步張拉，同步量測；張拉工作應(yīng)緩慢、均勻；派專人量測伸長量，并做好原始記錄。

（4）張拉用設(shè)備根據(jù)要求定期保養(yǎng)和檢測。

七、箱梁孔道壓漿和封錨

1.鋼絞線張拉完畢后應(yīng)盡快進(jìn)行孔道壓漿。

2.壓漿前認(rèn)真對排氣孔、注漿孔、壓漿機(jī)等全面檢查并對壓漿設(shè)備進(jìn)行安裝檢查，運(yùn)轉(zhuǎn)正常并能達(dá)到所需壓力，才能正式灌漿。壓漿前還應(yīng)對孔道進(jìn)行清潔處理，并對孔道可能發(fā)生的油污用清水試壓以對管道清洗和濕潤。

3.壓漿機(jī)采用活塞式壓漿泵，壓漿泵要同水泥攪拌機(jī)相連接并不斷攪拌，防止水泥漿沉淀不均勻或凝固。壓漿泵最大壓力宜為0.5～0.7MPa，當(dāng)采用一次壓漿或孔道較長時最大壓力宜為1.0MPa;壓漿應(yīng)連續(xù)作業(yè)，保證壓漿緩慢、均勻進(jìn)行。

4.水泥漿自拌制至壓入孔道的延續(xù)時間一般在30～45min內(nèi)。

5.壓漿采用單端壓漿，每一個孔道應(yīng)達(dá)到另一端飽滿出漿，并應(yīng)達(dá)到排氣孔排出與規(guī)定稠度相同的水泥漿為止。為保證管道中充滿灰漿，將出漿口塞住，應(yīng)保持不小于0.5MPa的壓力持續(xù)2～5min，壓力表下降時，要按要求進(jìn)行補(bǔ)漿增壓。

6.水泥漿按照圖紙要求采用C50水泥漿，水泥采用52.5普通硅酸鹽水泥。水灰比宜為0.4～0.45，水泥漿的泌水率最大不超過3%，水泥漿稠度宜控制在14～18之間，天氣溫度高時取上限，反之取下限。

7.待水泥漿強(qiáng)度達(dá)到2.5MPa后方可對鋼絞線工作長度進(jìn)行切割，采用手提式砂輪機(jī)切割，禁止用氧焊燒斷。對需要封錨的錨具，壓漿后應(yīng)將其周圍沖洗干凈，并對梁端混凝土鑿毛，然后設(shè)置鋼筋網(wǎng)澆筑封錨混凝土。

8.灌漿后，應(yīng)填寫灌漿記錄，檢查管道密實(shí)情況，如有不實(shí)，及時處理糾正。壓漿中，每一工作班做不少于三組的7.07cm×7.07cm×7.07cm水泥漿試塊，標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)28d，檢查其抗壓強(qiáng)度，作為評定水泥漿質(zhì)量的依據(jù)。

9.每孔道應(yīng)一次灌成，中途不應(yīng)停頓，否則需將已壓灌部分水泥漿沖洗干凈，再重新灌注。

八、結(jié)束語

預(yù)應(yīng)力混凝土梁板結(jié)構(gòu)廣泛應(yīng)用于公路、鐵路橋梁和工業(yè)民用建筑中，尤其是后張法預(yù)應(yīng)力箱梁橋梁所占橋梁的比重越來越大，掌握預(yù)應(yīng)力張拉技術(shù)是施工的關(guān)鍵，直接影響橋梁工程的成敗。參與施工的技術(shù)人員應(yīng)熟悉掌握后張法預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)要領(lǐng)，以保證工程質(zhì)量■