浅谈铁路连续梁预应力张拉施工伸长量偏差控制

浅谈铁路 连续梁预应力 张拉 施工 伸长量偏差控制

王勇

中铁十二局集团第一工程有限公司 陕西省 710038

摘 要：随着我国现代化的不断推进，尤其是现在我国正处于高速铁路的快速发展中，极大的促进了我国建筑施工行业的兴盛。目前在我国各大桥梁交通工程项目施工中，普遍采用的是连续梁预应力施工方法，这种技术结构简单，施工方便，因此广受桥梁施工队伍的喜爱。文章主要就桥梁工程项目中预应力后张法的施工进行技术和质量方面的分析，希望对桥梁施工有一定的参考帮助。

关键词：连续梁 预应力 后张法

1、工程概况

某铁路三线桥主梁（48+64+32）m采用连续梁悬臂现浇施工，梁体设计为单箱双室、变高度、变截面结构，梁顶宽度17.6m，梁体全长145.2m，梁体梁体纵向预应力钢束均采用12-15.2钢绞线，M15-12锚具锚固，采用两端张拉；梁体竖向采用φ25PSB830螺纹钢筋，单端张拉。

2、理论伸长量计算

连续梁设计图纸中通常会提供钢绞线的理论伸长值，而这些伸长值是根据预先设定的锚口及喇叭口损失、管道偏差系数、管道摩阻系数和理论钢绞线弹性模量计算出来的，然而在实际施工过程中由于预应力束筋的类型、表面特征、孔道定位、管道的接头质量及波纹管的偏差大小、弯道位置及角度等因素均会影响理论伸长值的计算，且设计提供的伸长值并未考虑张拉工作长度的伸长值；因此在工程实际中，需要结合实测的钢绞线弹性模量及经过现场试验确定的喇叭口损失、管道摩阻系数来重新计算钢绞线的理论伸长值。

计算理论伸长量时应注意，不是每根钢绞线都是对称布置的，而在非对称预应力束中，最小应力截面并不在钢绞线中心位置，在两端张拉且张拉控制应力相等的情况下，两端的理论计算伸长量并不相等。同时不难发现采用单端张拉的钢绞线张拉后损失较大，在固定端得到的有效预应力较小，这种预应力损失随孔道长度增长表现的更加明显，使钢绞线预应力得不到充分发挥。因此，在条件许可的情况下，应尽量采用两端张拉。

3、后张法预应力施工

由于纵向预应力体系采用两端对称张拉，张拉以应力控制为主，伸长值校核。纵向预应力体系的施工顺序为：管道安装→钢绞线下料→编束→穿束→浇注混凝土→张拉。

3.1管道安装

一般在连续梁施工中，如果出现钢绞线、预应力筋以及其他普通钢筋发生冲突，此时就对普通钢筋进行调整，然后采用波纹管来铺设到预应力管道中，并严格按照施工图纸的操作和距离才焊接定位钢筋和主要钢筋点，确保所有钢筋管道不变形、不移位，同时还要在波纹管的相应位置穿孔并安装相应阀门，为后续压浆工程奠定基础。

预应力管道随梁段悬臂浇筑而逐段接长，管道接头数量众多，如何保证管道畅通，是施工中一个突出问题，拟采取如下措施：

①在进行钢筋及预应力管道安装时，管道接头处绑扎几道铁丝，再用胶带缠绕，加强接头的严密性，并随时注意防止因电焊火花将波纹管及接头密封胶带烧伤。

②混凝土浇筑前，逐根检查预应力管道，发现破损立即修补，密封牢固，且在管道中插入内衬管保护。

③浇筑混凝土时，振捣人员要熟悉管道位置，严禁振捣棒与波纹管接触，以免管壁受损，造成漏浆。

3.2钢绞线下料、编束、穿束

钢绞线要按设计提供的管道长度并考虑现场张拉千斤顶的型号、工作锚、锚垫板、工具锚及穿束、张拉方式下料。采用砂轮切割机切割，在切口处20cm范围内用细铁丝绑扎牢，梳直理顺。

根据每束钢绞线的长度，对钢绞线束进行编号标识，分别存放。

短束采用人工穿束，长束采用卷扬机牵引穿束。采用卷扬机穿束时，将卷扬机钢丝绳套在钢绞线束前端，人工将钢绞线端头抬高并放入管道口内，开动卷扬机，使钢束缓缓进入孔道内。卷扬机的速度控制在每分钟约10m之内，电动机功率为1.5～2.0KW。钢束的前端应装特制的牵引头。

3.3后张法预应力张拉

该桥在设计中规定当混凝土达到设计强度的100%，弹性模量达到设计值的100%后，且满足7天龄期张拉纵向预应力。纵向预应力束张拉顺序为：先长束，后短束；先腹板，后顶板，从外到内左右同步对称进行。

预应力张拉所用的张拉设备和仪表采用专人使用和管理，并定期维护。千斤顶和压力表配套使用并定期校验。张拉机具与锚具配套使用，并在进场时进行检查和校验，对长期不使用的机具设备在使用前进行全面的检查和校验。千斤顶和压力表在校验标定后必须按照标定配套使用，严禁混用。

张拉时，应根据千斤顶和压力表配套校验的报告计算出张拉控制应力及初始应力对应的油压表读数，以指导施工。

纵向张拉：0→初应力（0.1σcon）（作伸长值标记，测工具锚夹片外露）→20%σcon（持续５分钟、测伸长值，测工具锚夹片外露）→50%σcon（持续５分钟、测伸长值，测工具锚夹片外露）→σcon（持续５分钟、测伸长值，测工具锚夹片外露）→锚固→回油到0（测总回缩量、测工作锚夹片外露）。σcon为钢绞线控制应力。

由于本桥预应力束长度较短，本桥张拉初始应力按照 10%δ控制（δ为设计控制应力）也能确保张拉至初始应力时预应力钢绞线处于紧绷状态。张拉时，控制应力的实现是以油压表的读数间接量测出来的，所以在张拉前应先根据最新标定校准报告计算出相应张拉力时所对应的油表数据。

张拉作业施工时，要保持两端张拉同步进行，并保持两端的钢绞线伸长值基本一致。当油表达到张拉力后，停止张拉，关闭主油缸油，并持荷 5min，测量钢绞线伸长量加以校核。在持荷 5min 以后，若拉力值有下降，须补油张拉至设计拉力的，确保张拉力满足设计要求。

张拉时需要特别注意的是纵向钢束设计张拉锚下控制应力为1246Mpa，预应力施工前应对预应力锚口及喇叭口预应力损失和管道摩阻进行试验，根据试验结果对张拉力进行调整，经设计及监理单位确认将设计力准确施加至梁体。根据试验确定锚具的锚口及喇叭口预应力损失为5.78%，锚外控制应力=1246/（1-5.78%）=1322.44Mpa。

3.4实际伸长量测量

张拉时钢绞线伸长值量测采用测量千斤顶活塞顶程的方法，在张拉至 10%δ、20%δ、100%δ时分别量测千斤顶的活塞顶伸值为 L1、L2、L3 并做好记录，钢绞线的伸长值量测从 10%δ开始，而 0~10%δ段实际伸长量无法测量，只能通过 10%δ~20%δ推算的伸长值作为 10%δ前的伸长量，因此在张拉至10%、20%时的油压表读数及伸长量量测必须精确，否则会影响最终伸长率。

实测单端伸长值为ΔL1=L3+L2-2*L1,同时由于工具夹片张拉前是通过作业人员敲紧后进行张拉，夹片与锚垫板未完全锚固，所以在张拉受力过程中，工具夹片会随钢绞线的张拉向内滑动回缩，所以每次量测伸长量时需量测工具夹片的外露长度，测量夹片外露长度时应量测钢束每个夹片外露长度后取平均值，然后计算确定工具锚夹片回缩量ΔL2。

3.5实际伸长量计算

根据以上分析，张拉端实测伸长值为ΔL=ΔL1-ΔL2，同时计算伸长率：伸长率=（实测伸长值-理论伸长值）/理论伸长值，其值不得大于±6％，如果伸长率超标，应暂停施工并分析原因

4、应力损失措施及伸长量偏差分析

4.1 工作锚夹片回缩应力损失控制

张拉时为限制工作锚夹片在张拉过程中随钢绞线的拉伸而不断向后移动，需在千斤顶与工作锚之间设置限位板来控制夹片位移，而在钢绞线张拉至设计控制张拉力后，回油放松时，工作锚夹片又会随钢绞线收缩向锚垫板孔内位移，从而将钢绞线锚固，这就是工作锚夹片回缩的全过程。因此在张拉至控制应力后回油锚固时，随着工作锚夹片的回缩，锚下应力会相应的损失，造成锚下应力达不到设计要求，需采取措施进行补张拉补足应力值。

本工程在张拉前，首先量取了限位板凹槽深度为 L1，张拉完成卸掉千斤顶后，量取工作锚夹片的外露长度为 L2，从而确定工作锚夹片回缩量为 L1-L2。因此张拉过程中在持荷完毕并量取完伸长量后，再将钢绞线补张拉长，其拉长值为单端夹片的回缩量值（L1-L2），从而满足锚固应力满足设计锚下应力值。

4.2伸长值存在偏差分析

预应力钢绞线施工质量以张拉力控制为主，伸长值进行校核，伸长率偏差不得大于±6％，现场施工过程中也存在伸长率超标的的现象，根据现场情况分析原因并总结如下：

（1）理论伸长量计算时，未采用实测的钢绞线参数及试验确定的孔道摩阻等参数进行计算，且未考虑张拉工作长度的伸长量。

（2）张拉千斤顶和油表未配套使用或者未按规定要求进行校核或出现故障未重新校核。

（3）张拉过程中两端张拉未同步张拉，张拉操作不规范，两端伸长量相差较大。

（4）伸长量量测时方法不正确，读数误差。

五、总结

随着预应力技术的越来越完善，其在桥梁方面的施工中占据着举足轻重的地位。铁路桥梁也因为预应力的使用不仅使其使用年限得到延长，还能进一步减轻梁体的重量从而提升桥梁的跨度。

因此，要在铁路桥梁的施工过程中，坚决根据实际情况设计工程工作，严格监督管理施工程序，并按照施工前已经确立的方案合理安排工作。同时，还要不断总结实际操作经验，只有这样，预应力技术才能在桥梁施工中得到进一步提高。

参考文献

1. 魏 凤. 连续梁预应力钢绞线施工伸长值的计算和控制 [B]. 工程施工，1007-6344（2018）05-0256-03：256.

2. 张相玺.预应力张拉伸长值及夹片回缩量量测浅析 [B]. 黑龙江科技信息2008 年 23 期

附 ：作者简介