張 勃 羅鴻剛 劉志長

1 先張法的施工特點(diǎn)

先張法施工是在澆筑混凝土前在臺(tái)座上或鋼模上張拉預(yù)應(yīng)力筋，并用夾具將張拉完畢的預(yù)應(yīng)力筋臨時(shí)固定在臺(tái)座的橫梁上或鋼模上，然后進(jìn)行非預(yù)應(yīng)力筋的綁扎，支設(shè)模板，澆筑混凝土，養(yǎng)護(hù)混凝土至規(guī)定強(qiáng)度，保證預(yù)應(yīng)力筋與混凝土之間有足夠的粘結(jié)力時(shí)，放張或切斷預(yù)應(yīng)力筋，使預(yù)應(yīng)力筋彈性回縮，通過混凝土與預(yù)應(yīng)力筋之間的粘結(jié)力傳遞預(yù)應(yīng)力，使之對鋼筋混凝土構(gòu)件受拉區(qū)的混凝土產(chǎn)生預(yù)壓應(yīng)力。

2 先張法施工技術(shù)在鐵路裝車站公路橋工程中的運(yùn)用

2.1 工程概況

本工程為王家?guī)X煤礦工業(yè)場地進(jìn)場道路跨越煤礦裝車站鐵路裝車線的中橋，橋梁中心Ⅶ道的里程樁號為DK11+644.192 4，橋梁全長57.566 m。該橋位于曲線段上，與鐵路交角118°，為斜交橋。本橋上部采用16 m+20 m+16 m預(yù)應(yīng)力混凝土空心板，下部用樁柱式墩臺(tái)。

主要技術(shù)指標(biāo):

設(shè)計(jì)荷載:公路—Ⅰ級，地震動(dòng)峰值加速度:0.15g。

結(jié)構(gòu)形式:上部16 m+20 m+16 m預(yù)應(yīng)力混凝土空心板，下部用樁柱式墩臺(tái)。

交角:30°斜交直線橋。

橋面寬度:2×(凈10.5 m+2×0.5 m 防撞護(hù)欄)。

線形:平面位于緩和曲線段內(nèi)，縱面位于縱坡3.0%的坡道上。

2.2 張拉臺(tái)座施工技術(shù)

臺(tái)座是先張法施加預(yù)應(yīng)力的主要設(shè)備之一，它承受預(yù)應(yīng)力筋在預(yù)制梁制作時(shí)的全部張拉力。張拉臺(tái)座必須在受力后不傾覆、不移動(dòng)、不變形。

1)張拉前的準(zhǔn)備工作。先張法梁的預(yù)應(yīng)力筋是在底模整理后，在臺(tái)座上進(jìn)行張拉已加工好的預(yù)應(yīng)力筋。對于長線臺(tái)座，預(yù)應(yīng)力筋或者預(yù)應(yīng)力筋與拉桿、拉索的連接，必須先用連接器串連后才能張拉。本施工采用一端張拉，另一端在張拉前要設(shè)置好固定裝置或安放好預(yù)應(yīng)力筋的放松裝置。

張拉前，先安裝定位板，檢查定位板的力筋孔位置和孔徑大小是否符合設(shè)計(jì)要求，然后將定位板固定在橫梁上。在檢查預(yù)應(yīng)力筋數(shù)量、位置、張拉設(shè)備和錨具后，方可進(jìn)行張拉。

由于預(yù)制梁的板底支座處有楔形墊塊，且角度各不相同，每片梁制作時(shí)，在底板處采用角磨機(jī)進(jìn)行切割、打磨?？紤]梁放張時(shí)，會(huì)產(chǎn)生滑移，并固定方向一側(cè)延長50 mm。

考慮圖紙中預(yù)應(yīng)力筋的失效長度，采用確定預(yù)應(yīng)力失效段，對預(yù)應(yīng)力鋼絞線有效長度以外的部分，采取黑鐵套管進(jìn)行失效處理。套管兩端務(wù)必用塑料管或橡膠管封閉緊密，不得漏漿，確保預(yù)應(yīng)力筋與混凝土不結(jié)合。

2)張拉工藝。預(yù)應(yīng)力筋的張拉工作是預(yù)應(yīng)力施工中的關(guān)鍵工序，應(yīng)嚴(yán)格按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行。

預(yù)應(yīng)力筋張拉控制應(yīng)力的大小直接影響預(yù)應(yīng)力效果，影響到構(gòu)件的抗裂度和剛度，因而控制應(yīng)力不能過低。但是，控制應(yīng)力也不能過高，不允許超過其屈服強(qiáng)度，以使預(yù)應(yīng)力筋處于彈性工作狀態(tài)。否則會(huì)使構(gòu)件出現(xiàn)裂縫的荷載與破壞荷載很接近，這是很危險(xiǎn)的;此外過大的超張拉會(huì)造成反拱過大，預(yù)拉區(qū)出現(xiàn)裂縫也是不利的。因此，預(yù)應(yīng)力筋的張拉控制應(yīng)力應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求。當(dāng)施工中預(yù)應(yīng)力筋需要超張拉時(shí)，可比設(shè)計(jì)要求提高5%，但其最大張拉控制應(yīng)力不得超過表1的規(guī)定。

表1 最大張拉控制應(yīng)力允許值 N/mm2

鋼絲、鋼絞線屬于硬鋼，冷拉熱軋鋼筋屬于軟鋼。硬鋼和軟鋼根據(jù)它們是否存在屈服點(diǎn)劃分的，由于硬鋼無明顯屈服點(diǎn)，塑性較軟鋼差，所以其控制應(yīng)力系數(shù)較軟鋼低。

預(yù)應(yīng)力鋼絞線按設(shè)計(jì)要求張拉力為1 395 MPa乘鋼絞線截面面積后的張拉噸位和設(shè)計(jì)伸長量雙向控制。

先張法張拉程序:

0→初應(yīng)力(10%張拉力)→105σk(持荷 5 min)→0.9σk→σk(錨固)。

a.張拉力計(jì)算(以20 m預(yù)應(yīng)力混凝土空心板設(shè)計(jì)要求的鋼絞線為例):

1 860 ×0.75=1 395 MPa，單根鋼絞線截面面積 A=140 mm2。

張拉力F=1 395×140=195 300 N。

b.伸長量理論計(jì)算:

σL=(F×L)÷(Ap×Ep)=(195 300×84×103)÷(140×1.95 ×105)=600.9 mm。

c.實(shí)際伸長值測量公式:

其中，σL1為從初應(yīng)力至最大張拉應(yīng)力間的實(shí)測伸長值;σL2為初應(yīng)力以下的推算伸長值;σL3為砂箱受壓縮短長度，以現(xiàn)場測量為準(zhǔn)。

3)模板制作與安裝。梁體的側(cè)模、端模均采用定型鋼模板。模板必須清理干凈，并均勻的涂上脫模劑。安裝模板需在鋼筋安裝完成后進(jìn)行，安裝時(shí)嚴(yán)禁在臺(tái)座上進(jìn)行焊接，以免影響鋼絞線。

梁體的模板安裝均用邊包底辦法。上口、下口用螺桿拉接，用斜撐將模板調(diào)直調(diào)順。側(cè)模間及側(cè)模與底模之間、側(cè)模與端模之間的縫隙用海綿條密封，模板間用螺栓連接。為了保證膠囊不上浮，每40 cm設(shè)一道φ8箍筋，并與底板鋼筋扎牢。

模板位置靠定位鋼筋控制;模板內(nèi)部支撐用鋼筋定型架支牢，在施工中由專人負(fù)責(zé)檢查加固定位。

采用氣囊作為內(nèi)模，為保證內(nèi)模的順利拆除，內(nèi)模每次使用前必須清理并刷脫模劑。澆筑完空心板底板后，穿入氣囊，充氣達(dá)到要求后，繼續(xù)澆筑。待混凝土澆筑完成后，控制好氣囊的拆除時(shí)間，在4 h左右拆除氣囊，拆除時(shí)，要緩慢進(jìn)行放氣。

4)混凝土的澆筑?；炷涟柚票仨毎凑帐孪却_定的配合比進(jìn)行配料，其強(qiáng)度和彈性模量均需滿足設(shè)計(jì)要求，拌制時(shí)掌握好最佳攪拌時(shí)間(2 min～3 min)和混凝土，保證骨料粒徑和清潔，計(jì)量要準(zhǔn)確。梁內(nèi)模采用充氣橡膠囊，待梁完成底板部分混凝土后，穿入氣囊后充氣，壓力保持在0.03 MPa～0.05 MPa，再繼續(xù)澆筑梁，其他部分上下層澆筑間隔時(shí)間應(yīng)控制在底層混凝土的初凝時(shí)間之內(nèi)。

澆筑梁時(shí)應(yīng)注意預(yù)埋伸縮縫、防撞欄等預(yù)埋件和預(yù)埋泄水孔。施工時(shí)振搗混凝土采用交頻插入式振搗棒，必須從兩側(cè)同時(shí)振搗以防充氣橡膠芯模、內(nèi)模左右移動(dòng)，并避免因振搗棒接觸芯模而出現(xiàn)穿孔漏氣現(xiàn)象。頂板混凝土振實(shí)后，用木搓板找平，平整度控制在6 mm以內(nèi)，在初凝前再用鐵板抹平一次，防止混凝土裂縫的產(chǎn)生。終凝前用竹掃把順橫橋向進(jìn)行拉毛處理。

為防止混凝土裂縫和邊緣破損，梁混凝土強(qiáng)度達(dá)到15 MPa后方可拆模(拆模時(shí)間由試驗(yàn)結(jié)果確定)。拆模后立即對梁板進(jìn)行編號，以便架梁時(shí)對號入座。拆模后及時(shí)將絞縫處鋼筋鑿出，以利于以后澆筑混凝土。根據(jù)施工外界條件，用手指壓迫表面混凝土，如無明顯指印，即可抽拔橡膠芯模，芯模使用后沖洗干凈，防止日曬及油、酸、堿等有害物質(zhì)的損蝕。

5)混凝土養(yǎng)護(hù)?；炷聊Y(jié)應(yīng)立即進(jìn)行澆水養(yǎng)護(hù)，保證足夠的水分、溫度以及防止日曬、大風(fēng)、沖擊造成的不良影響。養(yǎng)護(hù)時(shí)間不少于7 d。

6)預(yù)應(yīng)力筋的放張。a.放張順序:預(yù)應(yīng)力筋的放張順序應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求。對承受偏心預(yù)壓應(yīng)力的構(gòu)件(如梁)，應(yīng)先同時(shí)放張預(yù)應(yīng)力較小區(qū)域的預(yù)應(yīng)力筋，再同時(shí)放張預(yù)應(yīng)力較大區(qū)域的預(yù)應(yīng)力筋。如不能滿足上述要求時(shí)，應(yīng)分階段、對稱、相互交錯(cuò)進(jìn)行放張，以防止在放張過程中，構(gòu)件產(chǎn)生翹曲、裂紋及預(yù)應(yīng)力筋斷裂等現(xiàn)象。b.放張方法:為避免預(yù)應(yīng)力筋放張時(shí)對預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件產(chǎn)生過大的沖擊力，引起構(gòu)件端部開裂、構(gòu)件翹曲和預(yù)應(yīng)力筋斷裂，預(yù)應(yīng)力筋放張應(yīng)符合下列規(guī)定:多根整批預(yù)應(yīng)力筋的放張，可采用千斤頂放張。用千斤頂放張時(shí)，放張宜分?jǐn)?shù)次完成。預(yù)應(yīng)力鋼筋以及鋼絞線放張后，可用砂輪切斷。長線臺(tái)座上預(yù)應(yīng)力筋的切斷順序，應(yīng)由放張端開始，逐次切向另一端。

7)質(zhì)量通病和預(yù)防措施。a.“放張”時(shí)產(chǎn)生的端部裂縫?！胺艔垺睍r(shí)，預(yù)應(yīng)力筋立即回彈，鋼筋中巨大的拉力便轉(zhuǎn)而作用在混凝土構(gòu)件上，致使預(yù)應(yīng)力筋周圍的混凝土和其相鄰的混凝土之間產(chǎn)生縱向水平裂縫。為了防止這類裂縫的產(chǎn)生，應(yīng)在端部10d(d為預(yù)應(yīng)力筋直徑)范圍內(nèi)設(shè)置3片～5片鋼箍或鋼筋網(wǎng)片。b.鋼絲滑動(dòng)。放松預(yù)應(yīng)力筋時(shí)，鋼絲與混凝土之間的粘結(jié)力遭到破壞，鋼絲向構(gòu)件內(nèi)縮。為此，在工藝上應(yīng)做好以下幾點(diǎn):保持鋼絲表面潔凈，嚴(yán)防油污。冷拔鋼絲在使用前，可進(jìn)行4 h的汽蒸或水煮，溫度保持在90℃以上;隔離劑宜用皂角類。采用廢機(jī)油時(shí)，必須待臺(tái)面上的油稍干后，撒上滑石粉才能鋪放鋼絲，并以木條將鋼絲與臺(tái)面隔開;預(yù)應(yīng)力筋的放松，一般應(yīng)在混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的70%以上時(shí)進(jìn)行，放松時(shí)，最好先試剪1根～2根預(yù)應(yīng)力筋，如無滑動(dòng)現(xiàn)象，再繼續(xù)進(jìn)行，并盡量保持平衡對稱。c.構(gòu)件翹曲。由于臺(tái)面不平，預(yù)應(yīng)力筋位置不準(zhǔn)確，以及混凝土質(zhì)量低劣等，會(huì)使預(yù)應(yīng)力筋對構(gòu)件施加一個(gè)偏心荷載，在這種情況對截面較小的構(gòu)件尤為嚴(yán)重。解決這種問題的辦法是:保證臺(tái)面平整，作為墊層，最好是用素土夯實(shí)后，鋪碎石墊層，再澆筑素混凝土;嚴(yán)格防止溫度變化而引起的臺(tái)面開裂、起鼓，必要時(shí)可以對臺(tái)面施加預(yù)應(yīng)力;避免臺(tái)面積水，一般臺(tái)面應(yīng)略高于地面;設(shè)置伸縮縫。其間距應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)的構(gòu)件類型組合確定，盡量避免構(gòu)件跨越伸縮縫，一般以10 m～20 m為宜，縫寬3 cm～5 cm，內(nèi)嵌木條或澆筑瀝青，必要時(shí)可選用3 mm～10 mm的鋼板做活動(dòng)臺(tái)面，允許自由伸縮。d.構(gòu)件剛度差。這種情況表現(xiàn)為使用荷載下，實(shí)際撓度超過設(shè)計(jì)規(guī)定值或構(gòu)件過早開裂。產(chǎn)生的原因?yàn)榛炷翉?qiáng)度低、臺(tái)座變形、摩阻損失、夾具回縮量以及溫差等造成預(yù)應(yīng)力損失過大，超過定值。為此，在工藝上要注意如下幾點(diǎn):保證臺(tái)座有足夠的強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性，以防止產(chǎn)生傾覆、滑移和變形過大。臺(tái)座的抗傾覆安全系數(shù)不得小于1.5，抗滑系數(shù)不得小于1.3。如果利用臺(tái)面作為承力結(jié)構(gòu)的一部分與臺(tái)墩澆筑成整體，可有效地抵抗傾覆和滑移;減少摩阻損失值。張拉時(shí)應(yīng)盡可能使張拉設(shè)備的軸線與鋼絲中心線一致，以減少鋼絲與錨固板孔洞之間的摩擦。還應(yīng)防止鋼絲自重下垂增加與底模之間的摩擦。為此，可每隔一定距離放置一根φ8 mm～φ10 mm的圓鋼筋頭;蒸汽養(yǎng)護(hù)應(yīng)分兩階段升溫，第一階段將溫差(即升溫的溫度與張拉鋼筋時(shí)的溫差)控制在20℃以內(nèi)，待構(gòu)件混凝土強(qiáng)度達(dá)到100 kg/cm2(對鋼絲、鋼絞線)以上時(shí)，再進(jìn)行第二階段升溫。

3 結(jié)語

此文只是我對先張法的一些施工體會(huì)，我把它整理出來，一則想通過總結(jié)使自己在施工技術(shù)層面上更上一個(gè)臺(tái)階，二則想與大家分享交流，取長補(bǔ)短，共同進(jìn)步。

［1］孫兆強(qiáng).現(xiàn)澆預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁施工及質(zhì)量控制［J］.山西建筑，2009，35(13):317-318.