潘傳喜

(中國(guó)葛洲壩集團(tuán)第五工程有限公司，湖北 宜昌 443002)

1 概述

漢孝城際鐵路二標(biāo)葛洲壩集團(tuán)第五工程有限公司黃陂制梁場(chǎng)共承擔(dān)單箱雙室箱梁制造401孔，其中梁部結(jié)構(gòu)32 m雙線簡(jiǎn)支箱梁376孔，24 m跨25孔。32 m簡(jiǎn)支箱梁分為直線無(wú)聲屏障型、曲線無(wú)聲屏障、直線有聲屏障、曲線有聲屏障四種類型。箱梁跨度31.5 m，長(zhǎng)度32.6 m。箱梁采用后張法施工工藝，張拉分為三個(gè)階段:預(yù)張拉、初張拉和終張拉。

現(xiàn)以漢孝城際鐵路二標(biāo)黃陂制梁場(chǎng)GZHP31.5QW－006號(hào)曲線無(wú)聲屏障箱梁中的具有計(jì)算代表性的N2b共2束鋼束張拉計(jì)算為例進(jìn)行淺析，箱梁在預(yù)初張拉時(shí)未進(jìn)行管道摩阻調(diào)整，按設(shè)計(jì)提供摩阻參數(shù)進(jìn)行計(jì)算，終張拉時(shí)已進(jìn)行了摩阻調(diào)整，張拉計(jì)算按已調(diào)整的摩阻參數(shù)進(jìn)行計(jì)算。

1)根據(jù)《漢孝城際施(橋參)－03－05》施工圖中《箱梁張拉次序表》，箱梁張拉分為三個(gè)階段:預(yù)張拉、初張拉和終張拉，N2b張拉順序控制應(yīng)力見(jiàn)表1。

表1 N2b張拉順序控制應(yīng)力表

2)根據(jù)《武漢城市圈簡(jiǎn)支梁技術(shù)交底會(huì)各梁場(chǎng)對(duì)圖紙疑問(wèn)的回復(fù)》中第一條“各梁場(chǎng)常見(jiàn)問(wèn)題”的第1條的漢孝城際二恒值(見(jiàn)表2)。

表2 各梁場(chǎng)參數(shù)表

3)根據(jù)《漢孝城際施(橋參)－03－06》施工圖中預(yù)應(yīng)力鋼筋數(shù)量表，結(jié)合二恒值，見(jiàn)N2b預(yù)應(yīng)力鋼筋數(shù)量表(見(jiàn)表3)。

表3 N2b預(yù)應(yīng)力鋼筋數(shù)量表

2 張拉計(jì)算參數(shù)

1)摩阻調(diào)整前張拉計(jì)算參數(shù)。依據(jù)《漢孝城際施(橋參)－03－01》，錨口及喇叭口損失按控制應(yīng)力的6%計(jì)算，管道摩阻系數(shù)μ取 0.55，管道偏差系數(shù) k 取 0.001 5。

2)摩阻調(diào)整后張拉計(jì)算參數(shù)。按照中鐵第四勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司《張拉力調(diào)整報(bào)告》，錨口及喇叭口損失按控制應(yīng)力的5.5%計(jì)算，管道摩阻系數(shù) μ 取0.473，管道偏差系數(shù)k取0.002。

3)自工具錨到箱梁喇叭口處的鋼絞線計(jì)算長(zhǎng)度，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量為0.6 m。

4)鋼絞線彈模根據(jù)試驗(yàn)檢測(cè)進(jìn)行取值。

5)鋼絞線分段計(jì)算長(zhǎng)度“x”詳見(jiàn)預(yù)、初、終張拉計(jì)算表。

3 預(yù)應(yīng)力張拉計(jì)算簡(jiǎn)圖

N2b索垂直腹板方向平彎大樣圖，N2b預(yù)應(yīng)力鋼束豎向大樣如圖1所示。

圖1 N2b預(yù)應(yīng)力張拉計(jì)算圖

4 預(yù)、初張拉工藝要求

4.1 梁體強(qiáng)度要求

當(dāng)梁體混凝土強(qiáng)度分別達(dá)到33.5 MPa，43.5 MPa的預(yù)、初張拉要求的強(qiáng)度時(shí)，即可進(jìn)行預(yù)、初張拉作業(yè)。

4.2 張拉程序

預(yù)(初)張拉工藝流程:0→0.2σk(作伸長(zhǎng)值標(biāo)記、測(cè)千斤頂油缸伸長(zhǎng)量、測(cè)工具錨夾片外露量)→預(yù)(初)張拉控制應(yīng)力(測(cè)千斤頂油缸伸長(zhǎng)值、測(cè)工具錨外露量、計(jì)算鋼絞線伸長(zhǎng)值，持荷5 min)→回油至0→錨固。

5 終張拉工藝要求

1)梁體強(qiáng)度、彈模值要求。

終張拉待梁體混凝土強(qiáng)度達(dá)到53.5 MPa及彈性模量達(dá)到35.5 GPa，且齡期不少于10 d后進(jìn)行，而且梁端隔墻混凝土強(qiáng)度達(dá)到43.5 MPa，滿足這四個(gè)條件才能終張拉。

2)張拉程序。

未張拉束:0→0.2σk(測(cè)量油缸伸長(zhǎng)量，工具夾片外露量并記錄)→σk(靜停持荷5 min)→測(cè)伸長(zhǎng)值(測(cè)量油缸伸長(zhǎng)量、工具夾片外露量并記錄，校核伸長(zhǎng)值)→回油至零錨固。

已張拉束:0→σk1(測(cè)量油缸伸長(zhǎng)量，工具夾片外露量)→σk(靜停持荷5 min)→測(cè)伸長(zhǎng)值(測(cè)量油缸伸長(zhǎng)量、工具夾片外露量并記錄，校核伸長(zhǎng)值)→回油至零錨固。

注:σk1為預(yù)張拉設(shè)計(jì)應(yīng)力，σk1=800 MPa;σk為終張拉控制應(yīng)力，σk=1 285 MPa。

錨外控制應(yīng)力=錨下控制應(yīng)力/(1－錨口及喇叭口應(yīng)力損失/控制應(yīng)力)，在實(shí)際控制中以錨外張拉力進(jìn)行應(yīng)力控制計(jì)算，本計(jì)算中，錨口及喇叭口應(yīng)力損失按控制應(yīng)力的取值見(jiàn)第2條中的“張拉計(jì)算參數(shù)”。

3)本工程限位板槽深8.0 mm對(duì)應(yīng)鋼絞線直徑15.2 mm，鋼絞線直徑每增加或減少0.1 mm，限位板槽深增加或減少0.4 mm。

4)N2a，2N2b預(yù)張拉理論計(jì)算伸長(zhǎng)值見(jiàn) GZHP31.5QW－006《黃陂制梁場(chǎng)梁預(yù)/初張拉理論伸長(zhǎng)量計(jì)算表(摩阻調(diào)整前)》(見(jiàn)表4)。

表4 黃陂制梁場(chǎng)梁預(yù)/初張拉理論伸長(zhǎng)量計(jì)算表(摩阻調(diào)整前)

6 實(shí)測(cè)及理論伸長(zhǎng)值的計(jì)算

1)實(shí)測(cè)伸長(zhǎng)值的計(jì)算。

a.鋼束總伸長(zhǎng)=漢端鋼束伸長(zhǎng)值+孝端鋼束伸長(zhǎng)值。b.漢(孝)端鋼束伸長(zhǎng)值=油缸伸長(zhǎng)(控制)+工具夾片外露長(zhǎng)度(控制)－油缸伸長(zhǎng)(初始)－工具夾片外露長(zhǎng)度(初始)。c.退錨時(shí)夾片回縮=限位板槽深－夾片外露量。d.分兩次張拉的鋼絞線束伸長(zhǎng)值為:總伸長(zhǎng)值=第一次張拉伸長(zhǎng)值+第二次張拉伸長(zhǎng)值－第一次張拉夾片回縮量。注:張拉中鋼絞線伸長(zhǎng)值的控制與張拉錨固后鋼絞線實(shí)際伸長(zhǎng)值含義的區(qū)別:張拉中伸長(zhǎng)值與工具錨夾片外露量、管道摩阻、喇叭口與錨口摩阻有關(guān);而錨固后鋼絞線實(shí)際伸長(zhǎng)值與工作錨夾片外露量、限位板槽深、管道摩阻、喇叭口與錨口摩阻等因素有關(guān)。

2)理論伸長(zhǎng)值的計(jì)算。

a.鋼絞線張拉伸長(zhǎng)量按下式計(jì)算:鋼束的施工理論伸長(zhǎng)值按ΔL=PpL/Ay/Eg計(jì)算。其中，Pp=(P實(shí)－P0)(計(jì)算方法見(jiàn)下式);L為預(yù)應(yīng)力筋的長(zhǎng)度;Ay為預(yù)應(yīng)力筋的截面面積，mm2;Eg為預(yù)應(yīng)力筋的彈性模量，N/mm2;Pp=(P實(shí)－ P0)[1 － e－(kL+μα)]/(kL+μα)，P實(shí)為施工時(shí)張拉力，P0為初應(yīng)力張拉時(shí)的力;P為預(yù)應(yīng)力筋的張拉端的張拉力，N;e為自然對(duì)數(shù)底，e=2.718 28;L為從張拉端至計(jì)算截面的孔道長(zhǎng)度，m;k為孔道每米局部偏差對(duì)摩擦的影響系數(shù);μ為預(yù)應(yīng)力筋與孔道壁的摩擦系數(shù);α為從張拉端至計(jì)算截面曲線孔道部分切線的夾角之和，rad。b.公式應(yīng)用要求:用上式計(jì)算理論伸長(zhǎng)值時(shí)，因采用兩端張拉的施工方法，因此取半跨鋼絞線長(zhǎng)度計(jì)算，計(jì)算值乘以2即為總伸長(zhǎng)值，注意加上工作錨至工具錨之間的伸長(zhǎng)值。對(duì)多曲線段組成的曲線束，或直線段與曲線組成的折線束，分段計(jì)算，然后疊加。伸長(zhǎng)值的允許偏差:預(yù)應(yīng)力混凝土梁張拉質(zhì)量實(shí)行“雙控”，即以油表讀數(shù)控制為主，實(shí)測(cè)伸長(zhǎng)值作為校核。預(yù)應(yīng)力筋實(shí)測(cè)伸長(zhǎng)值偏差是與相應(yīng)階段的理論伸長(zhǎng)值比較得出的，其偏差不允許超過(guò)理論計(jì)算伸長(zhǎng)值的±6%。

3)2N2 b終張拉理論計(jì)算伸長(zhǎng)值見(jiàn)GZHP31.5QW－006《黃陂制梁場(chǎng)終張拉理論伸長(zhǎng)量計(jì)算表(摩阻調(diào)整后)》(見(jiàn)表5)。

表5 黃陂制梁場(chǎng)終張拉理論伸長(zhǎng)量計(jì)算表(摩阻調(diào)整后)

7 施工效果

按照正確的張拉操作，張拉力滿足設(shè)計(jì)要求，張拉兩端不同步率(兩端伸長(zhǎng)值之差絕對(duì)值/兩端伸長(zhǎng)值之和)小于10%，張拉伸長(zhǎng)值偏差(實(shí)測(cè)伸長(zhǎng)值與理論伸長(zhǎng)值之差/理論伸長(zhǎng)值)小于6%，該計(jì)算結(jié)果與現(xiàn)場(chǎng)張拉結(jié)果偏差完全在允許范圍之內(nèi)。經(jīng)本梁場(chǎng)國(guó)家生產(chǎn)許可證認(rèn)證時(shí)GZHP31.5QW－006的梁體力學(xué)性能靜載試驗(yàn)檢測(cè)結(jié)果，GZHP31.5QW－006箱梁靜活載撓跨比為:1/6 678 ＜1.05[(f設(shè)/L)]=1/4 615，滿足設(shè)計(jì)要求。

[1] JTG TF50－2011，公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范[S].

[2] 《建筑施工手冊(cè)》編寫(xiě)組.建筑施工手冊(cè)[M].第4版.北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2003.

[3] 鐵科技[2004]120號(hào)，客運(yùn)專線預(yù)應(yīng)力混凝土預(yù)制梁暫行技術(shù)條件[S].

[4] TB 10002.3－2005，鐵路橋涵鋼筋混凝土和預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].