劉 曉 芳

(中鐵十二局集團(tuán)第一工程有限公司，陜西 西安 710025)

后張法預(yù)應(yīng)力簡支箱梁張拉伸長值計(jì)算及施工

劉 曉 芳

(中鐵十二局集團(tuán)第一工程有限公司，陜西 西安 710025)

針對蘭新客專后張法預(yù)應(yīng)力簡支箱梁在預(yù)應(yīng)力施工中遇到的問題進(jìn)行了分析和研究，歸納出后張法預(yù)應(yīng)力簡支箱梁施工生產(chǎn)過程中預(yù)應(yīng)力張拉伸長值計(jì)算、施加及封錨施工各階段卡控要點(diǎn)，為今后類似工程施工提供了技術(shù)參考。

后張法預(yù)應(yīng)力簡支箱梁，張拉伸長值計(jì)算，封錨

隨著我國鐵路客運(yùn)專線建設(shè)進(jìn)程的推進(jìn)，后張法預(yù)應(yīng)力簡支箱梁被普遍用于客運(yùn)專線建設(shè)。后張法預(yù)應(yīng)力簡支箱梁作為鐵路橋梁的一部分，它具有跨度大、剛度大、體積大、噸位大、徐變上拱小、雙線整孔的特點(diǎn)，以滿足高速列車對橋梁抗扭和抗彎剛度的要求。

1 箱梁設(shè)計(jì)基本概況

預(yù)制梁均為32 m，24 m雙線整孔箱梁。截面類型為單箱單室等高度簡支箱梁，梁端頂板、底板及腹板局部向內(nèi)側(cè)加厚。梁體混凝土等級為C50。預(yù)制后張法預(yù)應(yīng)力簡支箱梁的關(guān)鍵特殊工序之一就是預(yù)應(yīng)力施工，其施工質(zhì)量直接影響到高速列車對橋梁抗扭和抗彎剛度的質(zhì)量。

2 預(yù)應(yīng)力張拉伸長值計(jì)算

按照J(rèn)TJ 041-2000公路橋梁施工技術(shù)規(guī)范中計(jì)算預(yù)應(yīng)力鋼絞線張拉理論伸長值：ΔL=(Pp×L)/(Ap×Ep)。其中，Pp為預(yù)應(yīng)力鋼絞線的平均張拉力，N，Pp=P[(1-e-(kx+μθ)]/(kx+μθ)，P為預(yù)應(yīng)力鋼絞線張拉端的張拉力，N，x為從張拉端至計(jì)算截面的孔道長度，m，θ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，k為孔道每米局部偏差對摩擦的影響系數(shù)，μ為預(yù)應(yīng)力鋼絞線與孔道壁的摩擦系數(shù)；L為預(yù)應(yīng)力鋼絞線的長度，mm；Ap為預(yù)應(yīng)力鋼絞線的截面面積，mm2；Ep為預(yù)應(yīng)力鋼絞線的彈性模量，N/mm2。從ΔL計(jì)算公式可以看出，鋼絞線的彈性模量Ep和截面面積Ap，它們對計(jì)算預(yù)應(yīng)力鋼絞線伸長值的影響最大，而鋼絞線的彈性模量Ep和截面面積Ap中，前者對伸長值影響更大，所以預(yù)應(yīng)力鋼絞線在使用前必須對其彈性模量Ep和截面面積Ap進(jìn)行檢測試驗(yàn)。在Pp計(jì)算公式中的k和μ值，是影響后張法鋼絞線伸長值計(jì)算的兩個(gè)重要參數(shù)，影響k和μ值的因素很多，如管道的成型方式、施工中管道空間位置布設(shè)是否正確、成型管道內(nèi)是否漏漿等，這些因素在施工中受人為因素影響其變動很大，在現(xiàn)實(shí)施工中k和μ值是不穩(wěn)定的，因此，摩擦系數(shù)在施工生產(chǎn)中是定量(每100榀)進(jìn)行測定(測定方法可參照J(rèn)TJ 041-2000公路橋梁施工技術(shù)規(guī)范附錄G-9)，并對施工中影響摩擦系數(shù)的施工環(huán)節(jié)進(jìn)行嚴(yán)格卡控，使k和μ值在某一時(shí)間段相對穩(wěn)定。

3 預(yù)應(yīng)力張拉施工

3.1 施工前的準(zhǔn)備工作

1)箱梁混凝土滿足設(shè)計(jì)要求的張拉強(qiáng)度；2)張拉使用的錨板、夾片，經(jīng)檢驗(yàn)合格，并與限位板配套使用；3)施工使用的千斤頂、油泵、油表已配套校驗(yàn)合格，編號配套使用；4)在終張拉前，應(yīng)請有資質(zhì)的檢測單位經(jīng)過現(xiàn)場孔道摩阻試驗(yàn)校正Pp值；5)作好施工現(xiàn)場安全圍擋和安全警示提醒牌。

3.2 施工過程控制技術(shù)

1)預(yù)(初)張拉：當(dāng)混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的60%后，可進(jìn)行預(yù)張拉；當(dāng)混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的80%后，方可進(jìn)行初張拉；當(dāng)混凝土強(qiáng)度、彈性模量都達(dá)到設(shè)計(jì)值的100%時(shí)方可進(jìn)行終張拉。2)安裝千斤頂時(shí)，給鋼絞線束略微施加力，使其拉緊，再次調(diào)整千斤頂位置，使錨板、千斤頂、孔道三者之軸線重合，同時(shí)要注意檢查每根鋼絞線是否受力。3)嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)施工圖預(yù)應(yīng)力鋼絞線張拉順序，在箱梁兩端和箱梁縱向中心線兩側(cè)同時(shí)、同步、逐級施加預(yù)應(yīng)力；預(yù)應(yīng)力按15%～20%分級加載，初始→0.15Fk→0.30Fk→0.5Fk→0.7Fk→Fpk。施加預(yù)應(yīng)力要緩慢均勻，每級加載到節(jié)點(diǎn)荷載時(shí)，箱梁兩端要指定專人在持荷狀態(tài)下測量油缸外露量并做好記錄。4)兩端同時(shí)加荷到0.15Fk量測油缸外露量及工具夾片外露量，作為鋼絞線初始伸長量，并在外露鋼絞線束上做好記號，作為觀察張拉過程中是否滑絲的標(biāo)記；然后兩端同時(shí)加荷到0.3Fk，0.5Fk，0.7Fk，F(xiàn)pk，每級應(yīng)力施加到位均要測量千斤頂油缸外露量并做好記錄，同時(shí)觀察標(biāo)記，看是否有滑絲。加荷到Fpk時(shí)，維持油壓表讀數(shù)不變情況下持荷5 min，同時(shí)觀察標(biāo)記，看是否有滑絲，再次測量油缸外露量和工具夾片外露量，并作好記錄。5)鋼絞線張拉伸長值計(jì)算：箱梁每束預(yù)應(yīng)力施加到設(shè)計(jì)值、持荷狀態(tài)下，兩端記錄人分別計(jì)算該束鋼絞線的張拉伸長值，按照單端伸長量實(shí)際計(jì)算公式：ΔL單端=(Fpk-0.15Fk)- 夾片回縮量，總伸長量ΔL為兩端伸長量之和。6)鋼絞線束錨固：鋼絞線張拉伸長值與理論計(jì)算伸長值相對比，若鋼絞線張拉伸長值在理論計(jì)算伸長值的(1±6%)倍范圍內(nèi)，此鋼絞線束方可卸千斤頂錨固。若出現(xiàn)超范圍的情況，應(yīng)停止預(yù)應(yīng)力張拉施工，查明原因，抽出本束鋼絞線，重新穿束，重新張拉。7)鋼絞線束錨固完成后，要求夾片外露要平齊，不得有錯(cuò)牙。應(yīng)立即在錨板后外露的鋼絞線上做防滑觀察標(biāo)記。8)后張法預(yù)應(yīng)力箱梁終張拉后要實(shí)測梁體彈性上拱值，實(shí)測彈性上拱值不宜大于設(shè)計(jì)計(jì)算值的1.05倍，終張拉30 d后實(shí)測上拱度小于±L/3 000。

4 封錨

1)終張拉24 h后，經(jīng)測量梁體撓度合格、查看錨板后外露的鋼絞線上做防滑觀察標(biāo)記，若無滑絲現(xiàn)象產(chǎn)生，方能切割外露多余的鋼絞線，進(jìn)行封錨。2)切割鋼絞線時(shí)，不得用火焰切割，施工中采用手持式砂輪切割機(jī)來切割鋼絞線；鋼絞線在錨板外的外露長度不小于30 mm。3)對外露的錨墊板、錨板、夾片、鋼絞線需用防水涂料作防銹處理。

5 注意事項(xiàng)

1)箱梁試生產(chǎn)期間，請有資質(zhì)的檢測單位現(xiàn)場做孔道摩阻試驗(yàn)，驗(yàn)證施工工藝是否滿足設(shè)計(jì)要求，必要時(shí)應(yīng)由設(shè)計(jì)單位對張拉控制應(yīng)力進(jìn)行調(diào)整，正常生產(chǎn)后每100孔箱梁做一次孔道摩阻試驗(yàn)測試。2)箱梁混凝土強(qiáng)度和彈性模量滿足張拉要求時(shí)，就及時(shí)安排施工，防止箱梁澆筑后因張拉不及時(shí)導(dǎo)致梁體的開裂。3)整孔箱梁斷絲、滑絲總數(shù)不得超過預(yù)應(yīng)力鋼絞線總數(shù)的0.5%，且1束內(nèi)斷絲不得超過1絲，也不得在梁體的同一側(cè)。如斷絲、滑絲超過規(guī)范要求，則采用單頂退錨，更換鋼絞線重新張拉。4)張拉使用的油壓表為高壓防震油表，使用有效期限為一周，一周后經(jīng)試驗(yàn)校驗(yàn)合格后方可再次使用；高壓防震油表的精度不得低于0.4級，最小分度值為0.5 MPa。 5)張拉采用的千斤頂噸位應(yīng)滿足箱梁設(shè)計(jì)最大張拉力的1.5倍，千斤頂?shù)男Ｕ禂?shù)不得大于1.05，使用有效期限為一個(gè)月且工作次數(shù)不超過200次。6)隨著限位板使用次數(shù)的增加，在上百噸的壓力作用下，限位板的支撐部分會受力變形，限位凹槽深度變小，在張拉時(shí)夾片會將鋼絞線外表刮傷，鋼絞線直徑變小，夾片齒牙間被鐵屑充滿，回頂時(shí)，鋼絞線會損傷夾片齒牙，導(dǎo)致滑絲。

6 結(jié)語

在施工中，預(yù)應(yīng)力張拉施工屬于高危險(xiǎn)隱蔽工作，施工全程需要質(zhì)檢人員的旁站監(jiān)控，施工作業(yè)人員必須經(jīng)過崗前培訓(xùn)，經(jīng)現(xiàn)場操作考試合格后方能上崗作業(yè)。同時(shí)還應(yīng)加強(qiáng)監(jiān)控預(yù)應(yīng)力孔道施工，特別是預(yù)應(yīng)力孔道定位網(wǎng)片的制作和安裝、端模上預(yù)埋錨墊板的安裝，確保其空間位置準(zhǔn)確性，盡量避免因施工中的主觀原因調(diào)整張拉控制應(yīng)力值，既而保證后張法預(yù)應(yīng)力簡支箱梁的施工質(zhì)量和使用性能。

[1] JTJ 041-2000，公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范[S].

[2] 周水興.路橋施工計(jì)算手冊[M].北京：人民交通出版社，2010.

[3] 鐵建設(shè)[2005]160號，客運(yùn)專線鐵路橋涵工程施工質(zhì)量驗(yàn)收暫行標(biāo)準(zhǔn)[S].

[4] TZ 213-2005，客運(yùn)專線鐵路橋涵施工技術(shù)指南[S].

Thetensionvaluecalculationandconstructionofposttensionedpre-stressedconcretesimplysupportedboxgirder

LIUXiao-fang

(FirstEngineeringLimitedCompany,ChinaRailway12thBureauGroup,Xi’an710025,China)

This paper analyzed and researched the encountered problems of Lanxin passenger special post tensioned pre-stressed concrete simply supported box girder in pre-stressed construction, summed up the calculation, summarized the tension value calculation and construction of post tensioned pre-stressed concrete simply supported box girder and the control key points in sealing anchor construction each stage, provided technical reference for future similar engineering construction.

post tensioned pre-stressed concrete simply supported box girder, tension value calculation, sealing anchor

1009-6825(2014)14-0197-02

2014-03-08

劉曉芳(1980- )，女，工程師

U445

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