尹 世 強(qiáng)

(太原市政工程總公司,山西 太原 030002)

談后張法預(yù)應(yīng)力張拉施工工藝

尹 世 強(qiáng)

(太原市政工程總公司,山西 太原 030002)

介紹了預(yù)應(yīng)力板梁的受力原理，結(jié)合工程實例，探討了后張法預(yù)應(yīng)力張拉施工準(zhǔn)備工作，并對混凝土梁張拉施工工藝進(jìn)行了闡述，最后，總結(jié)了施工中的注意事項，指出應(yīng)用預(yù)應(yīng)力可減少橋梁板體自重，減小受力截面，增加橋梁跨徑。

預(yù)應(yīng)力，后張法，混凝土橋梁，張拉

預(yù)應(yīng)力橋梁作為跨徑較大，受力合理的橋梁施工類型在實際中應(yīng)用越來越廣泛，預(yù)應(yīng)力的應(yīng)用對有效減少橋梁板體自重，減小受力截面，增加橋梁跨徑有著明顯的改善及提高。本文對后張法預(yù)應(yīng)力施工中的施工要點及施工中可能遇到的問題進(jìn)行了相應(yīng)的闡述。

1 預(yù)應(yīng)力板梁的受力原理

簡支板梁澆筑完成并在強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計規(guī)定要求或75%后，提前對鋼絞線張拉使板梁產(chǎn)生向上預(yù)拱度由此抵消混凝土梁受壓后產(chǎn)生向下的彎距引起的撓度。

由于在受拉區(qū)的混凝土未出現(xiàn)拉應(yīng)力或出現(xiàn)很少的拉應(yīng)力，這就使構(gòu)件內(nèi)材料充分發(fā)揮了自身的力學(xué)性能優(yōu)勢，又使鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)不會出現(xiàn)裂縫，針對整個構(gòu)件而言，既增大了剛度，又提高了結(jié)構(gòu)耐久性。

2 工程實例

古交興能電廠至太原供熱主管線及中繼能源站工程2號中繼泵站進(jìn)出廠道路需橫跨汾河，在樁號K0+49.5處設(shè)計4孔20 m簡支板橋一座。

預(yù)應(yīng)力混凝土空心板施工采用預(yù)制場預(yù)制，簡支安裝，施加預(yù)應(yīng)力前混凝土構(gòu)件外觀、尺寸、錨具位置及構(gòu)件強(qiáng)度需達(dá)到圖紙要求。安排備用設(shè)備以防不測。油料充足。千斤頂、油表需要編號配套進(jìn)行校檢。校檢時將控制張拉應(yīng)力及超張拉應(yīng)力值對應(yīng)的油表讀數(shù)標(biāo)出，便于張拉時控制。

所用錨夾具應(yīng)按相應(yīng)質(zhì)量要求對其進(jìn)行質(zhì)量檢驗，合格后用煤油或汽油搽拭干凈，與預(yù)應(yīng)力筋配套堆放，不能混雜。

3 后張法預(yù)應(yīng)力張拉施工前準(zhǔn)備工作

3.1 預(yù)應(yīng)力梁伸長值計算

1)圖紙設(shè)計參數(shù)為：

鋼絞線直徑采用15.2 mm，單根截面面積139 mm2;

標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度為1 860 MPa;彈性模量Ey=1.95×105MPa;

管道摩擦系數(shù)μ=0.25;管道偏差系數(shù)K=0.001 5;

錨下控制應(yīng)力：

δ=0.75×Ryb=1 860×0.75=1 395 MPa;

每股控制張拉力：

1 395×139=193 905 N;

4股鋼絞線控制張拉力：

N=193 905×4=775 620 N=775.62 kN;

5股鋼絞線控制張拉力：

N=193 905×5=969 525 N=969.525 kN。

2)常規(guī)計算公式：

ΔL=∑(PPL/AyEg)。

計算時按單股鋼絞線計算。

根據(jù)預(yù)應(yīng)力筋布置圖，預(yù)應(yīng)力筋可分為AB,BC,CD三段，其中AB,CD為直線段，BC為圓曲線段。中板N1束及邊板N2束為5股鋼絞線，控制應(yīng)力N=969.525 kN，中板N2為4股鋼絞線，控制應(yīng)力為N=775.62 kN,單股張拉力為193.905 kN。按常規(guī)公式計算(見表1)。

表1 預(yù)應(yīng)力梁伸長值計算表

N2鋼束單端延伸量ΔL=68.36 mm，取90%為61.5 mm，圖紙設(shè)計伸長量60.3 mm;

N1鋼束單端延伸量ΔL=68.69 mm，取90%為61.82 mm，圖紙設(shè)計伸長量61.2 mm。

3.2 錨固應(yīng)力計算

張拉程序：0→初應(yīng)力(10%)→20%應(yīng)力→бcon(持荷2 min)后錨固，張拉順序為：左N1→右N2→右N1→左N2。

油壓表與張拉控制應(yīng)力換算表見表2。

表2 油壓表與張拉控制應(yīng)力換算表

3.3 預(yù)應(yīng)力筋下料計算

預(yù)應(yīng)力筋下料長度需考慮張拉方法、孔道長度錨具長度，千斤長度、張拉伸長值、彈性回縮量、外露長度等因素。下料應(yīng)根據(jù)施工的先后順序進(jìn)行，最好當(dāng)天下料、當(dāng)天用完。切割場地要硬化，同時做好排水、防雨、防潮的措施。所下料要及時編號，用膠帶貼于材料兩端，當(dāng)鋼絞線過長時需按1 m直徑盤起，同時做好覆蓋，以免銹蝕。

3.4 張拉千斤和油壓表的選定

1)油壓表的最大量程應(yīng)為壓力表相應(yīng)度數(shù)的1.5倍～2.0倍，精度不得低于1.5級：

Pu=Ny/Au。

式中：Pu——壓力表讀數(shù)，MPa；Ny——預(yù)應(yīng)力鋼筋張拉力，N；Au——張拉設(shè)備的工作油壓面積,mm2。

2)所選設(shè)備的張拉噸位應(yīng)大于所張拉預(yù)應(yīng)力鋼材的最大張拉力,通常應(yīng)為1.5倍～2.0倍。

3)千斤頂?shù)膹埨谐虘?yīng)大于鋼絞線伸長值，當(dāng)張拉行程不足時，可根據(jù)夾片適應(yīng)性能重復(fù)張拉，但不可使千斤張拉行程完全伸出。

4 混凝土梁張拉施工

4.1 混凝土張拉設(shè)備安裝

1)錨環(huán)及夾片、外露鋼絞線均要保持清潔，穿入工作錨的鋼絞線需順直，按順序排置，不得出現(xiàn)扭曲，錯穿位置的情況發(fā)生。工作錨應(yīng)準(zhǔn)確安裝在錨墊板規(guī)定位置內(nèi)，與孔道中心線需保持垂直。每個孔內(nèi)需保證有三個夾片，同時夾片縫隙應(yīng)均勻，其外漏尺寸應(yīng)滿足規(guī)范要求。安裝千斤時需保證千斤油管順直，不產(chǎn)生扭曲，窩管現(xiàn)象的發(fā)生。

預(yù)應(yīng)力鋼束外伸部分要保持干凈，工作人員不得隨意踩踏以免帶上臟污。工作錨的夾片與工具錨的夾片要分開放置，工具錨夾片使用次數(shù)不得超過10次，對于重復(fù)次數(shù)沒有超過2次的，清洗后可用于工作錨施工。

2)張拉設(shè)備安裝順序。

安裝工作錨具→安裝工作錨夾片→安裝頂楔器→安裝千斤頂→安裝工具錨→安裝工具錨夾片。

4.2 張拉應(yīng)力的控制

1)張拉控制應(yīng)力應(yīng)符合設(shè)計要求，張拉應(yīng)以穩(wěn)定速率逐漸加大拉力，當(dāng)施工中需要超張拉或需計算錨圈口預(yù)應(yīng)力損失時，可比設(shè)計張拉應(yīng)力提高3%～5%，但不得大于設(shè)計規(guī)定的最大張拉控制應(yīng)力。

2)張拉施工中，以張拉控制應(yīng)力為主，以伸長量為輔，設(shè)計伸長量與實際伸長量差值應(yīng)在允許范圍內(nèi)，否則應(yīng)停止張拉，待查明原因后，再行施工。

4.3 預(yù)應(yīng)力鋼束實際伸長量的測定

1)安裝千斤前需量測夾片外露量L0。

2)張拉到初應(yīng)力(10%)后，再繼續(xù)控制應(yīng)力至(20%)張拉后測定伸長量。對于張拉至初應(yīng)力的伸長值可用張拉到20%～30%的應(yīng)力伸長值估算，此長度為L1。

3)量測10%～100%張拉控制應(yīng)力的伸長量L2。

4)對于施工中可能產(chǎn)生的彈性變形，可以忽略不計。

5)實際總伸長量為：

L總=L1+L2-(L0-N)。

其中，N為張拉后夾片外露量。

4.4 錨固

張拉控制應(yīng)力穩(wěn)定后方可進(jìn)行錨固，錨固后預(yù)應(yīng)力筋外露長度不得大于3 cm,錨具應(yīng)用封端混凝土保護(hù)，長時間外露時，應(yīng)用砂漿對錨具進(jìn)行防銹保護(hù)，錨固經(jīng)檢驗合格后方可切割多余預(yù)應(yīng)力筋，切割時應(yīng)用砂輪機(jī)切割，不得使用電弧焊切割。

4.5 孔道壓漿

1)孔道壓漿應(yīng)在預(yù)應(yīng)力張拉完成錨固后3 d內(nèi)完成，壓漿前應(yīng)對管道進(jìn)行清理沖洗。水泥漿應(yīng)有足夠的流動性，水灰比應(yīng)控制在0.4～0.45之間，摻入適量減水劑時，可降至0.35。水泥漿中應(yīng)摻入適量膨脹劑，但其自由膨脹率不得超過10%，泌水率最大不得超過3%，拌合后3 h泌水率宜控制在2%，泌水應(yīng)在24 h內(nèi)被漿液全部吸收。

2)壓漿應(yīng)采用活塞式壓漿泵，不得采用壓縮空氣，壓漿泵輸漿管道不得超過40 m，壓漿應(yīng)緩慢進(jìn)行不得中斷。

3)壓漿后應(yīng)檢查孔道漿液密實情況，不摻微膨脹劑的水泥應(yīng)進(jìn)行二次壓漿，一端壓漿滿30 min后從另一端開始壓漿，以提高漿液密實度。

4)壓漿過程中及壓漿后48 h內(nèi)，結(jié)構(gòu)混凝土溫度不得低于5 ℃，否則應(yīng)采取保溫措施，當(dāng)氣溫大于35 ℃時應(yīng)在一天氣溫最低的時間進(jìn)行。

5)預(yù)制梁在水泥漿強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計要求后方可移梁。

6)孔道壓漿過程中應(yīng)進(jìn)行施工記錄。

4.6 封錨混凝土

壓漿完成后，及時進(jìn)行封錨，封錨混凝土強(qiáng)度等級需滿足設(shè)計規(guī)定，并不得小于結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的80%，支模時必須嚴(yán)格控制梁體長度。

5 施工中注意事項

1)千斤頂?shù)牡跹b應(yīng)有簡單的施工吊架，用鋼管或角鋼做成，千斤頂升降使用吊鏈，支架應(yīng)穩(wěn)固，結(jié)實，剛度滿足千斤頂使用要求。

2)連接油泵和千斤頂?shù)母邏河凸軕?yīng)保持清潔，接口處應(yīng)擰緊，不得發(fā)生漏油現(xiàn)象。

3)使用千斤頂活塞的伸長量必須滿足鋼絞線伸長值的要求。

4)雙作用千斤頂工作時，應(yīng)將頂壓油缸全部回油，頂壓過程中，張拉油缸應(yīng)予持荷，以保證穩(wěn)定張拉力，待錨固完成后，再使油缸回油。

5)千斤頂限位板不宜過淺，以免刻劃到鋼絞線，造成損傷，引起預(yù)應(yīng)力損失。

6)孔道注漿施工應(yīng)根據(jù)灰漿的水平及垂直距離，確定可滿足施工要求的灰漿泵，電機(jī)不得超負(fù)荷運轉(zhuǎn)，灌漿嘴應(yīng)有閥門。

7)張拉完畢后，應(yīng)對錨具、鋼束等實施保護(hù)，嚴(yán)禁撞擊，同時應(yīng)設(shè)擋板。

6 結(jié)語

預(yù)應(yīng)力施工在實際施工中越來越得到廣泛應(yīng)用，由于其施工較為復(fù)雜，對工藝及施工人員技術(shù)水平要求較高，這就要求施工隊伍有較高素質(zhì)、過硬的施工技術(shù)管理能力、現(xiàn)場處理能力才可以圓滿的完成施工任務(wù)。

[1] 劉效堯,朱新實.預(yù)應(yīng)力技術(shù)及材料設(shè)備[M].北京：人民交通出版社，2015.

[2] 楊理準(zhǔn),武吉中,余 軍.公路施工手冊[M].北京：人民交通出版社，1992.

[3] 楊文淵,徐 犇.橋梁施工工程師手冊[M].北京：人民交通出版社，2006.

[4] 劉吉士,閆洪河,李文琪.公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范實施手冊[M].北京：人民交通出版社，2002.

Analysisonprestressingtensioningconstructiontechnologiesofpost-tensioningmethod

YinShiqiang

(TaiyuanMunicipalEngineeringCorporation,Taiyuan030002,China)

The paper introduces prestressed board beam stress principles, explores prestressing tensioning construction preparations of post-tensioning method by combining with engineering examples, describes concrete beam tensioning construction technologies, concludes construction matters, and finally points out advantages of applying prestress, such as reducing bridge beam board self-weight, reducing stress section and increasing bridge span diameter as well.

prestress, post-tensioning method, concrete bridge, tensioning

1009-6825(2017)23-0111-03

2017-06-05

尹世強(qiáng)(1973- ),男,工程師

U448.35

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