預制后張法簡支梁預應力張拉質量控制研究

　　摘 要：隨著我國經濟的飛速發展，鐵路建設規模日益劇增。而橋梁作為鐵路的重要載體，其質量對鐵路運營使用壽命起著重大的作用。預制后張法簡支梁是目前已經成熟的造梁形式，也作為一種產品，工廠化的施工管理能夠很好的確保質量。預制后張法簡支梁在生產過程中,施工工藝是確保橋梁施工質量的核心。而預應力張拉是整個制梁過程的關鍵工序,對梁體承載能力起著至關重要的作用。本文關于預應力張拉的質量控制提出一些觀點,希望在今后類似施工中有一定的借鑒。本文通過在以往實踐經驗進行總結，從材料質量控制、設備選用、施工過程控制等幾個方面進行分析影響預應力張拉施工質量的因素，通過確定影響因素找出解決措施

　　關鍵詞： 預制后張法簡支梁 預應力張拉 質量控制

　　1.引言

　　預應力張拉是給梁在承受荷載前，一個于荷載作用相反的力，當受荷載作用時，荷載首先要抵消這部分預應力，然后梁體才受力，這樣就增加了梁的承載能力，因此預應力張拉的質量直接影響了梁的承載能力。而影響影響預應力張拉質量的因素很多，本文從以往的施工經驗進行總結，分析產生各類質量問題的原因，針對不同情況，提出一些預防及控制措施。

　　2.預應力張拉前的準備工作

　　2.1材料

　　所有使用材料必須選用經試驗合格的材料。預應力原材料包括鋼絞線及錨具。把好原材料進廠檢驗關，選取質量信譽良好、供料及時、性能穩定的大企業的產品。鋼絞線、錨具需進行外觀尺寸及力學性能的檢驗。卸料時注意外觀檢查，及時發現問題或提出疑問，觀察無異常卸在合適位置，并需妥善存放、合理取用。鋼絞線需室外存放時，下部墊離地面約0.2m，上部用不漏雨的完好蓬布覆蓋。并先進先用防止長期存放產生銹蝕。不同型號、批次的原材料需分別存放、標識明了，隔開距離，以不易混用、方便取用為原則。及時送檢，明確標識，嚴防誤用，標識牌需詳細明確醒目。

　　2.2設備及工裝

　　張拉千斤頂采用額定張拉噸位宜為張拉力的1.2倍到2倍，張拉前必須經過校定，校正系數不得大于1.05。張拉油表為0.4級精度的防震型精密壓力表，油表表盤直徑150mm，表盤最大讀數值為60MPa。

　　限位板、工具錨、加長套需與張拉頂工作錨配套，為同一廠家配套產品。限位板根據生產廠家提供的限位高度(槽深)和梁體鋼絞線直徑配套選用，不得混用。嚴禁工作錨代替工具錨使用。

　　2.3人員

　　所有作業人員選用有一定類似施工經驗的人員。在上崗前進行交底培訓，使其掌握施工作業應知應會。負責張拉工序技術員及質檢員熟悉業務的同時，必須有責任心，在作業施工全過程進行全程監控旁站。

　　2.4技術準備

　　預制梁在首次終張拉之前必須進行管道摩阻測試，錨口及喇叭口摩阻按鋼束種類進行預應力瞬時損失測試。由設計單位根據測試結果對張拉控制應力進行相應調整。正常生產后每100孔進行一次損失測試。

　　理論伸長值進行計算時應根據鋼束與管壁之間的摩阻系數、管道偏差系數以及錨口摩阻損失與錨下喇叭口摩阻損失之和的實測數據以及經過調整后的控制應力進行計算，按照鋼絞線不同彈模計算匯總成表，方便根據檢驗批彈模查取對應的伸長值數據。鋼絞線理論伸長量按下式計算：

　　δL=2(δL0+δL1+δL2+δL3)

　　δL0┈┈┈孔道出口處至千斤頂工具夾片錨固處長度的鋼絞線伸長量(mm)

　　δL1┈┈┈孔道內錨口至曲線段之間直線段一半長度的鋼絞線伸長量(mm)

　　δL2┈┈┉梁體孔道內曲線段一半長度的鋼絞線伸長量(mm)

　　δL3┉┉┉孔道內跨中直線段長度的一半鋼絞線伸長量(mm)

　　式中：

　　σcon┉┉┉張拉時錨外控制力(MPa)

　　σ喇叭口下┉┉┉張拉時喇叭口下控制應力

　　σA┉┉┉張拉時第二段張拉端控制應力

　　σB┉┉┉張拉時第三段張拉端控制應力

　　Eg┉┉┉鋼絞線彈性模量。

　　L0┉┉┉鋼絞線束孔道出口處至千斤頂工具夾片錨固處的長度，按實際情況取值。

　　L1┉┉┉鋼絞線在孔道內錨口至曲線段之間直線段長度的一半(mm)

　　L2┉┉┉鋼絞線束在孔道內曲線段長度(mm)

　　L3┉┉┉鋼絞線在孔道內跨中直線段長度的一半(mm)

　　е┉┉┉自然對數底, е=2.71828

　　θ┉┉┉張拉端鋼絞線束彎起角之和(弧度)

　　μ┉┉┉鋼絞線束與孔道壁間的摩阻力系數

　　K┉┉┉孔道對其設計位置的偏差系數

　　張拉千斤頂在首次使用前需與油表配套校驗，并且要定期進行校正，期限不得超過一個月或張拉次數不超過200次，校正系數須在1.0～1.05之間。通過檢修、拆裝配件后的千斤頂必須重新進行標定。

　　2.5其他準備工作

　　對梁體外觀質量進行全面檢查，存在的缺陷，在張拉前修補完畢，影響受力的需達到設計強度。錨下墊板處灰漿等雜物已清理干凈，檢查梁體錨下墊板處于設計位置，無歪斜損壞情況，目測梁端管道垂直錨下墊板。

　　3.預應力張拉施工

　　3.1鋼絞線穿束

　　穿絲前必須保證管道、錨穴口干凈無雜物。穿絲前進行編束，保證鋼絞線平順無扭纏。鋼絞線束一次全部穿好，穿好鋼絞線后，立即使用塑料套套住外露鋼絞線，防止鋼絞線銹蝕。

　　3.2預應力張拉

　　預應力張拉張拉前“三控”必須確認梁體強度、彈模、齡期符合設計要求，安裝完千斤頂張拉時保證孔道軸線、錨具軸線和千斤頂軸線，三軸同心。張拉時必須有工程技術人員開具的油表讀數通知單。初張拉程序為：0→初應力0.2σcon(作伸長量標記)→σcon初(持荷2min)→測伸長量→錨固;終張拉時有未經過初張拉的鋼束和經過初張拉的鋼束，未經過初張拉鋼束的終張拉程序為：0→初應力0.2σcon(作伸長量標記)→σcon(持荷2min)→測伸長量→回油至1MPa→測伸長量→錨固并做鋼絞線回縮標記，經過初張拉鋼束的終張拉程序為：0→初應力σcon初(作伸長量標記)→σcon(持荷2min)→測伸長量→回油至1MPa→測伸長量→錨固并做鋼絞線回縮標記。σcon初為初張拉時的控制應力為σcon為終張拉時控制應力。

　　4.質量要求及控制措施

　　4.1質量要求

　　鋼絞線伸長值(兩端之和)，不得超過理論計算值的±6%;同步張拉時兩端達到同一荷載值，不同步率不大于5%;鋼絞線回縮量每端不大于6mm;錨具內夾片錯牙不超過1mm;

　　終張拉完成后，測量梁體彈性上拱值，檢查在理論支距下是彈性上拱值否在1.05倍的設計計算值以內。若存梁未按理論支點存梁，根據梁場存梁支點經設計單位按實際支距檢算后進行修正。彈性上拱測量用水準儀、塔尺及水平尺，終張拉前后各測一次。彈性上拱計算如下：張拉后上拱值-張拉前上拱值，上拱值為梁兩端4個測量數據和/4-梁跨中2個測量數據和/2。

　　張拉完成后，在錨圈口處的鋼絞線做上記號，以作張拉后對鋼絞線錨固情況的觀察依據。每片梁張拉完畢24小時后的滑、斷絲不得超過鋼絞線總數的0.5%，不同側，且一束內斷絲不超過1根。

　　終張拉完成后30天測梁體上拱度，需否滿足大于-L/1000小于L/1000的要求，L為梁跨度，對存梁支點和實際跨度的差值對上拱值影響進行分析計算，并對測量數據進行數理分析,對梁體預留反拱值進行校核。測量計算方法同彈性上拱。

　　梁體剛度合格的評定通過靜載彎曲試驗進行檢測。靜載試驗結果是否合格，除梁體混凝土強度、彈模等因素影響外，預應力張拉至關重要。靜載試驗時實測靜活載撓度值(f實測)=靜活載級下實測撓度值-基數級下實測撓度值。當實測靜活載撓度值f實測≤1.05*(f設計/ψ)并且在靜載試驗1.2級下持荷20min梁體底面和底部倒角或圓弧過渡段均未產生受力裂紋時判定靜載試驗結果合格。

　　4.2控制措施

　　4.2.1張拉前的控制措施

　　(1)保證預應力管道的線型順直。

　　避免因管道扭曲增大了管壁與鋼束的摩阻，在施加預應力時造成張拉力損失;在張拉過程中也會由于管道不順直造成斷絲。因此，在制作、安裝預應力管道定位網時必須嚴格控制質量，保證其前后、左右、縱向三個方向坐標符合要求;選用足夠強度的制孔管，安裝必須保證牢固，避免在混凝土灌注時造成移位。

　　(2)清除錨口灰漿及雜物，保持干凈。

　　錨口若有雜物，錨下摩阻偏大張拉時也會造成張拉力損失。在灌注混凝土時錨口密封要嚴實，避免灰漿進入，拆完模后及時清理干凈。

　　(3)鋼絞線、錨具、夾片等必須選用經檢驗合格的產品。

　　鋼絞線進場時按批次記錄實測直徑。建立鋼絞線使用臺賬，嚴格執行鋼絞線彈模的“批接口”管理，彈模相差大于3GPa，直徑偏差大于0.1mm，不得穿入同一束管道。鋼絞線在裝車搬運過程中，嚴禁拋丟、碰撞和拖拉，吊裝鋼絞線時，使用吊裝帶對鋼絞線進行吊裝，避免吊裝時對鋼絞線造成傷害。預應力鋼絞線的外觀均逐盤檢查。鋼絞線內不能有折斷、橫裂和相互交叉的鋼絲。表面不能有油、潤滑脂等物質，不能有目視可見的銹蝕麻坑，每批鋼絞線進場時由廠家提供該批鋼絞線彈模并自檢核對。

　　(4)工裝設備符合要求

　　首先效驗千斤頂的傳感器必須在有效效驗使用周期內。張拉前查看千斤頂、油壓表是否在有效校驗周期內，并且頂表必須配套使用;檢查使用的限位板槽深是否與該批鋼絞線直徑相匹配。

　　(5)符合相關技術要求

　　查看梁體受力部位是否有缺陷，缺陷修補強度是否滿足要求;梁體強度、彈模、齡期滿足要求;使用的油表讀數通知單必須和梁型相匹配，在規定的有些使用期內，同千斤頂、油表一一對應，不得混用。

　　4.2.2張拉過程的控制措施

　　張拉時兩端同步進行張拉，通過手勢或者現場技術人員統一指揮的方式。達到0.2σcon時，停止油泵給油，測量油缸的初始伸長量，準確記錄好數據后同時開始每5MPa通過手勢呼應一次，保證兩端同步進行。達到σcon時開始持荷，持荷時間即將結束前再次測量油缸伸長量后計算實測伸長值=油缸伸長量(σcon)-油缸伸長量(0.2σcon)-兩端工具夾片回縮量，此實測伸長值計算的為張拉期間20%～100%的數值，因此對比按理論伸長值80%進行對比，若伸長值偏差在±6%以內，方可勻速緩慢回油，不可猛然一下回油，容易造成滑斷絲或者夾片損傷。

　　4.2.3張拉完成后監控

　　終張拉完成后，再次檢查每束絲是否有異常，有無滑絲、斷絲，夾片有無破損及錯臺情況，并在每束鋼絞線夾片外一定距離做好標記，便于查看終張拉24h后鋼絞線回縮量，檢查全部符合要求后方可切絲，進入下道工序。

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　　5.結束語

　　預應力張拉是預制簡支梁的關鍵工序，其質量直接影響梁體的使用。本文簡單介紹了預應力張拉質量控制的相關內容以供參考。

　　參考文獻：

　　[1]TB-T 3043-2018《客貨共線鐵路預制后張法預應力混凝土簡支梁》

　　[2]Q/CR 9207-2017《鐵路混凝土工程施工技術規程》

　　作者：王小軍

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