后张法预应力箱梁预应力施工工艺分析

【摘要】后张法预应力箱梁因其整体性好、外形美观、刚度大，可作成复杂形状、线型，因此广泛地用于高速公路和城市道路高架桥。本文详细介绍了后张法预应力箱梁的施工原理及施工工艺。

【关键词】后张法；预应力箱梁；预应力施工

预应力箱梁具有整体性好、外形美观、刚度大等特点，越来越多地应用于高速公路和城市道路高架桥。本文通过在青海某高速公路 32m 后张法预应力箱梁预应力的施工，把我们的成熟经验介绍给大家，以供参考。

1 施工原理

施工中预应力筋采用高强度低松弛钢绞线，锚固体系采用自锚式拉丝体系。箱梁的预应力张拉采用三次张拉工艺。为防止梁的早期裂缝的出现，需要进行预张拉。预张拉是梁体经养护混凝土强度达到设计强度的 60%，松动内模、拆除端模，进行部分钢束的张拉。初张拉则是混凝土强度达到设计强度的 80%，抽出内模，再进行部分钢束张拉，以满足移梁要求。移梁至存梁区后，等混凝土强度、弹性模量达到设计要求、且龄期不少于 10d 再进行终张拉，达到最终预应力值。在混凝土强度上升较快时预、初张拉可同时进行。

2 施工工艺

2. 1 预应力材料的存放、搬运与检验

（1） 预应力钢绞线存放应防湿防雨，避免腐蚀生锈。预应力钢绞线进场后应立即按供货组批进行抽样检验。检验合格后应将预应力钢绞线存放在通风良好的仓库中，钢绞线堆放时支点数不少于 4 个，方木宽度不少于 100mm，堆放高度不大于 3 盘。堆放时应按供货批号分组，每盘标牌整齐，上面覆盖防雨布。

（2） 搬运在搬运过程中应保持清洁，避免机械损伤。

（3） 检验

①钢绞线进场后，必须对其质量指标进行全面检查并满足《预应力混凝土用钢绞线》（ GB/T5224）等现行国家标准的规定。

其表面质量要求为： 表面不许带有剂、油渍等，钢绞线表面允许有轻微浮锈； 钢绞线的伸长性，取弦长为 1m 钢绞线，其弦与弧的最大自然矢高不大于 25mm。

②锚具、夹片进场后应进行检验，应符合国家现行《预应力筋用锚具、夹具和连接器》（ GB/T14370）的有关规定并经检验合格后方可使用。

2.2 钢绞线的下料与穿束

（1） 钢绞线的下料长度（ 单位： mm）

L = L0+ 2（ L1+ L2+ L3+ 100）

式中： L0―构件的工作长度，即两端锚具之间的预应力筋长度；

L1―工作锚厚度；

L2―穿心千斤顶长度；

L3―工具锚厚度。

本设计规定 2（ L1+ L2+ L3） =1640mm

为满足退锚需要，在实际下料中，两端各多留出100mm。

（2） 钢绞线的下料

钢绞线下料场地应平坦，能满足下料长度的需要，下垫彩条布，且在彩条布上每隔2～3m铺一条长木方。不得将钢绞线直接接触土地以免生锈，也不得在混凝土地面上生拉硬拽，磨伤钢绞线。下料长度误差控制在0～+100mm以内。下料时将钢绞线盘卷装在简易的钢管架内，从盘卷中央逐步抽出，以防止钢绞线紊乱并弹出伤人。

根据梁场实际情况，下料采用台式圆盘砂轮机。因其具有切割速度快、效率高、操作方便以及切割截面整齐的特点，大大提高了劳动效率，降低了劳动强度，取得了良好的经济效益。

钢绞线下料的时间应控制好，最好是钢绞线下料完，马上穿束。否则将使钢绞线产生不必要的锈蚀。

（3） 钢绞线的穿束

预应力钢绞线穿束主要有两种形式： 一种是人工穿束，另一种是用卷扬机牵引的机械穿束。我场根据箱梁的实际情况，采用卷扬机整束穿入的方法，较好地满足了施工的需要，达到省时、省工的目的。

根据张拉的三个阶段分三次穿束，第一次在橡胶棒拔除后即可穿束，为预张拉作准备； 第二次在内模拆除后穿束，为初张拉做准备； 第三次在满足强度、弹性模量要求及10d龄期后才可穿束，为终张拉做准备。切忌提前穿束，以免造成钢绞线不必要的锈蚀。在混凝土强度上升较快时预、初张拉穿束可同时进行。

2.3 预应力张拉前的准备工作

（1） 张拉设备的选定与检验

①张拉千斤顶在整拉整放工艺中，单束初调及张拉宜采用穿心式双作用千斤顶。整体张拉和整体放张宜采用自锁式千斤顶，额定张拉吨位宜为张拉力的1.5倍，且不得小于1. 2倍，张拉千斤顶在张拉前必须经过校正，校正系数不得大于1. 05。液压千斤顶校正有效期为一个月，且不超过200次张拉，拆修更换配件的张拉千斤顶必须经过校验方可使用。

②压力表应选用防震型，且精度不低于1.0级。一般情况下，压力表校正有效期为一周（ 采用0. 4级，压力表的校定期为1个月） ，特殊情况下如张拉过程中压力表指针松动无油压或无自重影响下指针不回零，均应更换校正。

③油泵的油箱容量宜为张拉千斤顶总输油量的1.5 倍，额定油压数宜为使用油压数的 1. 4 倍。

④张拉设备必须经过校定才允许使用。液压千斤顶与压力表配套标定。预应力设备应建立台帐及卡片定期检查。

（2） 孔道摩阻损失值的现场测试

预应力损失是影响张拉质量的重要因素，因此，对于重要的预应力混凝土工程，应在现场测定实际的孔道摩阻损失。其常用方法有精密压力表法与传感器法。我场采用传感器法测试摩阻损失。其具体做法： 在预应力筋两端千斤顶尾部各装一台传感器，测试时用电阻应变仪读出两端传感的应变值，将应变值换算成张拉力，用下式即可算出实测的 μ 值：

μ=[-Ln（ Pa/ Pj）-KX]/θ

式中： μ─预应力筋与孔道的摩擦系数；

Pj─张拉端拉力；

Pa─实测固定端拉力；

K─孔道局部偏摆系数；

θ─从张拉端至计算截面曲线孔道部分切线夹角（ 以弧度计） ；

X─从张拉端至计算截面的孔道长度 （以 m计） ，对两端对称张拉 X = L0/2，L0为预应力筋的实际长度。

如实测的孔道摩阻损失与计算值相差大于张拉力的 5%，则应调整张拉力，建立准确的预应力值。

（3） 预应力张拉前应提供梁体混凝土的强度试压报告，当混凝土标准试块强度满足设计要求后，方可施加预应力。

（4） 梁体拆模后应及时修正锚口，将锚口内的水泥浆、压浆嘴清理干净。然后按设计要求将预应力钢绞线穿入预留孔道内，穿丝要顺直，不要缭绕在一起。

（5） 施工前根据设计张拉力及千斤顶校验报告反算出压力表读数，并列成表格以便张拉现场操作。

（6） 必须遵守张拉前、中三控要求： 强度、弹性模量、龄期； 应力、应变、静停。

2.4 预应力张拉施工

2.4.1 张拉顺序

张拉顺序遵循同步、对称的原则，以使梁体受力均匀、同步、不产生扭转、侧弯及超应力。

（ 1） 预张拉

2N62N2a2N1b

（ 2） 初张拉

2N2c2N32N72N102N2d

（ 3） 终张拉

2N92N8 2N1a 2N2d 2N5 2N4 2N2b2N102N72N62N32N1b2N2c2N2a

2.4.2 张拉施工工艺不同的张拉锚固体系，其张拉锚固工艺不尽相同。根据我场使用的 VOM 系列锚具，用如下的施工工艺：

（ 1） 清理 （ 清理锚垫板、夹片及钢绞线表面的土粒、油污等。）

（ 2） 安装工作设备（ 安装锚具，装夹片、限位板。）

（ 3） 安装张拉设备（ 千斤顶安装就位，用挡板推紧工具锚夹片。）

（ 4） 试泵（ 在张拉前，应让油泵空转以排除泵管内的空气，保证油压。）

2.4.3 张拉程序

张拉程序的控制对于梁体均匀受力、梁两端的同步有至关重要的作用。

刚开始钢绞线处于松弛状态，在初应力阶段，钢绞线实际上有效预应力不足10%张拉力（ 以前一般采用的初始应力） ，导致初控至终控间伸长值大于90% 总伸长值，导致实际伸长值偏大，所以本工程将张拉初应力调整为 20% 张拉力。此法在实际操作中得到了良好的使用效果。

预、初张拉程序：

O20% σk1σk1锚固

终张拉程序：

预、初张拉过的 0σk1σk锚固（ 持荷 5min）

没有预、初张拉的 O20%σkσk锚固（ 持荷5min）

上式中： σk1―预、初张拉控制应力；

σk―终张拉控制应力。

2.4.4 张拉伸长值的校核

（1） 钢绞线伸长值的测量

张拉伸长值使用测量精度不大于 1mm 的钢尺进行量测。预张拉当控制应力达到 0.2σk1时，测量活塞伸长值及工具夹片外露长度； 分级加载至σk1后，持压 5min 进行锚固（ 持压期间保持油表指针不变） ，同时测量活塞伸长值及工具夹片外露长度。终张拉当控制应力达到0.2σk或σk1时，测量活塞伸长值及工具夹片外露长度； 分级加载至σk再进行锚固、测量。

实测伸长量计算公式：

L = L1/ e-A-B-C

式中：

L1―以初应力至最大张拉力之间的实测伸长值，包括多级张拉、两端张拉的总伸长值；

e―初应力与最大张拉力所占比重的差值，本工程以20%张拉力为初始应力，取 0.8；

A―张拉过程中锚具楔紧引起的预应力筋内缩值；

B―千斤顶体内预应力筋的张拉伸长值；

C―构件的弹性压缩值，一般很小，实际操作中可忽略。

（ 2） 钢绞线伸长值校核

根据规范及设计要求，钢绞线实际伸长值与理论计算值的差值不得超过±6%。夹片回缩量不大于6mm。若超过则暂停张拉，采取措施后继续张拉。钢绞线伸长值在张拉过程中同时校核。

3 施工中的注意事项

（1） 张拉设备的技术性能及检验必须符合规范的规定；

（2） 预应力张拉前，严格遵守张拉前三控的要求（ 强度及弹性模量、龄期） ；

（3） 预应力张拉中，严格遵守张拉中三控的要求（ 应力及应变、静停） ；

（4） 张拉用千斤顶、压力表必须在检校有效期内；

（5） 预应力张拉必须严格按张拉程序及操作规程进行；

（6） 预应力张拉以控制应力为主、应力应变双控，实测伸长值与理论伸长值的差值不得超过±6% ；

（7） 对张拉完毕的钢绞线进行24h 观测，其滑断丝数量超过规范要求，则必须重新张拉；

（8） 为避免千斤顶两端伸长不同步，将每端两油泵紧密布置。

小 结

综上所述，只要我们在设计、施工工艺、材料选择以及后期的养护过程中能够充分考虑到各种因素的影响，就会产出优质的工程来。

参考文献

[1]TJ41-2000，公路桥涵施工技术规范[S]，北京：人民交通出版社，2000.

[2]JTG F-80/1-2004，公路工程质量检验评定标准（土建工程）[S]，北京：人民交通出版社，2004.