淺析預(yù)制后張法預(yù)應(yīng)力混凝土鐵路橋簡支T梁張拉工藝

【摘要】隨著鐵路建設(shè)的快速發(fā)展，工廠化、大批量預(yù)制預(yù)應(yīng)力混凝土鐵路橋已經(jīng)成了主要的制梁方式。這種工廠化的施工和管理模式，極大的保證了預(yù)制梁的質(zhì)量。橋梁在生產(chǎn)過程中，各種工藝是保證橋梁產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)鍵，張拉是特殊工序中的重中之重，所以在張拉時(shí)要嚴(yán)格控制好操作過程和技術(shù)參數(shù)。本文主要以預(yù)制后張法預(yù)應(yīng)力混凝土鐵路橋簡支T梁為例，講述張拉整個(gè)過程的工藝流程，供大家參考和借鑒。

【關(guān)鍵詞】后張法；預(yù)應(yīng)力；T梁；工藝

在橋梁生產(chǎn)過程中，張拉作為特殊關(guān)鍵項(xiàng)，首先從張拉前準(zhǔn)備工作及張拉中要注意的事項(xiàng)做起，張拉人員必須經(jīng)過專門的培訓(xùn)持證上崗，對(duì)張拉整個(gè)過程控制必須掌握，全面貫徹和實(shí)施張拉操作規(guī)程，張拉組長要懂得張拉力的計(jì)算，對(duì)油表壓強(qiáng)的換算，以便在實(shí)際操作過程中遇到意外情況的處理。

一、千斤頂和油表的選用

1.1張拉千斤頂在選擇時(shí)須考慮預(yù)應(yīng)力鋼絞線在張拉過程中的安全可靠和準(zhǔn)確性及便于處理在張拉過程中產(chǎn)生的滑絲、斷絲現(xiàn)象。千斤頂?shù)膹埨轭A(yù)應(yīng)力鋼絞線張拉力的1.5～2.0倍，千斤頂最大行程根據(jù)張拉時(shí)預(yù)應(yīng)力鋼絞線的伸長量，并考慮初始張拉時(shí)預(yù)留行程量等因素決定，其張拉行程由下式?jīng)Q定：

S=ΔL+（3～5）（cm）

式中S--千斤頂最大張拉行程（cm）

ΔL--預(yù)應(yīng)力鋼絞線伸長量（cm）

1.2張拉千斤頂與油壓表配套。兩者的選用與預(yù)應(yīng)力鋼絞線的張拉和千斤頂油壓面積（活塞面積）有關(guān)。即：

Pu =

式中Pu--計(jì)算油壓表的讀數(shù)或油泵的最小使用油壓數(shù)（Mpa）

F--預(yù)應(yīng)力鋼絞線張拉力（N）

Su--張拉千斤頂工作油壓面積（mm2）

實(shí)際選用油壓表最大讀數(shù)為1.43—1.67Pu（即為油壓表最大能力的60%—70%），以保證油壓表較長時(shí)間使用和工作準(zhǔn)確度。

1.3選用張拉千斤頂為：縱向張拉選用2500KN的穿心式千斤頂，橫向張拉選用230KN前卡式低回縮頂壓千斤頂，張拉設(shè)備（千斤頂、油壓表）應(yīng)配套定期校驗(yàn)，張拉千斤頂?shù)男Ｕ谙薏怀^一個(gè)月（或已張拉200次），校正系數(shù)不得大于1.05，到期后，必須送計(jì)量室檢驗(yàn)，并做好更換使用記錄。

1.4張拉油表的精度等級(jí)不底于1.0級(jí)，直徑為150mm，最小分度值不應(yīng)大于0.5MPa，讀數(shù)為0～60Mpa的防震型油壓表，油壓表校正周期為7天，但在使用中發(fā)現(xiàn)指針無油壓不回零，油表玻璃破損或其它不正常情況，對(duì)其準(zhǔn)確性有懷疑時(shí)，不得繼續(xù)使用，必須送試驗(yàn)室進(jìn)行修復(fù)，經(jīng)重新校正合格后方可投入使用。

1.5選用的油泵額定油壓數(shù)為使用油壓數(shù)的1.4倍，油泵箱容量為張拉千斤頂總輸油量的150%以上。

二、千斤頂校正

2.1千斤頂校正方法：千斤頂與校正過的油壓表配套編號(hào)。千斤頂、油壓表、油泵安裝好后，試壓三次，每次加壓至最大使用壓力的110%，加壓后持荷5分鐘，其壓力下降不超過3%，即可進(jìn)行正式校正工作。采用壓力機(jī)校正法：將千斤頂、油壓表安裝在壓力機(jī)上，開動(dòng)油泵，由千斤頂頂壓力機(jī)，按油壓表每5 MPa壓一級(jí)，測(cè)讀數(shù)油泵上的油表（精度為0.4～0.6級(jí)）和相應(yīng)壓力機(jī)上的標(biāo)示噸位（此時(shí)千斤頂?shù)幕钊恢媒咏Ｓ梦恢茫?。則：

校正三次后，取其平均值即為千斤頂校正系數(shù)。如校正系數(shù)大于1.05，則該千斤頂不能使用。

C、千斤頂在下列情況下，必須重新進(jìn)行校驗(yàn)。

①千斤頂校正期已達(dá)一個(gè)月或使用200次。

②千斤頂經(jīng)過大修，或漏油嚴(yán)重，經(jīng)拆修以后。

2.2校正結(jié)果由試驗(yàn)室填寫在專用記錄本上，算出線性回歸方程和回歸系數(shù)。技術(shù)部門負(fù)責(zé)根據(jù)方程計(jì)算出油表讀數(shù)下發(fā)給張拉班組，張拉班組根據(jù)技術(shù)部門的通知方可張拉。

三、預(yù)施應(yīng)力前的準(zhǔn)備工作

3.1檢查梁體混凝土表面質(zhì)量有輕微缺陷，允許在預(yù)施應(yīng)力后進(jìn)行修補(bǔ)處理（如非預(yù)應(yīng)力部位的缺陷或麻面、汽泡），缺陷嚴(yán)重者不得進(jìn)行此道工序操作，檢查梁體混凝土強(qiáng)度和彈性模量是否已達(dá)設(shè)計(jì)要求，且混凝土齡期已超過14天，根據(jù)設(shè)計(jì)要求，專橋（01）2051圖混凝土強(qiáng)度需提高，終張拉梁體砼強(qiáng)度和彈性模量見表4—1。

表4—1

圖號(hào)（01）2051-Ⅲ（01）2051-Ⅳ

終張拉砼強(qiáng)度（Mpa）53.558.5

彈性模量（MPa）3.55×1043.60×104

混凝土齡期（天）不少于14不少于14

3.2千斤頂和油壓表在校正期內(nèi)，無異常現(xiàn)狀，錨具按規(guī)定檢驗(yàn)合格，不得沾有污物，檢查使用的預(yù)應(yīng)力鋼絞線是否符合要求，外露部位不得有損傷、扭結(jié)，清除梁體張拉端錨墊板上雜物，以保證錨具與錨墊板的密貼，終張前，必須進(jìn)行管道、錨口和喇叭口摩阻測(cè)試，確定預(yù)應(yīng)力的實(shí)際損失。由設(shè)計(jì)單位對(duì)張拉力進(jìn)行調(diào)整，以調(diào)整后的張拉力作為施工的依據(jù)。

3.3計(jì)算預(yù)應(yīng)力鋼絞線伸長值。鋼絞線張拉伸長量按下式計(jì)算：

ΔL=2（ΔL1+ΔL2+ΔL3）（mm）

式中ΔL1--梁體直線段孔道一半長度的鋼絞線伸長量（mm）；

ΔL2--梁體曲線段孔道一端長度的鋼絞線伸長量（mm）；

ΔL3--孔道出口至張拉千斤頂工具夾片錨固處的伸長量（mm）。

（δk—δ0）

其中

式中：δk--張拉時(shí)錨下控制應(yīng)力（Mpa）；

δo--開始計(jì)算鋼絞線束伸長量時(shí)的鋼絞線初始應(yīng)力，為10%鋼絞線張拉控制應(yīng)力δk。

E--鋼絞線彈性模量。采用實(shí)測(cè)彈模，鋼絞線彈模標(biāo)準(zhǔn)值為E=1.95×105Mpa；

L1--鋼絞線在孔道內(nèi)直線段長度的一半（mm）；

L2--鋼絞線束在孔道內(nèi)曲線段長度（mm）；

L3--鋼絞線束孔道出口處至千斤頂工具夾片錨固處的長度（mm）。

e--自然對(duì)數(shù)底，e=2.71828；

θ--張拉端鋼絞線束彎起角（弧度）；

μ--鋼絞線束與孔道壁間的摩阻力系數(shù)；

X--張拉端至計(jì)算截面的孔道長度（m）；

K--孔道對(duì)其設(shè)計(jì)位置的偏差系數(shù)。

四、預(yù)施應(yīng)力

4.1為了加快臺(tái)位周轉(zhuǎn)和避免脫模后梁體混凝土出現(xiàn)裂紋，對(duì)梁體進(jìn)行分批張拉，（即移梁張拉和終張拉），移梁張拉是在臺(tái)位上進(jìn)行，其張拉時(shí)的混凝土強(qiáng)度為32m梁≥33.5Mpa、24m梁≥33.5Mpa（或根據(jù)圖紙要求）。終張拉是待梁體達(dá)到表規(guī)定時(shí)進(jìn)行（初張不足部分補(bǔ)拉到控制張拉力）。

4.2鋼絞線張拉：張拉前必須有主管工程技術(shù)員的油表讀數(shù)通知單，鋼絞線張拉程序：初應(yīng)力張拉：δo初始應(yīng)力（10%δk），測(cè)油缸外露讀數(shù)和工具錨夾片外露讀數(shù)；控制應(yīng)力張拉：張拉至控制應(yīng)力，測(cè)量油缸外露讀數(shù)和工具錨夾片外露讀數(shù)，持荷2min（計(jì)算伸長值），千斤頂回油，夾片自行錨固，測(cè)量限位板限位臺(tái)深度及夾片外露量。

4.3在兩端鋼絞線上按序號(hào)裝上錨板（鋼絞線不得交錯(cuò)扭轉(zhuǎn)），再將夾片按片位順序套在鋼絞線上，用Φ20的鋼管將夾片輕輕打入錨板孔內(nèi)（要求所有夾片基本整齊一致），再安裝限位板。把千斤頂套進(jìn)鋼絞線束，錨具中心要與孔道中心對(duì)準(zhǔn)，調(diào)整千斤頂位置，使千斤頂與孔道、錨板位于同一軸線上，并使千斤頂與限位板、錨板接觸密貼后，在千斤頂后端將工具錨安裝好。補(bǔ)拉初張鋼絞線要預(yù)先使主缸活塞伸出6～8cm。

4.4初始張拉，兩端同時(shí)對(duì)主缸送油，使鋼絞線束略為拉緊。并調(diào)整錨板和千斤頂位置，進(jìn)一步使孔道軸線、錨具軸線和千斤頂軸線，三軸同心，同時(shí)觀察各根鋼絞線的松緊度，并隨時(shí)調(diào)整，務(wù)求各根鋼絞線松緊度一致，以使其受力均勻。隨后將兩端同時(shí)對(duì)千斤頂主缸送油，加載至鋼絞線的初始應(yīng)力。兩端千斤頂送油至初始應(yīng)力后，停止進(jìn)油，在工具錨口處用筆在各股劃線，以檢查有無滑絲的標(biāo)記，讀大缸伸長值（l0）及工作夾片的外露長度（Δ0），兩端同步張拉到控制應(yīng)力，穩(wěn)定進(jìn)油量持荷2min，并量取大缸伸長值（lh）及工作夾片的外露長度（ΔH）。鋼絞線實(shí)際伸長值按下式計(jì)算：

ΔL=（lh-l0）+（ΔH-Δ0）

式中：lh，ΔH--分別為張拉到控制應(yīng)力時(shí)油缸和工具錨夾片的外露長度（mm）；

l0，Δ0--分別為初始張拉應(yīng)力時(shí)油缸和工具錨夾片在的外露長度（mm）。

兩端同時(shí)張拉，其伸長值為兩端張拉伸長值之和。

4.5采用梁體兩端張拉千斤頂同時(shí)均勻送油加荷張拉到控制應(yīng)力后，分別測(cè)量兩端的鋼絞線伸長值，檢查伸長量之總和及其偏差，是否在規(guī)范的±6%以內(nèi)。然后持荷2min，在持荷狀態(tài)下，如發(fā)現(xiàn)油壓下降，立即補(bǔ)至規(guī)定油壓，認(rèn)真檢查有無滑絲現(xiàn)象。

在張拉過程中，預(yù)施應(yīng)力以油表讀數(shù)為主，以預(yù)應(yīng)力鋼絞線伸長作校核的雙控法。如鋼絞線伸長值偏差超過規(guī)定范圍，查明原因后重新張拉。

4.6持荷2min并補(bǔ)拉到計(jì)算油壓讀數(shù)后，檢查伸長量，即可進(jìn)行回油錨固。主缸慢速回油，大缸回油至0Mpa時(shí)，錨固完成；錨固后，工具夾片靠回油時(shí)的鋼絞線自動(dòng)退除，測(cè)量夾片外露長度（露出錨板部分），整個(gè)張拉工序完成，將在錨板口處的鋼絞線束做上記號(hào)，以供張拉后對(duì)鋼絞線錨固的質(zhì)量情況的觀察。

4.7油泵用油采用張拉（專用）油，根據(jù)氣候分別采用32#（夏天）和20#（冬天），但油中不得含有水，酸類及其他雜質(zhì)。事先對(duì)油箱、泵體、管路等清除干凈，灌油時(shí)嚴(yán)格過濾。冬季溫度較低時(shí)（低于10℃）必須對(duì)油加溫，但油溫不得超過60℃。

五、鋼絞線束張拉質(zhì)量要求

5.1鋼絞線伸長值（兩端之和），不得超過計(jì)算值的±6%，張拉時(shí)鋼絞線兩端回縮量之和不得大于2×6mm，錨固后每端夾片外露應(yīng)平整，錯(cuò)牙不超過1mm，每片梁的滑、斷絲不得超過鋼絞線總數(shù)的0.5%，且一束內(nèi)斷絲不得超過1根，終張拉后應(yīng)實(shí)測(cè)彈性上拱度，其值不宜大于1.05倍的設(shè)計(jì)計(jì)算值，每次處理滑、斷絲時(shí)都必須檢查夾片，受傷的夾片必須更換。因處理滑、斷絲而引起鋼絞線束重復(fù)張拉時(shí)，同一束鋼絞線張拉次數(shù)不得超過2次。若鋼絞線與錨具因滑絲而留有明顯刻痕時(shí)，需更換鋼絞線。

六、滑絲與斷絲處理

6.1鋼絞線滑絲與斷絲處理：滑絲在張拉過程中發(fā)生，立即停止張拉，將千斤頂與限位板退除，在千斤頂與錨板之間安裝上特制的退錨處理器，進(jìn)行張拉，其張拉應(yīng)緩慢進(jìn)行。張拉中注意觀察，其退錨張拉應(yīng)力大于原張拉噸位，但不得大于0.85倍鋼絞線抗拉極限強(qiáng)度。借張拉鋼絞線束帶出夾片，然后用小鋼針（Φ5mm高強(qiáng)鋼絲端頭磨尖制成），從退錨處理器的空口處取出夾片，不讓夾片在千斤頂回油時(shí)隨鋼絞線內(nèi)縮。取完所有夾片，兩端千斤頂回油，拔掉退錨處理器，檢查錨板，重新裝上新夾片，重新張拉，滑絲發(fā)生在張拉完畢錨固后，其處理方法同上。但退錨的力量應(yīng)予控制。一般拔力略大于張拉力量，即可拔出。退錨時(shí)兩端不能同時(shí)進(jìn)行，一端增壓施拔時(shí)，另一端的千斤頂充油保險(xiǎn)，待兩端均拔完后，方可卸頂，以保安全，斷絲多數(shù)發(fā)生于夾片范圍內(nèi)，原因?yàn)閺埨^固時(shí)不對(duì)中。有時(shí)也在孔道內(nèi)發(fā)生斷絲，其主要原因是鋼絞線本身有暗傷。斷絲和滑絲的處理方法相同，在處理滑、斷絲時(shí)，張拉應(yīng)力不得超過鋼絞線的屈服強(qiáng)度，鋼絞線重新張拉時(shí)，第二次張拉伸長值小于計(jì)算值時(shí)，可不作校核依據(jù)。

張拉完畢后班組必須認(rèn)真進(jìn)行全面檢查，確認(rèn)達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)后，由班組質(zhì)量檢查員認(rèn)真填寫張拉記錄，并由質(zhì)檢部專職檢查人員驗(yàn)收簽認(rèn)并報(bào)監(jiān)理確認(rèn)后，方可進(jìn)入下一道工序，割絲。

七、安全操作注意事項(xiàng)

安全閥調(diào)整至規(guī)定值后方可開始張拉作業(yè)，張拉時(shí)千斤頂送油或回油速度要緩慢均勻。兩端張拉力要求同步，切忌突然加壓或卸壓，測(cè)量伸長值必須兩端同時(shí)進(jìn)行，預(yù)應(yīng)力鋼絞線的錨固在控制張拉應(yīng)力處于穩(wěn)定狀態(tài)下進(jìn)行。處理斷滑絲時(shí)，張拉應(yīng)力不得超過抗拉極限強(qiáng)度的85%， 張拉過程中，千斤頂后方不得站人，測(cè)量伸長值或處理斷、滑絲時(shí)，操作人員要站在千斤頂側(cè)面，張拉加力時(shí)，不得敲擊及碰撞張拉設(shè)備。油壓表要妥善保護(hù)避免受震。未壓漿或水泥漿未凝固結(jié)硬時(shí)，不得敲擊錨具或腳踏手攀，更換錨具時(shí)兩端都要裝上千斤頂。

八、結(jié)論

在實(shí)際的工作中，為方便現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)員的記憶，我們把張拉中最重要環(huán)節(jié)總結(jié)為：張拉前的三控—梁體強(qiáng)度、彈性模量、齡期；張拉中的三控—應(yīng)力、應(yīng)變、時(shí)間；三同心—預(yù)留管道、錨具、千斤頂三者同心；兩同步—兩端（兩側(cè)）同步張拉，同時(shí)達(dá)到同一荷載值。

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