現(xiàn)澆連續(xù)梁超長(zhǎng)預(yù)應(yīng)力穿束及張拉控制

顏士傳(湖南省第五工程有限公司，湖南 株洲 412000)

1 前 言

隨著預(yù)應(yīng)力技術(shù)的發(fā)展和施工工藝的日益成熟,長(zhǎng)于100m的長(zhǎng)鋼鉸線預(yù)應(yīng)力束已在公路、鐵路橋梁中應(yīng)用。本文介紹的某大橋就是采用長(zhǎng)鋼鉸線，該橋?yàn)槿?lián)多跨度預(yù)應(yīng)力連續(xù)箱梁，橋梁全長(zhǎng)為217m,跨徑布置為2m×25m（等截面預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁）+30m+50m+30m(變截面預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁)+2m×25m（等截面預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁），鋼鉸線預(yù)應(yīng)力總束數(shù)為48根，其中第二聯(lián)為兩端張拉的鋼束長(zhǎng)達(dá)120 m；第一、三聯(lián)為一端固定單端張拉，單端張拉的鋼束長(zhǎng)達(dá)51m?，F(xiàn)總結(jié)如下，供大家在類似工程施工中參考。

2 超長(zhǎng)預(yù)應(yīng)力施工遇到的問題

1）預(yù)應(yīng)力穿束常規(guī)采用梳編穿束，但由于連續(xù)箱梁一般單束股數(shù)較多，長(zhǎng)度超過100m時(shí)，鋼束自重大，與管道摩阻力增加，此法對(duì)施工機(jī)具和場(chǎng)地要求較高；若采用先穿束法容易造成預(yù)應(yīng)力管道破損，定位糾偏困難；采用后穿束法，預(yù)應(yīng)力管道在混凝土澆筑過程中容易變形或堵塞，造成鋼束無法順利穿束，穿束容易卡管。

2.2 受連續(xù)箱梁結(jié)構(gòu)特點(diǎn)影響，在某些情況下必須應(yīng)用一端為預(yù)先固定錨具(如P型錨具、H型錨具或聯(lián)接器等) , 在另一端進(jìn)行單端張拉的預(yù)應(yīng)力布索形式。但由于固定端空間受限，采用梳編牽引穿束難以實(shí)現(xiàn)。

2.3 預(yù)應(yīng)力鋼絞線束張拉時(shí)，為達(dá)到設(shè)計(jì)的預(yù)期有效應(yīng)力值，都要求采用張拉力控制、伸長(zhǎng)值校核的雙控措施，當(dāng)張拉力達(dá)到設(shè)計(jì)張拉力時(shí)，實(shí)際張拉伸長(zhǎng)值的偏差應(yīng)在±6%范圍內(nèi)，且每束鋼絞線斷絲或滑絲數(shù)控制為1絲、每一截面的斷絲率不得大于該截面總鋼絲數(shù)的1%。但在工程實(shí)踐中,預(yù)應(yīng)力施加時(shí)控張應(yīng)力與伸長(zhǎng)量雙控卻與規(guī)范規(guī)定的數(shù)據(jù)出入較大,在超長(zhǎng)預(yù)應(yīng)力施工過程中表現(xiàn)更為突出，仔細(xì)分析其原因,主要是實(shí)際孔道摩阻損失系數(shù)μ與規(guī)范給定的數(shù)據(jù)不相符；孔道越長(zhǎng)定位精度難以控制，造成孔道偏差對(duì)摩擦的影響系數(shù)k偏差。

3 超長(zhǎng)預(yù)應(yīng)力穿束及張拉控制

為解決預(yù)應(yīng)力長(zhǎng)束穿束和張拉時(shí)容易遇到的問題，保證其張拉質(zhì)量，經(jīng)過張拉實(shí)踐的摸索，采取了下面的超長(zhǎng)預(yù)應(yīng)力鋼束穿束及張拉工藝。

3.1 穿束

1）采用先穿法進(jìn)行穿束施工，即在鋼筋綁扎完成，預(yù)應(yīng)力波紋管道安裝定位后，進(jìn)行預(yù)應(yīng)力鋼絞線的穿束。

2）穿束前用球形保護(hù)套或“子彈頭”套嵌在鋼絞線端頭，采用電動(dòng)穿束機(jī)鋼絞線從一端進(jìn)線口插入，主動(dòng)輪與雙從動(dòng)輪壓住鋼絞線向前移動(dòng)沿導(dǎo)管穿入孔道，直到從孔道另一端穿出，達(dá)到張拉用尺寸截?cái)唷?/p>

3）在梁端設(shè)置臨時(shí)錨固端梁，將已穿入的鋼絞線用YDC240Q型千斤頂張拉至計(jì)算控制應(yīng)力的0.1σk使鋼絞線繃緊，以避免后續(xù)鋼絞線穿入后纏繞或扭轉(zhuǎn)。

4）采用與第一根鋼絞線同樣的穿束方法進(jìn)行下一根鋼絞線的穿束，直至該束鋼絞線完成，解除臨時(shí)錨固并采取措施保護(hù)穿入的鋼絞線，避免混凝土澆筑過程中污染和損壞。

5）對(duì)波紋管道按要求設(shè)置排水孔、透氣孔并進(jìn)行密封，同時(shí)向管道內(nèi)注入清水，一是為了檢驗(yàn)管道的密封性，二是增加管道內(nèi)壓力避免混凝土澆筑過程中的管道變形。

6）梁體混凝土澆筑完成后，達(dá)到設(shè)計(jì)張拉要求，采用高壓水沖洗預(yù)留管道，并通過排水孔排干管道內(nèi)滯留水。

3.2 張拉

1）在現(xiàn)行橋梁規(guī)范中，對(duì)于一定的成孔材料其孔道摩阻系數(shù)m是一個(gè)定值，并不考慮預(yù)應(yīng)力鋼絞線的數(shù)量、張拉力的噸位、曲率半徑的影響。但是實(shí)際上，當(dāng)孔道曲率半徑較小時(shí)，預(yù)應(yīng)力鋼絞線在同樣的張拉控制力下，產(chǎn)生的徑向作用很大，預(yù)應(yīng)力鋼絞線有陷入孔道內(nèi)壁的趨勢(shì)，將增大摩阻系數(shù)m。此外，隨著預(yù)應(yīng)力鋼絞線根數(shù)的增加，沿小曲率半徑布置的鋼絞線受力不均勻，預(yù)應(yīng)力鋼絞線之間、鋼絞線與孔道壁之間的摩阻也將有所不同，這些因素都將引起摩阻系數(shù)m的增大。所以張拉前，有必要通過試驗(yàn)測(cè)定出實(shí)際的預(yù)應(yīng)力筋與孔道壁之間的磨擦系數(shù)m和孔道每束局部偏差對(duì)摩擦的影響系數(shù)K，并根據(jù)廠家提供的每卷號(hào)的鋼絞線實(shí)際的彈性模量值和截面積(同時(shí)對(duì)比進(jìn)場(chǎng)抽檢的相應(yīng)檢測(cè)值)，對(duì)設(shè)計(jì)提供的理論計(jì)算伸長(zhǎng)值進(jìn)行修正，確定張拉控制應(yīng)力P。

2）在正式張拉前，對(duì)鋼束(此時(shí)未裝工作錨夾片)采用YDC240Q型單根鋼絞線張拉千斤頂對(duì)鋼絞線束進(jìn)行松動(dòng)張拉，以驗(yàn)證鋼絞線在孔道內(nèi)是否平順且可變形狀態(tài)，保證每根鋼絞線的受力均勻，然后采用與鋼絞線顏色反差較大的顏料標(biāo)注出一個(gè)斷面，以校驗(yàn)量測(cè)的伸長(zhǎng)值和判別是否出現(xiàn)滑絲現(xiàn)象。

3）張拉采用張拉力控制、伸長(zhǎng)值校核的雙控措施，根據(jù)張拉設(shè)備配套校驗(yàn)標(biāo)定得出張拉力與油泵壓力表讀數(shù)之間的關(guān)系，通過油泵壓力表讀數(shù)控制鋼絞線的張拉應(yīng)力值。

4）采用二次張拉程序。由于超長(zhǎng)預(yù)應(yīng)力大量節(jié)段的存在，孔道在節(jié)段的分段處連接不平順，加上孔道定位鋼筋之間可能存在的蛇形變化與上浮，長(zhǎng)鋼束的張拉應(yīng)力傳遞慢，穩(wěn)壓時(shí)間長(zhǎng)達(dá)20 min乃至2h或更長(zhǎng)時(shí)間，這一點(diǎn)很容易通過在梁體相應(yīng)截面埋設(shè)的用于施工監(jiān)控的應(yīng)力應(yīng)變計(jì)觀測(cè)到。通過實(shí)際張拉摸索，我們改進(jìn)了長(zhǎng)鋼束的張拉程序，即對(duì)長(zhǎng)束采取二次張拉的程序。實(shí)際張拉按照如下步驟進(jìn)行：

（1）第一次張拉程序：O→初應(yīng)力σo(取0．3σk，下同)→持荷3～5 min→量測(cè)伸長(zhǎng)值A(chǔ)0→張拉至設(shè)計(jì)張拉應(yīng)力σk→持荷5～10 min→量測(cè)伸長(zhǎng)值A(chǔ)l→回油卸荷錨固→量測(cè)伸長(zhǎng)值A(chǔ)2。持荷時(shí)油泵要一直開機(jī)持荷，保持壓力表讀數(shù)穩(wěn)定于張拉控制應(yīng)力處。

（2）第二次張拉是在第一次張拉錨固一天后再進(jìn)行。第二次張拉的程序?yàn)椋?錨固一天后)0→初應(yīng)力σo→持荷3～5 min→量測(cè)伸長(zhǎng)值B0→張拉至設(shè)計(jì)張拉應(yīng)力σk →持荷5～10 min→量測(cè)伸長(zhǎng)值B1→回油卸荷錨固→量測(cè)伸長(zhǎng)值B2。

鋼束的實(shí)際伸長(zhǎng)值為兩次張拉的實(shí)測(cè)伸長(zhǎng)值之和，一般第二次張拉的伸長(zhǎng)值約為第一次張拉伸長(zhǎng)值的4%～8%。通過二次張拉程序提高了長(zhǎng)束張拉的預(yù)應(yīng)力效果。

5）伸長(zhǎng)值的量測(cè)與校核。鋼束張拉時(shí)實(shí)際伸長(zhǎng)值的量測(cè)以量測(cè)千斤頂張拉缸的外伸量來計(jì)算鋼束的實(shí)際伸長(zhǎng)值，量測(cè)及計(jì)算方法如下：第一次張拉程序，當(dāng)千斤頂加油至初應(yīng)力σo時(shí)，量測(cè)千斤頂張拉缸的外伸量A0及工具錨夾片的外露量CO，張拉到σk持荷5～10min后量測(cè)千斤頂張拉缸的外伸量A1及工具錨夾片的外露量C1，回油至0后量測(cè)千斤頂張拉缸的外伸量A2及工具錨夾片的外露量C2；第二次張拉程序，當(dāng)千斤頂加油至初應(yīng)力σo時(shí)，量測(cè)千斤頂張拉缸的外伸量以及工具錨夾片的外露量C0，張拉到σk持荷5～10 min后量測(cè)千斤頂張拉缸的外伸量B1及工具錨夾片的外露量C1，回油至0后量測(cè)千斤頂張拉缸的外伸量B2及工具錨夾片的外露量C2，則鋼束第一次張拉的實(shí)際伸長(zhǎng)值為ΔL1=(A1-A0-a-c)/0.7(式中a為工作錨至工具錨間鋼絞線由ao=0.3σk加載到σk時(shí)的彈性伸長(zhǎng)值，c為工具錨夾片從0.3σk至σk之問鍥緊鋼絞線而引起的回縮值，c=C1-CO，約2～3 mm，c值可從工具錨擋板外鋼絞線的前后外露量得到校核)，鋼束第二次張拉的實(shí)際伸長(zhǎng)值為ΔL2=(B1-B0-a-c-d)/0.7(式中a與c的意義同上，d=(Al-A2-(C1-C2)-a)/0.7為第一次張拉錨固時(shí)鋼絞線的回縮量)，將ΔLl與ΔL2相加δ=ΔLl+ΔL2，即為該長(zhǎng)鋼束張拉的實(shí)際伸長(zhǎng)值。比較(δ-ΔL)/ΔL是否在±6%之間(式中ΔL為修正后的理論伸長(zhǎng)值)，即可判斷長(zhǎng)鋼束的實(shí)際伸長(zhǎng)值是否滿足質(zhì)量要求，同時(shí)將ΔL與在鋼絞線上作刻痕的標(biāo)記相對(duì)于千斤頂?shù)纳扉L(zhǎng)值進(jìn)行比較，判斷伸長(zhǎng)值的量測(cè)是否得當(dāng)，從實(shí)踐情況看，這兩種讀數(shù)方法能較好地吻合。

6）鋼束滑絲的判斷與處理。由上述可知，鋼絞線束錨固時(shí)的回縮量 d=(Al-A2-(C1-C2)-a)/0.7，回縮量d值可由下式進(jìn)行復(fù)核：限位板深度-工作錨夾片的外露量。查看測(cè)得的回縮量是否大于6mm，如大于6mm則說明鋼絞線束出現(xiàn)了整體滑絲，應(yīng)更換工具錨夾片或限位板，再對(duì)鍘絞線束進(jìn)行補(bǔ)張拉，如果回縮量比較大，很可能工作錨夾片的性能不合要求或受到了損傷，需對(duì)鋼束作退錨處理，查明原因后裝上新的工作錨夾片再重新張拉。而鋼絞線束尾端標(biāo)記的顏料斷面是否仍為一個(gè)斷面則是判斷有無個(gè)別滑絲的標(biāo)準(zhǔn)，如斷面出現(xiàn)了變化，則說明有個(gè)別鋼絞線出現(xiàn)了滑絲現(xiàn)象，必須采用YDC240Q小型千斤項(xiàng)進(jìn)行補(bǔ)張拉，或退錨處理后裝上新的工作錨夾片重新張拉到位。

4 結(jié) 語

預(yù)應(yīng)力施工特別是長(zhǎng)鋼束的預(yù)應(yīng)力施工是一個(gè)系統(tǒng)工程，施工工藝是否合理，施工組織與管理水平是否先進(jìn)，是有效預(yù)應(yīng)力能否實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵，因此，必須樹立起全過程控制、主動(dòng)控制的觀念，在整個(gè)預(yù)應(yīng)力施工過程中，嚴(yán)格控制每一道工序的質(zhì)量，以確保最終建立的有效預(yù)應(yīng)力符合設(shè)計(jì)要求。

隨著現(xiàn)代連續(xù)梁橋日益向大跨度化發(fā)展，預(yù)應(yīng)力長(zhǎng)束的設(shè)計(jì)和施工是其一大特色，也是一大難點(diǎn)。筆者認(rèn)為在以后類似長(zhǎng)鋼束的預(yù)應(yīng)力工程中，為了減少預(yù)應(yīng)力的損失，使梁體最終有效預(yù)應(yīng)力增大，以下幾點(diǎn)可供參考和借鑒：

1)施工時(shí)長(zhǎng)束的孔道摩阻損失通常大于采用規(guī)范推薦摩阻系數(shù)計(jì)算所得的值，最好選擇有代表性的孔道進(jìn)行K、m值實(shí)測(cè)，對(duì)鋼束的設(shè)計(jì)張拉力、伸長(zhǎng)值作適當(dāng)?shù)男拚?/p>

2)使用可能大一些直徑的鋼束孔道，或應(yīng)用剛度大的制孔器，如高密度聚乙烯塑料波紋管。

3)整編穿束在直線或曲線較少的預(yù)應(yīng)力中具有良好的效果，但是對(duì)于超長(zhǎng)曲線預(yù)應(yīng)力適用性較差，采用穿束機(jī)單根進(jìn)行穿束，同時(shí)進(jìn)行鋼絞線松弛張拉并臨時(shí)錨固。

[1] 《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》（JTG_TF50-2011）北京 人民交通出版社 [S]