淺談鐵路客專后張法預(yù)應(yīng)力16mT梁張拉工藝及質(zhì)量控制

中交三航局江蘇分公司 江蘇省 222042

【摘 要】在蘭新線16mT梁預(yù)制中，中鐵第一勘察設(shè)計院集團(tuán)有限公司對預(yù)應(yīng)力張拉做了特殊設(shè)計，分為三個階段進(jìn)行張拉控制?，F(xiàn)以16mT梁預(yù)應(yīng)力張拉為例，淺談在蘭新線風(fēng)區(qū)T梁預(yù)應(yīng)力張拉施工工藝及過程質(zhì)量控制。

【關(guān)鍵詞】16mT梁、預(yù)應(yīng)力張拉、質(zhì)量控制

1.概況

風(fēng)區(qū)、非風(fēng)區(qū)T梁預(yù)應(yīng)力體系相同，預(yù)應(yīng)力鋼絞線為1×7-15.2-1860-GB/T5224-2003，錨固體系采用自錨式拉絲體系，張拉設(shè)備采用與之配套的機(jī)具設(shè)備，管道形成采用抽拔橡膠管成孔，每片T梁預(yù)設(shè)5個預(yù)應(yīng)力孔道。

風(fēng)區(qū)、非風(fēng)區(qū)T梁預(yù)應(yīng)力張拉不同之處是：風(fēng)區(qū)T梁分三個階段張拉，而非風(fēng)區(qū)T梁分兩個階段張拉。

2.預(yù)應(yīng)力設(shè)計參數(shù)

2.1預(yù)應(yīng)力鋼絞線

2.2各項損失計算

根據(jù)中國鐵道科學(xué)研究院鐵道建筑研究所對梁場T梁進(jìn)行的孔道摩阻、錨口及喇叭口摩阻測試，錨口及喇叭口摩阻實測損失合計為6.8%，管道摩擦系數(shù)實測0.54，管道偏差系數(shù)實測0.00139。

2.3張拉順序及控制應(yīng)力

3.施工前準(zhǔn)備

3.1油表

油表采用防震型的，其精度等級不低于1.0級。最小分度值不應(yīng)大于0.5MPa，其表盤量程應(yīng)在工作最大油壓的1.25倍～2.0倍之間，哈密制梁場采用0.4級、量程為60MPa的精密耐震壓力表，符合設(shè)計規(guī)范要求，具體工作油壓見表3。當(dāng)采用0.4級精度的精密壓力表并由計量管理部門按0.4級精度進(jìn)行檢定時，其有效期限不應(yīng)超過一個月。

3.2千斤頂

張拉采用穿心式千斤頂，其張拉噸位為張拉力的1.5倍，且不得小于1.2倍。根據(jù)設(shè)計參數(shù)可得哈密梁場生產(chǎn)的T梁張拉最大噸位，其計算過程如下：

因為：1t=1000kg 引入公式（1）

N（牛頓）=G（重力加速度）*KG（重量） 引入公式（2）

Σcon（張拉控制應(yīng)力）=0.72fpk=P/A 引入公式（3）

所以：0.72fpk*6=P/140 P=0.72*1860*6*140=1124928 （N）

由（2）得 m=P/g=1124928/9.8=114788.57lkg=114.789 （t）

由（1）得所需千斤頂114.789t

哈密梁場購入的是150t的穿心式千斤頂（114.789*1.2<150t<114.789*1.5 ），符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范要求。

千斤頂要與油表配套檢校，其有效期不超過一個月或張拉次數(shù)不超過200次。

3.3錨具、夾具、限位板

錨具和夾具有兩種，一種是工作夾片、錨具，另一種是工具夾片、錨具。

工作錨具、夾片，要具有可靠的錨固性能、足夠的承載能力和良好的適應(yīng)性。應(yīng)符合設(shè)計要求，并有機(jī)械性能和化學(xué)成分合格證明書、質(zhì)量保證書。進(jìn)場后要及時驗收試驗合格方可使用。

工具錨具一般都是由錨具廠家根據(jù)千斤頂、工作錨具量身訂做，并要附有質(zhì)量保證證明書。

工具夾片由錨具廠家提供，如需購買，也要從可靠的錨具廠家進(jìn)貨，并要有相應(yīng)的合格證等文件。

限位板是錨具廠家根據(jù)千斤頂、工作錨具、夾片制作，錨具廠家應(yīng)給出鋼絞線直徑為Φ15.2mm時限位板的限位高度，提供鋼絞線直徑每增加1mm時限位高度的具體參數(shù)。

3.4預(yù)應(yīng)力筋用鋼絞線

鋼絞線表面不得有油污、潤滑脂等雜物，不得有目視可見的銹蝕麻坑。進(jìn)場后需及時試驗檢測，合格后方可使用。鋼絞線試驗后及時用所得出的彈性模量計算鋼絞線理論伸長值。

3.5理論伸長值計算

3.5.1張拉力及油表讀數(shù)計算

根據(jù)“預(yù)應(yīng)力設(shè)計參數(shù)”，便可算出張拉力，再根據(jù)試驗室校頂報告可算出以下油表讀數(shù)。

3.5.2伸長值計算公式

鋼絞線束張拉伸長值采取分段計算疊加方法：

△L=2（△LAB+△LBC+△LCD+△LDE）

公式中：△LAB——鋼絞線錨固處至工具錨長度對應(yīng)的伸長量（mm）

△LBC——梁體曲線段終點至鋼絞線錨固處孔道長度對應(yīng)的伸長量（mm）

△LCD——梁體一端曲線段孔道長度對應(yīng)的伸長量（mm）

△LDE——梁體跨中截面至曲線段起點孔道長度對應(yīng)的伸長量（mm）

公式1：△L=PpL/ApEg

公式2：Pp=P[1-e-（kx+μθ）]/（kx+μθ）

公式3：Pz=Pqe-（kx+μθ）

式中：△L—各分段鋼絞線束的理論伸長值（mm）

Pp—各分段鋼絞線束的平均張拉力（N）

L —鋼絞線束的分段長度（mm）

Ap—鋼絞線的截面面積（mm2）

Eg—鋼絞線的彈性模量（Mpa）

P —鋼絞線張拉端的張拉力，將鋼絞線分段計算后，為每分段的起點張拉力，即為前段的終點張拉力（N）

μ—鋼絞線束與孔道壁之間的摩擦系數(shù)，只在孔道彎曲部分考慮該系數(shù)的影響

k —孔道每束局部偏差對摩擦的影響系數(shù)（1/m），孔道彎曲及直線部分全長均應(yīng)考慮該影響

x —從張拉端至計算截面的孔道長度（m）

θ—從張拉端至計算截面曲線孔道部分切線的夾角之和，分段后為每分段中各曲線段的切線夾角和（rad）

Pq—分段起點張拉力（N）

Pz—分段終點張拉力（N）

e —自然對數(shù)底，e=2.71828

3.5.3伸長值計算

以T梁N3孔為例，根據(jù)預(yù)應(yīng)力設(shè)計參數(shù)計算鋼絞線理論伸長值如表4：

說明：以上計算表，是在蘭新線使用過中其中一例，作為計算示例用來說明問題。

3.6其他準(zhǔn)備工作

①工程部已經(jīng)開出張拉通知單；

②張拉安全防護(hù)措施已經(jīng)到位；

③油表、千斤頂試運行無漏油現(xiàn)象；

④張拉油表讀數(shù)已經(jīng)計算，張拉讀數(shù)牌已設(shè)置于操作工易讀位置；

⑤人員到位、電路接通等。

4.預(yù)應(yīng)力張拉施工

由于新疆環(huán)境特殊，空氣干燥、風(fēng)大、早晚溫差大，根據(jù)設(shè)計圖紙，風(fēng)區(qū)T梁按預(yù)張拉、初張拉和終張拉三個階段進(jìn)行。

4.1張拉加載前步驟

①首先，把工作錨環(huán)套于鋼絞線束上，并使其貼緊錨下墊板后塞緊夾片。好對中套（承壓套）。

②把接長套安套于鋼絞線束上，再安裝千斤頂，使鋼絞線束從千斤頂穿過，然后安裝工具錨，并塞緊夾片。在安裝時（工作錨與工具錨間的）各鋼絞線間嚴(yán)禁出現(xiàn)擰絞的現(xiàn)象。

③在千斤頂適當(dāng)靠緊接長套的情況下，調(diào)整千斤頂?shù)奈恢?，使千斤頂、錨環(huán)、管道三者位于同一軸線上。如若發(fā)現(xiàn)張拉完后錨具未對中的則要進(jìn)行退錨處理。

④千斤頂安裝好后油表先打2MPa使頂固定，再次千斤頂、錨環(huán)、管道的對中情況。確保施加應(yīng)力時，上述的安裝情況不會發(fā)生改變。

4.2預(yù)、初張拉工藝

①根據(jù)圖紙設(shè)計，混凝土抗壓強度達(dá)到設(shè)計強度的60%松開側(cè)模、拆除端模后，立即進(jìn)行預(yù)張拉。待混凝土強度達(dá)到設(shè)計強度的80%，便可進(jìn)行初張拉。初張拉結(jié)束后將模板拆除。在新疆特殊環(huán)境，為了保證混凝土不產(chǎn)生早期裂紋，預(yù)、初張拉時必須要有篷布覆蓋于梁頂。

②預(yù)初張拉順序：預(yù)張拉：N4；初張拉：N2→N3

③鋼絞線的張拉采用兩端對稱張拉工藝。以張拉力為控制，以伸長值做校核，實際鋼絞線伸長值誤差在6%以內(nèi)。三同心：預(yù)應(yīng)力管道與錨下墊板的錨口同心、錨墊板錨口與錨圈同心、錨圈與千斤頂同心。張拉錨固前經(jīng)兩端伸長量計算、比對后再錨固。

④預(yù)、初拉程序如下：O→初始應(yīng)力（0.2倍的終張拉控制應(yīng)力0.72fpk，測油缸長度及工具錨夾片外露長度）→初拉控制應(yīng)力（0.5fpk）→ 持荷5分鐘（測油缸長度及工具錨夾片外露長度）→油缸回程錨固。實際伸長值與理論伸長值的差值≤±6%。

⑤伸長量使用計量過的鋼板尺測量油缸伸長，每次都量至油缸的同一位置。

⑥待初張拉完成后，及時套上鋼絞線保護(hù)套，并扎好套口，以防鋼絞線生銹。

4.3終張拉工藝

①終張拉在存梁臺座上進(jìn)行，梁體混凝土強度達(dá)到53.5Mpa及彈性模量達(dá)到35.5Gpa后、齡期不少于14d時進(jìn)行。

②終張拉順序為：N1→N3→N2→N4

③終張拉程序如下：

對初拉的預(yù)應(yīng)力筋：0→0.5fpk（測量油缸長度及工具錨夾片外露長度）→終拉控制應(yīng)力（0.72fpk）→持荷5min（測油缸長度及工具錨夾片外露長度）→回油自錨→測工作夾片外露量→鋼絞線的劃滑絲標(biāo)志（距鋼絞線根部10cm的位置貼上膠帶）。

對未經(jīng)初拉的預(yù)應(yīng)力筋：0→初始應(yīng)力（0.2倍的終張拉控制應(yīng)力0.72fpk，測油缸長度及工具錨夾片外露長度）→終拉控制應(yīng)力（0.72fpk）→持荷5min（測油缸長度及工具錨夾片外露長度）→回油自錨→測工作夾片外露量→鋼絞線的劃滑絲標(biāo)志（距鋼絞線根部10cm的位置貼上膠帶）。

4.4實際伸長值計算

對于初張拉和未經(jīng)初張拉便需終張拉的鋼束：一端控制應(yīng)力時所測油缸L1-初始應(yīng)力時所測油缸L2-（控制應(yīng)力時所測夾片L3-初始應(yīng)力時所測夾片L4），同理測算出另一端伸長值，最后兩端伸長值相加便得該鋼束總伸長值；

對于已經(jīng)初拉過的預(yù)應(yīng)力鋼束：一端控制應(yīng)力時所測油缸L1-初張拉控制應(yīng)力所測油缸L2-（控制應(yīng)力時所測夾片L3-初張拉控制應(yīng)力時所測夾片L4），同理測算出另一端伸長值，再將兩端伸長值、初張拉時所得伸長值相加，便得該鋼束總伸長值。

4.3放張

在后張法預(yù)應(yīng)力張拉施工出現(xiàn)不良狀況時需對鋼絞線進(jìn)行處理，一般最為常見的處理方法是放張。在后張法預(yù)應(yīng)力混凝土T梁生產(chǎn)中，放張一般有單頂和整體式兩種放張方式，用到的設(shè)備器具分別為30t的單拉千斤頂和張拉用穿心式千斤頂，另外還有單式放張器和整體式放張器。

單頂放張是將單頂套于需要處理的鋼絞線上，先將單頂油缸伸出10cm，再開始慢慢加載，一旦夾片退出錨孔，便用扒針勾出待處理夾片，在慢慢卸載、回油，然后把頂和放張器全部退出，最后將此鋼絞線、夾片更換，再用單頂重新張拉。

整體式放張與單頂放張原理相同。不同之處是將整體式放張器套于整個鋼束之上，然后用張拉千斤頂退下夾片和鋼絞線。

5.質(zhì)量控制關(guān)鍵點

①在使用前每批不大于2000套的同廠家、同品種、同規(guī)格、同批號錨具或夾具或連接器，經(jīng)過檢驗的錨具方能使用。

②張拉千斤頂、壓力表和油泵等要配套校正、配套使用。當(dāng)在使用過程中出現(xiàn)異?，F(xiàn)象時，必須重新校正。

③預(yù)、初張拉對防止混凝土早期裂紋有很好的幫助，因此，一旦抗壓強度達(dá)到設(shè)計要求，便即刻進(jìn)行。

④張拉理論伸長值通過實測鋼絞線彈模計算。通過每次校驗千斤頂?shù)慕Y(jié)果計算油表讀數(shù)；

⑤張拉前三控即彈模，強度，齡期達(dá)到設(shè)計要求。張拉中三控即應(yīng)力，應(yīng)變，持荷時間。在張拉中一定要對兩個三控嚴(yán)格控制；

⑥三同心：預(yù)應(yīng)力管道，錨具，千斤頂三者同心。兩同步：同步張拉，同時達(dá)到同一荷載值；

⑦錨固后夾片外露應(yīng)平齊，外露量2～3mm，錯牙量不超過1mm，終張拉24小時內(nèi)每端各鋼絞線的回縮量不應(yīng)大于1mm。

6.特殊情況處理

預(yù)應(yīng)力鋼絞線在張拉與錨固時，由于各種原因，不可避免地產(chǎn)生個別力筋滑移、斷裂拴頂現(xiàn)象。我們要結(jié)合施工實際情況，對預(yù)應(yīng)力張拉進(jìn)行過程控制，掌握現(xiàn)場檢測數(shù)據(jù)，正確分析斷絲、滑絲和拴頂?shù)脑虿⑦M(jìn)行處理，保證預(yù)應(yīng)力張拉施工的正常進(jìn)行。

6.1斷絲

原因分析：一般是鋼材材質(zhì)不均勻或嚴(yán)重銹蝕；錨圈口處分絲時交叉重疊；操作過程中沒有做到孔道、錨圈、千斤頂三對中，造成鋼絲偏中，受力不均，個別鋼絲應(yīng)力集中；油表失靈，造成張拉力過大；千斤頂未按規(guī)定校驗。

此外，限位板的限位深度太小也是導(dǎo)致斷絲的原因之一，如果限位板的深度太小，限位板對夾片的作用不僅僅是限位作用，還有縱向的壓力，限位板縱向作用力應(yīng)該在錨環(huán)上，而作用在夾片上的縱向壓力會導(dǎo)致夾片對預(yù)應(yīng)力鋼筋的作用力不均勻加大，從而咬斷鋼絲，導(dǎo)致斷絲。

處理措施：

①加大其它鋼絲束的張拉力作為補償。但在任何情況下最大超張拉力不得超過應(yīng)有的規(guī)定；

②換束、卸荷、松錨、換束、重新張拉至設(shè)計應(yīng)力值。

③如果確定滑絲原因為限位板的限位深度太小，應(yīng)及時和提供工具錨的廠家聯(lián)系，重新試驗測定限位深度，確定標(biāo)準(zhǔn)的限位深度值（應(yīng)精確到0.01mm），按照確定標(biāo)準(zhǔn)的限位深度值重新訂做限位板，然后再進(jìn)行張拉。

凡反復(fù)張拉已經(jīng)超過三次，或張拉力超過鋼絲的抗拉極限強度標(biāo)準(zhǔn)值，則整束更換。預(yù)應(yīng)力張拉一旦出現(xiàn)質(zhì)量問題可使橋梁受到破壞，承載力下降，危及結(jié)構(gòu)的安全，影響橋梁的正常使用。

6.2滑絲

滑絲是張拉過程中某根鋼絞線隨著油缸的前進(jìn)而相對后退的現(xiàn)象。

原因分析：滑絲的原因很多，一般是錨圈錐孔與夾片之間有夾雜物；力筋和千斤頂卡盤內(nèi)有油污；錨下墊板喇叭口內(nèi)有混凝土和其它殘渣；錨具偏離下墊板止口；錨具（錨圈、錨塞、夾片）質(zhì)量存在問題，由于其硬度不足不均而產(chǎn)生變形。

回油過猛，力筋粗細(xì)不一致也是滑絲產(chǎn)生的因素之一。

此外，錨具限位板的限位深度太深，也會導(dǎo)致滑絲，限位板的作用是在回油過程中控制夾片位置，限位深度太深，限位板對夾片的限位作用失效，在回油過程中會導(dǎo)致夾片錯臺，從而使夾片對預(yù)應(yīng)力鋼筋的作用力減小而導(dǎo)致滑絲。

處理措施：張拉完成后應(yīng)及時在鋼絞線上作好醒目的標(biāo)記，如發(fā)現(xiàn)滑絲，將放張器安套在錨具上，用千斤頂張拉滑絲鋼絞線，直至將滑絲夾片取出，換上新夾片，張拉至設(shè)計應(yīng)力即可。如遇滑絲嚴(yán)重或在滑絲中鋼絞線受到了嚴(yán)重的傷害，則應(yīng)將錨具上所有的鋼絞線全部卸荷，找出原因并解決，再重新張拉。

如果確定滑絲原因為限位板的限位深度太深，應(yīng)及時和提供工具錨的廠家聯(lián)系，重新試驗測定限位深度，確定標(biāo)準(zhǔn)的限位深度值（應(yīng)精確到0.01mm），按照確定標(biāo)準(zhǔn)的限位深度值重新訂做限位板，然后再進(jìn)行張拉。

6.3拴頂

在張拉完成卸載回油時，千斤頂被單根或多根鋼絞線拉回最初位置，無法卸頂，這種現(xiàn)象便是拴頂。

原因分析：一是工人在操作時沒有仔細(xì)檢查夾片，其中有一幅或半幅夾片丟少、忘記安裝；二是由于夾片質(zhì)量不符合要求，易銹，在初張拉到終張拉期間養(yǎng)護(hù)用水銹蝕夾片，造成絲牙無法卡牢鋼絞線，在油缸回油時鋼絞線隨油缸縮進(jìn)。

處理措施：拴頂需要對鋼絞線另一端實施放張，再根據(jù)應(yīng)力計算油表讀數(shù)，對放張預(yù)應(yīng)力筋進(jìn)行補拉。

7.結(jié)語

總之，預(yù)應(yīng)力張拉施工是關(guān)乎工程質(zhì)量的關(guān)鍵工序，要保證其工程的整體質(zhì)量，首先要抓好預(yù)應(yīng)力張拉施工的質(zhì)量控制工作，必須全過程控制，發(fā)現(xiàn)問題迅速做出相應(yīng)反應(yīng)，分析原因并做出相應(yīng)處理，從而保障施工的正常進(jìn)行。在蘭新線風(fēng)區(qū)與非風(fēng)區(qū)16mT梁張拉施工中，采用這種工藝和質(zhì)量控制措施，沒有出現(xiàn)過任何質(zhì)量事故，曾出現(xiàn)過兩次拴頂質(zhì)量問題，均得到有效處理，對工程質(zhì)量沒有造成任何影響。

參考文件：

1.蘭新鐵路第二雙線鐵路工程建設(shè)施工圖（無砟軌道后張法預(yù)應(yīng)力混凝土T梁）

2.TB/T3043-2005預(yù)制后張法預(yù)應(yīng)力混凝土鐵路橋簡支T梁技術(shù)條件

3.TZ210-2005鐵路混凝土工程施工技術(shù)指南

4.TB 10752-2010/J 1148-2011高速鐵路橋涵工程施工質(zhì)量驗收標(biāo)準(zhǔn)

5.TB 10424-2010/J 1155-2011鐵路混凝土工程施工質(zhì)量驗收標(biāo)準(zhǔn)

6.蘭新過程控制標(biāo)準(zhǔn)化卷（橋涵施工作業(yè)指導(dǎo)書）

7.中國百科網(wǎng)：http：//www.chinabaike.com