后張法預應力一次性張拉成功率分析

張濤　李濤

摘 要：預應力鋼絞線的張拉施工是預應力空心板預制的技術難點，直接關系到預應力空心板預制的成敗，也是關系到工程能否順利完成的關鍵。在本工程中具有很強的代表性，通過對16m后張法預應力梁板的張拉力控制，可以掌握后張法預應力的張拉工藝，提高施工單位的施工能力，降低張拉機具的損壞率。

關鍵詞：預應力 鋼絞線 張拉成功率

長江口12.5米深水航道向上延伸建設工程白茆大型航標船碼頭引橋工程上部構造設計為16m后張預應力混凝土連續(xù)空心板梁60片。預應力鋼絞線采用抗拉強度標準值fpk =1860MPa，公稱直徑d=15.2mm的低松弛高強度鋼絞線，其力學性能符合《預應力鋼筋混凝土用鋼絞線》（GB/T5224-2003）的規(guī)定。

預應力鋼絞線采用兩端同時張拉，錨下控制應力為0.75fpk=1395MPa。施加預應力采用張拉力與引伸量雙控。當預應力鋼束張拉達到設計張拉力時，實際引伸量值與理論引伸量值誤差應控制在6%以內。

現狀調查

11月1日至12月3日，項目組對已完成張拉的10片預應力空心板的一次性張拉結果進行了調查，對其質量進行了統(tǒng)計，匯表如下：

從排列圖可以看出影響預應力鋼束一次性張拉質量的主要因素是：持荷拉力，伸長率。

原因分析：現場工人質量意識差、操作水平低，張拉機具精度，持荷力不足，兩端張拉不同步，鋼絞線理論伸長值計算不準確，鋼絞線實際伸長量測量不精確是影響預應力鋼絞線張拉成功率的主要因素。

對策實施

1、對工人開展質量意識教育

項目組對所有工人進行質量意識教育，定期進行技術交底和業(yè)務討論。并宣布獎懲制度，嚴格落實到各個施工環(huán)節(jié)。現場施工負責人員要嚴格按照要求進行監(jiān)督，發(fā)現不按要求進行者立即進行教育并按獎懲制度執(zhí)行。

經過項目組多次的技術交底和質量安全教育，有效的提高了工人的質量意識和操作水平。杜絕了因懶惰、麻痹引起的操作不當。

2、張拉用千斤頂與壓力表進行配套標記并重新標定

現場施工人員對千斤頂與壓力表進行配對標記，并指定專人負責管理，使用和保養(yǎng)。對張拉所使用的2只千斤頂和2只壓力表重新送檢標定。張拉機具與錨具配套使用，對于錨具加強進場驗收，對于不合格產品，堅決不予使用。在張拉過程中發(fā)現預應力鋼束經常斷絲、千斤頂漏油、壓力表指針不回零、調換了千斤頂壓力表，立即對張拉機具進行重新標定。

此項措施實施后，張拉機具精度及壞損率得到了有效控制，大大提高了張拉質量。

3、分級張拉，終張拉至1.03倍錨下控制應力

項目組成員對正在施工的空心板預應力鋼絞線張拉過程進行仔細觀察發(fā)現，當壓力表讀數達到設計值開始回油持荷時，壓力表讀數總會自行回轉變小，從而導致持荷拉力無法達到設計值。由于預應力梁的主要承力點在鋼絞線事先施加的應力上，為此必須確保持荷拉力達到設計值，由于千斤頂在回油時，鋼絞線會有一個回縮過程，通過壓力表的讀數顯示，持荷力也會變小，為確保持荷力滿足設計要求就必須施加一部分超拉力，根據前面鋼絞線張拉的壓力表讀數變小比例統(tǒng)計分析，小組決定終張拉至1.03倍錨下控制應力，即σk=1.03*1395=1437Mpa。

張拉時采取分級張拉：預張拉→15%σk→30%σk→100%σk→103%σk→持荷2分鐘，錨固進行超張拉后，小組對剩余鋼絞線張拉的持荷拉力進行了統(tǒng)計：

由上表可以看出，持荷拉力的一次性合格率達到了94.5%，滿足設計的目標值。

4、張拉時專人指揮，壓力表讀數提供量化標準

兩端張拉每次開始，停止時設專人指揮，以保證兩端張拉處于同步狀態(tài)。

根據張拉機具標定結果計算出每次張拉壓力表讀數值，制成標簽張貼于張拉機具上，方便工人操作。

此措施實施后，為預應力張拉時壓力表讀數提供量化標準，張拉力直接控制在壓力表的一個固定讀數上，易于控制，使張拉過程達到了同步對稱狀態(tài)。為使施加的預應力滿足設計要求提供有力保證。

5、鋼絞線理論伸長值計算時曲線段應考慮摩阻系數

張拉初期，計算鋼絞線理論伸長值時認為16m空心板跨徑較小，曲線段可以忽略摩阻系數，按直線計算。后經驗算發(fā)現，考慮摩阻系數和不考慮摩阻系數的計算結果相差3mm。這對伸長率有著較大影響。因此理論伸長值計算應考慮曲線段的摩阻系數。

預應力筋伸長值計算公式：

△L= PP*L/（AP*EP） （1）

式中：△L—理論伸長值；L—預應力筋的分段長度（mm） ；PP—預應力鋼絞線的平均張拉應力（N）；AP—預應力鋼絞線的截面面積（mm2）；Ep—預應力筋的彈性模量（N/mm2）

其中Pp的計算公式：

Pp= P*（1-e-（kx+μθ））/ kx+μθ （2）

式中：P—預應力筋張拉端的張拉力，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）；θ—從張拉端至計算截面曲線孔道部分切線的夾角之和，分段后為每分段中每段曲線段的切線夾角（rad）；x—從張拉端至計算截面的孔道長度，分段后為每個分段長度或為公式（1）中L值；k—孔道每束局部偏差對摩擦的影響系數（1/m），管道內全長均應考慮該影響；μ—預應力筋與孔道壁之間的磨擦系數，只在管道彎曲部分考慮該系數的影響。

從上式可以看出曲線預應力筋計算必須考慮曲線段的摩阻系數。小組依據上式準確計算出了鋼絞線的理論伸長值：中跨N1：109mm；中跨N2：109mm；邊跨N1：110mm；邊跨N2：110mm。

計算理論伸長值時考慮了曲線段的摩阻系數，避免了因計算所引起的實際引伸量與理論引伸量的偏差超過6%。

6、測量鋼絞線絕對伸長量

小組在現場發(fā)現采用測量千斤頂活塞伸長量的辦法來測量鋼絞線實際伸長量容易產生較大誤差，小組經過討論和實驗發(fā)現測量鋼絞線絕對伸長值更為精確。所以小組決定采用此辦法來測量鋼絞線的實際伸長量。

測量鋼絞線的絕對伸長值有效避免了因測量誤差所引起的實際引伸量與理論引伸量超過6%。

由上表可以看出伸長率的一次性合格率達到了96.5%達到了設定的目標值。

效果檢查

1、質量情況

在認真執(zhí)行了以上措施之后，項目部順利完成了剩余預應力空心板的張拉工作。項目組對剩余預應力空心板的一次性張拉成功率進行了統(tǒng)計，結果如下表：

從上表及上圖可以看出：持荷拉力合格率達到94.5%>90%；伸長率合格率達到96.5%>95%；綜合合格率達到96.5%>95%。提高了預應力鋼絞線一次性張拉成功率。

2、經濟效益

通過本次調查研究提高了工效，降低了張拉機具的壞損率，縮短了施工工期，減少了因二次張拉所引起的材料損失和誤工損失。

3、社會效益

通過本次調查研究，歸納總結了一套完整的預應力施工工藝，為以后類似工程奠定了技術基礎。

參考文獻：

[1]桂業(yè)昆，邱式中.橋梁施工專項技術手冊[M].人民交通出版社，2005.

[2]李家庭.預應力橋梁施工中常見問題及防治措施[J].城市建設理論研究（電子版），2012.

（第一作者單位：長江重慶航道工程局，第二作者單位：天津中北港灣工程建設監(jiān)理有限公司）endprint