關(guān)于橋梁預(yù)應(yīng)力張拉施工質(zhì)量控制的探討

陳旺

摘要：預(yù)應(yīng)力施工時(shí)，采用張拉控制應(yīng)力和伸長量雙控，實(shí)際伸長量與理論伸長量誤差不得超過6%，回縮量不超過6mm。本文結(jié)合某特大橋主跨（76m+126m+76m）懸臂掛籃中預(yù)應(yīng)力張拉施工，總結(jié)出一套較適用于現(xiàn)場預(yù)應(yīng)力施工的質(zhì)量控制要點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：預(yù)應(yīng)力施工質(zhì)量控制探討

一、工程概況

某大橋主橋?yàn)椋?6+126+76）m變截面單箱單室連續(xù)鋼構(gòu)，主墩頂0#號塊梁段長12.0m，0號塊設(shè)置有縱向預(yù)應(yīng)力束4束，采用雙向張拉；腹板W1為2束，頂板T1為2束；W1采用17股φs15.2鋼絞線，孔道長度13352mm，T1采用采用19股φs15.2鋼絞線，孔道長度12005mm；W1、T1錨下控制應(yīng)力均為1395MP；

二、預(yù)應(yīng)力張拉過程施工質(zhì)量控制情況簡述

墩頂0號塊于2014年7月10日澆筑完成，7月5日完成千斤頂及油表標(biāo)定和設(shè)計(jì)圖紙伸長量復(fù)核工作，均準(zhǔn)確無誤；7月17日經(jīng)試驗(yàn)檢測同條件養(yǎng)生的混凝土強(qiáng)度及彈性模量均超過90%，混凝土齡期超過7天，符合張拉條件；7月18日上午進(jìn)行0號塊預(yù)應(yīng)力張拉。

張拉采用《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》（JTJYF50-2011）的“雙控法”控制；張拉采用智能張拉系統(tǒng)，伸長值測量采用測量千斤頂活塞伸長值方法；施工過程按以下張拉順序進(jìn)行張拉：

0→初應(yīng)力10%σcon→中間過程20%σcon→100%σcon（持荷5min）→錨固

實(shí)測伸長量計(jì)算公式為：L=100%+20%-2×10%

伸長率計(jì)算：（實(shí)測伸長值-理論伸長值）/理論伸長值×100%

0號塊預(yù)應(yīng)力張拉過程中，發(fā)現(xiàn)實(shí)測伸長量與理論伸長量相比，誤差均超過±6%的規(guī)范要求。

三、伸長量超限原因分析

出現(xiàn)問題后項(xiàng)目部組織技術(shù)人員分析原因，首先對千斤頂和配套油表重新標(biāo)定，證明回歸方程是正確的；其次對鋼絞線的彈性模量和橫截面進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證；再次對設(shè)計(jì)提供伸長量進(jìn)行復(fù)核，確信理論伸長值計(jì)算所采用的參數(shù)是準(zhǔn)確的；最后對采集的實(shí)際數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。

在對所有可能造成伸長量超限的原因分析和驗(yàn)證過程中發(fā)現(xiàn)：

1、千斤頂內(nèi)鋼絞線長度70cm也參與了張拉，對短束鋼絞線影響伸長率影響很大，必須在伸長量計(jì)算中予以扣除。按照胡可定律計(jì)算張拉預(yù)應(yīng)力束時(shí)千斤頂內(nèi)鋼絞線伸長量為：LQ=L×σ/Ep=0.7×1395/（1.95×105）=5mm，兩端張拉時(shí)該段鋼絞線伸長量為5×2=10mm；所以W1、T1的理論伸長值應(yīng)該在原來基礎(chǔ)上加10mm。

2、鋼絞線在實(shí)際張拉過程中，錨固段的工具夾片在張拉過程中存在一個(gè)工具夾片內(nèi)縮值，在考慮伸長值時(shí)，對這個(gè)工具夾片內(nèi)縮值予以扣除后，才是真正的實(shí)際伸長值。工具夾片內(nèi)縮值為初應(yīng)力工具夾片外露值與張拉到控制應(yīng)力工具夾片外露值相減得出，通過三次現(xiàn)場張拉測定，工具夾片內(nèi)縮均值為4mm，兩端張拉工具夾片內(nèi)縮為4×2=8mm。由于這個(gè)內(nèi)縮值很小，在鋼絞線進(jìn)行常規(guī)張拉計(jì)算時(shí)，很容易忽略不計(jì)，但在短束預(yù)應(yīng)力張拉過程中，要求伸長值容許偏差范圍很小，所以對短束鋼絞線張拉實(shí)測伸長值修正時(shí)，扣除工具夾片內(nèi)縮值8mm才為實(shí)測伸長值。

四、伸長率修正結(jié)果

通過以上數(shù)據(jù)原因分析，理論伸長值=設(shè)計(jì)伸長值+千斤頂工作長度內(nèi)伸長值10mm；實(shí)測伸長值=實(shí)測伸長原始值-工具夾片內(nèi)縮值8mm；通過對理論伸長值和實(shí)測伸長值調(diào)整，對初次張拉數(shù)據(jù)的修正，修正后的伸長率均在±6%范圍內(nèi)，滿足《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》（JTJYF50-2011）要求。

五、力筋伸長量與回縮量的正確計(jì)算方法

通過以上實(shí)例證明，用智能張拉控制系統(tǒng)進(jìn)行后張預(yù)應(yīng)力鋼絞線施工中，采取測量千斤頂活塞伸長值方法得出實(shí)測伸長值時(shí)，應(yīng)充分考慮千斤頂張拉工作段長度內(nèi)的理論伸長值和工具夾片在隨著張拉力的增加夾片外露減少而產(chǎn)生的工具夾片內(nèi)縮值。

以下根據(jù)后張預(yù)應(yīng)力施工操作方法對預(yù)應(yīng)力伸長量及回縮量測量計(jì)算方法進(jìn)行總結(jié)，供同行在預(yù)應(yīng)力施工中參考使用。

（一）智能系統(tǒng)控制張拉的預(yù)應(yīng)力筋伸長值計(jì)算

①L0—張拉至初應(yīng)力σ0千斤頂活塞伸長值

②L1—張拉至相鄰級應(yīng)力σ1（σ1=2σ0）千斤頂活塞伸長值

③LK—張拉至控制應(yīng)力σK千斤頂活塞伸長值

④LQ—千斤頂張拉工作段長度內(nèi)預(yù)應(yīng)力筋的理論伸長值

LQ=L×σK/Ep，L為千斤頂工作段內(nèi)鋼絞線長度，σK為張拉控

制應(yīng)力，Ep為鋼絞線彈性模量。

⑤Ns—張拉過程中工具夾片產(chǎn)生的名義內(nèi)縮值

Ⅰ.從初應(yīng)力σ0張拉至相鄰級應(yīng)力σ1時(shí)工具夾片內(nèi)縮值Ns1為：

Ns1=l0-l1

Ⅱ.從初應(yīng)力σ0張拉至控制應(yīng)力σK時(shí)工具夾片內(nèi)縮值Ns2為：

Ns2=l0-lK

Ⅲ.張拉過程中工具夾片產(chǎn)生的名義內(nèi)縮值Ns為：：

Ns=Ns1+Ns2

式中：l0—張拉至初應(yīng)力σ0時(shí)工具夾片內(nèi)縮初始值

l1—張拉至相鄰級應(yīng)力σ1（σ1=2σ0）時(shí)工具夾片內(nèi)縮值

lK—張拉至控制應(yīng)力σK時(shí)工具夾片內(nèi)縮值

⑥LZ—預(yù)應(yīng)力筋一端的張拉實(shí)測伸長值為：

LZ=（LK+L1-2L0）-LQ-Ns

⑦當(dāng)使用同一類工具錨時(shí)，可將前3到5孔預(yù)應(yīng)力筋張拉時(shí)工具夾片內(nèi)縮值的平均值Ns作為后續(xù)預(yù)應(yīng)力張拉施工計(jì)算的固定數(shù)值，在計(jì)算程序中予以深度，可不再逐束進(jìn)行現(xiàn)場實(shí)測，但應(yīng)定期復(fù)核。此時(shí)LZ—預(yù)應(yīng)力筋一端的張拉實(shí)測伸長值為：

LZ=（LK+L1-2L0）-LQ-Ns

⑧LL—理論伸長值

⑨伸長量偏差=（LZ-LL）/LL。伸長量偏差應(yīng)在±6%之內(nèi)，否則應(yīng)暫

停施工，查找原因。

（二）智能系統(tǒng)控制張拉的預(yù)應(yīng)力筋回縮量計(jì)算

施工前設(shè)定智能系統(tǒng)的張拉程序，在千斤頂張拉至σK、持荷5min、測量完伸長量LK，增加一個(gè)步驟，即回油至初應(yīng)力σ0時(shí)持荷，測量伸長量LM，然后回油至0，完成張拉工作。

①LK—張拉至控制應(yīng)力σK千斤頂活塞伸長值

②LM—回油至初應(yīng)力σ0時(shí)千斤頂活塞伸長值

③σ0、σK—分別為初應(yīng)力、張拉控制應(yīng)力

④LQ—千斤頂張拉工作段長度內(nèi)預(yù)應(yīng)力筋的理論伸長值

⑤SH—預(yù)應(yīng)力筋回縮量

SH=（LK—LM）-（1—σ0/σK）LQ

式中：（1—σ0/σK）LQ—指σ0→σK行程的千斤頂工作長度的鋼絞線伸長量。預(yù)應(yīng)力筋回縮量SH不應(yīng)大于6mm，否則應(yīng)暫停施工，查找原因。

六、預(yù)應(yīng)力鋼絞線張拉要點(diǎn)及其他注意事項(xiàng)

1、預(yù)應(yīng)力筋伸長量測量方式、理論伸長量、千斤頂工作段長度的理論伸長量（一端）、伸長量偏差公式、工具夾片內(nèi)縮量Ns、預(yù)應(yīng)力筋回縮量SH等信息應(yīng)填寫在張拉記錄表中，以利于復(fù)核計(jì)算。

2、對于多行程張拉，倒頂時(shí)的中間行程的數(shù)據(jù)需完整檢測、記錄并計(jì)算。

3、張拉施工初期，應(yīng)比較各孔預(yù)應(yīng)力筋在初應(yīng)力至相鄰級應(yīng)力區(qū)間的伸長量數(shù)值，當(dāng)變異性較大時(shí)，可適當(dāng)提高初應(yīng)力值。

4、張拉施工方案應(yīng)包括各階段工作內(nèi)容，計(jì)算書中的張拉計(jì)算步驟應(yīng)清晰、完整。

結(jié)束語

通過對居多在建公路項(xiàng)目橋梁工程預(yù)應(yīng)力施工調(diào)查中，發(fā)現(xiàn)部分橋梁預(yù)應(yīng)力后張施工不規(guī)范，存在力筋伸長量、回縮量測量操作不正確、計(jì)算方法錯(cuò)誤或回縮量沒有檢測，特別體現(xiàn)在短束張拉伸長量偏差超限，而沒有及時(shí)原因分析，影響到預(yù)應(yīng)力張拉控制的準(zhǔn)確性。本論文通過現(xiàn)場預(yù)應(yīng)力鋼絞線張拉實(shí)例，發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題、總結(jié)經(jīng)驗(yàn)提出正確理論，做到舉一反三，確實(shí)運(yùn)用到預(yù)應(yīng)力張拉伸長量計(jì)算中去，確保橋梁結(jié)構(gòu)質(zhì)量和安全。