溢流壩交通橋后張法預(yù)應(yīng)力張拉質(zhì)量控制

鄭申申 王楷飛

一、前言

混凝土是脆性材料，抗壓強(qiáng)度很高，但抗拉/抗彎強(qiáng)度較低。普通鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，如梁、板，一般處于受彎狀態(tài)，往往鋼筋還沒(méi)有承受很大彎拉應(yīng)力，混凝土受彎區(qū)已經(jīng)出現(xiàn)裂縫，甚至可能使鋼筋暴露進(jìn)而銹蝕。因此，普通鋼筋混凝土的梁板結(jié)構(gòu)中，鋼筋的承載能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒(méi)有發(fā)揮出來(lái)。預(yù)應(yīng)力混凝土是為了彌補(bǔ)混凝土過(guò)早出現(xiàn)裂縫的現(xiàn)象，在構(gòu)件使用之前，預(yù)先給混凝土一個(gè)預(yù)壓力，即在混凝土的受拉區(qū)內(nèi)，用人工加力的方法，將鋼筋進(jìn)行張拉，利用鋼筋的回縮力，使混凝土受拉區(qū)預(yù)先受壓力。預(yù)壓應(yīng)力用來(lái)減小或抵消荷載所引起的混凝土拉應(yīng)力，從而將結(jié)構(gòu)構(gòu)件的拉應(yīng)力控制在較小范圍，甚至處于受壓狀態(tài),以推遲混凝土裂縫的出現(xiàn)和開展，從而提高構(gòu)件的抗裂性能和剛度，對(duì)大跨度和重荷載結(jié)構(gòu)有著明顯的優(yōu)越性。因此，在橋梁建設(shè)施工中采用預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)，對(duì)于提高橋梁建設(shè)質(zhì)量具有重要意義。本文結(jié)合二級(jí)壩樞紐溢流壩交通橋工程，從事前、事中、事后對(duì)后張法預(yù)應(yīng)力張拉質(zhì)量控制進(jìn)行論述，以供技術(shù)人員參考。

二、張拉前質(zhì)量控制

（一）人員控制

預(yù)應(yīng)力混凝土施工工藝較為復(fù)雜，對(duì)操作工人要求高，施工前對(duì)所有參加橋板預(yù)應(yīng)力施工操作人員進(jìn)行學(xué)習(xí)培訓(xùn)非常必要，所有人員必須經(jīng)項(xiàng)目部考核合格后才能上崗。項(xiàng)目部技術(shù)負(fù)責(zé)人組織編制技術(shù)方案、作業(yè)指導(dǎo)書，對(duì)所有技術(shù)人員進(jìn)行技術(shù)交底，所有人員應(yīng)在清楚張拉施工控制要點(diǎn)和質(zhì)量控制措施的前提下投入施工。

（二）原材料質(zhì)量控制

后張法預(yù)應(yīng)力張拉所需材料較多，主要有鋼絞線、波紋管、錨具、夾片、錨墊板等，原材料質(zhì)量的好壞直接影響到張拉有效預(yù)應(yīng)力是否能達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。因此，項(xiàng)目部采購(gòu)和質(zhì)檢人員應(yīng)清楚各材料設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和質(zhì)量要求，所有進(jìn)場(chǎng)原材均應(yīng)按照取樣批次進(jìn)行抽檢，滿足要求后才能進(jìn)場(chǎng)使用。

（三）張拉機(jī)械檢定

張拉用的千斤頂和油壓表應(yīng)配套標(biāo)定、配套使用，標(biāo)定應(yīng)在經(jīng)國(guó)家授權(quán)的法定計(jì)量技術(shù)機(jī)構(gòu)定期進(jìn)行，標(biāo)定時(shí)千斤頂活塞的運(yùn)行方向應(yīng)與實(shí)際張拉工作狀態(tài)一致。當(dāng)千斤頂使用時(shí)間超過(guò)6 個(gè)月或張拉次數(shù)超過(guò)300 次，應(yīng)進(jìn)行重新標(biāo)定。

三、張拉過(guò)程中質(zhì)量控制

（一）預(yù)應(yīng)力筋及波紋管加工安裝

預(yù)應(yīng)力管道的規(guī)格、尺寸應(yīng)符合設(shè)計(jì)規(guī)定，且其內(nèi)橫截面積應(yīng)不小于預(yù)應(yīng)力筋凈截面積的2 倍，管道安裝應(yīng)按設(shè)計(jì)規(guī)定坐標(biāo)位置進(jìn)行定位、安裝，實(shí)際操作中宜以橋板中心作為原點(diǎn)建立三維坐標(biāo)系，結(jié)合設(shè)計(jì)所給坐標(biāo)假想管道為空間中的一條曲線進(jìn)行定位、控制，滿足安裝允許偏差后，采用定位鋼筋固定，使其能牢固地置于模板內(nèi)的設(shè)計(jì)位置，且在混凝土澆筑期間不發(fā)生位移。

預(yù)應(yīng)力筋應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格控制下料長(zhǎng)度，在進(jìn)行鋼絞線下料切斷時(shí)，為了避免熱損傷，應(yīng)當(dāng)將鋼絞線綁扎牢固后，采用切斷機(jī)或砂輪鋸等工具進(jìn)行切斷。鋼絞線可在澆筑混凝土之前或之后穿入孔道，在鋼絞線穿束前將鋼絞線捋順、排好、扎牢，確保鋼絞線穿束質(zhì)量。

（二）張拉質(zhì)量控制

混凝土施工時(shí)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)留置同條件試塊，待同條件試塊試壓強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)規(guī)定且齡期滿足要求時(shí)，可以進(jìn)行預(yù)應(yīng)力張拉。為保證理論計(jì)算伸長(zhǎng)量的準(zhǔn)確，張拉前宜對(duì)不同類型的孔道進(jìn)行至少一個(gè)孔道的摩阻測(cè)試，通過(guò)測(cè)試確定的u 值和k 值對(duì)設(shè)計(jì)張拉控制應(yīng)力進(jìn)行修正。預(yù)應(yīng)力筋張拉時(shí)采用“雙控”方法，以應(yīng)力控制為主，伸長(zhǎng)值進(jìn)行校核。實(shí)際伸長(zhǎng)量與理論伸長(zhǎng)量的差值應(yīng)控制在±6%以內(nèi)。

根據(jù)《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》（JTGTF50-2011），預(yù)應(yīng)力筋的理論伸長(zhǎng)值計(jì)算如下：

預(yù)應(yīng)力筋的理論伸長(zhǎng)值計(jì)算公式及參數(shù)：

式中：

Pp—預(yù)應(yīng)力筋平均張拉力（N）；

L—預(yù)應(yīng)力筋的長(zhǎng)度（mm）；

Ap—預(yù)應(yīng)力筋的截面面積（mm2）；

Ep—預(yù)應(yīng)力筋的彈性模量（N/mm2）。

預(yù)應(yīng)力平均張拉力計(jì)算公式及參數(shù)：

式中：

Pp—預(yù)應(yīng)力筋平均張拉力（N）；

P—預(yù)應(yīng)力筋張拉端的張拉力（N）；

k—從張拉端至計(jì)算截面的孔道長(zhǎng)度（m）；

θ—從張拉端至計(jì)算截面的曲線孔道部分切線的夾角之和（rad）；

x—孔道每米局部偏差對(duì)摩擦的影響系數(shù)；

μ—預(yù)應(yīng)力筋與孔道壁的磨擦系數(shù)。

預(yù)應(yīng)力筋張拉的實(shí)際伸長(zhǎng)值△Ls計(jì)算如下：

式中：

△L1—從初應(yīng)力至最大張拉應(yīng)力間的實(shí)測(cè)伸長(zhǎng)值（mm）；

△L2—初應(yīng)力以下的推算伸長(zhǎng)值（mm）。

張拉施工中，宜選擇兩端對(duì)稱進(jìn)行張拉，保證千斤頂、錨墊板、限位板在同一條軸線上，采用分級(jí)張拉的方式，油壓上升的速度必須保持穩(wěn)定，并且鋼束受力必須均勻。預(yù)應(yīng)力張拉時(shí)，應(yīng)先調(diào)整到初應(yīng)力，伸長(zhǎng)值應(yīng)從初應(yīng)力時(shí)開始量測(cè)。張拉缸繼續(xù)延伸，兩端保持同步進(jìn)行，達(dá)到設(shè)計(jì)張拉控制應(yīng)力，與此同時(shí)保持持荷5min，對(duì)實(shí)際延伸量和理論伸長(zhǎng)量進(jìn)行核對(duì)，保證符合錨固要求。

四、張拉完成后質(zhì)量控制

預(yù)應(yīng)力筋張拉錨固后，孔道應(yīng)盡早壓漿，且應(yīng)在48h 內(nèi)完成，否則應(yīng)采取避免預(yù)應(yīng)力筋銹蝕的措施。后張預(yù)應(yīng)力孔道宜采用專用壓漿料或?qū)Ｓ脡簼{劑配制的漿液進(jìn)行壓漿，為了使灰漿和鋼絞線更好地粘在一起，充滿孔道，壓漿料宜摻入低堿混凝土膨脹劑。壓漿時(shí)，每工作班留取3 組40mm×40mm×160mm 的試塊，標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)28d，進(jìn)行抗壓強(qiáng)度和抗折強(qiáng)度試驗(yàn)，作為壓漿的質(zhì)量評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)。

五、結(jié)語(yǔ)

綜上所述，后張法預(yù)應(yīng)力張拉施工期間，需要從事前、事中、事后對(duì)其材料、安裝、張拉等方面進(jìn)行施工控制，全方位科學(xué)地控制預(yù)應(yīng)力施工質(zhì)量，積極從上述內(nèi)容中總結(jié)具體的施工要點(diǎn)，不斷提高預(yù)應(yīng)力施工質(zhì)量，從而為后期橋梁安全、有效運(yùn)行提供良好條件■