現澆梁預應力張拉技術控制要點

中交第三公路工程局有限公司現澆箱梁預應力張拉控制要點中交三公局G310線循隆公路總承包項目經理部中交第三公路工程局有限公司

前言

當今國內公路預應力砼橋梁中，大部分為后張法預應力砼橋梁。后張法橋梁預應力張拉是待砼達到一定強度和拆模后，在梁體預留孔道中穿入預應力筋（鋼絞線），安裝錨具，用千斤頂張拉錨固，使預應力筋對梁體施加應力。下面結合某橋梁箱梁，對后張法張拉控制數據的計算及張拉施工工藝做一簡單介紹，以供參考。

中交三公局G310線循隆公路總承包項目經理部中交第三公路工程局有限公司目錄中交三公局G310線循隆公路總承包項目經理部1、張拉前期準備工作2、張拉實際伸長值的量測及計算3、張拉工藝及要求4、提高鋼絞線張拉質量的控制措施5、張拉其他問題探討中交第三公路工程局有限公司中交三公局G310線循隆公路總承包項目經理部1、張拉前期準備工作1.1、張拉控制力的計算設計圖紙已提供縱向預應力錨下控制應力σK（1395MPa）,錨下張拉控制力根據公式：P=A×σK求得（式中：A為鋼束截面面積，理論面積為140mm2，σK

為設計錨下控制應力。）中交第三公路工程局有限公司中交三公局G310線循隆公路總承包項目經理部1.2、張拉理論伸長值的計算

設計圖紙已初步提供各種編號鋼束理論伸長值（即表內延伸量），但為確保鋼絞線張拉時達到張拉力和伸長值的雙控目的，我們必須對每束鋼束進一步進行復核計算。理論伸長值△L（mm）按如下公式計算：

式中：

Pp—預應力鋼筋的平均張拉力，N；直線筋取張拉端的拉力，曲線筋計算方法見JT G/TF50-2011《公路橋涵施工技術規(guī)范》中的公式，見下頁；

L—預應力鋼筋的長度，m；

Ep－預應力鋼筋的彈性模量，N/mm2；

Ap—預應力鋼筋截面面積，mm2。

中交第三公路工程局有限公司中交三公局G310線循隆公路總承包項目經理部1.3、平均張拉力的計算采用JT G/TF50-2011《公路橋涵施工技術規(guī)范》附錄C-1中的公式，即：式中：

PP—預應力筋平均張拉力，N；

P—預應力筋張拉端的張拉力，N；

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，rad；

k—孔道每米局部偏差對摩擦的影響系數;(見表C1)

μ—預應力鋼筋與孔道壁的摩擦系數。(見表C1)!注意：當預應力筋為直線時，PP=P.中交第三公路工程局有限公司中交三公局G310線循隆公路總承包項目經理部表C1系數K及μ值管道成型方式Kμ值鋼絲束、鋼絞線螺紋鋼筋預埋鐵皮管道0.00300.350.40預埋鋼管0.00100.25一抽芯成型孔道0.00150.550.60預埋金屬波紋管0.00150.20~0.250.50預埋塑料波紋管0.00150.14~0.170.45預制箱梁、預制T梁、預制蓋梁及預制空心板等鋼絞線只存在豎向變化時可直接采用此公式。中交第三公路工程局有限公司中交三公局G310線循隆公路總承包項目經理部當鋼絞線位于現澆箱梁內，且現澆箱梁在平面位置位于圓曲線或者緩和曲線上時，對此公式中θ的解讀：

1、在圓曲線或者緩和曲線時θ角此時在平面上和豎向均存在相關角度，故取值采用平面和縱向所形成的空間角度θ空。

2、按照豎向對鋼絞線區(qū)段進行劃分，如圖1所示：中交第三公路工程局有限公司中交三公局G310線循隆公路總承包項目經理部

3、針對豎向鋼絞線區(qū)段劃分進行平面位置的分段，如圖2所示：中交第三公路工程局有限公司中交三公局G310線循隆公路總承包項目經理部

4、從圖1可簡單計算出各線段在垂直投影面的轉角角度：

5、從圖2水平轉角用各節(jié)段水平投影在線路中線上的對應轉角和鋼束水平轉角之和代替，中線上的轉角即線段節(jié)點間切線偏角的差值?？捎嬎愠鰧矫孓D角角度。

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8、按照計算公式即可求出AB兩端伸長量中交第三公路工程局有限公司1)千斤頂的選擇。對于夾片式錨具的張拉，目前采用較為廣泛的為穿心式千斤頂進行張拉。根據鋼束張拉控制力和鋼束張拉伸長量選擇千斤頂的張拉力和行程。1.4、張拉設備的選擇中交三公局G310線循隆公路總承包項目經理部中交第三公路工程局有限公司YCD穿心式千斤頂示意圖及各項參數兩種噸位的千斤頂，行程均為20cm中交三公局G310線循隆公路總承包項目經理部中交第三公路工程局有限公司2)張拉油泵的選擇：應與張拉千斤頂配套，根據鋼束最大張拉控制力P和千斤頂油缸活塞受力面積A進行選擇。油泵與千斤頂配套實質為壓力表與千斤頂配套，壓力表一般都固定在油泵上。3）其他配件的選擇：主要為限位板，限位板根據千斤頂型號、鋼絞線支架一般從廠家訂做，需嚴格控制其孔眼直徑及槽口深度，確保鋼絞線張拉端鋼絞線表面只有夾片的牙痕而無刮傷。限位板兩個壓力表：主表和副表，分別為施壓時和回油時用油泵中交三公局G310線循隆公路總承包項目經理部中交第三公路工程局有限公司1.5、千斤頂及油表的標定

千斤頂和油表必須配套標定，即一個千斤頂編號對應一個油表編號（主表），一般送往有檢測資質的機構進行標定，如市地級計量所等。標定的目的:得出一元回歸方程中的參數a、b值。

式中：ｙ為油表讀數(MPa)；ｘ為張拉力(kN)。

下面以某標定完畢編號為0320的千斤頂（對應油表編號為1053）為例，求得相應油表的讀數：

對于19根鋼絞線鋼束，張拉力為3710.7KN,若采用編號為0320的千斤頂進行張拉，標定后一元回歸方程為：

（見標定證書）

按其公式算得張拉至設計噸位后油表讀數為：51.35MP中交三公局G310線循隆公路總承包項目經理部中交第三公路工程局有限公司

若初張拉采用20%張拉控制力（20%

σk），即

3710.7×20%=742.14KN，代入公式，則相應油表讀數為：10.98MPa，同樣，張拉至40%張拉控制力（40%σk），求得油表讀數為：21.07MPa，根據以上計算結果，列表如下：序號張拉控制力（KN）油表讀數（MPa）120%σk10.98240%σk21.073100%σk51.35注意：圖紙或規(guī)范規(guī)定，初張拉一般采用10--15%σk，但對于長鋼束，由于其孔道長，摩阻大，預應力損失大，因此實踐中一般取值20--30%σk的初張拉力，以保證初張拉后鋼絞線處于彈性變形狀態(tài)。中交三公局G310線循隆公路總承包項目經理部中交第三公路工程局有限公司2、張拉實際伸長值的量測及計算

鋼束張拉時實際伸長值的量測是一項重要的操作，按要求應以梁端為基點，量測張拉過程中鋼束的實際伸長值，以免使滑絲現象被忽略。但此量測方法具體操作時大多較為困難，在鋼絞線預應力張拉時,鋼絞線的外露部分，大部分被錨具和千斤頂所包裹，鋼絞線的張拉伸長量無法在鋼絞線上直接測量，而仍以量測千斤頂張拉缸的外伸量來計算鋼束的實際伸長值。

預應力鋼束張拉時的實際伸長值，應在建立初應力后方可開始量測，量得的伸長值，還應加上初應力以下的推算伸長值，對后張法尚應扣除：鋼束在錨具和千斤頂中的工作長度伸長值、工作錨、工具錨錨塞回縮值、混凝土構件在張拉過程中的彈性壓縮值，實際伸長值精確計算公式如下：中交三公局G310線循隆公路總承包項目經理部中交第三公路工程局有限公司式中：

△ｌ—實際伸長值；

△ｌ1

—由初張拉張拉到控制應力時，在千斤頂活塞上量測伸長值；

△ｌ2

—從零張拉至初始應力時的推算伸長值；

△ｌ3

—鋼束在錨具和千斤頂中的工作長度伸長值；

δ1—工作錨錨塞回縮值；δ2—工具錨錨塞回縮值；

C—混凝土彈性壓縮值。（一般忽略不計）

若初張拉采用20%的張拉控制力(σk)

，則從零張拉至初始應力時的推算伸長值采用從20%σk張拉至40%σk的實測伸長值，即張拉至40%σk時對千斤頂穩(wěn)壓，量取千斤頂活塞行程即為推算值。以該橋為例，采用0320千斤頂張拉腹板鋼束（19根），推算伸長值為油表讀數分別為21.07、10.98時量取的千斤頂活塞行程的差值。中交三公局G310線循隆公路總承包項目經理部中交第三公路工程局有限公司2.2、千斤頂工作長度伸長值（△ｌ3）的計算

鋼絞線在千斤頂中的工作長度，一般為工作錨和工具錨之間的直線長度，不同型號的千斤頂和錨具，其工作長度也不同，根據現場采用的千斤頂來確定。其伸長值計算按直線段鋼束來計算，

式中：

P—張拉端的張拉控制力，N；

L—千斤頂工作長度，m；

Ep－預應力鋼束的彈性模量，MPa；

Ap—預應力鋼束截面面積，mm2。

中交三公局G310線循隆公路總承包項目經理部中交第三公路工程局有限公司2.3、工作錨錨塞回縮值（δ1

）的量測

目前鋼絞線預應力張拉施工以使用YCW型液壓千斤頂為主，該千斤頂與工作錨接觸處，設有一塊限制工作錨夾片在張拉過程位移的限位板，鋼絞線在張拉時工作錨夾片跟隨鋼絞線的拉伸，向后移動至限位板凹槽的底部，對鋼絞線失去約束，當千斤頂將鋼絞線張拉至設計控制張拉力，在回油放松鋼絞線的瞬時，鋼絞線彈性收縮，工作錨夾片跟隨收縮向錨環(huán)孔內位移，隨即將鋼絞線錨固，這就是工作錨錨塞回縮的全過程。張拉完畢卸掉千斤頂后，在工作錨處測量工作錨夾片在錨環(huán)處的外露長度a2，當預應力鋼絞線由很多單根組成時應每根量測，取其平均值，一般至少測量三處，千斤頂限位板凹槽深度已知為a1，則工作錨錨塞回縮量：δ1

=a1-a2

工作錨錨塞回縮量除與錨具硬度等有關外，還與鋼絞線直徑有關，工作錨回縮量大小與鋼絞線直徑大小成反比。中交三公局G310線循隆公路總承包項目經理部中交第三公路工程局有限公司?。?！注意：

工作錨錨塞回縮不僅對伸長值有影響，還將引起鋼絞線張拉力的減小，其影響值可按下式計算：

ΔP=P/ΔL×δ1

式中：ΔL：理論計算伸長值；

P：為設計控制張拉力；

δ1

：工作錨回縮量

為補償該部分預應力損失及其他預應力損失（如張拉時梁體混凝土彈性壓縮等），在實際施工中，需考慮2.5%的張拉力進行預應力補償，因此控制張拉力為設計的1.025倍。注意！1.025倍控制張拉力不屬于超張拉，而是對損失應力進行補償。中交三公局G310線循隆公路總承包項目經理部中交第三公路工程局有限公司2.4、工具錨錨塞回縮值（δ2

）的量測

在鋼絞線開始張拉，當千斤頂張拉力，達到鋼絞線張拉至初始拉力（設計控制拉力的10～15%），已把松弛的預應力鋼絞線拉緊，此時應將千斤頂充分固定，精確量取從千斤頂工具錨錨環(huán)外露端面至鋼絞線外露端頭的長度b1，當千斤頂張拉力達到鋼絞線預應力張拉設計控制拉力時，再量取從千斤頂工具錨錨環(huán)外露端面至鋼絞線外露端頭的長度b2，工具錨錨塞回縮量即為：

δ2

=b1-b2

當預應力鋼絞線由很多單根組成時應每根量測，取其平均值進行計算，最少不得少于三根。注意：此回縮的出現僅對張拉伸長值的計算有影響，不引起張拉力的減小。中交三公局G310線循隆公路總承包項目經理部中交第三公路工程局有限公司3、張拉工藝及要求3.1、張拉工藝流程此兩步為預制時采用，現澆時同鋼筋綁扎一起完成中交三公局G310線循隆公路總承包項目經理部中交第三公路工程局有限公司1)張拉前檢查：a、檢查梁體缺陷處理情況，確認不影響張拉質量；b、檢查梁體砼強度是否達到設計張拉強度，本標段箱梁為達到90%的設計強度才能張拉；c、檢查錨具，確認已按規(guī)定檢驗合格，且無污物；d、檢查鋼絞線，確認有技術合格證并已按規(guī)定檢驗合格，且外表無損傷、扭結、油污等；e、檢查孔道情況，確認無積水和污物；f、檢查錨墊板平面，確認干凈且與孔道軸線垂直；g、檢查張拉設備，確認運轉正常，且千斤頂和油表均已配套校驗標定并在有效期內。中交三公局G310線循隆公路總承包項目經理部中交第三公路工程局有限公司2)鋼絞線下料、編束及穿束及錨具安裝：對于現澆箱梁該工序同鋼筋綁扎一起完成，即在箱梁混凝土澆筑前完成。錨具安裝在砼澆筑后鋼絞線張拉前完成。鋼絞線下料長度等于孔道凈長加兩端的預留長度，預留長度為工作錨長、千斤頂工作長度、工具錨長及鋼絞線露出錨具的長度(取10~20cm)之和。一般兩端張拉時每端取60～120cm；一端張拉時，錨固端預留長度為錨具長度加3cm。鋼絞線可單根穿入孔道，也可整束同時穿入孔道。單根穿人時，應防止出現扭結現象；整束入束時，應理順編束，同時沿長度方向每隔2～3m用鐵絲捆扎一道，并在鋼束前端安裝特制的牽引頭。鋼束較短時，可采用人工穿束，較長時則采用穿束機。中交三公局G310線循隆公路總承包項目經理部中交第三公路工程局有限公司中交三公局G310線循隆公路總承包項目經理部張拉端錨固體系構造圖固定端錨固體系構造圖中交第三公路工程局有限公司連接器錨固構造圖張拉端錨具與千斤頂安裝示意圖中交三公局G310線循隆公路總承包項目經理部中交第三公路工程局有限公司夾片錨板鋼絞線錨板錨板錨板夾片三分式夾片錨具喇叭形鑄鐵墊板兩分式夾片夾片式錨具示意圖施工縫位置張拉示意圖中交三公局G310線循隆公路總承包項目經理部中交第三公路工程局有限公司3)張拉順序及步驟:

對稱張拉，梁中線左、右鋼束之差不得超過一束，按先中間后兩邊、先下后上的順序張拉：①確認孔道內的鋼絞線根數后，安裝與之配套的錨板及夾片，并用短鋼管套在鋼絞線上，沿著鋼絞線將夾片敲擊整齊，然后安裝限位板;②用手拉支架上的倒鏈滑鏈吊裝千斤頂，使之與孔道中心對中。再安裝工具錨，夾緊鋼絞線，務必使鋼絞線順直無扭結;③千斤頂緩慢進油至初始油壓，在此過程中撥正千斤頂，使千斤頂與錨具對中，確?？椎馈㈠^具、千斤頂三者同心，兩端張拉盡量同步;④張拉到初始應力時停止進油，檢查夾片情況，量測孔道口至工具錨的長度、活塞及工具錨夾片外露值，然后千斤頂緩慢進油張拉;中交三公局G310線循隆公路總承包項目經理部中交第三公路工程局有限公司3)張拉順序及步驟:⑤張拉至控制應力時停止進油，并持荷5min，量測千斤頂活塞伸長值及夾片外露值;⑥計算實際伸長值，并與理論伸長值比較，誤差應在±6%范圍內。否則應退錨，待查明原因、確定對策后，重新張拉;⑦確認伸長值符合要求后，千斤頂回油，夾片自動錨固;⑧檢查有無滑絲、斷絲現象，確認符合要求后，退除張拉設備，該鋼束張拉結束。量測千斤頂活塞延伸量，以此作為計算實際伸長值的依據中交三公局G310線循隆公路總承包項目經理部中交第三公路工程局有限公司4)端頭鋼絞線切割鋼束全部張拉完且確認符合要求后，切割端頭鋼絞線。切割處距錨具30～40mm，使用手提砂輪機切割，嚴禁使用氣焊。施工縫位置錨固示意圖鋼絞線錨固后外露長度一般為30~40mm中交三公局G310線循隆公路總承包項目經理部中交第三公路工程局有限公司3.2張拉質量要求1)張拉實際伸長值不超過理論伸長值的±6%。2)全梁斷面斷絲之和不超過該斷面鋼絲總數的1%，并不得位于梁體同一側，且不影響整根鋼絞線拉斷；每束滑絲或斷絲數不超過一絲。注意！鋼絞線斷絲是指單根鋼絞線內鋼絲的斷絲。中交三公局G310線循隆公路總承包項目經理部中交第三公路工程局有限公司3.3鋼束滑絲的判斷及滑絲、斷絲的處理1)滑絲的判斷：張拉前先將所有鋼絞線尾端切割成一個平面或采用與鋼絞線顏色反差較大的顏料標出一個平面，鋼束張拉錨固后若工作錨回縮量大于8mm，則說明鋼絞線束出現了整體滑絲，應更換工具錨夾片或限位板后再行張拉。工作錨回縮值可按下列公式計算：δ1=限位板深度—工作錨夾片的外露量。再檢查鋼絞線尾端標記是否仍為一個平面，如平面出現變化，說明有個別鋼絞線出現了滑絲現象，必須采取措施及時處理。限位板由廠家特制，槽口深度與不同千斤頂型號有關張拉錨固卸完千斤頂后量測錨固后夾片外露量可用直尺量測中交三公局G310線循隆公路總承包項目經理部中交第三公路工程局有限公司2)滑絲的處理：將卸錨座支承在錨具上，用YC250前卡式小千斤頂放張滑絲鋼絞線，直到將滑絲夾片取出，換上新夾片，再張拉至設計控制力。如遇嚴重滑絲或在滑絲過程中鋼絞線受到嚴重損傷，應將錨具上的鋼絞線全部卸荷、退錨。3)斷絲的處理：常用方法：卸荷→退錨→換鋼束→重新張拉。也可采取提高其他鋼絞線或其他鋼束的控制張拉力以補償斷絲損失應力的方法進行處理。退錨、放張常用的前卡式手持千斤頂中交三公局G310線循隆公路總承包項目經理部中交第三公路工程局有限公司4、提高鋼絞線張拉質量的控制措施

梁體內建立的最終有效預應力是通過預應力鋼束的實測伸長值來校核的，特別是對于逐段現澆施工的連續(xù)箱梁來說，要使其長鋼束的張拉質量滿足要求，更必須從影響鋼束伸長值的各個因素、各個環(huán)節(jié)出發(fā)，即從施工前的準備階段、孔道成型留設階段以及預應力鋼束的張拉階段采取措施加以控制，下面從以下措施加以控制：(1)施工前把好設備關。千斤頂與油泵及壓力表應定期或根據張拉次數配套校驗標定，建立起張拉力與壓力表讀數的曲線關系。在施工過程中，張拉設備出現反?，F象或發(fā)生與前期標定時的正常狀態(tài)不同時，均應重新標定，以保證張拉力準確性。張拉設備設專人使用和管理，做好千斤頂和油壓表的編號，保證張拉設備的配套使用。中交三公局G310線循隆公路總承包項目經理部中交第三公路工程局有限公司(2)施工前把好材料關。箱梁鋼束較長，換束工作難度相當大，應避免因為使用不合格的鋼絞線而進行換束，且長束張拉增加了千斤頂的張拉回程和錨具的臨時錨固次數，必須加強對原材料錨固能力的檢驗，避免因原材料不合格而造成張拉失敗。

(3)提高長束孔道的成型精度。這一點對于分階段現澆施工的連續(xù)箱梁橋來說，鋼束孔道的成型精度顯得尤為關鍵?？椎缹嶋H線形與設計線形偏差大，無端增加了預應力損失，直接影響了梁體建立的有效預應力，降低結構的應力儲備，嚴重者將出現鋼絞線拉斷的現象。因此更應重視孔道的成型質量，做好如下幾個方面的工作：中交三公局G310線循隆公路總承包項目經理部中交第三公路工程局有限公司①孔道的定位鋼筋必須牢固準確，并將其點焊在穩(wěn)定的結構鋼筋上，孔道破損處和接管處須用膠布纏裹密封，以免引起漏漿。②孔道與普通鋼筋發(fā)生位置干擾時，可適當移動或彎折普通鋼筋，避免孔道發(fā)生局部彎曲現象。③嚴格控制波紋管的接管連接質量，特別是梁段分段處孔道的連接質量，嚴禁孔道在分段處出現折角的不平順連接。④保證孔道與端部喇叭管的順直度，絕不允許有折角存在。安裝封頭模板時，必須按喇叭管張拉平面的準確傾角進行固定。⑤混凝土澆筑時，在波紋管的兩側應盡量對稱下料，振動棒不可碰撞到波紋管，注意控制波紋管上浮現象的發(fā)生，避免孔道的局部變形、偏擺。中交三公局G310線循隆公路總承包項目經理部中交第三公路工程局有限公司(4)設專人統一指揮，嚴格按既定的張拉工藝進行操作。長束張拉施工人員多，分布面廣，容易造成施工混亂，影響質量，為了避免這一現象的發(fā)生，必須設專人進行統一指揮，固定張拉操作人員，兩端張拉操作使用對講機進行清晰聯系。在張拉過程中，應注意是否有異?，F象如響聲、油壓表指針抖動等，精神要集中，張拉完成后檢查鋼絞線上夾片留下的咬痕，對比鋼絞線束上作標記的顏料平面，以盡早發(fā)現有否滑絲、斷絲問題。如出現滑絲，按上述方法及時處理。經常檢查工具錨夾片和限位板，以及時進行更換。(5)重視鋼絞線束伸長值的量測與計算。在現澆箱梁長鋼束的張拉施工中，伸長值的量測和記錄尤為重要。中交三公局G310線循隆公路總承包項目經理部中交第三公路工程局有限公司5、張拉其他問題探討5.1理論伸長值計算參數的取用

Eg、k和μ的取用對張拉理論伸長值計算結果的可靠性影響較大，而在實際計算中，對Eg

、k和μ的取用很不一致。對Eg

有的取用鋼絞線抽樣檢測值，有的取用規(guī)范提供的參考值；對k和μ

，有的取用首次張拉前的檢測值，有的取用規(guī)范提供值。建議Eg計算采用設計提供值，伸長值修正時取用鋼絞線出廠技術合格證給出值，k和μ

若設計已提供則采用設計值，否則取用規(guī)范提供值。注意：另外進場鋼絞線每捆附有鐵牌合格證，其參數與出廠書面合格證相對應，施工時需做好保存并做好每捆的跟蹤記錄！中交第三公路工程局有限公司伸長值的修正公式為：式中：

E、A為計算采用的鋼絞線彈性模量及截面積；

E′、A′

為實測鋼絞線彈性模量及截面積；

E=1.95×105MPa；A=140mm2

；