浅析后张法预应力施工技术在现浇连续箱梁桥梁工程中的应用.docx

浅析后张法预应力施工技术在现浇连续箱梁桥梁工程中的应用 摘要 ：本文结合工程实例，从波纹管的连接穿束、特殊情况下预应力伸长量计算与张拉预应力损失分析、张拉锚固、孔道压浆施工等方面详细分析阐述了大型钢筋混凝土连续箱梁桥梁工程后张法预应力施工技术及质量控制要点，并进行了具体总结。 关键词：后张法；预应力施工技术；现浇连续箱梁；应用 Abstract: Combining with engineering example this paper has analyzed the corrugated pipe connection wear bunch, special circumstances prestressed elongation calculation and tension prestress tension anchor and the hole grouting construction aspes box girder bridge engineering which is a method after prestressed construction technology and quality control poion technology; Cast-in-situ concrete continuous box; application 中图分类号TU745 文献标识码：B 文章编号：2095-2104（2011）12-0000-00 1工程概况: 湖南某高速公路路线总体呈东西走向，按双向6车道时速100km/h设计，段内设有一座互通主线桥，中心桩号K1+657.979，跨径组合为：右幅430+430+430+530+530+430+530+530m共8联，左幅430+430+530+530+430+430m共6联；桥长1080.0m。上部结构采用预应力钢筋混凝土现浇连续箱梁，梁高160cm。箱梁桥宽为变宽，箱室分别采用单箱4室、单箱7室不等，下部结构采用柱式墩、肋式台，基础为桩基础。 本桥采用OVM15-19型预应力张拉锚固体系。箱梁预应力钢束采用标准抗拉强度为=1860MPa的高强度低松弛钢绞线，其性能符合ASTMA416-97（270级）标准，公称直径15.24mm，公称面积140mm2。 2 波纹管的定位、连接与钢绞线穿束 波纹管管道采用的定位钢筋加工成井字型，纵向间距不大于1m；在曲线位置时适当加密，为0.5m，使其牢固地置于模板内的设计位置，并在浇筑混凝土期间不产生位移。且在曲线孔道位置的最高点开口设置排气管，之后用胶带密封好。波纹管接头一般可用大一号同型波纹管作为接头，接头的长度：管径为40mm65mm时，取200mm；70mm85mm时，取250mm；90mm以上时，取300mm；波纹管接头处一定要将波纹管界面用小锤整平，以防在穿束时引起波纹管翻卷致管道堵塞，且用胶带密封好。 穿束前检查锚垫板和孔道的位置是否正确，注浆孔和排气孔应满足施工要求，孔道内应畅通，无水份和杂物。穿束时将钢绞线理顺，用扎丝绑扎好，以防在穿束过程中钢绞线打绞；张拉时受力不均，导致有的钢绞线达不到张拉控制应力而有的则可能被拉断。将钢束端头做圆锥状，用氧焊焊牢，切忌使用电焊焊接。表面要用砂轮修平滑，以防刚束在波纹管接头处引起波纹管翻卷，堵塞孔道。当用人工穿束比较困难时，可将卷扬机的钢丝绳系在引绳上，然后开启卷扬机配合人工将钢束徐徐拉进孔内。 浇筑混凝土前检查波纹管是否有孔洞或变形，且在与锚垫板接头处，一定要用胶带堵塞好以防水泥浆渗进波纹管或锚孔内。浇筑混凝土时应尽量避免振捣棒直接接触波纹管，以防漏浆堵孔。在混凝土浇筑结束后终凝前，梁、板两头用人工（卷扬机）反复抽拔每束钢绞线，使每束钢绞线都处于自由状态，外露的钢绞线口处用胶带密封，以防止钢绞线锈蚀。 3预应力伸长量的计算方法 预应力钢束理论伸长值L（mm）的计算 L=(1) 式中：预应力束的平均张拉力（N） L预应力钢筋长度（mm） 预应力束截面面积（mm2） 预应力束弹性模量（N/mm2），采用委托试验报告的实测结果 预应力筋平均张拉力按照下面的公式计算。 (2) 式中：P预应力筋张拉端的张拉力（kN） 从张拉端至计算截面曲线孔道部分切线的夹角之和（rad） 孔道每米局部偏差对摩擦的影响系数，设计图纸取值为0.0015 预应力筋与孔道壁的摩擦系数，设计图纸取值为0.25 3.2特殊情况下的计算 当孔道为直线时，=0时，简化为： (3) 当孔道为直线且无局部偏差的摩阻，时，简化为： (4) 3.3预应力筋的张拉力P的计算： (5) 式中：预应力筋张拉端的张拉力（kN） 预应力筋的平均张拉控制应力（MPa） 预应力束截面面积（mm2） 同时张拉时钢绞线的根数 超张拉系数，不超张拉时为1.0 3.4实际伸长值的计算： (6) 式中：从初应力至控制张拉应力间的实测伸长值（cm） 初应力时的推算伸长值（cm），可采用相邻级的伸长度 4 特殊情况下预应力筋伸长量计算与张拉应力损失分析 4.1直线及纵断面曲线一般预应力筋伸长量计算分析 预应力筋的伸长量一般可按虎克定律进行计算，在非直线段时一般情况下可采用总转角套用桥规附录给出的公式进行计算即可满足施工控制要求，但当有特殊要求时应分段计算。由于桥规提出的值为从张拉端至计算截面曲线孔道部分切线的夹角之和（rad），在单端张拉及设计中对于转折较短的曲线段近似地标注成折线段时，一些技术人员容易混淆正负角度及曲线角度的计算概念，笔者认为可按图1及图2进行理解计算。从图中不难看出切线角A等于曲线替代后的转角B与转角C之和，故在计算时可理解为值为从张拉端至计算截面孔道各部分的转角绝对值之和（rad）。 图1图2 4.2 环向预应力筋伸长量计算分析 预应力筋按环形布设时孔道偏差和同束各钢绞线受力不均匀同时会影响钢束的伸长量。钢绞线根数较少时，两者的影响较小,当钢束只有一根钢绞线时，两者对钢束伸长量几乎没有影响。预应力张拉时，钢束在孔道的非直线部分产生较大的径向压力，使得同束各钢绞线不断密实，排列层次与位置发生重组，各钢绞线间受力不均匀加大。导致伸长量阶段增量不相同的主要原因是同束各钢张的受力不均匀。且张拉力分级等量增加时，伸长量的增量平均值亦不相等。大吨位小半径环向预应力束的伸长量实测值与传统计算值（设计值）相差较大，最大可达53%。造成误差的主因是回转角度大，在张拉过程中应考虑钢纹线自由长度不均匀和非弹性变形引起的附加伸长量后，总伸长量计算值与实测值才接近。 4.3 空间曲线预应力筋伸长量计算 根据虎克定律等力学进行分析，预应力筋的应力应按实际的转折角度进行计算，故在平曲线梁体的空间曲线预应力筋伸长量计算除切线夹角之和改为空间转角之和（式7）外，其余计算方法及取值与桥规相同。按相关工程实践验证，该方法计算所得的理论伸长值能满足施工控制要求。 空间转角之和计算参考公式: （7） 式中： i第i段预应力筋的垂直面的转角（rad）; i第i段预应力筋的平面的转角（rad）。 4.4张拉应力损失的量测和估算 由于受施工因素、材料性能和环境条件等的影响，预应力钢筋在张拉时所建立的张拉控制应力，将会有所降低。为了使预应力筋中实际存余的有效预应力与设计值相符，必须对张拉控制力和预应力损失进行准确的量测和估算。张拉应力损失的量测方法可参见评标“附录G-9预应力损失的测定”，其内容主要包括锚圈口摩阻损失的测定及孔道摩阻损失的测定。在不具备测试条件时可参考(式8)（该公式未考虑管道的反摩阻影响）及式9计算，有必要时增加计算温差损失(式10)、混凝土的弹性压缩损失(式11)，下列公式符号无说明者与桥规一致，并可按相应表列数值进行取值计算，本文因篇幅所限不再列述。 锚具变形损失：LEp/L（8） 式中：L锚具变形、预应力筋回缩和接缝压缩容许值（mm）； 孔道摩阻损失：=con1-e-(+kx)（9） 温差损失：=2（t2-t1）（10） 式中：由预应力钢筋与台座间的温度差造成的应力损失（MPa）； t1混凝土加热养护时受拉钢筋的最高温度（mm） t2锚具变形、预应力筋回缩和接缝压缩容许值（mm） 混凝土的弹性压缩损失： （m-i） （11） 式中：第i批张拉钢筋的弹性压缩损失（MPa）； 预应力钢筋弹性模量与混凝土弹性模量的比值； m分批张拉的批数； i已张拉的批数（包括此次张拉批在内）。 针对本桥预应力钢绞线均采用两端张拉，并采用张拉应力与引伸量双控。实际伸长值与伸长值的差值控制在6%以内，锚下控制应力为0.75=1395MPa。 严格遵循图纸规定的张拉顺序进行张拉。根据图纸要求，在实测力方体抗压强度不小于其设计标号的85%后，进行腹板内纵向预应力张拉。 5 预应力的施加及锚固 5.1预应力张拉施工 根据施工技术规范要求，结合本桥实际情况，张拉的施工工艺为：张拉程序为0初应力（0.1）张拉吨位（）（持荷2min锚固）。 根据构件的特点、预应力钢绞线及锚具的类型、张拉力大小等，选择合适的张拉设备，主要是选择张拉设备的吨位、压力表的规格等。将选用的张拉设备编号配套进行校检。油泵使用前往返运动几次，排出系统空气，加载油泵应有充足的液压油，且严禁油泵吸空。 预应力施加前，应对混凝土构件进行检验，外观和尺寸应符合质量标准要求，张拉时构件的混凝土强度不低于设计规定，设计无规定时，不应低于设计标准强度的75%。安装锚具前准备张拉时，应将钢绞线表面粘着的泥沙、灰浆及浮锈用钢丝刷清除。在锚板锥孔内装上工具锚夹片，锥孔内表面和夹片表面涂上约1mm厚的蜡质润滑剂，以便张拉完毕后夹片能自动松开。 预应力钢绞线的张拉顺序应符合设计要求，当设计未规定时可采用分批、分阶段对称张拉。当同一截面中有多束一端张拉的预应力筋时，张拉端宜分别设置在构件的两端。预应力钢绞线张拉过程中要严格按程序施工，均匀施加力。油泵操作人员给油和回油要慢，不得骤然间回油和给油。 预应力钢绞线张拉时，现场要有明显的标志，严禁闲杂人员进入，千斤顶后不得站人，防止锚具夹片弹出伤人。 5.2锚固 预应力筋在张拉控制应力达到稳定后方可锚固，锚固完毕后端头多余的预应力筋，严禁用电弧焊切割，一般用砂轮机切割。锚固切割后的预应务筋外露长度不应小于30mm，并注意外露部分预应力筋的防锈措施，一般用混凝土封锚。 6 结束语 综上所述, 后张法箱梁预应力施工一般根据设计要求及行业标准的规定进行施工控制，根据公路桥涵施工技术规范JTJ041-2000（以下简称桥规）规定并结合施工经验，笔者认为在预应力张拉施工质量控制工作主要在于加强张拉施工前控制、张拉施工过程控制、封锚压浆控制,以确保预应力施工的质量。 随着预应