浅谈大于100 m预应力钢绞线张拉施工技术要点

史高强

【摘 要】通过兰州市北环路大砂沟立交主线桥现浇箱梁张拉,从张拉准备、张拉操作过程、张拉应力计算、理论伸长量复核、实际伸长量测量等方面论述大于100 m的现浇连续箱梁张拉施工时的技术要点. 【期刊名称】《技术与市场》 【年(卷),期】2017(024)008 【总页数】2页(P132-133)

【关键词】现浇箱梁;大于100m;低松弛;高强度;预应力;钢绞线 【作 者】史高强

【作者单位】中国葛洲坝集团 第二工程有限公司,四川 成都610091 【正文语种】中 文

大砂沟立交主线桥桥起点位于北环路东段主线桩号K23+243.094处，终点位于主线桩号K23+523.094处，上跨109国道，全桥长度279.5 m。本桥位于道路平曲线上，桥面设2%的横坡，纵坡为1.5%。

桥梁上部结构主梁均采用单箱多室预应力混凝土现浇连续箱梁，左右幅各为8跨，梁高2.2 m。预应力筋主要布置在现浇箱梁底板、腹板、顶板内。预应力筋采用Φ15.2 mm的低松弛高强度钢绞线，抗拉强度为1 860 MPa。钢绞线采用曲线布置。第三联钢绞线长达150 m，该部分钢绞线均采用两端张拉，张拉端采用活动锚。连续箱梁钢束由8根、9根、13根或15根d=15.2 mm钢绞线组成。设计

图纸要求箱梁混凝土达到设计强度的90%，且混凝土龄期不小于7 d时，方可张拉。箱梁张拉为避免使构件截面呈过大的偏心受力状态，不使构件边缘产生过大的拉应力，先张拉横向钢束，再张拉纵向钢束。张拉纵向预应力束时必须先张拉靠近截面形心的钢束，先中间后两边，按照先下后上，先张拉中腹板，再张拉边腹板的顺序，按“左右对称、两端同时”的原则进行。 2.1 张拉设备的选择、使用、保管

经计算，连续箱梁最大张拉力为2 929.5 kN，保险系数取1.3，即所需张拉力为3 808 kN，张拉采用2台YCQ400Q-200型(4 000 kN)千斤顶，油泵采用ZB4-630型高压电动油泵，压力表的精度均不低于1.0级，最大量程60 MPa。 预应力张拉机具设备由专人使用和管理，并应定期维护和校验，千斤顶与压力表应配套校验标定后使用，当千斤顶使用超过6个月或200次或在使用过程中出现不正常现象或检修以后应重新校验。 2.2 钢绞线的下料和穿束及锚垫板的安装

预应力筋下料之前必须按批次抽取试件试验。以同牌号、同炉号、同规格、同生产工艺、同交货状态的预应力筋，每60 t为一批，不足60 t也按一批计。进行拉伸、弯曲或反复弯曲试验。预应力筋用锚具、夹具和连接器进场时，也必须按批次进行外观检查和抽取试件做硬度和静载锚固性试验。检验项目：外观、硬度、静载锚固性能等。预应力筋和锚垫板都必须有产品质量证明书，否则，不予使用。检测合格后进行预应力筋下料和锚垫板的安装。 2.3 张拉准备工作

1)预应力张拉前要做技术交底工作，施工现场配置具备预应力施工知识和有操作经验的项目部施工技术人员,张拉机械操作人员必须经培训合格并持证上岗。 2)与箱梁同等条件养护的试块强度、箱梁回弹试验强度必须达到混凝土强度设计强度的90%以上。

3)施工现场具备确保全体操作人员和设备安全的必要的预防措施。 2.4 预应力理论伸长量校核 2.4.1 张拉计算所用常量

预应力钢材弹性模量 Eg=1.95×105 MPa=1.95×105 N/mm2 d=15.2 mm预应力钢绞线单根截面面积 Ag=139 mm2 预应力钢材标准强度

孔道每米局部偏差对摩擦的影响系数 k=0.0015 预应力钢材与孔道壁的摩擦系数 μ=0.25

设计图纸要求：锚下张拉控制应力分别为σ=0.75 fpk=1 395 MPa。 2.4.2 计算所用公式

1)预应力筋张拉端的张拉力P的计算： P=σk×Ag×n××b (kN)

式中：σk—预应力钢材的张拉控制应力(MPa)；Ag—预应力单束钢筋截面面积(mm2)；n—同时张拉预应力筋的根数(mm2)；b—超张拉系数，不超张拉取1.0。 2)预应力筋分段平均张拉力P的计算： P = (kN)

其中：P—预应力筋张拉端的拉力(N)；L—从张拉端至计算截面的孔道长(m)；θ—从张拉端至计算截面曲线孔道部分切线的夹角之和(Rad)；k—孔道每米局部偏差对摩擦的影响系数；μ—预应力钢材与孔道壁的摩擦系数。 3)预应力筋张拉时理论伸长值的计算： ΔL=

其中预应力筋的平均张拉力；L—预应力筋长度(cm)；Ay—预应力筋截面面积(mm2)；Eg—预应力筋弹性模量(N/mm2)。

此处由于计算程序较繁冗，不再详细计算，复核理论伸长量无误后开始张拉。

纵向预应力筋的张拉遵循“同步、对称、偏心荷载小”的原则，按照左右对称进行张拉。

1)顺序安装。安装工作锚锚板和夹片；安装限位板；安装千斤顶；安装工具锚组件；锚板不垂直度不得大于1°，如图1所示。

锚环及夹片使用前用煤油或柴油逐件清洗干净，不得有油污、铁屑、泥砂等杂物。 钢绞线外伸部分要保持干净，施工人员不得随意进行踩蹋。

工作锚必须准确放在锚垫板的定位槽内，并与孔道对中，每个锚孔中，每个锚孔装入夹片拼用胶圈套好。穿入工作锚的钢绞线要顺直，对号入座，不得使钢绞线扭结交叉。先安装内圈的夹片，再安装外圈的夹片，最后用内径稍大于钢绞线的铁管穿入钢绞线，向前轻击顶紧夹片。 限位板要与锚环对中，不得错开。

安装千斤顶于孔道中线对位，注意不要接错大、小油缸。安装千斤顶时，不要推拉及接头，要顺畅，不得扭结成团。

工具锚安装前，应将千斤顶活塞伸出3～5 cm，钢绞线穿入工具锚时，要对号入座，钢绞线的位置要与工具锚孔的位置对应，千斤顶内钢绞线要相互平行。 为保证完成张拉后，工具锚能顺利退下，必须在工具锚的夹片光滑面均匀地涂一层厚约1 mm的润滑剂，也可在工具锚的锚孔中涂润滑剂。

工具锚的夹片与工作锚的夹片应分开放置，不得混淆。每次安装前要对夹片进行检查，如有裂纹及齿尖损坏等现象，应及时更换。

2)将B路回油阀打开，A路截止阀关闭即可启动油泵电机，向张拉缸供油进行张拉；同时调节节流阀，以控制油压高低和张拉速度。

3)在活塞外伸时，工具锚夹片可自行夹紧钢绞线。工作锚中的夹片此时因受限位板的支托，只可被带出一些而不会退出很多。

4)先调整到初应力 σ0(根据《公路桥涵施工技术规范》(JTG/T F50-2011)条文说明，

钢束长度超过100 m时，应通过现场试验来确定初始应力的取值。此处根据现场试验，取初始应力为30%)，按30%σcon～60%σ～0%con～60%σcon～σcon(持荷5 min锚固)张拉和量测伸长值,并做好伸长量记录。

5)当活塞行程还余10～20 mm时，即停止向A路供油，此时可将节流阀回旋，同进转回回油阀，A路压力降至零点。由于钢绞线束的加缩，活塞被接回若干长度，这时工作锚的夹片被带入锚板内而自行夹紧。钢绞线的回缩量不得大于6 mm。 6)B路关闭截止阀，节流阀控制升压，活塞回程，留10～20 mm即可停泵。 7)由于钢绞线较长，实际伸长量超过常规千斤顶20 cm的行程，进行多次张拉；此时，自动工具锚的夹片已与锚板自行脱离，因此二次张拉前需将工具锚平片重新推入工具板锥孔中，然后重复以上步骤，直到达到设计张拉力。张拉至控制应力持荷5 min，如油压有点下降则加油到张拉力后可锚固。当张拉的钢绞线为一端张拉时锚固可直接缓慢释放油缸压力到零；当两端张拉钢绞线时必须分端锚固，即先将一端张拉锚固后，再将另一端补足控制应力值后进行锚固。

8)张拉时进行双控，以张拉力控制为主，以张拉时的实际伸长值与理论伸长值进行校核，钢绞线束实际伸长值与理论伸长值相差要控制在±6%以内方可进行锚固，否则暂停张拉，查明原因并采取措施加以调整后，再续继张拉。

预应力筋张拉前，先调整到初应力σ0(取控制应力值的30%)再开始张拉和量测伸长值，然后回顶，再张拉至60%，再回顶，最后张拉至100%。实际伸长值为张拉时量测的伸长值加上初应力时的推算伸长值。 ΔL=ΔL1+ΔL2+ΔL3

式中：ΔL1—从初应力拉至60%时的实测伸长值，即为30%～60%伸长量；ΔL2—初应力时推算伸长值，mm。(即采用应力值30%～60%的实测伸长值替代)；ΔL3—从60%～100%时的实测伸长值，即为60%～100%伸长量。

1)千斤顶、油泵、油表组装后，首次张拉前需空载运行1～2遍，以便将千斤顶及

中进入的空气排出，张拉机具搬运过程中应避免碰撞油表及千斤顶油嘴，装卸油表中，严禁扳动油表，应用2个扳手松紧连接螺母。

2)工作锚与限位板、千斤顶要配套使用。安装锚环前需将锚垫板清理干净，尤其锚环槽口内，喇叭口内若有多余的波纹管应清理掉，在张拉锚固区应将钢绞线上的浮锈、水泥浆、泥浆等清理干净，以免影响锚固。

3)锚环夹片在工地一定要妥善保管，防潮、防锈。尤其是夹片齿部若出现严重锈蚀，应停止使用。锚环夹片使用时应避免沾上泥沙。

4)安装锚环时，锚环一定要入槽，并注意确保工具锚与工作锚之间的钢绞线不能交叉。

5)限位板的限位高度必须与夹片的外露量相适应。限位高度应比夹片外露量低0.5～1.0 mm，与钢绞线直径相匹配的限位高度，一般在7～8 mm。安装限位板时，注意避免在限位面上沾上泥土等脏东西。 在张拉过程中，若出现断丝、滑丝现象，则需根据钢绞线上刮痕的轻重及夹片端面的平齐程度情况，对限位板的限位高度重新调整。

6)张拉时需同一指挥加力(给油)张拉，应缓慢均匀进行。并且尽可能保持两端同步进行，要及时准确做好张拉记录。

7)张拉过程中，需测量梁体的压缩值及起拱值。张拉锚固后多余的钢绞线用砂轮割除(留3 cm)。

8)水泥浆掺入的外加剂要充分搅拌均匀，在使用前及压注过程中，应对水泥浆不停搅动。压浆应缓慢、均匀进行，不停中断。各孔压浆顺序应由下向上进行。 9)为使孔道中水泥浆的泌水排出，必要时在堵塞排气孔后进行多次间断打压，使泌水从钢绞线中排出，确保孔道压浆密实。

史高强(19-)，男，甘肃定西人，本科，助理工程师，项目部工程管理部，从事道路与桥梁工作。