浙江交工路桥建设有限公司 浙江杭州 310051
摘要：本费用侧重于台座成本；后张法比先张法的施工复杂，最重要的是后张法由于锚具属于构件的一部分，对锚具的投入比较大，后张法制作成本侧重于单个箱梁的成本；值得提醒的是后张法在制作前期不需要制作台座，能节省前期的投资，具有一定的时间价值。
关键词：预应力张拉；先张法；后张法
为了具体先张法与后张法的施工成本，笔者以预应力混凝土双线简支箱梁为研究对象、以每个月生产50孔为标准、在不考虑时间价值的前提下采用投资成本分析法对先张法与后张法的施工成本进行分析比较。
1加固原理及工序
1）按设计受力需要选择钢丝数量、直径及张拉应力。钢丝可采用高强光面钢丝、刻痕钢丝、钢丝绳等，直径一般为３—５ｍｍ为宜。用于先张法施加预应力的钢丝数量，即对普通砂浆层施加的预应力大小取决于加固后荷载在砂浆层边缘产生的拉应力及结合面剪切强度两者中较小值，保证砂浆层在设计荷载作用下不开裂。其中结合面的剪切强度与构件混凝土的强度、砂浆强度、环氧界面剂材料性质、结合面粗糙度及钢丝张拉应力等因素有关，但只要构件的混凝土强度一定，其余因素都可在一定范围选择。在没有大量试验统计数据时，只能用等强度的混凝土立方块和相同的界面剂、砂浆材料进行剪切强度试验后得到，并考虑一定的安全系数取用。
2）根据加固构件的截面宽度等因素，确定钢丝的布置间距，并用厚钢板焊接加工条形锚座。
3）根据构件的结构形式及受拉边配筋情况，避开构件薄弱部位及受力钢筋集中部位，在构件受拉边两端选择适当的锚固位置，采用钻孔锚固并用环氧胶粘贴固定锚座，并根据锚座间距、张拉及锚固方式，进行钢丝下料。
4）对构件的混凝土结合面进行粗糙处理后，穿预应力钢丝，钢丝距结合面距离约２ｃｍ，对称张拉全部钢丝并锚固。
5）对处理过的混凝土结合面进行清洁处理后，喷涂环氧类界面剂，用量约０.３—０.４ｋｇ／ｍ２。并事先确定好普通高强水泥砂浆的材料和配合比，要求砂浆强度为Ｍ３０以上为宜。
6）待所喷涂界面剂达产品要求时间后，覆盖砂浆层，厚度约４.５—５ｃｍ。
7）待砂浆层养护至设计强度后，从两端对称放张钢丝，通过钢丝的回缩对砂浆层及混凝土构件受拉区施加压应力，最后再用粘结性较强的环氧砂浆保护锚座。这样在砂浆层中就按预应力先张法的方式建立起预压应力，只要该应力接近或达到高强聚合物砂浆的抗拉强度，构件受力性能更好，其使用效果优于采用高抗拉强度聚合物砂浆。该方法的可行得益于环氧类界面剂的使用，该类界面剂可用作新、旧混凝土的粘结剂，能保证与一定强度的混凝土和砂浆粘结后，进行剪切强度试验时，只发生混凝土或砂浆层的内聚破坏，被加固构件受拉边的混凝土强度是客观存在，但一般要求其强度在Ｃ２５以上，而大多数板式桥梁实测混凝土强度都满足要求。
2固定成本比较
2.1模板费：
对于后张法，其底模、侧模5天周转一次，一套模板每月生产30÷5=6孔箱梁，生产50孔就需要9套；内模、端模4天周转一次，一套模板每月生产30÷4=7.5孔，生产50孔需要7套。对于先张法，模板7d周转一次，一套模板每月生产30÷7=4.286孔，需要12套模板。一套底模、侧模制造费用大概为100万元，一套内模、端模的制造费用大概为70万元。如果每月生产50孔，采用先张法要多使用3套侧模和底模、再加上5套内模和端模，因此，先张法要比后张法多花费100*3+70*5=650万元。
2.2制梁台座费
由于一套外模需要一座制梁台座，那么后张法制梁需要制梁台座9座，先张法制梁需要制梁台座12座。如果一座后张法制梁台座为35万元，一个先张法制梁台座需要90万元。
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要生产50孔箱梁：
后张法制梁台座费用=9*35=315万元
先张法制梁台座费用=12*90=1080万元
先张法比后张法多投入=1080-315=765万元
2.3存梁台座费：
后张法施工在预应力筋张拉前需要14d，加上张拉及观察和孔道灌浆需要的3d，总共是17d，由于孔道灌浆后需要养护8d后箱梁才能出场架设，因此，每孔箱梁在存梁台座上停留25d，要生产50孔，则需要存梁台座42座（50*25÷30=41.7）。而对于先张法，在预应力筋放张后2d就可以完成下道工序并进行架设，只需要4座存梁台座。如果一座存梁台座花费15万元，要生产50孔：
后张法存梁台座费用=42*15=630万元
先张法存梁台座费用=4*15=60万元
先张法比后张法少投入=630-60=570万元。
2.4租地费：
后张法制梁台座面积=800㎡*9=7200㎡
先张梁制梁台座面积=1000㎡*12=12000㎡
后张梁存梁台座面积=800㎡*42=33600㎡
先张梁存梁台座面积=1000㎡*4=4000㎡。
后张法制作箱梁共需要租地=7200㎡+33600㎡=40800㎡先张法制作箱梁共需要租地=12000㎡+4000㎡=16000㎡先张法比后张法少租地=40800㎡-16000㎡=24800㎡，若租地费用为50元／㎡，则先张法要比后张法节约=24800*50*10-4=124万元。
2.5龙门吊费、养护费以及人工费：先张法制作箱梁的工序较后张法简单，因此对于龙门吊费用先张法投入较小；先张法的蒸养设备要比后张法贵，即先张法施工的花费要稍多；由于先张法的生产周期要比后张法施工短，即先张法施工的人工费的花费较少。
在进行投资成本分析时，先张法需要制梁台座和存梁台座，而后张法仅需要存梁台座，因此，先张法的成本费用侧重于台座成本；后张法施工工艺较复杂，最重要的是后张法由于锚具属于构件的一部分，对锚具的投入比较大，因此后张法制作成本侧重于单个箱梁的成本。可以假设预应力箱梁制作的龙门吊费、养护费以及人工费的总和，先张法施工与后张法施工持平。
当月生产量为50孔时，先张法制作箱梁比后张法制作箱梁的固定成本高=650+765-570-124=721万元
3可变成本比较
可变成本主要是先张法生产箱梁与后张法生产箱梁的材料成本，由于制作箱梁的具体工艺不同，所以每一孔预应力箱梁的梁的单价也不一样。
按已修建桥梁的相关资料，跨度31.5且梁高2.8／3.0m的直线箱梁的材料消耗，梁体制作采用先张法每孔要比采用后张法节约528000-495000=43000元。
结论
如果每个月预制厂生产50孔预应力箱梁，先张法制作的预应力箱梁的固定成本比后张法制作的预应力箱梁的固定成本高721万元，同时对于可变成本先张法制作的预应力箱梁要比后张法制作的预应力箱梁每孔节约4.3万元左右。按照投资成本分析法来计算：当每个月的产量达到721÷4.3≈168孔时，先、后张法制作预应力箱梁的投资总成本相等；当每个月的产量超过168孔时，先张法制作预应力箱梁投资较低；当每个月的产量低于168孔时，后张法制作预应力箱梁的总成本较低本。
对于先张法与后张法的成本，由于先张法单个构件的的材料费较少，随着制作数量的增加，如果先张法在材料上比后张法节约的成本，大于先张法的台座多花费的成本，则宜采用先张法，反之，则采用后张法。
参考文献
[1]陈小英，李唐宁，黄音，等。ＣＦＲＰ体外预应力加固钢筋混凝土Ｔ型梁试验［J］。中国公路学报，2012，23（2）：56—62。
[2]吴刚，吴智深，魏洋，等。预应力高强钢丝绳抗弯加固钢筋混凝土梁的理论分析［J］。土木工程学报，2011，40（12）：28—37。
论文作者:金龙林
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第20期
论文发表时间:2017/12/25
标签：台座论文; 预应力论文; 万元论文; 砂浆论文; 法制论文; 成本论文; 构件论文; 《建筑学研究前沿》2017年第20期论文;