摘要：本文介绍了铁路客专混凝土简支箱梁（后张法）张拉控制工艺，从预应力管道的成孔，钢绞线的下料、编束、编号、穿束、锚具、夹片安装，张拉设备的选择及标定，理论伸长值、实测伸长值的计算，到张拉三控系统，全面介绍了铁路客专简支箱梁（后张法）张拉工序过程中，各个环节施工质量的控制要点。
关键词：预应力；编束；理论伸长量；实测伸长量；三控；控制措施；
1．引言
现代铁路桥梁建设不仅考虑安全性和实用性，更是考虑到环保、美观和经济等因素。作为预应力梁受力体系的核心，预应力张拉工序的质量控制对预应力混凝土结构的安全性和耐久性影响很大，所以每个施工环节都要严要求，高标准，决不能出问题，必须保证锚外张拉力。然而锚外张拉力不是某一个环节能够控制的，是一个系统工程，需要从各个环节加强控制。
2．张拉工序施工控制要点
2.1原材料、配件质量控制要点
钢绞线、工作锚、工作夹片、锚垫板等材料进场后须严格按照规范要求取样进行检验，检验合格出具合格报告后方可使用。
2.2张拉设备的选择及标定要求
2.2.1张拉设备的选择
1）千斤顶
预应力张拉用千斤顶进场后要进行校正和标定，各参数要符合相关规定；千斤顶的吨位不应小于额定张拉力的1.2倍，且不应大于额定张拉力的2倍。
2）压力表
压力表需为耐振型精密压力表，精度等级宜为0.4级。表盘直径不小于150mm。表面最大读数为张拉力的1.25—2.0倍。可以选用量程为60 MPa的压力表。检定周期为30d，但每周要定期进行校准。
3）油泵
千斤顶用油泵的油箱容积应为总输油量的1.5倍，额定油压应为使用值的1.4倍。
2.2.2张拉设备的标定
1）千斤顶
校顶循环周期应该符合以下条件：
①初次使用前必须要经过校准。
②千斤顶使用达一个月。
③累计张拉作业达200次。
④千斤顶经过维修或漏油。
标定时，按油压表读数每3MPa一级充油顶压，同时记录传感器（测力仪）应变读数。标定吨位应是最大张拉力的110%。标定完毕后，通过三次读数平均值计算出应变与油表读数之间的函数关系式，线性回归方程，当回归系数大于等于0.9999时合格。
a、校正的系数=油表的压力（MPa）×千斤顶的活塞面积（㎡）/测力仪力值（KN）
b、线性回归方程：y=a+bx
2）压力表
①1.0级别压力表的校准循环周期应为7天，0.4级别压力表的校准循环周期为30天。
②压力表最大张拉作业量为200次。
③更换压力表的用油规格、使用超过允许的偏差量、出现异常故障时。
2.3预应力管道成孔施工工艺控制要点
1）预留管道位置要准确
本项目梁场预应力管道采用橡胶管成孔，抽拔管使用前要检查是否顺直或有划痕，检验合格后固定在定位钢筋网片上，定位钢筋网片在专用胎卡具上焊制。为便于检查抽拔管预留位置准确与否，可以在底腹板胎卡具上采用圆钢将预留管道线型标示出来，便于对照检查。锚口内必须加橡胶孔道衬垫，确保其定位准确、平顺，符合规范要求。
2）抽拔棒抽拔时间的确定
橡胶棒抽拔时间以保证孔道不塌孔为原则，一般认为在梁体混凝土终凝前后（6-8小时），顶板混凝土轻压不弹软、重压不凹陷、浆不沾手，可抽橡胶管，抽拔时应遵循“先浇注先拔、后浇注后拔”的原则。
抽拔管抽拔时间与混凝土强度有关，而混凝土强度与温度有关
抽拔管抽拔时间与温度有个经验公式，读者可以参考：
抽拔时间=120（℃×h）/平均气温
2.4 钢绞线下料、编束、编号、穿束、装锚具、夹片
下料：严格控制下料的长度，本项目梁场下料长度为工作长度+1640mm；
编束：钢绞线切割宜采用砂轮机，切断后平放在地面上，防止钢绞线散头。按每束钢绞线的规定根数和长度，顺直平放在地面上，每根钢绞线按顺序进行编号，用22号铁线绑扎编束。钢绞线两端距端头5～10cm处用铁丝绑扎，其他部位每隔1.5m绑扎一道，编扎成束顺直不扭转。编扎成束后人工移至存放点，按钢束编号分类存放于垫木上，离地面20 cm.各支点距离≤3 m，端部悬出长度≤1.5 m。
编号：在不同的钢绞线两端用不同颜色标签作出标记，穿入锚具时，同一条钢绞线穿入两端锚具相对应的孔道内。
穿束：穿束前，检查管道内杂物及积水是否清理干净，用一根钢绞线采用棉条布包裹，使其通过孔道，达到清理杂物及积水的目的。检查锚垫板表面及槽内、喇叭口内混凝土浮浆是否清理到位，注浆孔是否完全打通。清除钢绞线上的浮锈、泥浆，束头用牛皮纸或编制塑料布包裹，以减小摩擦。穿束时弹性模量相差超过3Gpa的钢绞线不得穿入同一个孔道。穿束时采用15 KN的卷扬机进行作业，将卷扬机钢丝绳穿过孔道套在钢绞线束前端，人工将钢绞线前端放入管道口，然后启动卷扬机，使钢绞线缓慢进入孔道，当钢绞线从另一端伸出约80 cm时用尺量取钢绞线两端外露量长度看其是否是82 cm，如不是应继续开动卷扬机调整，保证两端外露量一致且为82 cm，避免钢束扭曲，如个别钢绞线发生顶弯，将其更换后穿束。穿束也可由人工进行，钢绞线束必须要顺直，不得有死弯。
装锚具：穿束后检查预应力孔道中钢绞线是否有因漏浆而导致的粘结现象，如有应予以排除。安装工作锚具，应使工作锚具与锚垫板止口对正，须将同一编号的钢绞线穿入对应的锚孔内，钢绞线保证顺直，不交结。
装夹片：在锚具每个锥孔内安装工作夹片，并逐一检查夹片是否存在错牙现象。夹片安装后要平齐，错牙小于2mm。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆必要时可以使用钢管轻轻敲动，但禁止将夹片损坏。
2.5理论伸长量计算
钢绞线理论伸长量的计算方法有多种，本项目梁场按《铁路混凝土工程施工技术指南》铁建设（2010）241号，附表 C后张法预应力筋实测伸长值修正后和理论伸长值精确计算。计算如下：
计算公式及参数：
1、预应力平均张拉力计算及参数：
Pp＝P×〔1-e-（kx+μθ）〕／（Kx+μθ）
式中：Pp-钢绞线平均张拉力（N）
P-钢绞线张拉端的张拉力（N）
X-从张拉端至计算截面的孔道长度（m）
θ-从张拉端到计算截面的曲线孔道部分切线的夹角之和（rad）
k-孔道每米的局部偏差对摩擦影响系数：取0.0015
u-钢绞线与孔道壁的磨擦系数，取0.55
2、钢绞线的理论伸长值计算及参数：L=Pp x/（Ap*Ep） 式中：Pp—钢绞线平均张拉力（N）x—钢绞线的长度（mm）Ap—钢绞线截面面积（㎡），取140 mm2 Ep—预应力筋的弹性模量（N/ ㎡），本计算书取1.95×105 N/ ㎡，，实际生产中应根据钢绞线进场后试验室试验出具的结果为准。
其中k、μ值，通过管道摩阻检测得出。
对于由多个曲线或曲线段与直线组成的曲线钢绞线，张拉的伸长值应分段计算后叠加。计算时首先将每段的起点力、终点力、平均张拉力计算出来后再计算每段的伸长值。
2.6实测伸长量计算
钢绞线先调整到初始应力σ0（终张拉应力的0.2倍），张拉伸长量从初应力开始计算。在σ0应力下，记录油缸活塞行程：δ0油缸、计算工具锚夹片外露量：δ0工具锚夹片；在δk应力下，记录油缸活塞行程：δk油缸，记录工具锚夹片外露量：δk工作夹片，则千斤顶实测伸长量 L1的计算如下：
L1＝δk油缸+δk夹片-δ0油缸-δ0夹片
2.7张拉程序
1）张拉程序
预张拉：0 初应力0.2δk（记录伸长值）张拉至设计要求的控制应力（测伸长值、持荷5min）回油、锚固。
初张拉：0 初应力0.2δk（记录伸长值）张拉至设计要求的控制应力（测伸长值、持荷5min）回油、锚固。
终张拉：0初应力0.2δ k（记录伸长值）1.0δ k（持荷5 min）补充到δ k（测伸长值）回油至1 MPa（测伸长值）锚固（测量工作夹片外露量）。
3.措施控制
为减少张拉应力损失，结合双控制的原则，实施下列措施：
3.1 检查钢束是否有折断、横裂、死弯和相互交叉的现象；钢绞线表面是否存在浮锈、油渍等污染，如有应在使用前清除干净。
3.2当混凝土强度达到100%+3.5 Mpa以上及弹性模量达到35.5 Gpa以上（预张拉强度、初张拉强度、终张拉强度和弹性模量分别以顶板、腹板、底板三组同养试块中的最小值为准）、且混凝土龄期达10天以上才可进行终张拉，防止在张拉时，千斤顶的作用力使梁体混凝土开裂或产生较大弹性压缩。同时在张拉前要做好下列准备：
3.2.1 先安装锚具，使锚具中心、管道中心、喇叭管中心三心对齐。两端的钢束应根据编号穿入锚具对应的孔内，推进夹片，同一副夹片之间的端面要保持平齐、外部预留长度保持一致。
3.2.2 张拉端锚具钢绞线预留长度为82cm。
3.2.3 装入与钢绞线直径相对应的限位板，并安装千斤顶。且千斤顶与锚具、锚具与垫板保持对中，使千斤顶、锚具、管道三心对齐。
3.2.4在千斤顶后安装锚具，注意锚具孔位置必须要与锚具的孔位保持一致，锚具的夹片外面部分可以用石蜡打磨，使夹片在张拉完毕后退夹片容易。切勿向夹片上刷油退夹片。
3.2.5张拉油泵在负荷载前，应先空运转几分钟，检查油泵油管是否通顺。循环正常后才可进油施力。
3.3张拉时实行应力、应变、持荷时间“三控”，即以压力表读数为主、以预应力筋伸长值为辅、在控制应力作用下持续荷载5 min。张拉时严格按照设计顺序对称进行，避免构件承载过大的偏心力。同时采用分级张拉以避免钢绞线两端受力不均匀，从而导致伸长值偏差过大。在张拉时一人负责指挥，四人负责同时启动油泵，使钢绞线两端同步、两侧同时进行张拉。同步张拉控制方法：在张拉过程中一端为主控，每兆帕报度数，一呼一应，在一端先达到每级张拉值时，稍作停顿，待另外一端也达到同一张拉值时，再同时进行下一级张拉。油泵对千斤顶的加压过程要匀速缓慢进行，张拉时量测千斤顶伸长值以便进行校对。实测伸长量与理论伸长量之间的差额控制在±6%以内，两端伸长值之差控制在5%以内，单端工具夹片回缩量＜6mm。
3.4张拉锚固后24小时，如没有断丝、滑丝等，可进行钢束切丝和临时封锚工如有断丝、滑丝情况，查明原因后重新张拉，在终张拉完毕48小时内完成孔道压浆工作。
4．结语
预应力张拉工序应严格按规范和设计要求进行施工，从思想上高度重视每一环节，确保工程质量。平时可以用数理统计的方法，对近期连续浇筑的几片梁钢绞线伸长量做统计分析，用于指导施工。本梁场截止目前已预制了50榀箱梁，在施工过程中严格按照上述张拉工序控制要点要求进行施工，各种技术、质量指标均处在可控范围之内，并且取得了很好的效果。对于类似预应力结构，具有参考价值。
参考文献：
[1]铁建设[2010]241号《铁路混凝土工程施工技术指南》 中国铁道出版社2013年4月.
[2]TB/T3432-2016 《高速铁路预制后张法预应力混凝土简支梁》中国铁道出版社2016年1月.
[3] GB/T 14370-2015《 预应力筋用锚具、夹具和连接器》 中国铁道出版社 2015年9月.
作者简介：
张林冲，男，1988年10月17日，本科，工程师。苗 举，男，1983年10月10日，本科，工程师。武学莉，女，1985年09月22日，本科，助理工程师。
论文作者:张林冲,苗举,武学莉
论文发表刊物:《基层建设》2019年第11期
论文发表时间:2019/8/5
标签：钢绞线论文; 预应力论文; 千斤顶论文; 孔道论文; 应力论文; 压力表论文; 拉力论文; 《基层建设》2019年第11期论文;