中铁一局集团物资工贸有限公司
摘要：高速铁路桥梁施工中，已广泛采用后张法预应力简支箱梁，所以建立正确的预应力体系尤为重要，以下对高速铁路客运专线32m后张法预应力简支箱梁，预应力施工技术、张拉理论伸长值计算及施工常见问题解决方案进行探讨。
关键词：后张法，预应力筋，张拉，伸长值，计算
随着我国经济持续的发展，人们生活水平的提高和人口的增长及城市化进程的加快，“十一五”到“十三五”期间，中国完成时速在300公里以上的高速铁路大约3万公里。由于高速铁路路基工后沉降要求高，所以在高速铁路建设中主要采用“以桥代路”的方案解决，桥梁梁体主要为后张法预应力混凝土简支箱梁。但目前预应力混凝土桥梁工程施工现场由于缺乏熟练的现场作业人员和工程技术人员，为了保证在钢筋混凝土梁体中建立正确的预应力，保证桥梁质量。为此，提出以下预应力施工技术、张拉理论伸长值计算及施工常见问题解决方案供工程技术人员参考使用。
一．张拉机具设备
1.张拉机具设备数量应能满足施工进度计划和对称张拉的需要。
2.张拉机具设备应与锚具配套使用。
3.千斤顶与压力表的配套检验，确定张拉力与压力表读数之间的关系曲线。
4.注意千斤顶与压力表配套检验的有效期。
二.预应力筋的制作、预应力体系的安装
1.预应力筋的制作
1）下料长度不能仅依设计图纸给定的长度为标准，应经计算确定，计算时应考虑结构的孔道长度、锚具厚度、夹具长度、千斤顶长度、锚杯（过度套）长度以及限位板限位高度。下料时应经常检查预应力筋的切断方法；
2）预应力筋编束应检查预应力筋强度是否相同和有无缠绕现象。预应力筋在储存、运输和安装过程中，应采取防锈或防损伤的措施。
2.管道安装
1）波纹管安装完成后，检查压浆孔、抽气孔、排气孔是否畅通，检查合格后将压浆孔、抽气孔、排气孔用封盖封住，防止浇筑混凝土时水泥浆渗入造成孔道堵塞；
2）抽拔胶管制孔时胶管内应穿放芯棒，芯棒的直径与胶管内径之差不得大于8mm。胶管接头宜设在跨中处，接头用铁皮管套接，套接长度不得小于30cm。胶管与铁皮管间隙不得大于1mm，并应密封不漏浆；
3）有焊接作业时采取有效保护措施，并检查管道有无损坏。
3.锚垫板安装
1）检查有无错误和较大误差，锚垫板与孔道是否垂直。
2）加强钢筋布置是否准确和合理。
3）钢筋和管道是否妨碍浇筑混凝土，如果有妨碍，在浇筑混凝土前要采取有效的技术措施。
三.施加预应力
1.预应力概况简介
1）.32m全梁纵向预应力钢筋分两处设置，分别为腹板束和底板束。腹板束每边四层，每层两束，编号从下到上分别为：N3、N4，N5、N6，N7、N8，N9、N10；底板共有十一束编号从中间到两边N1a、N1b、N2d、N2c、N2b、N2a。示意图如下所示：
预应力孔道位置示意图
2）.全梁预应力张拉分预张拉、初张拉、终张拉三次进行。三次张拉的钢束分别为：预张拉：N6、N2a、N1b；初张拉：N2c、N3、N7、N10、N2d；终张拉：N9、N8、N1a、N2d、N5、N4、N7、N2b、N10、N7、N6、N3、N1b、N2c、N2a。
3）.预张拉和初张拉的锚外控制应力930Mpa，终张拉N3、N5、N7、N9的锚外控制应力为1438.09Mpa；N4、N6、N8、N10为1437.21Mpa；N1a、N1b、N2d、N2c、N2b、N2a为1441.5Mpa。
2.各个预应力张拉阶段构件的混凝土强度：
预应力张拉各阶段混凝土强度应按设计文件图纸确定，当设计无具体要求时应根据相关规范规定确定。一般情况下当混凝土强度达到设计强度的50﹪时拆除内模，外模之拆不移的情况下张拉部分预应力（预张拉）；当梁体混凝土强度达到设计强度的80﹪，即可进行早期部分张拉（初张拉）；在梁体混凝土强度达到设计强度的100﹪且弹性模量达到100﹪时，混凝土领期满足10d方能进行终张拉。
3.伸长量的计算
1）.预应力筋钢绞线的理论伸长值按照整束分段计算法计算：
2）.张拉端至计算截面曲线孔道部分切线的夹角‘θ’。
由于“N3”孔道有两段曲线分别位于L2，L4段上，所以θ1、θ2分别为：
θ1=π/180°*8°=0.1396
θ2=π/180°*6.5°=0.1134
3）预应力钢绞线为：1×7-15.20-1860 标准钢绞线，每根钢绞线截面面积为140Sm/mm2，N3孔道预应力钢绞线为9根。所以N3孔道的钢绞线截面面积Ay =140*9=1260。
4）N3孔道钢绞线伸长值计算具体如下：
N3伸长量计算及各段张拉力
锚前控制应力（MPa）预应力筋面积（㎜）根数应力损失锚前张拉力（N）锚前张拉力之差（N）锚下张拉力
1438.0914090.0695181199314495951348847.887
287.61814090.0695362399
P1平均张拉力KXθμeKX+θμ1-e-（KX+θμ）P1末端张拉力
13428910.004881.81500.642.71830.00885720.008818081336953.632
P2平均张拉力KXθμeKX+θμ1-e-（KX+θμ）P2末端张拉力
12725100.004882.1080.13960.642.71830.099631040.094828611210172.176
P3平均张拉力KXθμeKX+θμ1-e-（KX+θμ）P3末端张拉力
12078270.004880.79500.642.71830.00387960.003872081205486.291
P4平均张拉力KXθμeKX+θμ1-e-（KX+θμ）P4末端张拉力
11564440.004882.2690.11340.642.71830.083648720.080245661108751.251
P5平均张拉力KXθμeKX+θμ1-e-（KX+θμ）P5末端张拉力
10841460.004889.23200.642.71830.045052160.04405235
△L0对应伸长量△L0长度（㎜）△L0对应张拉力（N）预应力筋面积（㎜）钢绞线的弹性模量（MPa）
3.967014495951260198000
△L1对应伸长量△L1长度（㎜）△L1对应张拉力（N）预应力筋面积（㎜）钢绞线的弹性模量（MPa）
9.8181513428911260198000
△L2对应伸长量△L2长度（㎜）△L2对应张拉力（N）预应力筋面积（㎜）钢绞线的弹性模量（MPa）
10.8210812725101260198000
△L3对应伸长量△L3长度（㎜）△L3对应张拉力（N）预应力筋面积（㎜）钢绞线的弹性模量（MPa）
3.879512078271260198000
△L4对应伸长量△L4长度（㎜）△L4对应张拉力（N）预应力筋面积（㎜）钢绞线的弹性模量（MPa）
10.5226911564441260198000
△L5对应伸长量△L5长度（㎜）△L5对应张拉力（N）预应力筋面积（㎜）钢绞线的弹性模量（MPa）
40.1923210841461260198000
△L总伸长量157.8
4.油表读数与实际伸长值的量测：
1）全梁张拉时采用4只350吨油顶。每只350吨的油顶及其对应的油表。
油表读数可通过每只千斤顶效验后所得线性回归方程计算例如：809021#千斤顶所对应的油表0804902#读数
.
方程中：ｐ—表示压力表读数；
?—表示锚外张拉力（锚外控制应力*预应力束截面面积*1/1000）。
2）预应力筋张拉前需先调整初应力（本次计算取控制应力的20%），张拉按下列程序执行：
零―20﹪ бcon初始应力（量缸体伸出值a和工具夹片外露值e）-控制应力бcon（量缸体伸出值b和工具夹片外露值f、计算实际伸长值ΔL、静停5分钟）-再次测量工具夹片外露值并做好记录-锚固（油压回零、卸下千斤顶后在工作夹片外画线做标记）
ΔL=（b+f）-（a+e）
3）预应力筋采用张拉力控制，并以伸长值进行校核。实际伸长值与理论伸长值的差值控制在6﹪以内且两端伸长值之差应控制在10﹪否则应暂停张拉，待查明原因并采取措施予以调整后，方可继续张拉。
4）超误差的原因判断和采取的措施
伸长值过大或过小对预应力混凝土结构都是不利的，产生超误差的原因可能有：
①作业人员的量测、读数误差、尺误差；
②千斤项、油表故障；
③千斤顶、油表未校验或校验过期、使用次数超过规定；
④锚垫板与孔道不垂直或管道局部有灰浆；
⑤孔道的摩擦损失计算与实际不符；
⑥预应力筋材料质量不稳定；
⑦预应力筋弹性模量与计算时的取值不一致；
⑧操作方法不当，两端伸长值相差过大。
当误差为上述原因造成时可以采取下列措施进行调整：
①对作业人员进行培训；
②对张拉设备进行检查和校验；
③消除局部故障；
④调整操作方法，使两端伸长值大致相同；
⑤对预应力钢绞线材料重新取样试验，特别是在预应力筋材料质量不稳定时，应在盘中、两端分别取样试验；
⑥进行摩阻损失测定，调整张拉控制力；
⑦预应力钢绞线弹性模量的测定。在结构实体上至少进行10 次。弹性模量测定后对理论伸长值进行修正；
⑧原因不明时对张拉力进行有限调整。
五.注意事项
1.L0 长度应考虑张拉工具锚与工作锚之间的参加张拉伸长的长度，不同型号的千斤顶，其长度不同，应现场量测。
2.预应力筋弹性模量Eg 和截面面积A g 应以进场的预应力筋按规定检测频率检测所得，不能以弹模1.98×105 MPa定值和公称面积代替。且在Eg、A g 发生变化时，应及时调整理论伸长值和张拉控制应力。
3.бcon考虑锚具变形、预应力筋回缩和分块拼装构件的接缝压缩等引起的应力损失，通常采用超张拉的方法予以减少。
4.张拉时箱梁两侧腹板宜对称张拉，特殊情况下不平衡束不能超过一束。必须严格按照设计图规定的编号及张拉顺序张拉。张拉完成24小时后经检查全梁断、滑丝数量不得超过钢丝总数的0.5﹪，且一束内不得超过一丝，也不得位于同一侧。
参考文献
1.《客运专线铁路桥涵工程施工技术指南》……铁道部经济规划研究院
2.《铁路混凝土工程施工技术指南》………铁道部经济规划研究院
3.《客运专线铁路预应力混凝土箱型简支梁桥梁制造、运输、架设施工技术规程》……中国铁路工程集团公司
4.《后张法预应力筋理论伸长量精确计算方法探讨》…………刘绪明
5.《后张法预应力桥梁工程施工监理》………罗代松，张庆华，王旭威
论文作者:王超
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2019年6期
论文发表时间:2019/7/9
标签：预应力论文; 拉力论文; 弹性模量论文; 孔道论文; 长度论文; 混凝土论文; 应力论文; 《建筑学研究前沿》2019年6期论文;