關于橋梁預應力張拉施工質量控制的探討

陳旺

摘要：預應力施工時，采用張拉控制應力和伸長量雙控，實際伸長量與理論伸長量誤差不得超過6%，回縮量不超過6mm。本文結合某特大橋主跨（76m+126m+76m）懸臂掛籃中預應力張拉施工，總結出一套較適用于現場預應力施工的質量控制要點。

關鍵詞：預應力施工質量控制探討

一、工程概況

某大橋主橋為（76+126+76）m變截面單箱單室連續鋼構，主墩頂0#號塊梁段長12.0m，0號塊設置有縱向預應力束4束，采用雙向張拉；腹板W1為2束，頂板T1為2束；W1采用17股φs15.2鋼絞線，孔道長度13352mm，T1采用采用19股φs15.2鋼絞線，孔道長度12005mm；W1、T1錨下控制應力均為1395MP；

二、預應力張拉過程施工質量控制情況簡述

墩頂0號塊于2014年7月10日澆筑完成，7月5日完成千斤頂及油表標定和設計圖紙伸長量復核工作，均準確無誤；7月17日經試驗檢測同條件養生的混凝土強度及彈性模量均超過90%，混凝土齡期超過7天，符合張拉條件；7月18日上午進行0號塊預應力張拉。

張拉采用《公路橋涵施工技術規范》（JTJYF50-2011）的“雙控法”控制；張拉采用智能張拉系統，伸長值測量采用測量千斤頂活塞伸長值方法；施工過程按以下張拉順序進行張拉：

0→初應力10%σcon→中間過程20%σcon→100%σcon（持荷5min）→錨固

實測伸長量計算公式為：L=100%+20%-2×10%

伸長率計算：（實測伸長值-理論伸長值）/理論伸長值×100%

0號塊預應力張拉過程中，發現實測伸長量與理論伸長量相比，誤差均超過±6%的規范要求。

三、伸長量超限原因分析

出現問題后項目部組織技術人員分析原因，首先對千斤頂和配套油表重新標定，證明回歸方程是正確的；其次對鋼絞線的彈性模量和橫截面進行試驗驗證；再次對設計提供伸長量進行復核，確信理論伸長值計算所采用的參數是準確的；最后對采集的實際數據進行分析。

在對所有可能造成伸長量超限的原因分析和驗證過程中發現：

1、千斤頂內鋼絞線長度70cm也參與了張拉，對短束鋼絞線影響伸長率影響很大，必須在伸長量計算中予以扣除。按照胡可定律計算張拉預應力束時千斤頂內鋼絞線伸長量為：LQ=L×σ/Ep=0.7×1395/（1.95×105）=5mm，兩端張拉時該段鋼絞線伸長量為5×2=10mm；所以W1、T1的理論伸長值應該在原來基礎上加10mm。

2、鋼絞線在實際張拉過程中，錨固段的工具夾片在張拉過程中存在一個工具夾片內縮值，在考慮伸長值時，對這個工具夾片內縮值予以扣除后，才是真正的實際伸長值。工具夾片內縮值為初應力工具夾片外露值與張拉到控制應力工具夾片外露值相減得出，通過三次現場張拉測定，工具夾片內縮均值為4mm，兩端張拉工具夾片內縮為4×2=8mm。由于這個內縮值很小，在鋼絞線進行常規張拉計算時，很容易忽略不計，但在短束預應力張拉過程中，要求伸長值容許偏差范圍很小，所以對短束鋼絞線張拉實測伸長值修正時，扣除工具夾片內縮值8mm才為實測伸長值。

四、伸長率修正結果

通過以上數據原因分析，理論伸長值=設計伸長值+千斤頂工作長度內伸長值10mm；實測伸長值=實測伸長原始值-工具夾片內縮值8mm；通過對理論伸長值和實測伸長值調整，對初次張拉數據的修正，修正后的伸長率均在±6%范圍內，滿足《公路橋涵施工技術規范》（JTJYF50-2011）要求。

五、力筋伸長量與回縮量的正確計算方法

通過以上實例證明，用智能張拉控制系統進行后張預應力鋼絞線施工中，采取測量千斤頂活塞伸長值方法得出實測伸長值時，應充分考慮千斤頂張拉工作段長度內的理論伸長值和工具夾片在隨著張拉力的增加夾片外露減少而產生的工具夾片內縮值。

以下根據后張預應力施工操作方法對預應力伸長量及回縮量測量計算方法進行總結，供同行在預應力施工中參考使用。

（一）智能系統控制張拉的預應力筋伸長值計算

①L0—張拉至初應力σ0千斤頂活塞伸長值

②L1—張拉至相鄰級應力σ1（σ1=2σ0）千斤頂活塞伸長值

③LK—張拉至控制應力σK千斤頂活塞伸長值

④LQ—千斤頂張拉工作段長度內預應力筋的理論伸長值

LQ=L×σK/Ep，L為千斤頂工作段內鋼絞線長度，σK為張拉控

制應力，Ep為鋼絞線彈性模量。

⑤Ns—張拉過程中工具夾片產生的名義內縮值

Ⅰ.從初應力σ0張拉至相鄰級應力σ1時工具夾片內縮值Ns1為：

Ns1=l0-l1

Ⅱ.從初應力σ0張拉至控制應力σK時工具夾片內縮值Ns2為：

Ns2=l0-lK

Ⅲ.張拉過程中工具夾片產生的名義內縮值Ns為：：

Ns=Ns1+Ns2

式中：l0—張拉至初應力σ0時工具夾片內縮初始值

l1—張拉至相鄰級應力σ1（σ1=2σ0）時工具夾片內縮值

lK—張拉至控制應力σK時工具夾片內縮值

⑥LZ—預應力筋一端的張拉實測伸長值為：

LZ=（LK+L1-2L0）-LQ-Ns

⑦當使用同一類工具錨時，可將前3到5孔預應力筋張拉時工具夾片內縮值的平均值Ns作為后續預應力張拉施工計算的固定數值，在計算程序中予以深度，可不再逐束進行現場實測，但應定期復核。此時LZ—預應力筋一端的張拉實測伸長值為：

LZ=（LK+L1-2L0）-LQ-Ns

⑧LL—理論伸長值

⑨伸長量偏差=（LZ-LL）/LL。伸長量偏差應在±6%之內，否則應暫

停施工，查找原因。

（二）智能系統控制張拉的預應力筋回縮量計算

施工前設定智能系統的張拉程序，在千斤頂張拉至σK、持荷5min、測量完伸長量LK，增加一個步驟，即回油至初應力σ0時持荷，測量伸長量LM，然后回油至0，完成張拉工作。

①LK—張拉至控制應力σK千斤頂活塞伸長值

②LM—回油至初應力σ0時千斤頂活塞伸長值

③σ0、σK—分別為初應力、張拉控制應力

④LQ—千斤頂張拉工作段長度內預應力筋的理論伸長值

⑤SH—預應力筋回縮量

SH=（LK—LM）-（1—σ0/σK）LQ

式中：（1—σ0/σK）LQ—指σ0→σK行程的千斤頂工作長度的鋼絞線伸長量。預應力筋回縮量SH不應大于6mm，否則應暫停施工，查找原因。

六、預應力鋼絞線張拉要點及其他注意事項

1、預應力筋伸長量測量方式、理論伸長量、千斤頂工作段長度的理論伸長量（一端）、伸長量偏差公式、工具夾片內縮量Ns、預應力筋回縮量SH等信息應填寫在張拉記錄表中，以利于復核計算。

2、對于多行程張拉，倒頂時的中間行程的數據需完整檢測、記錄并計算。

3、張拉施工初期，應比較各孔預應力筋在初應力至相鄰級應力區間的伸長量數值，當變異性較大時，可適當提高初應力值。

4、張拉施工方案應包括各階段工作內容，計算書中的張拉計算步驟應清晰、完整。

結束語

通過對居多在建公路項目橋梁工程預應力施工調查中，發現部分橋梁預應力后張施工不規范，存在力筋伸長量、回縮量測量操作不正確、計算方法錯誤或回縮量沒有檢測，特別體現在短束張拉伸長量偏差超限，而沒有及時原因分析，影響到預應力張拉控制的準確性。本論文通過現場預應力鋼絞線張拉實例，發現問題、分析問題、解決問題、總結經驗提出正確理論，做到舉一反三，確實運用到預應力張拉伸長量計算中去，確保橋梁結構質量和安全。