市域（郊）鐵路預應力簡支箱梁張拉控制技術

龔東時 查本怡 劉嘉斌

摘 要：隨著市域（郊）鐵路的蓬勃發展，預制架設的預應力混凝土簡支箱梁也隨之快速運用，而預應力張拉是整孔箱梁質量的控制核心，總結關鍵控制技術對今后形成規范性技術指南具有較大的借鑒意義。文章以杭州至海寧城際鐵路工程為背景，就預應力張拉前的準備、張拉過程控制以及張拉注意事項三個方面詳細闡述了控制技術，最后小結了實際張拉過程中控制效果，為今后市域（郊）鐵路預制箱梁施工提供了重要參考。

關鍵詞：市域（郊）鐵路；預應力箱梁；張拉準備

中圖分類號：U445.57 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2018）26-0136-03

Abstract： With the rapid development of urban （suburban） railway， the prefabricated prestressed concrete simply supported box girder is also used rapidly， and the prestressed tension is the core of the quality control of the whole hole box girder， and the prestress tension is the core of the quality control of the whole hole box girder. The summary of the key control technology is of great reference value for the formation of normative technical guidelines in the future. Based on the Hangzhou-to-Haining intercity railway project， this paper expounds the control technology in detail from three aspects： preparation before prestressing， control of stretching process and matters needing attention. Finally， the control effect in the actual stretching process is summarized， which provides an important reference for the construction of prefabricated box girder in urban （suburban） railway in the future.

Keywords： urban （suburban） railway； prestressed box girder； tensioning preparation

1 概述

橋梁在市域（郊）鐵路線路中占比達到60%以上，并推廣使用預應力混凝土簡支箱梁預制架設技術，這就對預制箱梁的質量控制提出很高的標準化要求，而預應力張拉又是整孔箱梁質量的控制核心，關系到橋梁運行安全，預應力偏大則梁體上拱度大，影響車輛運行舒適性，預應力偏小則梁體抗裂性能不滿足要求。因此，總結市域（郊）鐵路預制箱梁張拉控制的關鍵技術，不僅對今后形成技術規范、施工指南由較大借鑒意義，而且對今后市域（郊）鐵路預制箱梁施工提供了重要參考。

2 工程概況

杭海城際鐵路線路總長46.38km，橋隧比約72%，上部結構優先采用簡支箱梁，標準跨度采用35m，30m用于調跨。標準雙線簡支箱布置采用平分中矢法，直腹彎面設計，橫截面為單箱單室，梁頂寬10.6m，底部寬度為4.5m、梁高2.0m。跨中截面頂板厚0.25m，底板厚0.27m，腹板0.35m。

3 預應力張拉前的準備

3.1 張拉設備選型

目前張拉設備主要有智能張拉設備和手動張拉設備，手動張拉設備由人工操作老式的油泵張拉，張拉應力控制不準，兩端同步性差，對人員依賴性強。智能張拉設備是目前的時代導向，優點明顯，各種千斤頂也特點鮮明，綜合考慮成本后應進行合理選擇張拉設備，本工程選用柳州凌橋有限公司生產的外卡式千斤頂智能張拉設備。

選取張拉設備時考慮張拉精度控制，選型時滿足張拉噸位要求，按照《高速鐵路預制后張法預應力混凝土簡支梁》（TB/T3432-2016）[1]要求，張拉設備應滿足張拉噸位的1.2至2.0倍要求，張拉油表需滿足1.0級要求，張拉時需將油表、油頂、油泵配套進行標定。

3.2 限位板選取

一般錨板眼孔錐度為7°，各廠家生產工藝不同，實際的眼孔錐度和夾片厚度均有所不同，因此各廠家均應有對應鋼絞線偏差而選取不同槽深的限位板，張拉前應采用游標卡尺測量實際鋼絞線直徑，測量三個面取平均值，根據實際鋼絞線直徑選取配套的限位板能有效控制鋼絞線回縮量。

3.3 孔道及錨口損失試驗

孔道摩阻損失在梁體上直接檢測，錨口摩阻損失在另外加工的小梁上做，原理均為主動端和被動端應力差計算摩阻損失。錨口損失檢測時孔道盡量采用光滑管壁，如PVC管或鋼管，使小梁的管道摩阻無限接近于0，更準確地測出錨口損失。

將實際檢測的孔道摩阻和錨口摩阻損失提交給設計單位，請設計單位按照實際的損失情況確定是否調整張拉力，以設計最終確認的張拉力進行預應力張拉。

3.4 預應力筋理論伸長量計算[2]

3.4.1 計算公式

鋼絞線的理論伸長量按照實際試驗檢測的彈性模量計算，計算公式如下：

3.4.2 計算示例

以孔道形式計算鋼絞線伸長量，錨下控制應力1270Mpa，鋼絞線彈性模量195Gpa，K=0.0015，？滋=0.55，錨口、喇叭口摩阻損失為6%，千斤頂工作段長度650mm。由于孔道對稱布置，只需要計算0-4段的伸長量即可。

（5）其他事項

預應力材料必須經過檢驗，且合格，鋼絞線安裝時注意單個孔道內鋼絞線彈性模量差值，一般不大于3Gpa，偏差大則鋼絞線受力不均。混凝土強度、彈模必須符合設計要求。

4 張拉過程控制

4.1 張拉程序及要求

張拉一般分為預張拉、初張拉和終張拉三個階段，預張拉為預防混凝土早期裂紋，初張拉主要是將梁體吊出臺位，騰出梁體占用制梁臺座時間，終張拉為最終控制預應力。張拉采用兩端同步，左右對稱進行，千斤頂安裝應頂、錨夾具、孔道三同心，核查千斤頂、表與校驗時一一對應，張拉時以應力（油表讀數）控制為主，伸長量進行校核，張拉完成24小時后觀察鋼絞線滑絲斷絲情況，合格后采用砂輪機切割鋼絞線，封錨后壓漿。

4.2 張拉伸長量計算

張拉時以20%的控制應力作為初始應力，記錄油缸伸出和工具夾片外露，達到控制應力后持荷5分鐘，測量油缸伸出和工具夾片外露，持荷結束后卸載至10kN左右錨固時測量油缸伸出，計算鋼絞線回縮量。擬定張拉參數，以上述計算的伸長量為理論伸長量，計算實際伸長量、伸長量偏差、兩端不同步率以及回縮量。

5 張拉注意事項

5.1 滑絲

張拉過程中千斤頂在進油或回油時壓力油表大幅度跳動，或繼續進油壓力表讀數反而減小，此時千斤頂的工具夾片可能產生滑絲，滑絲后會使有效預應力降低，影響結構安全；嚴重滑絲時，千斤頂可能會突然彈出，造成重大人身事故。

5.1.1 滑絲的主要原因

（1）鋼絞線與錨夾具硬度差。（2）鋼絞線及夾片銹蝕：鋼絞線或夾片銹蝕后表面損壞，錨固能力消失，張拉或錨固時滑絲。

5.1.2 滑絲的預防措施

（1）進場材料加強檢驗，硬度為必檢項目，不合格退貨處理，嚴禁在工程中使用。（2）鋼絞線及錨夾具安裝后采用防護套罩住，避免雨水以及養護用水澆淋，造成干濕循環，加快銹蝕速度；安裝后及時進行預應力張拉，完成封錨和壓漿作業，特別是空氣濕度較大的環境中更應注意。

5.2 斷絲

5.2.1 斷絲的主要原因

（1）鋼絞線與錨夾具硬度差：一般為夾片硬度大，鋼絞線硬度小，夾片絲牙切入鋼絞線較深，削弱鋼絞線截面面積，減小受力能力而斷裂。（2）鋼絞線銹蝕：鋼絞線銹蝕嚴重后削弱截面面積，減小受力能力而斷裂。（3）錨墊板小口處無混凝土包裹，鋒利的銳角露出，張拉時鋼絞線在該處應力集中，而切斷鋼絞線。

5.2.2 斷絲的預防措施

（1）進場材料加強檢驗，不合格退貨處理，嚴禁在工程中使用。（2）加強鋼絞線及錨夾具防護，避免銹蝕，安裝后及時進行預應力張拉和封錨壓漿工作。（3）波紋管或橡膠管成孔時在錨墊板內塞入棉紗或護套，避免漏漿的同時確保管道在錨墊板內居中，錨墊板小口處有混凝土包裹，避免小口處銳角露出。（4）鋼絞線整束編，整束穿，避免纏繞。

張拉完成錨固后工作夾片處鋼絞線有刮痕損傷，嚴重時影響鋼絞線錨固，造成滑絲現象。

5.3 伸長量偏差超標

張拉時以應力控制為主，伸長量進行校核，張拉后伸長量校核時往往超過±6%要求，且兩端不同步率超過5%。

5.3.1 原因分析

（1）鋼絞線彈性模量不準確，實際彈性模量與計算伸長量時彈性模量不符。（2）張拉應力控制不準確，張拉設備損壞或超過校驗期。（3）孔道線型不順，摩阻損失與伸長量計算時的摩阻損失不符。

5.3.2 預防措施

（1）嚴格材料檢驗，實時材料追溯，清楚各個孔道內鋼絞線的實際彈性模量，同時鋼絞線安裝時注意批與批之間的接口對應，避免單個孔道內批接口時彈性模量差值超過3Gpa。（2）張拉前對設備進行確認，能正常工作，且在校驗期內，頂表完全對應。

6 結束語

本文所述的預應力張拉控制技術在杭海城際鐵路箱梁合計約800孔箱梁施工中得到了運用，張拉過程無滑絲斷絲現象，混凝土質量良好，錨墊板無破碎現象，箱梁的預拱度控制良好。為了給今后市域（郊）鐵路預制箱梁張拉提供參考，小結以下經驗：（1）做好張拉前的各項準備工作、計算理論伸長量、準確測出各道工序產生的損失等，是預應力張拉控制的前提條件。（2）采用智能張拉設備，能實現兩端、左右同步張拉，控制了兩端不同步偏差率，減小了預應力損失，是預應力張拉控制技術的關鍵。（3）做好張拉相關的各項預防措施，是確保鐵路預制箱梁施工質量的重要保證。

參考文獻：

[1]國家鐵路局.高速鐵路預制后張法預應力混凝土簡支梁：TB/T3432-2016[S].北京：中國鐵道出版社，2016.

[2]中華人民共和國交通部.公路橋梁施工技術規范：JTGT F50-201[S].北京：人民交通出版社，2011.