格庫鐵路甘森制梁場預(yù)應(yīng)力工藝施工質(zhì)量控制

王建輝

（中鐵二十二局集團(tuán)第六工程有限公司，陜西延安 716000）

預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)件充分發(fā)揮了高等級混凝土的抗壓性能及高強(qiáng)度鋼絞線的抗拉性能，以其良好的組合受力特性在橋梁工程中得到了廣泛的應(yīng)用。在此類結(jié)構(gòu)件中，能否把握住力筋的終張應(yīng)力值，是影響預(yù)應(yīng)力效果的關(guān)鍵因素。在結(jié)構(gòu)件中，有效預(yù)應(yīng)力值比設(shè)計值過大的話，則預(yù)應(yīng)力筋與混凝土的破壞不會同步發(fā)生，這時結(jié)構(gòu)件容易出現(xiàn)脆性破壞；相反預(yù)應(yīng)力值過小，則不能有效提高混凝土結(jié)構(gòu)件的抗裂度和剛度要求，因此應(yīng)力太大或者太小對構(gòu)件本身的承受能力和日常應(yīng)用都會很不安全。所以說現(xiàn)場施工中，對預(yù)應(yīng)力大小的控制是相當(dāng)重要的。

本文根據(jù)格庫鐵路甘森制梁場T梁施工實(shí)踐，探討了在預(yù)制T梁中預(yù)應(yīng)力施工控制要點(diǎn)：

1 張拉機(jī)具的選擇

目前預(yù)制梁場對梁體施加預(yù)應(yīng)力時普遍采用油泵為動力，牽引千斤頂進(jìn)行，需要人員監(jiān)測油表數(shù)據(jù)和油頂行程。此類施工工藝對人員經(jīng)驗(yàn)依賴性太大，作業(yè)時缺少行之有效的控制措施，摻雜了大量的人工干預(yù)，并且操作過程很煩瑣，測量精度還低，難以實(shí)現(xiàn)預(yù)應(yīng)力準(zhǔn)確控制。為解決以上施工難題，我格庫項目部甘森梁場通過實(shí)地考察選擇了智能預(yù)應(yīng)力系統(tǒng)來完成橋梁的預(yù)應(yīng)力施工作業(yè)。通過智能預(yù)應(yīng)力系統(tǒng)的使用，使我梁場的橋梁預(yù)應(yīng)力施工在自動同步、張拉力精確控制、伸長值精確控制、張拉效率顯著提高、安全性得到有效保障等方面有了顯著提升。

在千斤頂噸位上，我場選擇了300t穿心式千斤頂，現(xiàn)場生產(chǎn)的梁型為2101系列T梁，張拉作業(yè)中的最大值計算為：1395MPa×140mm2×11=214.83t（1395為控制應(yīng)力，140為單根鋼絞線的截面積，11為單孔道鋼絞線根數(shù)最大值）滿足214.83t×1.2≤300t的要求。

2 材料的選擇及使用

在預(yù)應(yīng)力施工中，張拉材料有鋼絞線、精軋螺紋鋼等，格橋根據(jù)設(shè)計要求，采用了低松弛預(yù)應(yīng)力鋼絞線，其技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)符合（GB/T 5224—2014）之規(guī)定。

錨具為15-7、8、9、10、11共5種型號，錨具所使用的材料必須符合相關(guān)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，并經(jīng)省、部級鑒定；有化學(xué)成份合格證明書，質(zhì)量保證書或驗(yàn)收試驗(yàn)報告等證明性材料。

3 作業(yè)人員的組織

現(xiàn)場預(yù)應(yīng)力作業(yè)工人應(yīng)進(jìn)行工序考核，達(dá)到甘森梁場的企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求后才允許進(jìn)入工班施工作業(yè)。我場T梁張拉作業(yè)時，單側(cè)梁端配備了2名張拉作業(yè)人員，1名質(zhì)檢人員和1名安全員。并且在預(yù)應(yīng)力施工時，要求張拉人員必須時刻保持頭腦清醒，注意力集中，服從指揮，嚴(yán)格按照技術(shù)交底上的數(shù)據(jù)進(jìn)行張拉，不得出現(xiàn)數(shù)據(jù)上的超拉或少拉。

4 施加應(yīng)力前的準(zhǔn)備

（1）對于后張法梁體，同條件養(yǎng)生的試塊混凝土強(qiáng)度、齡期及彈性模量均要達(dá)到設(shè)計要求。

（2）工程部組織作業(yè)工人進(jìn)行現(xiàn)場交底，保證張拉工班人員迅速把控該工序的重點(diǎn)和難點(diǎn)。

（3）鋼絞線經(jīng)甘森制梁場中心試驗(yàn)室檢驗(yàn)且合格，錨板、夾片等經(jīng)外檢合格。

（4）張拉施工現(xiàn)場必須采取可靠的安全防范措施及警示標(biāo)識。

5 張拉力值與程序

5.1 張拉控制應(yīng)力

設(shè)計藍(lán)圖中，σcon指的是鋼絞線在第二階段張拉后的應(yīng)力，應(yīng)與設(shè)計中給定的錨具下控制應(yīng)力相一致，并已經(jīng)包含了各項預(yù)應(yīng)力損失。

5.2 預(yù)應(yīng)力施工程序

夾片式錨固體系的工作原理可以總結(jié)為：在油頂出油缸張拉到設(shè)定的張拉應(yīng)力后，開始回油，由于此時有限位板的作用，夾片在錨環(huán)錐口內(nèi)回縮而形成良好的自錨固。鋼絞線在張拉時，應(yīng)調(diào)整到初始應(yīng)力，我甘森梁場根據(jù)實(shí)際試驗(yàn)檢測，將控制應(yīng)力σcon的20%作為初始應(yīng)力值。

鋼絞線在施加預(yù)應(yīng)力時，必須按照橋梁藍(lán)圖給定的順序進(jìn)行，這樣才能保證整體張拉力的作用軸線位于梁體幾何中心內(nèi)，以防橋梁某個斷面受力不均，梁體將會處于不穩(wěn)定狀態(tài)，梁體質(zhì)量勢必會受到影響。

后張法張拉程序?yàn)椋?/p>

安裝千斤頂及工具錨→初應(yīng)力（測伸長值及工具夾片外露值）→σcon（持荷5min，測伸長值及工具夾片外露值，錨固）→回油，作標(biāo)記線，進(jìn)行下一個孔道作業(yè)。

6 鋼絞線理論伸長值的計算與取值

鋼絞線理論伸長值L（mm）計算方法為：

式中：L——預(yù)應(yīng)力筋伸長值；

P——鋼絞線的平均張拉力值；

l——從預(yù)應(yīng)力施加端到截取斷面的孔道長度；

Ar——預(yù)應(yīng)力筋截面面積；

Eg——鋼絞線的彈性模量值。

式中：P——預(yù)應(yīng)力筋張拉端的張拉力；

θ——從張拉端至計算截面曲線孔道部分，切線的夾角之和；

k——預(yù)留孔道局部偏差對摩擦的影響系數(shù)，取每延米值；

μ——鋼絞線與預(yù)留孔道內(nèi)壁的摩擦系數(shù)。

即伸長值公式為：

（1）上述式子中，對于相同類型的橋梁，同一孔道的鋼絞線伸長值計算時，彈性模量的取值大小對最終的計算結(jié)果影響最大。因此，鋼絞線的彈性模量值應(yīng)通過現(xiàn)場取材，送到中心試驗(yàn)室，經(jīng)過試驗(yàn)測定，用實(shí)際值進(jìn)行伸長值計算，才能使計算有依據(jù)性。

（2）對于后張法梁體摩擦系數(shù)的使用與構(gòu)件屬性、預(yù)留孔道成孔質(zhì)量都有相當(dāng)大的關(guān)系。往往橋梁藍(lán)圖中只會給定該種梁型的預(yù)應(yīng)力損失的一個參考值，為了得出該梁型準(zhǔn)確的摩擦系數(shù)，在進(jìn)行張拉前必須請具有相關(guān)資質(zhì)的檢測單位對梁體進(jìn)行管道摩阻、喇叭口瞬時損失測試，并將測試的結(jié)果及時通知橋梁設(shè)計單位，以便設(shè)計單位確定張拉力是否需要調(diào)整以及調(diào)整值大小。

7 鋼絞線實(shí)際伸長值的測量與校驗(yàn)

（1）預(yù)應(yīng)力筋實(shí)施預(yù)應(yīng)力時，由松弛狀態(tài)增加到初始應(yīng)力（終張控制應(yīng)力的20%）后再進(jìn)行兩步張拉，現(xiàn)場第一次測量伸長值從施加到初始應(yīng)力時開始進(jìn)行測量，施加應(yīng)力到第二步（本梁型控制應(yīng)力）時再次測量伸長值，兩次伸長值之差即為梁體某個孔道一側(cè)的實(shí)際伸長值。

（2）我場鋼絞線的實(shí)際伸長值與理論伸長值偏差，按不超過±6%進(jìn)行控制。但在現(xiàn)場實(shí)際張拉作業(yè)時，實(shí)際伸長值與理論伸長值之間總存在一定的誤差，經(jīng)過現(xiàn)場取樣檢測分析，產(chǎn)生誤差的原因有以下幾點(diǎn)：

①現(xiàn)場張拉孔道內(nèi)所使用鋼絞線的彈性模量與該孔道鋼絞線的伸長值計算時所用彈性模量值存在差異，即便現(xiàn)場按規(guī)定進(jìn)行了取材、檢測，在數(shù)值上也會存在偏差。

②橋梁在現(xiàn)場進(jìn)行預(yù)制時，各單位的管理水平和施工精度存在差異，導(dǎo)致橋梁的預(yù)留孔道成孔順直度和光滑度存在較大差異。

③鋼絞線的截面存在誤差，鋼絞線生產(chǎn)廠家為了使材料強(qiáng)度盡可能滿足要求，會把鋼絞線截面加工得偏大一些。

8 我場預(yù)應(yīng)力施工注意事項

（1）梁體張拉時兩側(cè)同布張拉，并同時達(dá)到同一荷載值。

（2）梁體張拉開始前，保證千斤頂、錨具、孔道三者同心，才能進(jìn)行張拉施工。

（3）當(dāng)鋼絞線的實(shí)測彈性模量差值超過5GPa時，不得穿入同一孔道使用。

（4）梁體兩端的實(shí)測伸長值不同步率控制在5%之內(nèi)，不滿足要求時應(yīng)查明原因后再進(jìn)行張拉作業(yè)。

（5）張拉作業(yè)區(qū)域必須實(shí)施有效隔離，并應(yīng)設(shè)置明顯的安全標(biāo)識，無關(guān)人員不得隨意入內(nèi)。

（6）張拉時及張拉后梁體兩端正面不得站人，并應(yīng)設(shè)置防護(hù)設(shè)施。

（7）檢修電路系統(tǒng)時，不準(zhǔn)帶電操作張拉設(shè)備；千斤頂油管不得帶壓進(jìn)行檢修。