《双洎河渡槽预应力张拉施工技术》

《双洎河渡槽预应力张拉施工技术》

张柱勋

中国水利水电第四工程局有限公司  青海省西宁市  810000

摘要：从施工技术角度讲述双洎河渡槽预应力筋张拉控制技术，尤其是千斤顶和测力计配套使用之间关系，预应力孔道磨阻试验和移动模架过孔前预应力张拉优化问题。

关键词：双洎河渡槽  预应力张拉  千斤顶  测力计

1、前言

双洎河渡槽身为两联四孔，跨度为30m，共20跨，单孔净宽7m、槽高7.9m。单跨渡槽一期混凝土（C50)方量为987m³，单跨总重量为2500t。渡槽为三向预应力混凝土结构，预应力孔道一共为569孔，其中纵向的63孔，横向的128孔，竖向的378孔。渡槽采用移动模架现浇施工的方法。南水北调工程为国建重点工程，对渡槽预应力张拉控制非常严格，要求在渡槽预应力孔道上安装测力计检测预应力张拉损失和对预应力张拉完成后预应力的变化情况，确保渡槽的使用安全。

2、预应力张拉工艺

2.1、锚垫板、螺旋筋预埋

根据渡槽预应力孔道设计图纸，在移动模架制作时，在模板上预先开设锚垫板安装加固的螺栓孔，这样保证了锚垫板安装位置和角度的准确性，同时加快了预应力的施工进度。螺旋筋在锚下加强钢筋安装完成后进行安装，同锚下加强钢筋网片焊接在一起，保证其位置准确。

2.2、钢绞线的下料、编束和穿束

2.2.1、预应力筋的下料长度应通过计算确定，计算时应考虑结构的管道长度、锚夹具厚度、千斤顶长度、焊接接头预留量、冷拉伸长值、弹性回缩值、张拉伸长值和外露长度等因素。同时还应考虑测力计的高度和仪器上下垫板的厚度。

2.2.2、采用单根直接穿入的方式穿束，在穿束之前对钢绞线进行编号，钢绞线的前端安装胶套或者用胶带包扎，防止在穿束过程中钢绞线扭结，扎破波纹管。

2.3、钢绞线张拉准备工作

2.3.1、选用的张拉千斤顶须保证预应力钢绞线在张拉过程中的安全可靠和准确性，并且便于处理在张拉过程中产生的滑丝、断丝现象。千斤顶最大行程根据张拉时预应力钢绞线的伸长量，并考虑初始张拉时预留行程量等因素决定，其张拉行程由下式决定：

S=△L＋（3～5）cm

                式中  S为千斤顶最大张拉行程 （㎝）

△L为钢绞线伸长量（cm）

2.3.2、张拉油压表采用防震型，其精度等级采用0.4级。量程0~60Mpa，直径150㎜。

2.3.3、在首跨槽预应力筋张拉前，应对孔道摩阻损失、喇叭口摩阻损失和锚口摩阻损失进行实际测定，根据实测结果对张拉控制力作适当调整后再行确定。

2.3.4、根据设计提供的张拉力和预应力孔道曲线计算出油压表每级的数值和钢绞线的伸长量，便于在张拉过程中控制。

2.3.5、张拉前预应力钢绞线都应进行单根预紧，预紧应力为0.1σcon,预紧时确保两张拉端为同一根钢绞线，并保证两端钢绞线的伸长量基本一致。

3.4钢绞线张拉

3.4.1预应力张拉时为了使混凝土压缩均匀受力，应根据渡槽结构尺寸对称张拉，渡槽张拉顺序每阶段按先纵向后横向再竖向，纵向和横向曲线束均为两端张拉，竖向和横向直线束为一端张拉。预应力张拉按五个阶段进行，0→10%σcon→25%σcon→50%σcon→75%σcon→100%σcon（持续2min→补张至100%σcon），σcon=0.75fptk。

3.4.2同一孔道两端必须采用吨位相同的千斤顶，保证两端同步张拉。预应力筋的实际伸长值与计算伸长值的差值不得大于±6%；同束两端伸长量相差不超过10%，否则证明两端张拉不同步；因处理滑、断丝而引起钢绞线束重复张拉时，同一束钢绞线张拉次数不得超过3次。若钢绞线与锚具因滑丝而留有明显刻痕时，必需更换夹片、钢绞线。

3.4.3张拉过程中出现终张拉时发现初张拉的锚具当中夹片断裂，锚具内夹片错牙在2mm以上，锚具产生裂纹损坏,切割钢绞线或者压浆时发现又发生滑丝的，需要换钢绞线（或夹片）重新张拉。

3.4.4钢绞线张拉优化

预应力全部张拉完成后再进行移动模架过孔，占用的时间较长，为了加快施工进度，确保移动模架过孔时槽身的安全性，委托第三方对移动模架过孔时渡槽的张拉情况进行检算，经设计复核，确定只要张拉的预应力孔数达到设计的50%即可过孔（不考虑灌浆）。

3.4.5钢绞线张拉千斤顶和测力计联合率定

为了准确获得实际渡槽的孔道、锚口及喇叭口引起的预应力损失，保证渡槽预应力筋的实际有效预应力，在现场按照渡槽预应力孔道1:1的模型预制了试验台座进行了孔道摩阻试验。并对千斤顶和测力计进行联合率定。

3.4.5.1联合率定

现场条件下，在工地试验台直线（ZD1）、曲线（ZZ5）孔道上进行千斤顶、测力计、锚板的联合率定，检验现场条件下千斤顶油表与测力计读数的相互关系。

根据试验要求，ZD1和ZZ5两个试验孔道测力计分别为1400KN和1800KN，试验结果为：

ZD1回归方程：y=0.019951X+0.632867

ZZ5回归方程：y=0.021202X+0.331007

3.4.5.2锚圈口摩阻损失率的测试

经数值分析，9束曲线和7束直线预应力孔道锚圈口损失值分别为5.36﹪和5.16﹪。

3.4.5.3直线孔道K值的测试

根据测得数值得下表：

测试孔道相关数值                表1

由

得:= 0.002895701

= 0.001284543

P1和P2—主动端的平均值和被动的平均值

根据以上数值，HW2孔道偏摆系数较大，说明塑料波纹管在安装过程中位置不准确。

3.4.5.4曲线孔道磨阻系数测试

试验采用单端张拉测试方法。每束的预应力分级张拉，并记录读数。每次试验重复张拉加载两次。此试验结果应为管道摩阻损失。每级所得摩阻损失率的极差不应超过平均值的30%，否则应舍去此值并分析离差过大的原因。试验结果取舍去后的平均值。

根据《铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计规范》（TB 10002.3-2005），张拉时，由于预应力钢筋与管道间的摩擦引起的预应力损失按下式计算：

                       （1）

由式（1）可知，在预施应力过程中，离张拉端处因管道摩阻而损失的力筋束内力值为：

                    （2）

当采用一端张拉一端固定的方法来测定参数和时，式（2）则可写为：

                          （3）

试验存在误差是不可避免的。假定式（3）的误差为，则有：

（4）

如果有n束力筋束，则式（4）变为：

（5）

式中，、分别为第根力筋束的、，，从而得到全部力筋束测试误差的平方和为：

                   （6）

欲使得试验误差最小，应有：

，                            （7）

由式（6）和式（7）可得：

                  （8）

因此，可根据管道摩阻测试结果，由式（8）建立、的联立方程，求得、。

将测得数据1.05级的主动端和被动端数值汇总，并求平均值和损失率，以及测试的预应力孔道相关数值如下：

注：Z1、Z2—主动端测力计读数值,b1、b2—被动端测力计读数值

P1、P2—主动端和被动测力计读数值的平均值

根据前述的试验原理和对测得数据的分析，取ZZ2，ZZ3，ZZ4三种预应力孔道的测试数据（表3）代入公式（8）得方程：

⑴ 0.31861μ+26.74359k=0.12174

⑵ 26.74359μ+2580.54120k=10.76187

解得管道摩阻系数＝0.24629，偏摆系数＝0.0016179。

3.4.5.5锚固回缩损失测试、锚具内宿值测试

锚固回缩损失计算公式：锚固回缩损失=

采用油缸伸长量计算公式：

依据上述公式对检测数值进行分析，其中ZD1、HW2、S1、S2和ZZ5五种预应力孔道的锚固回缩损失平均值为9.84%，HN1和HN2横向曲线预应力孔道的锚固回缩损失平均值为20.22%；总的锚固回缩损失平均值为12.81%，锚固内缩量平均值为5.13mm。

3.5自我总结

随着高速铁路的快速发展和南水北调工程大型渡槽的建设，大型桥梁得到广泛的应用。经过宁杭高铁，南水北调工程桥梁移动模架现浇的施工总结，桥梁移动模架现浇的方法由于受现场条件因素的影响，桥梁预应力张拉比较困难，为了加快施工进度保证施工质量，我认为以下几点比较重要：首先是张拉设备的选型，千斤顶，油压表和油泵必须满足要求，保证行程能完成一次张拉，不要中途来回回油，增加工作量；其次钢绞线分批张拉，在满足设计结构受力的情况下过孔前只张拉一部分先满足过孔，一部分待过孔后在进行张拉；其三就是要做好千斤顶，油压表和测力计的联合率定和孔道磨阻试验，确保张拉数值得准确性。

3.6参考文献：

3.6.1《水电水利工程预应力锚索施工规范》（DL/T5083-2010）；

3.6.2《预应力筋用锚具、夹具和连接器应用技术规程》（JGJ85-2010）；

3.6.3《南水北调中线干线工程预应力设计、施工和管理技术指南》（2011年10月）；