预制箱梁后张法锚下应力质量控制问题探讨

预制箱梁后张法锚下应力质量控制问题探讨

曹开禄

上海浦东路桥（集团）有限公司  上海市

摘要：通过对某预制梁场箱梁后张法预应力施工实例进行分析，探讨如何在预应力张拉作业时提高锚下应力合格率。通过对影响锚下应力合格率的多个因数进行分析，并对编束、理论伸长值计算参数纠偏、单顶预张拉及伸长值测量等因素进行准确控制，总结出一套较适用于现场施工的，使锚下应力合格率极大提高的方法。

关键词：后张法；锚下应力施工；计算；实测；单顶预张拉

引言

当前，后张法预应力技术因在提升桥梁的稳定性、安全性和整体使用寿命上有着独特的优势和作用，在市政桥梁工程建设中得到广泛应用和推广。预应力在梁体受力中发挥着关键性作用，与此同时，影响预应力施工合格率的因素较多，特别是理论伸长值计算、实际操作过程控制不严以及数据采集偏差，能否解决影响因素是提高锚下应力合格率的关键。

1．工程概况及地质情况介绍

该预制梁场是某市政道路的预制梁场，预制梁场预制34m箱梁96片，40m箱梁24片，30m箱梁80片、16m空心板130片。该项目预应力采取后张法来施工，其中预应力筋选择的是低松弛高强度φs15.2mm钢绞线，fpk=1860Mpa，锚下张拉控制力为 σk=0.75fpk＝1395MPa，截面积为140mm2。锚具采用YM15-3、YM15-4、YM15-6、YM15-7（详见图1-1、表1-1）。全部采用两端双控张拉，主要采用应力控制，精准校核伸长率。

图1-1 34m箱梁中梁钢束构造大样图

表1-1 一片预制想来那个钢绞线数量表

2．锚下应力合格率问题及分析

箱梁2#-2、4#-2完成张拉后在规定时间内进行了锚下应力检测，检测结果显示合格率为85%，整体合格率偏低。梳理分析后张法预应力施工的整个工艺流程后发现，需要精准控制锚下应力张拉施工及准确测量伸长值。如表2-1所示。

表2-1 锚下应力检测统计表

3．原因分析

3.1 从施工方面分析

3.1.1 根据现场施工调查，存在的主要问题是预应力钢绞线在穿线时，部分采用单根穿束，整体穿束时没有经过严格的疏编流程与绑扎成束。

3.1.2 其次的问题存在于张拉过程中，没有对各单根钢绞线进行预张拉，会导致其松紧不一。在实际调查中发现，穿束后没有按常规进行单根预张拉，单根钢绞线松紧不同，影响均匀度。

3.1.3 同时还有预应力波纹管的问题，在安装时直线段不够平顺曲线段不圆滑，接头位置不顺畅，浇筑混凝土时有混凝土渗入管道等。

3.2 从计算方面分析

摩阻测试后确定的k、μ未对设计进行修正。

根据实际调查，现场伸长值计算时使用参数为经验值未经摩阻测试纠偏，导致k值和μ值有误差，不准确。

3.3 从施工数据采集分析                                                                                                                                                                                  

调查施工数据后发现，采用测量张拉端千斤顶活塞的伸出量的方法来测量钢绞线的实际伸长量，两端张拉偏大了6--8mm，误差过大。

4．控制措施

4.1 钢绞线疏编穿束

针对锚下应力检测结果出现的问题，当前同束不均匀度不合格，应检查并改进梳编穿束工艺。经过分析，为避免单根穿束引起钢绞线互相缠绕，导致张拉时钢绞线受力不均。因此把一根钢束里面的全部预应力钢绞线做为一个整体穿入孔道中，是比较科学有效的做法。

针对本案例钢绞线整束数量不多、长度不是太长时应整体穿束，在束的前端设置特质索引头或者特定的束网套，以便于导向穿束，且能保证整束紧实牢固、不来回扭动，穿束时只做平动，切不可转动或扭动。若遇阻力，可前后拖动（平动）或牵引。同时用锚具疏顺钢绞线，每隔1m绑扎一次，以使钢绞线顺直、等长，绑扎成束顺直不扭转，以提高刚度便于穿束，禁止在钢绞线不顺直的情况下绑扎成束。

4.2 单根预张拉

在张拉前，首先要进行预张拉（0.1σcon），对钢绞线预张拉可以用单顶的方法，这样减少受力不均匀性，让钢绞线受力均匀，受力状态保持一致。

4.3 预应力波纹管安装

预制预应力波纹管在平直段应平顺，在曲线段应圆滑，套管（直径应适配）接头两端与套管交接处必须用密封胶带或塑料热缩管封裹，以防接缝处进浆堵塞管道，接头处应平顺。安装好后应固定牢固，为防止混凝土渗入在混凝土浇筑前在管道内安装内衬管。

4.4 参数k、μ修正

在进行预应力张拉之前，应对施工中不同类型的孔道首先进行一次摩阻测试，至少测试一个孔道，然后对设计张拉控制应力结合测试所得出的k值和μ值数据来进行针对性的修正。

表4-1 理论伸长值计算表

4.5 准确测量伸长值

当前，测量钢绞线实际伸长量时，在施工中有很多种中方法，而我们应用较多的方法也是存在一定弊端的方法是：对张拉端的千斤顶活塞伸出量采取直接测量的方法。这种测量方法虽然应用广泛，但测量数据会存在一定的误差，原因在于张拉操作人员在张拉前对工具锚端夹片用钢管敲紧后，夹片会随着张拉力度滑动。当张拉到 10%σk 时，夹片会随着钢绞线受力而向内滑动，当张拉达到 20%σk 时，夹片会继续向内滑动，这种情况下，通过测量千斤顶的伸长量而得出的10%--20%σk 的伸长量，会比钢绞线的实际伸长值长 1--2mm，如果用10%--20%σk 的伸长量作为 0%--10%σk 的伸长量，那么在 0%--20%σk 的张拉控制段内，钢绞线的伸长量就有 2--3mm 的误差。

当张拉力度从 20%σk 到 100%σk 时，钢绞线夹片的滑动会达到-3mm ，这时就算在计算单端钢绞线的伸长量时，按最小值滑动量来计算，也会有 3--4mm 的误差，工具锚夹片打紧程度直接关系到误差值的大小，若两端同时张拉时会造成6～8mm 的误差。如果按234.6---235.6mm 来计算两端张拉的N1、N2、N3、N4、N5、N6 钢束的理论伸长量，那么8mm 的测量误差就是 3.40%～3.41％，这时已经接近±6%的理论值与实测值的允许的偏差值。由此可以看出，采用直接测量千斤活塞的方法得到的测量值都是存在一定误差的，数值都是偏大的。

施工中测量时必需要精准精确，尽可以降低或消除偏差的，这样才能提高施工质量。在施工中，我们可以在钢绞线上固定一个标尺，采用量测钢绞线绝对伸长值的方式，对整个钢束的实际伸长值进行测量，这种方式不管经过几个行程，都能用标尺对钢绞线的长度分级进行测量测，既能得到更精准的测量值，又能有效改善量测千斤顶活塞伸出量比较容易受夹片滑移的影响，造成误差较大，且在钢绞线较长时只能采取分级张拉的弊端。在用固定标尺来量测分级钢绞线的距离长度时，累计的测量数据就是终应力 100%σk 与初应力10%σk 之间的实际测量伸长值数据，然后 0%--10%σk 的伸长量采用10%--20%σk 的伸长量，并以此对钢绞线的实际总伸长值进行计算，这样就可以得到比较精准的伸长值数据。

5．结束语

在采用以上措施后，施工中对后续梁锚下应力的检测误差能最大限度的降低，一次性通过率和张拉合格率都能得到大幅度提升，尽可能的规避了补张拉、退索等诸多问题，从而有效提高张拉质量和效率。

通过现场实际操作严格钢绞线编束、理论伸长量参数通过摩阻试验纠偏、单顶预张拉、伸长量测量误差的控制等措施切实有效，是确保锚下应力合格率的有效措施，能很好地指导施工。

参考文献：

〔1〕朱学军.后张法预应力筋张拉注意事项.[J]，城市建设理论研究（电子版），2015（5）。

〔2〕朱光业.后张法预应力钢绞线张拉锚下应力的准确控制.[J]，科技信息（学术版），2011（001）。