预制后张法简支梁预应力张拉质量控制研究

王小军

中铁十五局集团路桥建设有限公司 江苏省 南京市 210000

摘 要：随着我国经济的飞速发展，铁路建设规模日益剧增。而桥梁作为铁路的重要载体，其质量对铁路运营使用寿命起着重大的作用。预制后张法简支梁是目前已经成熟的造梁形式，也作为一种产品，工厂化的施工管理能够很好的确保质量。预制后张法简支梁在生产过程中,施工工艺是确保桥梁施工质量的核心。而预应力张拉是整个制梁过程的关键工序,对梁体承载能力起着至关重要的作用。本文关于预应力张拉的质量控制提出一些观点,希望在今后类似施工中有一定的借鉴。

本文通过在以往实践经验进行总结，从材料质量控制、设备选用、施工过程控制等几个方面进行分析影响预应力张拉施工质量的因素，通过确定影响因素找出解决措施

关键词： 预制后张法简支梁 预应力张拉 质量控制

1.引言

预应力张拉是给梁在承受荷载前，一个于荷载作用相反的力，当受荷载作用时，荷载首先要抵消这部分预应力，然后梁体才受力，这样就增加了梁的承载能力，因此预应力张拉的质量直接影响了梁的承载能力。而影响影响预应力张拉质量的因素很多，本文从以往的施工经验进行总结，分析产生各类质量问题的原因，针对不同情况，提出一些预防及控制措施。

2．预应力张拉前的准备工作

2.1材料

所有使用材料必须选用经试验合格的材料。预应力原材料包括钢绞线及锚具。把好原材料进厂检验关，选取质量信誉良好、供料及时、性能稳定的大企业的产品。钢绞线、锚具需进行外观尺寸及力学性能的检验。卸料时注意外观检查，及时发现问题或提出疑问，观察无异常卸在合适位置，并需妥善存放、合理取用。钢绞线需室外存放时，下部垫离地面约0.2m，上部用不漏雨的完好蓬布覆盖。并先进先用防止长期存放产生锈蚀。不同型号、批次的原材料需分别存放、标识明了，隔开距离，以不易混用、方便取用为原则。及时送检，明确标识，严防误用，标识牌需详细明确醒目。

2.2设备及工装

张拉千斤顶采用额定张拉吨位宜为张拉力的1.2倍到2倍，张拉前必须经过校定，校正系数不得大于1.05。张拉油表为0.4级精度的防震型精密压力表，油表表盘直径150mm，表盘最大读数值为60MPa。

限位板、工具锚、加长套需与张拉顶工作锚配套，为同一厂家配套产品。限位板根据生产厂家提供的限位高度（槽深）和梁体钢绞线直径配套选用，不得混用。严禁工作锚代替工具锚使用。

2.3人员

所有作业人员选用有一定类似施工经验的人员。在上岗前进行交底培训，使其掌握施工作业应知应会。

负责张拉工序技术员及质检员熟悉业务的同时，必须有责任心，在作业施工全过程进行全程监控旁站。

2.4技术准备

预制梁在首次终张拉之前必须进行管道摩阻测试，锚口及喇叭口摩阻按钢束种类进行预应力瞬时损失测试。由设计单位根据测试结果对张拉控制应力进行相应调整。正常生产后每100孔进行一次损失测试。

理论伸长值进行计算时应根据钢束与管壁之间的摩阻系数、管道偏差系数以及锚口摩阻损失与锚下喇叭口摩阻损失之和的实测数据以及经过调整后的控制应力进行计算，按照钢绞线不同弹模计算汇总成表，方便根据检验批弹模查取对应的伸长值数据。钢绞线理论伸长量按下式计算：

δL=2（δL₀+δL₁+δL₂+δL₃）

δL₀┈┈┈孔道出口处至千斤顶工具夹片锚固处长度的钢绞线伸长量（mm）

δL₁┈┈┈孔道内锚口至曲线段之间直线段一半长度的钢绞线伸长量（mm）

δL₂┈┈┉梁体孔道内曲线段一半长度的钢绞线伸长量（mm）

δL₃┉┉┉孔道内跨中直线段长度的一半钢绞线伸长量（mm）

式中：

σ_con┉┉┉张拉时锚外控制力（MPa）

σ_喇叭口下┉┉┉张拉时喇叭口下控制应力

σ_A┉┉┉张拉时第二段张拉端控制应力

σ_B┉┉┉张拉时第三段张拉端控制应力

E_g┉┉┉钢绞线弹性模量。

L₀┉┉┉钢绞线束孔道出口处至千斤顶工具夹片锚固处的长度，按实际情况取值。

L₁┉┉┉钢绞线在孔道内锚口至曲线段之间直线段长度的一半（mm）

L₂┉┉┉钢绞线束在孔道内曲线段长度（mm）

L₃┉┉┉钢绞线在孔道内跨中直线段长度的一半（mm）

е┉┉┉自然对数底, е=2.71828

θ┉┉┉张拉端钢绞线束弯起角之和(弧度)

μ┉┉┉钢绞线束与孔道壁间的摩阻力系数

K┉┉┉孔道对其设计位置的偏差系数

张拉千斤顶在首次使用前需与油表配套校验，并且要定期进行校正，期限不得超过一个月或张拉次数不超过200次，校正系数须在1.0～1.05之间。通过检修、拆装配件后的千斤顶必须重新进行标定。

2.5其他准备工作

对梁体外观质量进行全面检查，存在的缺陷，在张拉前修补完毕，影响受力的需达到设计强度。锚下垫板处灰浆等杂物已清理干净，检查梁体锚下垫板处于设计位置，无歪斜损坏情况，目测梁端管道垂直锚下垫板。

3．预应力张拉施工

3.1钢绞线穿束

穿丝前必须保证管道、锚穴口干净无杂物。穿丝前进行编束，保证钢绞线平顺无扭缠。钢绞线束一次全部穿好，穿好钢绞线后，立即使用塑料套套住外露钢绞线，防止钢绞线锈蚀。

3.2预应力张拉

预应力张拉张拉前“三控”必须确认梁体强度、弹模、龄期符合设计要求，安装完千斤顶张拉时保证孔道轴线、锚具轴线和千斤顶轴线，三轴同心。张拉时必须有工程技术人员开具的油表读数通知单。初张拉程序为：0→初应力0.2σ_con（作伸长量标记）→σ_con初（持荷2min）→测伸长量→锚固；终张拉时有未经过初张拉的钢束和经过初张拉的钢束，未经过初张拉钢束的终张拉程序为：0→初应力0.2σ_con（作伸长量标记）→σ_con（持荷2min）→测伸长量→回油至1MPa→测伸长量→锚固并做钢绞线回缩标记，经过初张拉钢束的终张拉程序为：0→初应力σ_con初（作伸长量标记）→σ_con（持荷2min）→测伸长量→回油至1MPa→测伸长量→锚固并做钢绞线回缩标记。σcon_初为初张拉时的控制应力为σ_con为终张拉时控制应力。

4．质量要求及控制措施

4.1质量要求

钢绞线伸长值（两端之和），不得超过理论计算值的±6%；同步张拉时两端达到同一荷载值，不同步率不大于5%；钢绞线回缩量每端不大于6mm；锚具内夹片错牙不超过1mm；

终张拉完成后，测量梁体弹性上拱值，检查在理论支距下是弹性上拱值否在1.05倍的设计计算值以内。若存梁未按理论支点存梁，根据梁场存梁支点经设计单位按实际支距检算后进行修正。弹性上拱测量用水准仪、塔尺及水平尺，终张拉前后各测一次。弹性上拱计算如下：张拉后上拱值-张拉前上拱值，上拱值为梁两端4个测量数据和/4-梁跨中2个测量数据和/2。

张拉完成后，在锚圈口处的钢绞线做上记号，以作张拉后对钢绞线锚固情况的观察依据。每片梁张拉完毕24小时后的滑、断丝不得超过钢绞线总数的0.5%，不同侧，且一束内断丝不超过1根。

终张拉完成后30天测梁体上拱度，需否满足大于-L/1000小于L/1000的要求，L为梁跨度，对存梁支点和实际跨度的差值对上拱值影响进行分析计算，并对测量数据进行数理分析,对梁体预留反拱值进行校核。测量计算方法同弹性上拱。

梁体刚度合格的评定通过静载弯曲试验进行检测。静载试验结果是否合格，除梁体混凝土强度、弹模等因素影响外，预应力张拉至关重要。静载试验时实测静活载挠度值（f_实测）=静活载级下实测挠度值-基数级下实测挠度值。当实测静活载挠度值f_实测≤1.05*（f_设计/ψ）并且在静载试验1.2级下持荷20min梁体底面和底部倒角或圆弧过渡段均未产生受力裂纹时判定静载试验结果合格。

4.2控制措施

4.2.1张拉前的控制措施

（1）保证预应力管道的线型顺直。

避免因管道扭曲增大了管壁与钢束的摩阻，在施加预应力时造成张拉力损失；在张拉过程中也会由于管道不顺直造成断丝。因此，在制作、安装预应力管道定位网时必须严格控制质量，保证其前后、左右、纵向三个方向坐标符合要求；选用足够强度的制孔管，安装必须保证牢固，避免在混凝土灌注时造成移位。

（2）清除锚口灰浆及杂物，保持干净。

锚口若有杂物，锚下摩阻偏大张拉时也会造成张拉力损失。在灌注混凝土时锚口密封要严实，避免灰浆进入，拆完模后及时清理干净。

（3）钢绞线、锚具、夹片等必须选用经检验合格的产品。

钢绞线进场时按批次记录实测直径。建立钢绞线使用台账，严格执行钢绞线弹模的“批接口”管理，弹模相差大于3GPa，直径偏差大于0.1mm，不得穿入同一束管道。钢绞线在装车搬运过程中，严禁抛丢、碰撞和拖拉，吊装钢绞线时，使用吊装带对钢绞线进行吊装，避免吊装时对钢绞线造成伤害。预应力钢绞线的外观均逐盘检查。钢绞线内不能有折断、横裂和相互交叉的钢丝。表面不能有油、润滑脂等物质，不能有目视可见的锈蚀麻坑，每批钢绞线进场时由厂家提供该批钢绞线弹模并自检核对。

（4）工装设备符合要求

首先效验千斤顶的传感器必须在有效效验使用周期内。张拉前查看千斤顶、油压表是否在有效校验周期内，并且顶表必须配套使用；检查使用的限位板槽深是否与该批钢绞线直径相匹配。

（5）符合相关技术要求

查看梁体受力部位是否有缺陷，缺陷修补强度是否满足要求；梁体强度、弹模、龄期满足要求；使用的油表读数通知单必须和梁型相匹配，在规定的有些使用期内，同千斤顶、油表一一对应，不得混用。

4.2.2张拉过程的控制措施

张拉时两端同步进行张拉，通过手势或者现场技术人员统一指挥的方式。达到0.2σ_con时，停止油泵给油，测量油缸的初始伸长量，准确记录好数据后同时开始每5MPa通过手势呼应一次，保证两端同步进行。达到σ_con时开始持荷，持荷时间即将结束前再次测量油缸伸长量后计算实测伸长值=油缸伸长量（σ_con

）-油缸伸长量（0.2σ_con）-两端工具夹片回缩量，此实测伸长值计算的为张拉期间20%～100%的数值，因此对比按理论伸长值80%进行对比，若伸长值偏差在±6%以内，方可匀速缓慢回油，不可猛然一下回油，容易造成滑断丝或者夹片损伤。

4.2.3张拉完成后监控

终张拉完成后，再次检查每束丝是否有异常，有无滑丝、断丝，夹片有无破损及错台情况，并在每束钢绞线夹片外一定距离做好标记，便于查看终张拉24h后钢绞线回缩量，检查全部符合要求后方可切丝，进入下道工序。

5．结束语

预应力张拉是预制简支梁的关键工序，其质量直接影响梁体的使用。本文简单介绍了预应力张拉质量控制的相关内容以供参考。

参考文献

[1]TB-T 3043-2018《客货共线铁路预制后张法预应力混凝土简支梁》

[2]Q/CR 9207-2017《铁路混凝土工程施工技术规程》

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