新汴河特大桥30米后张T梁预应力施工控制

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　　 摘要：下文作者主要阐述的是宁宿徐高速公路新汴河特大桥30米后张T梁预应力施工工艺及质量控制要点。
　　 关键词：新汴河大桥预应力技术准备张拉结果分析
　　
　　 一、工程概况
　　 宁宿徐高速公路新汴河特大桥位于淮安市境内，桥轴线与六级通航河道正交。全桥长 600m，宽25.5m，分4联,每联5孔,共20孔。先简预制安装T梁，后现浇墩顶梁肋连续段形成连续结构。设计荷载为：汽超―20级，挂车―120级。上部结构的装配式后张拉预应力砼T梁，砼标号50号，共240片，每片梁长2950 cm，高170 cm,顶板宽204 cm，肋宽20cm，马蹄底宽40 cm。单片主梁设计有2组预应力筋。锚夹具采用OVM15-X系列锚具。预应筋束采用270级高强度低松弛Φ15.24钢铰线，标准强度Rby=1860 MPa，张拉控制应力0.75Rby。超张锚固系数1.02。
　　
　　
　　 二、施工前技术准备
　　 1、钢铰线进场检测
　　 采用江阴法而胜生产的预应力钢铰线，产品标准ASTM16-87a。材料进场后，除对产品质保书、外观质量及规格等进行检查外，还对其力学性能指标进行了检测，其结果见下表：
　　
　　
　　 2、钢绞线下料、编束、穿束及孔道设置
　　 (1)钢铰线的下料：从梁端(工作锚夹片)至固定好千斤顶后的工具锚夹片之间的钢铰线长度为68cm，考虑到工具锚外安全预留长度等因素，确定下料长度=孔道长度＋2×84(cm)。下料时，用砂轮切割，切口两侧要用20号镀锌低碳钢丝绑扎，以防切割后松散。
　　 (2)编束：将钢铰线理顺，用20号镀锌低碳钢丝绑扎，一般区段内的绑扎间距为150 cm，两端各2 m区段内要加密至50 cm。注意绑扎时丝头朝内（可嵌入钢绞线各根之间）。
　　 (3)孔道设置及穿束：本工程采用预埋金属波纹管成孔。其施工顺序为：波纹管中穿束――波纹管架设固定――浇筑砼成孔。具体方法为：先用套管和密封胶带将波纹管连接，穿束后，再将波纹管按设计曲线、位置进行架设，每隔50 cm用钢筋卡子点焊固定在结构筋上。待砼浇筑时，小心操作，避免振捣棒直接触及波纹管，以防漏浆、堵孔；并且要不时地抽动钢铰线，使其在孔道内能够正常滑动。
　　 3、锚夹具的检验
　　 设计采用OVM15-X系列锚夹具。经过对其外观和强度、硬度、锚固能力的检验，符合设计和规范要求。委托检测单位为东南大学结构实验室。
　　 4、张拉机具的校验
　　 张拉机具包括千斤顶、油泵、管路和压力表等。本工程使用的是柳州建筑机械总厂生产的与OVM15-X系列锚夹具配套的YCW250千斤顶和ZB4/500型电动油泵，其技术性能指标均能满足工程需求。本工程委托东南大学结构实验室对其进行了校验。校验按千斤顶主动状态进行，确定张拉力与压力表读数之间的关系曲线。
　　 5、拉应力和伸长值的确定
　　 基于设计预应力钢铰线较长且在梁内部分呈曲线状态，决定采用两端张拉，以减小应力摩阻损失。在张拉时采取分级加荷、应力控制、伸长值校核。为了消除钢铰线束不直和初始受力不均的影响，在张拉力达到一定初始值之后，再进行伸长值的计量。
　　 (1)张拉应力控制。采用超张锚固方法，其张拉程序及各应力控制为： 0→初应力10％σk→ 应力20％σk→超张应力102％σk持荷2 min→控制应力σk(锚固)。根据初应力、超张应力和控制应力所对应的张拉力，参照张拉力与压力表读数关系曲线，找出相应的压力表读数。
　　 (2)伸长值的计算。按照《公桥规》中的公式：
　　平均张拉力P p=P*[1- e－(μθ＋kx)]/[kx+μθ]，其中P为控制张拉力，X为张拉端至计算截面（取跨中）孔道长，θ为曲线孔道切线夹角之和（单位：rad），K为每米孔道偏差系数（金属波纹管取0.0015），μ为预应力钢筋与孔道摩擦系数（取0.22）。
　　 理论伸长量△L=P p * L /A p * E p。L为预应力钢筋长度，A p 、 E p分别为预应力钢筋截面面积与弹模，以材料实验数据为准。经计算，两钢束理论伸长量差别很小，统一取值184mm。实际操作时，实测与理论伸长值的相对误差按±6％考虑，（范围173 ～ 195mm），若实测伸长值超过此范围，应暂停张拉，查明原因，采取纠正措施。
　　 三、张拉
　　 1、张拉前对砼构件的检验 构件的几何尺寸应符合规范和设计要求；试压同梁养护试块，确认张拉时梁体强度达到100％，以减少T梁张拉时产生过大的纵向扭曲；吹洗孔道，确保孔道内应畅通、无水份及杂物，且钢铰线必须能在孔道内自由滑动。液控顶压阀使用前的密封性能检查，必要时进行检修或更换新阀。压力表性能检查，查看指针是否归零，工作正常。
　　 2、安装工作锚
　　将钢铰线顺直，确保没有扭结现象。
　　检查锚具，不得有油污、铁屑、泥砂等杂物，压浆孔畅通。
　　将一束钢铰线的每根分别穿入锚孔，并使锚具紧贴梁端垫板，定位对中。在每个锚
　　孔中装入工作夹片，使其均匀分布，用套管套入钢铰线，轻轻将夹片打齐。
　　 3、安装限位板、千斤顶
　　 先在工作锚后面安装与千斤顶配套使用的限位板，然后安装千斤顶。在千斤顶行程允许的情况下，最好让活塞事先伸出10～30mm左右，便于张拉复位后工具锚的拆除。
　　 4、安装工具锚
　　 安装前，工具锚孔中要均匀地涂抹一层厚约1mm的蜡质润滑剂，以便张拉完毕后自动松开。安装方法与工作锚完全相同。工作锚、限位板、工具锚之间的钢铰线一定要保持顺直，切不能相互扭结，以保证张拉的顺利进行。
　　 5、张拉操作
　　 按设计要求，张拉孔道的顺序为N2(下侧钢束)→N1。采取两端张拉，张拉力与伸长量双控，以张拉力为主，伸长量作校核。操作时两端工作人员必须密切配合，步调一致，统一测定伸长值。
　　 实际伸长梁=（20％σk时测量值 - 10％σk时测量值）+（100%σk时测量值 - 10％σk时测量值）。每次张拉时均与理论伸长值进行校核。如相对偏差超过±6%，应暂停张拉，查明原因，采取纠正措施。
　　 6、张拉过程中的注意事项
　　千斤顶与压力表，应按标定时编号配套使用，不得混淆。
　　千斤顶油压不超过最大张拉油压。
　　张拉过程中的钢铰线断丝量及锚固后的滑移情况，不得超过施工技术规范的规定。
　　要注意安全，操作人员严格遵守操作规程，千斤顶后部不得站人。
　　 7、孔道灌浆
　　 预应力张拉完毕后应24H内即进行压浆。压浆前将清洗孔道，并用吹风机排除积水。水泥浆应通过试配确定，加入了省科研所生产的带有微膨胀性能的流化增强剂。水泥浆28天抗压强度应不小于50MPa（用70.7mm立方体测试）。施工时严格控制水泥浆的泌水率、不受压缩的膨胀率和流动性和持压时间，保证孔道灌浆密实。考虑到30米T梁吊装中梁体会有较大摆动，水泥浆强度达到50Mpa后，T梁方可吊装出坑。
　　 四、本工程预应力施工结果分析
　　 本工程采用“应力控制，伸长值校核”的方法，共张拉30米T型240梁片，实际量测480个伸长值，最大值为199mm，最小值为170 mm，平均值为189 mm，比理论计算值184 mm略大。处于±6%控制范围（173～195）的462个，其中正值（偏差在0～+6%之间）占61.8%，负值占34.5%。18例超出±6%控制范围。其中正值13例，仅占2.7％；负值5例，仅占1.0%；两者合计3.7%。本工程没有发生断、滑丝现象。以上数据说明：
　　 1、本次后张预应力工程材料合格，张拉设备良好，校定准确。OVM预应力体系性能良好，其自锚性能优越。
　　 2、孔道施工控制良好，摩阻损失较小；砼强度达到设计标准。控制计算方法正确，计算结果准确，理论计算与实测偏差小；施工控制良好。较好的达到了设计要求。
　　 3、张拉后检测T梁侧向挠度范围为8～15mm，控制较好。
　　 五、施工体会
　　 1、张拉前理论伸长值的计算要慎重，至少要用另一种方法(或公式)进行校验。否则一旦有误，将会给以后的操作带来误导或不必要的麻烦。本工程采用了分段计算和全长计算方法进行了比、综合后取值，效果很好。但偏差正值较多，超张系数取值还需进一步深入探究
　　 2、计算和实测伸长值时，要考虑到各种摩阻和回缩值的影响程度。根据不同情况，分别对待。（1）孔道摩阻：造成应力损失较大，本工程已考虑摩阻系数，并采用两端同时张拉，使其尽量减小；（2）锚圈口摩阻：本次与孔道摩阻一并考虑；（3）千斤顶摩阻：已包容在张拉机具校验误差中；（4）砼弹性压缩：一般可省略；（5）工具锚夹片回缩：张拉时计量，经测量忽略不计。（6）工作锚夹片回缩：OVM系列锚具略计该项。
　　 3、 实际张拉过程中，可能会出现实测伸长值超出控制范围的情况。可从几个方面查找原因：（1）现场测量是否有误；（2）是否按规程操作；（3）是否有滑移现象；（4）锚夹具是否存在“非弹性变形”；（5）是否有机械故障；（6）计算伸长值时，各种参数的测定或采纳是否正确，计算是否有问题等。
　　 4、张拉后T梁侧向挠度应从几个方面控制：T梁断部几何尺寸设计不宜过小、严格控制孔道平弯及竖弯布置角度差、张拉操作要规范、翼板配筋可适当加大、张拉时砼强度应达到100%。
　　注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。

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