关于桥梁预应力张拉施工质量控制的探讨

陈旺

摘要：预应力施工时，采用张拉控制应力和伸长量双控，实际伸长量与理论伸长量误差不得超过6%，回缩量不超过6mm。本文结合某特大桥主跨（76m+126m+76m）悬臂挂篮中预应力张拉施工，总结出一套较适用于现场预应力施工的质量控制要点。

关键词：预应力施工质量控制探讨

一、工程概况

某大桥主桥为（76+126+76）m变截面单箱单室连续钢构，主墩顶0#号块梁段长12.0m，0号块设置有纵向预应力束4束，采用双向张拉；腹板W1为2束，顶板T1为2束；W1采用17股φs15.2钢绞线，孔道长度13352mm，T1采用采用19股φs15.2钢绞线，孔道长度12005mm；W1、T1锚下控制应力均为1395MP；

二、预应力张拉过程施工质量控制情况简述

墩顶0号块于2014年7月10日浇筑完成，7月5日完成千斤顶及油表标定和设计图纸伸长量复核工作，均准确无误；7月17日经试验检测同条件养生的混凝土强度及弹性模量均超过90%，混凝土龄期超过7天，符合张拉条件；7月18日上午进行0号块预应力张拉。

张拉采用《公路桥涵施工技术规范》（JTJYF50-2011）的“双控法”控制；张拉采用智能张拉系统，伸长值测量采用测量千斤顶活塞伸长值方法；施工过程按以下张拉顺序进行张拉：

0→初应力10%σcon→中间过程20%σcon→100%σcon（持荷5min）→锚固

实测伸长量计算公式为：L=100%+20%-2×10%

伸长率计算：（实测伸长值-理论伸长值）/理论伸长值×100%

0号块预应力张拉过程中，发现实测伸长量与理论伸长量相比，误差均超过±6%的规范要求。

三、伸长量超限原因分析

出现问题后项目部组织技术人员分析原因，首先对千斤顶和配套油表重新标定，证明回归方程是正确的；其次对钢绞线的弹性模量和横截面进行试验验证；再次对设计提供伸长量进行复核，确信理论伸长值计算所采用的参数是准确的；最后对采集的实际数据进行分析。

在对所有可能造成伸长量超限的原因分析和验证过程中发现：

1、千斤顶内钢绞线长度70cm也参与了张拉，对短束钢绞线影响伸长率影响很大，必须在伸长量计算中予以扣除。按照胡可定律计算张拉预应力束时千斤顶内钢绞线伸长量为：LQ=L×σ/Ep=0.7×1395/（1.95×105）=5mm，两端张拉时该段钢绞线伸长量为5×2=10mm；所以W1、T1的理论伸长值应该在原来基础上加10mm。

2、钢绞线在实际张拉过程中，锚固段的工具夹片在张拉过程中存在一个工具夹片内缩值，在考虑伸长值时，对这个工具夹片内缩值予以扣除后，才是真正的实际伸长值。工具夹片内缩值为初应力工具夹片外露值与张拉到控制应力工具夹片外露值相减得出，通过三次现场张拉测定，工具夹片内缩均值为4mm，两端张拉工具夹片内缩为4×2=8mm。由于这个内缩值很小，在钢绞线进行常规张拉计算时，很容易忽略不计，但在短束预应力张拉过程中，要求伸长值容许偏差范围很小，所以对短束钢绞线张拉实测伸长值修正时，扣除工具夹片内缩值8mm才为实测伸长值。

四、伸长率修正结果

通過以上数据原因分析，理论伸长值=设计伸长值+千斤顶工作长度内伸长值10mm；实测伸长值=实测伸长原始值-工具夹片内缩值8mm；通过对理论伸长值和实测伸长值调整，对初次张拉数据的修正，修正后的伸长率均在±6%范围内，满足《公路桥涵施工技术规范》（JTJYF50-2011）要求。

五、力筋伸长量与回缩量的正确计算方法

通过以上实例证明，用智能张拉控制系统进行后张预应力钢绞线施工中，采取测量千斤顶活塞伸长值方法得出实测伸长值时，应充分考虑千斤顶张拉工作段长度内的理论伸长值和工具夹片在随着张拉力的增加夹片外露减少而产生的工具夹片内缩值。

以下根据后张预应力施工操作方法对预应力伸长量及回缩量测量计算方法进行总结，供同行在预应力施工中参考使用。

（一）智能系统控制张拉的预应力筋伸长值计算

①L0—张拉至初应力σ0千斤顶活塞伸长值

②L1—张拉至相邻级应力σ1（σ1=2σ0）千斤顶活塞伸长值

③LK—张拉至控制应力σK千斤顶活塞伸长值

④LQ—千斤顶张拉工作段长度内预应力筋的理论伸长值

LQ=L×σK/Ep，L为千斤顶工作段内钢绞线长度，σK为张拉控

制应力，Ep为钢绞线弹性模量。

⑤Ns—张拉过程中工具夹片产生的名义内缩值

Ⅰ.从初应力σ0张拉至相邻级应力σ1时工具夹片内缩值Ns1为：

Ns1=l0-l1

Ⅱ.从初应力σ0张拉至控制应力σK时工具夹片内缩值Ns2为：

Ns2=l0-lK

Ⅲ.张拉过程中工具夹片产生的名义内缩值Ns为：：

Ns=Ns1+Ns2

式中：l0—张拉至初应力σ0时工具夹片内缩初始值

l1—张拉至相邻级应力σ1（σ1=2σ0）时工具夹片内缩值

lK—张拉至控制应力σK时工具夹片内缩值

⑥LZ—预应力筋一端的张拉实测伸长值为：

LZ=（LK+L1-2L0）-LQ-Ns

⑦当使用同一类工具锚时，可将前3到5孔预应力筋张拉时工具夹片内缩值的平均值Ns作为后续预应力张拉施工计算的固定数值，在计算程序中予以深度，可不再逐束进行现场实测，但应定期复核。此时LZ—预应力筋一端的张拉实测伸长值为：

LZ=（LK+L1-2L0）-LQ-Ns

⑧LL—理论伸长值

⑨伸长量偏差=（LZ-LL）/LL。伸长量偏差应在±6%之内，否则应暂

停施工，查找原因。

（二）智能系统控制张拉的预应力筋回缩量计算

施工前设定智能系统的张拉程序，在千斤顶张拉至σK、持荷5min、测量完伸长量LK，增加一个步骤，即回油至初应力σ0时持荷，测量伸长量LM，然后回油至0，完成张拉工作。

①LK—张拉至控制应力σK千斤顶活塞伸长值

②LM—回油至初应力σ0时千斤顶活塞伸长值

③σ0、σK—分别为初应力、张拉控制应力

④LQ—千斤顶张拉工作段长度内预应力筋的理论伸长值

⑤SH—预应力筋回缩量

SH=（LK—LM）-（1—σ0/σK）LQ

式中：（1—σ0/σK）LQ—指σ0→σK行程的千斤顶工作长度的钢绞线伸长量。预应力筋回缩量SH不应大于6mm，否则应暂停施工，查找原因。

六、预应力钢绞线张拉要点及其他注意事项

1、预应力筋伸长量测量方式、理论伸长量、千斤顶工作段长度的理论伸长量（一端）、伸长量偏差公式、工具夹片内缩量Ns、预应力筋回缩量SH等信息应填写在张拉记录表中，以利于复核计算。

2、对于多行程张拉，倒顶时的中间行程的数据需完整检测、记录并计算。

3、张拉施工初期，应比较各孔预应力筋在初应力至相邻级应力区间的伸长量数值，当变异性较大时，可适当提高初应力值。

4、张拉施工方案应包括各阶段工作内容，计算书中的张拉计算步骤应清晰、完整。

结束语

通过对居多在建公路项目桥梁工程预应力施工调查中，发现部分桥梁预应力后张施工不规范，存在力筋伸长量、回缩量测量操作不正确、计算方法错误或回缩量没有检测，特别体现在短束张拉伸长量偏差超限，而没有及时原因分析，影响到预应力张拉控制的准确性。本论文通过现场预应力钢绞线张拉实例，发现问题、分析问题、解决问题、总结经验提出正确理论，做到举一反三，确实运用到预应力张拉伸长量计算中去，确保桥梁结构质量和安全。