后张法预应力钢筋混凝土箱梁施工的质量控制

刘金侠 李长荣

摘 要：预应力钢筋混凝土，就是事先人为地在钢筋混凝土中引入内部应力，且其数值和分布恰好能将使用荷载产生的应力抵消到一个合适程度的混凝土。预应力钢筋混凝土结构由于采用了高强度材料和预应力工艺，节省了材料，减少了构件截面尺寸，进而减轻了构件自重，因而特别适合于建造由恒载控制设计的大跨度桥梁。在曲线配筋或大型构件的桥梁施工中，多采用后张法建立预应力，靠锚具来传递和控制预应力。预应力钢绞线施工是桥梁施工质量控制的关键环节之一，在施工中要高度重视。本文就箱梁预应力钢绞线施工中的各施工环节质量控制进行论述。

关键词：后张法；预应力；质量控制

Quality control of post-tensioned reinforced concrete box girder

Liu Jin-xia，Li Chang-rong

Abstract： Prestressed reinforced concrete， is that the prior factitious ground is introduced in reinforced concrete inner stress and its numerical and distribution can be produced using just the stress offset load to a suitable degree of concrete. Prestressed reinforced concrete structure as a result of the high strength materials and the prestressing processes， save material， reduced the component section size and thus alleviate the components， and particularly suitable for gravity by constant load control design to build the large span bridge. The curve of large components reinforcement or the bridge construction in， use more zhang method to establish the prestressed， after by the anchorage to transmission and control of prestressed cable. Prestressed strands of the bridge construction quality control of construction is one of the key links， in construction， must pay close attention to. This paper box girder construction of prestressed strands of construction link quality control system were discussed.

Key words： This law； Prestressed； Quality control.

1.千斤顶与油表校正

预应力张拉的设备应按锚具说明书的千斤顶型号配套使用。千斤顶在使用前必须按要求及时经主管部门授权的法定计量技术机构进行千斤顶、油泵及油压表配套标定，确定其校正系数，张拉时严格按标定报告上注明的油泵号、油表号和千斤顶号配套安装使用。张拉前，应按照校正系数公式计算出分级加载的油表读数与张拉力的对应值。

在下列情况下应重新标定：新千斤顶初次使用前；油压表指针不能退回零点时；千斤顶、油压表和油管进行过更换或维修后；当千斤顶使用超过6个月或张拉超过200次以上；在使用过程中出现其他不正常现象。

由于千斤顶和仪表的特殊作用，要求千斤顶和仪表由专人使用和管理，操作人员需具备预应力施工知识方可上岗操作。

2.锚、夹具的质量控制

锚具应按设计要求采用，能满足分级张拉、补张拉以及放松预应力的要求。锚具、夹具进场时，除按出厂合格证和质量证明书核查其锚固性能类别、型号、规格及数量外，还应按下列规定进行验收。

（1）外观检查：从每批中抽取10%的锚具且不少于10套，检查其外观尺寸。如有一套表面有裂纹或超过产品标准及设计图纸规定尺寸的允许偏差，则应加取双倍数量的锚具重做检查，如仍有一套不符合要求，则应逐套检查，合格方可使用。

（2）硬度检验：从每批中抽取5%的锚具且不少于5套。其中有硬度要求的零件做硬度试验，对多孔夹片式锚具的夹片，每套至少抽取5片。每个零件测试3点，其硬度应在设计要求范围内，如有一个零件不合格，则应另取双倍数量的零件重做试验，如仍有一个零件不合格，则应逐个检查，合格者方可使用。

3.预留孔道

浇筑在混凝土中的管道应具有足够的强度且不允许有漏浆现象。管道应用定位钢筋安装固定，使其能牢固地置于模板内的设计位置，并在混凝土浇筑期间不产生位移。在承德市双滦区迎宾大桥工程中孔道成型采用埋置金属波纹管，波纹管使用3mm厚的钢带现场卷制，波纹管接头采用套管法，且在套管内要对口、居中，两端的环向缝隙用胶带封闭严密不得漏浆。预埋孔道端部的锚垫板平面应垂直于孔道轴线，锚垫板孔中心要对准波纹管中心，安装应牢固，预埋的螺旋加劲钢筋应尽量紧靠锚垫板，以更好地分散此处应力，锚垫板上的灌浆孔应布置在下方。

为防止混凝土浇筑过程将预留孔道挤压变形，采取了先将直径较孔道直径小一些的硬聚乙烯管在混凝土浇筑前插入预留孔道，待混凝土浇筑完毕后再将其抽出重复使用的方法，既避免了孔道被挤压变形，穿预应力筋困难的问题，又保证混凝土浇筑速度，还克服了孔道附近混凝土振捣不密实的现象，取得了非常好的效果。

4.预应力筋的制作安装

4.1 预应力筋下料

预应力筋的下料长度应通过计算确定，除要按照设计图，加孤线值的长度外，还要考虑每端预留千斤顶、限位板、工作长度等。钢绞线下料应采用砂轮锯切割，不得采用电弧切割。集束绑扎时，每束钢绞线必须理顺直，不得打结、扭曲，一般一米为一段进行分段绑扎牢固，以免钢绞线相互扭结或各丝、各股预应力筋受力不均匀，造成张拉应力不够或超张拉，摩阻力值增大，易发生断丝、滑丝等现象。

钢绞线按照设计要求的规格型号采用，进场时分批验收，除应对质量证明书、包装、标志和规格进行检查外，还应进行复验，从每批钢绞线中任取3盘，并从每盘所选的钢绞线端部正常部位截取一根进行复验，每批钢绞线的重量不大于60t。

4.2 预应力筋编束

预应力筋编束时，应逐根理顺，绑扎牢固，防止相互缠绕。可在每束预应力筋的两侧端头编制同一号码，以利于在张拉过程中出现断丝、滑移等情况时有针对性采取措施。

4.3 预应力筋的安装及保护

预应力筋可在浇筑混凝土之前或之后穿入管道，在承德市双滦区迎宾大桥工程中采用后穿钢绞线的方式，有效的防止了在混凝土浇筑及养护期间产生的湿气腐蚀预应力筋，还可防止在进行电焊作业时预应力筋溅上焊渣或造成其他损坏。

5.预应力筋的张拉控制力及理论伸长值计算

以承德市双滦区迎宾大桥30米箱梁为例进行计算。迎宾大桥1—9轴为4×2预应力30米箱梁结构，预应力钢束从上往下依次为2N1、2N2、2N3、2N4号束，中跨梁N1—N4号束为4股，边跨梁N1—N2号束为5股，N3—N4号束为4股，采用M15—4、M15—5锚具。张拉控制应力为0.75fpk=1395Mpa。预应力钢束采用低松弛高强度预应力钢绞线，单根钢绞线公称直径φs15.2mm，截面积A=139mm2，抗拉强度标准值fpk=1860Mpa，弹性模量Ep=1.95×105Mpa，波纹管采用钢带卷制的金属波纹管，钢带厚度3mm。

5.1 张拉力计算

5.1.1 计算所用公式：

P的计算：

P=σk×Ag×n× ×b （KN） （1）

式中：σk——预应力钢材的张拉控制应力（Mpa）

Ag——预应力单束钢筋截面面积（mm2）

n ——同时张拉预应力筋的根数（mm2）

b ——超张拉系数，不超张拉取1.0。

5.1.2 计算过程

依据施工图纸钢束的组成形式一共有两种：

4φs15.2对应的张拉控制应力为：p=1395×139×4×1/1000=775.62KN

5φs15.2对应的张拉控制应力为：p=1395×139×5×1/1000=969.53KN

5.1.3 张拉力与压力表对应关系表

在张拉时主要根据压力表的读数控制张拉力，根据千斤顶与压力表的标定结果，计算张拉力与压力表读数的对应关系。

5.2伸长值计算

5.2.1 计算所用公式

的计算：

= （KN） （2）

其中：P——预应力钢筋张拉端的拉力（N）

l ——从张拉端至计算截面的孔道长（m）

—— 从张拉端至计算截面曲线孔道部分切线的夹角之和（Rad）

k ——孔道每米局部偏差对摩擦的影响系数，查《公路桥涵施工技术规范》（JTJ041）附表G—8，取其数值为0.0015

μ——预应力钢材与孔道壁的摩擦系数，查《公路桥涵施工技术规范》（JTJ041）附表G—8，取其数值为0.25

预应力钢材张拉时理论伸长值的计算：

ΔL= （3）

其中： ——预应力钢材的平均张拉力（N）

L ——预应力钢材长度（cm）

Ay——预应力钢材截面面积（mm2）

Eg——预应力钢材弹性模量（N/mm2），计算时采用现场取样试验的钢绞线弹性模量

5.2.2 计算过程

为确保理论伸长值的计算精度，采用分段计算钢绞线理论伸长值，分别以钢绞线锚固端（A点）、钢绞线圆曲线起始点（B点）、圆曲线中点（C点）、圆曲线终点（D点）和箱梁中线点（E点）进行分段。

5.2.3 实际伸长值的计量

预应力筋张拉时，应先调整到初应力σ0，该初应力宜为张拉控制应力σcon的10%—15%，伸长值应从初应力时开始量测，预应力筋的实际伸长值除量测的伸长值外，必须加上初应力以下的推算伸长值，此值一般可采用相邻级的伸长值，如初应力取10%σcon，推算伸长值可取10%—20%时的伸长值。

6.预应力张拉

预应力钢绞线张拉前，箱梁的混凝土强度和砼浇筑时间必须达到设计要求，设计无要求时执行规范要求，千斤顶和油压表均在校验有效期内，箱梁侧向约束已解除（但须特别注意，箱梁底模必须在预应力钢绞线张拉结束并对管道实施压浆后才能拆除），支座定位螺栓已解除，以使在预应力张拉过程中能自由转动和移动。

当所有准备工作做好后，清除锚垫板下水泥浆等杂物，将钢绞线切割成楔形逐根对孔穿入锚环中，装紧工作锚具夹片，安装时务必使工作锚落入锚垫板止口中，并与孔道轴线同心。工作锚安装后，安装张拉限位板及千斤顶对位，再在千斤顶后端安装工具锚，安装工具锚时，应注意不得使钢绞线错孔扭结。为安装方便，可将工具锚夹片用橡皮筋箍住，从钢绞线端头沿钢绞线送进到工具锚孔中，并用钢管打紧，夹片不得错位。以上工作全部做完后对千斤顶供油，使千斤顶受力并与梁端锚具面垂直，再次检查锚具、千斤顶、孔道三者轴心是否同心，有偏差时应用手锤轻击锚环，调整位置，检查合格后，即进入张拉供油的准备。两端张拉操作人员应统一指挥，口令一致，应严格按设计张拉顺序、张拉方式对称进行张拉，张拉速度应控制在合理范围内，注意使每根钢绞线受力均匀，张拉力应按设计控制力逐级加载，如按控制力的10%、20%、60%、100%分级张拉，在达到控制张拉的10%时作好标记，开始测量钢绞线伸长值，以后每级均要量测、记录伸长值和张拉力，测量读数应精确，钢绞线束在达到控制张拉力时，持荷2min，并维持张拉力不变，然后封锚。张拉过程中应认真作好张拉原始记录，因处理滑丝、断丝而引起钢绞线束重复张拉时，同一束不超过3次，若钢丝与锚具因滑丝而留有明显刻痕时，应予更换。张拉完成后，在锚口处的钢绞线上做记号，钢绞线回缩量不能大于6mm。张拉完成后，经检查并确认全部合格后方可割丝，钢束张拉完毕，严禁撞击锚头和钢束。

施加应力以张拉力为主，以预应力筋伸长值作校核，预应力筋实际弹性模量计算的伸长值与实测伸长值相差不应超过±6%，否则应暂停张拉，查找原因，主要原因有：钢绞线材料发生变化，弹性模量E值变化或截面积A值变化；千斤项标定曲线发生变化造成张拉力变化；混凝土强度不足；孔道摩阻损失变化；测量方法不准确，因漏浆致使钢绞线局部固结等。

7.孔道灌浆

预应力钢绞线张拉完成封锚后，一般 24～36h之内宜及时进行孔道压浆，水泥浆为纯水泥浆，水泥浆自拌制至压入孔道的延续时间，视气温情况而定，一般在30—45min范围内。水泥浆在使用前和压注过程中应连续搅拌。对于因延迟使用所致的流动度降低的水泥浆，不得通过加水来增加其流动度。

压浆顺序：先下后上。较集中和邻近的孔道，宜尽量先连续压浆完成，不能连续压浆时，后压浆的孔道应在压浆前用压力水冲洗通畅。

对沁水率较小的水泥浆，通过实验证明能达到孔内饱满时，可采用一次注浆的方法。在双滦迎宾大桥的30m预制箱梁制作时，在施工前就提前对试制的梁进行灌浆试验：调整水泥浆的水灰比，尽量减少泌水率。通过试验证明在一定的水灰比情况下，一次性压浆就可以使孔道饱满。在这个基础上在施工中严格控制水泥质量和水灰比，采用了一次性压浆的方法，大大加快了施工进度。后从检查孔抽查压浆质量，证明压浆饱满，完全符合质量标准。沁水率和膨胀率的试验方法见《公路桥涵施工技术规范》JTJ041-2000附录G—10水泥浆沁水率和膨胀率试验。

压浆应使用活塞式压浆泵，不得使用压缩空气。压浆的最大压力宜为0.5—0.7Mpa，当孔道较长或采用一次压浆时，最大压力宜为1.0Mpa，压浆用的胶管一般不超过30m，若超过30m则压力增加0.1MPa。水泥浆搅拌结束至压入管道的时间间隔不应超过40min。压浆应达到孔道另一端饱满和出浆，并应达到排气孔排出与规定稠度相同的水泥浆为止。为保证管道中充满灰浆，关闭出浆口后，应保持不小于0.5Mpa的一个稳压期，该稳压期不宜少于2min。

压浆过程中及压浆后48h内，结构混凝土的温度不得低于5℃，否则应采取保护措施，当气温高于35℃时，压浆宜在夜间进行。

压浆是否密实，除了以上要求外，还要从压浆数量上来保证其质量。水泥浆的净用量=（孔道截面面积-钢绞线截面面积）×孔道长度。

压浆孔数和位置必须作好记录，以防漏灌。孔道压浆应填写施工记录。

结束语

在现代的预应力箱梁施工中，预应力钢绞线施工和孔道压浆占着举足轻重的地位，是预应力能否正确建立并达到设计目的的关键，必须严格按设计、规范施工，积累丰富施工经验应用于实际，以保证其质量。

参考文献

[1] JTJ041-2000，公路桥涵施工技术规范。

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【作者简介】刘金侠（1972-），女，全国注册一级建造师，主要从事市政道路桥梁工程施工技术管理。李长荣（1969-），男，全国注册监理工程师，主要从事建设工程施工监理。

【文章编号】1006-2688（2016）03-0038-03