市域（郊）铁路预应力简支箱梁张拉控制技术

龚东时 查本怡 刘嘉斌

摘 要：随着市域（郊）铁路的蓬勃发展，预制架设的预应力混凝土简支箱梁也随之快速运用，而预应力张拉是整孔箱梁质量的控制核心，总结关键控制技术对今后形成规范性技术指南具有较大的借鉴意义。文章以杭州至海宁城际铁路工程为背景，就预应力张拉前的准备、张拉过程控制以及张拉注意事项三个方面详细阐述了控制技术，最后小结了实际张拉过程中控制效果，为今后市域（郊）铁路预制箱梁施工提供了重要参考。

关键词：市域（郊）铁路；预应力箱梁；张拉准备

中图分类号：U445.57 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2018）26-0136-03

Abstract： With the rapid development of urban （suburban） railway， the prefabricated prestressed concrete simply supported box girder is also used rapidly， and the prestressed tension is the core of the quality control of the whole hole box girder， and the prestress tension is the core of the quality control of the whole hole box girder. The summary of the key control technology is of great reference value for the formation of normative technical guidelines in the future. Based on the Hangzhou-to-Haining intercity railway project， this paper expounds the control technology in detail from three aspects： preparation before prestressing， control of stretching process and matters needing attention. Finally， the control effect in the actual stretching process is summarized， which provides an important reference for the construction of prefabricated box girder in urban （suburban） railway in the future.

Keywords： urban （suburban） railway； prestressed box girder； tensioning preparation

1 概述

橋梁在市域（郊）铁路线路中占比达到60%以上，并推广使用预应力混凝土简支箱梁预制架设技术，这就对预制箱梁的质量控制提出很高的标准化要求，而预应力张拉又是整孔箱梁质量的控制核心，关系到桥梁运行安全，预应力偏大则梁体上拱度大，影响车辆运行舒适性，预应力偏小则梁体抗裂性能不满足要求。因此，总结市域（郊）铁路预制箱梁张拉控制的关键技术，不仅对今后形成技术规范、施工指南由较大借鉴意义，而且对今后市域（郊）铁路预制箱梁施工提供了重要参考。

2 工程概况

杭海城际铁路线路总长46.38km，桥隧比约72%，上部结构优先采用简支箱梁，标准跨度采用35m，30m用于调跨。标准双线简支箱布置采用平分中矢法，直腹弯面设计，横截面为单箱单室，梁顶宽10.6m，底部宽度为4.5m、梁高2.0m。跨中截面顶板厚0.25m，底板厚0.27m，腹板0.35m。

3 预应力张拉前的准备

3.1 张拉设备选型

目前张拉设备主要有智能张拉设备和手动张拉设备，手动张拉设备由人工操作老式的油泵张拉，张拉应力控制不准，两端同步性差，对人员依赖性强。智能张拉设备是目前的时代导向，优点明显，各种千斤顶也特点鲜明，综合考虑成本后应进行合理选择张拉设备，本工程选用柳州凌桥有限公司生产的外卡式千斤顶智能张拉设备。

选取张拉设备时考虑张拉精度控制，选型时满足张拉吨位要求，按照《高速铁路预制后张法预应力混凝土简支梁》（TB/T3432-2016）[1]要求，张拉设备应满足张拉吨位的1.2至2.0倍要求，张拉油表需满足1.0级要求，张拉时需将油表、油顶、油泵配套进行标定。

3.2 限位板选取

一般锚板眼孔锥度为7°，各厂家生产工艺不同，实际的眼孔锥度和夹片厚度均有所不同，因此各厂家均应有对应钢绞线偏差而选取不同槽深的限位板，张拉前应采用游标卡尺测量实际钢绞线直径，测量三个面取平均值，根据实际钢绞线直径选取配套的限位板能有效控制钢绞线回缩量。

3.3 孔道及锚口损失试验

孔道摩阻损失在梁体上直接检测，锚口摩阻损失在另外加工的小梁上做，原理均为主动端和被动端应力差计算摩阻损失。锚口损失检测时孔道尽量采用光滑管壁，如PVC管或钢管，使小梁的管道摩阻无限接近于0，更准确地测出锚口损失。

将实际检测的孔道摩阻和锚口摩阻损失提交给设计单位，请设计单位按照实际的损失情况确定是否调整张拉力，以设计最终确认的张拉力进行预应力张拉。

3.4 预应力筋理论伸长量计算[2]

3.4.1 计算公式

钢绞线的理论伸长量按照实际试验检测的弹性模量计算，计算公式如下：

3.4.2 计算示例

以孔道形式计算钢绞线伸长量，锚下控制应力1270Mpa，钢绞线弹性模量195Gpa，K=0.0015，？滋=0.55，锚口、喇叭口摩阻损失为6%，千斤顶工作段长度650mm。由于孔道对称布置，只需要计算0-4段的伸长量即可。

（5）其他事项

预应力材料必须经过检验，且合格，钢绞线安装时注意单个孔道内钢绞线弹性模量差值，一般不大于3Gpa，偏差大则钢绞线受力不均。混凝土强度、弹模必须符合设计要求。

4 张拉过程控制

4.1 张拉程序及要求

张拉一般分为预张拉、初张拉和终张拉三个阶段，预张拉为预防混凝土早期裂纹，初张拉主要是将梁体吊出台位，腾出梁体占用制梁台座时间，终张拉为最终控制预应力。张拉采用两端同步，左右对称进行，千斤顶安装应顶、锚夹具、孔道三同心，核查千斤顶、表与校验时一一对应，张拉时以应力（油表读数）控制为主，伸长量进行校核，张拉完成24小时后观察钢绞线滑丝断丝情况，合格后采用砂轮机切割钢绞线，封锚后压浆。

4.2 张拉伸长量计算

张拉时以20%的控制应力作为初始应力，记录油缸伸出和工具夹片外露，达到控制应力后持荷5分钟，测量油缸伸出和工具夹片外露，持荷结束后卸载至10kN左右锚固时测量油缸伸出，计算钢绞线回缩量。拟定张拉参数，以上述计算的伸长量为理论伸长量，计算实际伸长量、伸长量偏差、两端不同步率以及回缩量。

5 张拉注意事项

5.1 滑丝

张拉过程中千斤顶在进油或回油时压力油表大幅度跳动，或继续进油压力表读数反而减小，此时千斤顶的工具夹片可能产生滑丝，滑丝后会使有效预应力降低，影响结构安全；严重滑丝时，千斤顶可能会突然弹出，造成重大人身事故。

5.1.1 滑丝的主要原因

（1）钢绞线与锚夹具硬度差。（2）钢绞线及夹片锈蚀：钢绞线或夹片锈蚀后表面损坏，锚固能力消失，张拉或锚固时滑丝。

5.1.2 滑丝的预防措施

（1）进场材料加强检验，硬度为必检项目，不合格退货处理，严禁在工程中使用。（2）钢绞线及锚夹具安装后采用防护套罩住，避免雨水以及养护用水浇淋，造成干湿循环，加快锈蚀速度；安装后及时进行预应力张拉，完成封锚和压浆作业，特别是空气湿度较大的环境中更应注意。

5.2 断丝

5.2.1 断丝的主要原因

（1）钢绞线与锚夹具硬度差：一般为夹片硬度大，钢绞线硬度小，夹片丝牙切入钢绞线较深，削弱钢绞线截面面积，减小受力能力而断裂。（2）钢绞线锈蚀：钢绞线锈蚀严重后削弱截面面积，减小受力能力而断裂。（3）锚垫板小口处无混凝土包裹，锋利的锐角露出，张拉时钢绞线在该处应力集中，而切断钢绞线。

5.2.2 断丝的预防措施

（1）进场材料加强检验，不合格退货处理，严禁在工程中使用。（2）加强钢绞线及锚夹具防护，避免锈蚀，安装后及时进行预应力张拉和封锚压浆工作。（3）波纹管或橡胶管成孔时在锚垫板内塞入棉纱或护套，避免漏浆的同时确保管道在锚垫板内居中，锚垫板小口处有混凝土包裹，避免小口处锐角露出。（4）钢绞线整束编，整束穿，避免缠绕。

张拉完成锚固后工作夹片处钢绞线有刮痕损伤，严重时影响钢绞线锚固，造成滑丝现象。

5.3 伸长量偏差超标

张拉时以应力控制为主，伸长量进行校核，张拉后伸长量校核时往往超过±6%要求，且两端不同步率超过5%。

5.3.1 原因分析

（1）钢绞线弹性模量不准确，实际弹性模量与计算伸长量时弹性模量不符。（2）张拉应力控制不准确，张拉设备损坏或超过校验期。（3）孔道线型不顺，摩阻损失与伸长量计算时的摩阻损失不符。

5.3.2 预防措施

（1）严格材料检验，实时材料追溯，清楚各个孔道内钢绞线的实际弹性模量，同时钢绞线安装时注意批与批之间的接口对应，避免单个孔道内批接口时弹性模量差值超过3Gpa。（2）张拉前对设备进行确认，能正常工作，且在校验期内，顶表完全对应。

6 结束语

本文所述的预应力张拉控制技术在杭海城际铁路箱梁合计约800孔箱梁施工中得到了运用，张拉过程无滑丝断丝现象，混凝土质量良好，锚垫板无破碎现象，箱梁的预拱度控制良好。为了给今后市域（郊）铁路预制箱梁张拉提供参考，小结以下經验：（1）做好张拉前的各项准备工作、计算理论伸长量、准确测出各道工序产生的损失等，是预应力张拉控制的前提条件。（2）采用智能张拉设备，能实现两端、左右同步张拉，控制了两端不同步偏差率，减小了预应力损失，是预应力张拉控制技术的关键。（3）做好张拉相关的各项预防措施，是确保铁路预制箱梁施工质量的重要保证。

参考文献：

[1]国家铁路局.高速铁路预制后张法预应力混凝土简支梁：TB/T3432-2016[S].北京：中国铁道出版社，2016.

[2]中华人民共和国交通部.公路桥梁施工技术规范：JTGT F50-201[S].北京：人民交通出版社，2011.