后张法箱梁预应力张拉施工控制要点解析-余宗贤.pdf

1、广 东 建 材 2 0 0 7 年 第 8 期在 国 内 公 路 桥 梁 及 市 政 桥 梁 的 设 计 中 常 采 用 后 张法 箱 梁 进 行 施 工 ， 笔 者 通 过 在 粤 赣 高 速 公 路 7 标 、 佛 山市 狮 和 公 路 S B 0 2 标 及 惠 州 市 下 角 三 江 大 桥 3 标 等 工 程的 预 应 力 混 凝 土 连 续 箱 梁 施 工 控 制 的 实 践 经 验 ， 对 后 张法 预 应 力 张 拉 施 工 控 制 的 主 要 工 作 分 别 进 行 解 析 。1 后 张 法 箱 梁 预 应 力 张 拉 施 工 控 制 要 求后 张 法 箱 梁 预 应 力 施

2、 工 一 般 根 据 设 计 要 求 及 行 业标 准 的 规 定 进 行 施 工 控 制 ， 根 据 公 路 桥 涵 施 工 技 术 规范 J T J 0 4 1 - 2 0 0 0 ( 以 下 简 称 桥 规 ) 规 定 结 合 施 工 经验 ， 笔 者 认 为 在 预 应 力 张 拉 施 工 控 制 的 过 程 中 的 控 制 工作 可 以 分 为 三 阶 段 进 行 控 制 ： 张 拉 施 工 前 控 制 、 张 拉 施工 过 程 控 制 、 封 锚 压 浆 控 制 。2 施 工 前 控 制后 张 法 预 应 力 施 工 前 的 控 制 工 作 ， 主 要 包 括 预 应 力原 材 料

3、 的 试 验 检 测 、 预 应 力 管 道 埋 设 质 量 控 制 、 预 应 力筋 安 装 控 制 、 张 拉 前 梁 体 强 度 控 制 、 预 应 力 张 拉 设 备 的配 套 标 定 、 理 论 伸 长 量 计 算 及 张 拉 应 力 损 失 的 量 测 和 估算 等 。2 . 1 预 应 力 原 材 料 的 试 验 检 测预 应 力 使 用 的 原 材 料 必 须 按 设 计 的 规 格 及 型 号 进行 选 购 ， 由 于 预 应 力 材 料 属 工 程 结 构 重 点 控 制 材 料 ， 预应 力 混 凝 土 结 构 所 采 用 的 钢 丝 、 钢 绞 线 和 热 处 理 钢

4、筋 等的 质 量 ， 应 根 据 预 应 力 混 凝 土 用 钢 丝 ( G B / T 5 2 2 3 ) 、 预应 力 混 凝 土 用 钢 绞 线 ( G B / T 5 2 2 4 ) 、 预 应 力 混 凝 土 用 热处 理 钢 筋 ( G B 4 4 6 3 ) 的 要 求 。 预 应 力 筋 用 锚 具 、 夹 具 和连 接 G B T 1 4 3 7 0 等 现 行 国 家 标 准 进 行 抽 样 检 测 。 材 料进 场 前 由 材 料 员 将 厂 家 资 质 相 关 复 印 件 报 送 技 术 负 责人 、 试 验 负 责 人 及 监 理 工 程 师 审 查 ， 当 有 必

5、要 时 抽 样 送至 相 应 资 质 的 试 验 检 测 单 位 进 行 试 验 。2 . 2 预 应 力 管 道 埋 设 质 量 控 制预 应 力 管 道 埋 设 施 工 质 量 重 点 控 制 曲 线 管 道 的 埋设 空 间 位 置 和 曲 线 段 的 搭 接 长 度 。 预 应 力 筋 预 留 孔 道 的尺 寸 与 位 置 偏 差 应 符 合 公 路 工 程 质 量 检 验 评 定 标 准( 土 建 工 程 ) J T G F 8 0 / 1 - 2 0 0 4 ( 以 下 简 称 评 标 ) 的 规 定 ，管 道 应 采 用 定 位 钢 筋 固 定 安 装 ， 使 其 能 牢 固 地

6、 置 于 模 板内 的 设 计 位 置 ， 并 在 混 凝 土 浇 筑 期 间 不 产 生 位 移 。 固 定各 种 成 孔 管 道 用 的 定 位 钢 筋 的 间 距 ， 对 于 钢 管 不 宜 大 于l m ； 对 于 波 纹 管 不 宜 大 于 0 . 8 m ； 对 于 胶 管 不 宜 大 于0 . 5 m ； 对 于 曲 线 管 道 宜 适 当 加 密 。 金 属 管 道 一 般 在 曲 线位 置 采 用 接 头 处 理 ， 连 接 管 宜 采 用 大 一 个 直 径 级 别 的 同类 管 道 ， 其 长 度 宜 为 被 连 接 管 道 内 径 的 5 7 倍 ， 并 采 用电 工

7、胶 布 缠 裹 紧 密 防 止 水 泥 浆 的 渗 入 。2 . 3 预 应 力 筋 安 装 控 制预 应 力 筋 一 般 在 混 凝 土 浇 筑 之 前 安 装 在 管 道 中 ， 安装 前 应 按 要 求 采 用 防 止 锈 蚀 的 措 施 进 行 保 管 。 安 装 后 在规 定 时 限 内 没 有 压 浆 的 预 应 力 筋 ， 一 般 可 采 取 热 风 吹 干孔 道 并 临 时 封 堵 孔 口 等 方 法 进 行 防 止 锈 蚀 或 采 用 其 他防 腐 蚀 的 措 施 直 至 压 浆 。2 . 4 张 拉 前 梁 体 强 度 控 制张 拉 前 梁 体 的 强 度 控 制 主 要

8、采 用 同 条 件 养 护 抗 压试 件 进 行 控 制 ， 在 抗 压 结 果 有 可 疑 时 再 次 送 样 抗 压 或 以回 弹 仪 现 场 检 测 判 定 。 同 条 件 抗 压 试 件 应 在 梁 体 顶 板 浇筑 时 与 标 准 强 度 试 件 一 同 制 作 ， 放 在 梁 体 附 近 同 条 件 养护 。 在 龄 期 符 合 要 求 时 送 样 检 测 ， 检 测 结 果 抗 压 强 度 在设 计 强 度 7 5 % 以 上 ， 且 同 时 满 足 设 计 要 求 后 开 始 张 拉 。2 . 5 预 应 力 张 拉 设 备 的 配 套 标 定施 加 预 应 力 所 用 的 机

9、 具 设 备 及 仪 表 应 由 专 人 使 用和 管 理 ， 并 应 定 期 维 护 和 校 验 。 千 斤 顶 与 压 力 表 应 配 套校 验 ， 以 确 定 张 拉 力 与 压 力 表 之 间 的 关 系 曲 线 ， 校 验 应在 具 相 应 资 质 的 计 量 技 术 机 构 进 行 。 按 标 定 得 出 的 关 系曲 线 回 归 公 式 ， 提 前 计 算 各 级 应 力 控 制 值 的 对 应 压 力 表读 数 ， 结 果 供 施 工 过 程 控 制 使 用 。2 . 6 理 论 伸 长 量 计 算一 般 高 等 级 公 路 其 平 曲 线 半 径 较 大 ， 箱 梁 平 曲

10、线 由不 同 腹 板 长 度 进 行 调 整 平 曲 位 置 ， 故 较 少 出 现 空 间 曲 线后 张 法 箱 梁 预 应 力 张 拉 施 工 控 制 要 点 解 析余 宗 贤 （ 广 东 开 平 建 安 集 团 有 限 公 司 ）摘 要 ： 本 文 结 合 工 程 实 践 经 验 对 后 张 法 箱 梁 预 应 力 张 拉 施 工 的 过 程 控 制 进 行 分 析 ， 并 提 出 相 关 观点 。关 健 词 ： 后 张 法 ； 箱 梁 施 工 ； 预 应 力 张 拉 ； 施 工 控 制施 工 技 术7 5- -广 东 建 材 2 0 0 7 年 第 8 期预 应 力 ， 但 笔 者 在

11、 惠 州 市 下 角 东 江 大 桥 的 斜 拉 桥 主 塔 设计 施 工 中 及 相 关 文 献 中 均 看 到 环 向 预 应 力 筋 的 布 设 ， 并有 文 献 介 绍 到 小 关 水 库 特 大 桥 引 桥 采 用 空 间 曲 线 设 计 ，在 桥 规 提 出 的 公 式 无 法 在 满 足 后 两 种 情 况 的 伸 长 量计 算 。 因 此 笔 者 认 为 理 论 伸 长 量 的 计 算 应 分 三 种 情 况 包括 ： 直 线 及 纵 断 面 曲 线 一 般 预 应 力 筋 伸 长 量 计 算 、 环 向预 应 力 筋 伸 长 量 计 算 及 空 间 曲 线 筋 伸 长 量 计

12、 算 。2 . 6 . 1 直 线 及 纵 断 面 曲 线 一 般 预 应 力 筋 伸 长 量 计 算预 应 力 筋 的 伸 长 量 一 般 可 按 虎 克 定 律 进 行 计 算 ， 在非 直 线 段 时 一 般 情 况 下 可 采 用 总 转 角 套 用 桥 规 附 录给 出 的 公 式 进 行 计 算 即 可 满 足 施 工 控 制 要 求 ， 但 当 有 特殊 要 求 时 应 分 段 计 算 。 由 于 桥 规 提 出 的 值 为 从 张拉 端 至 计 算 截 面 曲 线 孔 道 部 分 切 线 的 夹 角 之 和 ( r a d ) ，在 单 端 张 拉 及 设 计 中 对 于 转

13、折 较 短 的 曲 线 段 近 似 地 标注 成 折 线 段 时 ， 一 些 技 术 人 员 容 易 混 淆 正 负 角 度 及 曲 线角 度 的 计 算 概 念 ， 笔 者 认 为 可 按 图 1 及 图 2 进 行 理 解 计算 。 从 图 中 不 难 看 出 切 线 角 A 等 于 曲 线 替 代 后 的 转 角 B与 转 角 C 之 和 ， 故 在 计 算 时 可 理 解 为 值 为 从 张 拉 端至 计 算 截 面 孔 道 各 部 分 的 转 角 绝 对 值 之 和 ( r a d ) 。2 . 6 . 2 环 向 预 应 力 筋 伸 长 量 计 算参 照 惠 州 市 下 角 东 江

14、 大 桥 及 武 汉 军 山 长 江 公 路 大桥 索 塔 的 设 计 及 施 工 经 验 ， 预 应 力 筋 按 环 形 布 设 时 孔 道偏 差 和 同 束 各 钢 绞 线 受 力 不 均 匀 同 时 会 影 响 钢 束 的 伸长 量 。 钢 绞 线 根 数 较 少 时 ， 两 者 的 影 响 较 小 。 当 钢 束 只 有一 根 钢 绞 线 时 ， 两 者 对 钢 束 伸 长 量 几 乎 没 有 影 响 。 预 应力 张 拉 时 ， 钢 束 在 孔 道 的 非 直 线 部 分 产 生 强 大 的 径 向 压力 ， 使 得 同 束 各 钢 绞 线 间 不 断 密 实 ， 排 列 层 次 与

15、 位 置 发生 重 组 , 各 钢 绞 线 间 受 力 不 均 匀 加 大 。 导 致 伸 长 量 阶 段增 量 不 相 同 的 主 要 原 因 是 同 束 各 钢 绞 线 的 受 力 不 均 匀 。且 张 拉 力 分 级 等 量 增 加 时 ， 伸 长 量 的 增 量 平 均 值 亦 不 相等 。 大 吨 位 小 半 径 环 向 预 应 力 束 的 伸 长 量 实 测 值 与 传 统计 算 值 ( 设 计 值 ) 相 差 较 大 ， 最 大 可 达 5 3 % 。 造 成 误 差 的主 因 是 回 转 角 度 大 ， 在 张 拉 过 程 中 应 考 虑 钢 纹 线 自 由 长度 不 均 匀

16、和 非 弹 性 变 形 引 起 的 附 加 伸 长 量 后 ， 总 伸 长 量计 算 值 与 实 测 值 才 接 近 。 鉴 于 现 时 国 内 尚 未 制 订 相 关 计算 标 准 ， 一 般 按 设 计 布 置 进 行 工 艺 模 型 试 验 ， 并 根 据 试验 测 得 数 据 在 施 工 中 作 为 控 制 依 据 。2 . 6 . 3 空 间 曲 线 预 应 力 筋 伸 长 量 计 算根 据 虎 克 定 律 等 力 学 定 理 进 行 分 析 ， 预 应 力 筋 的 应力 应 按 实 际 的 转 折 角 度 进 行 计 算 ， 故 在 平 曲 线 梁 体 的 空间 曲 线 预 应 力

17、 筋 伸 长 量 计 算 除 切 线 夹 角 之 和 改 为 空 间转 角 之 和 ( 式 1 ) 外 ， 其 余 计 算 方 法 及 取 值 与 桥 规 相同 。 按 相 关 工 程 实 践 验 证 ， 该 方 法 计 算 所 得 的 理 论 伸 长值 能 满 足 施 工 控 制 要 求 。空 间 转 角 之 和 计 算 参 考 公 式 ： = i垂2+ i平2!( 式 1 )式 中 ： i垂2 第 i 段 预 应 力 筋 的 垂 直 面 的 转 角 ( r a d ) ； i平2 第 i 段 预 应 力 筋 的 平 面 的 转 角 ( r a d ) 。2 . 7 张 拉 应 力 损 失

18、的 量 测 和 估 算由 于 受 施 工 因 素 、 材 料 性 能 和 环 境 条 件 等 的 影 响 ，预 应 力 钢 筋 在 张 拉 时 所 建 立 的 张 拉 控 制 应 力 ， 将 会 有 所降 低 。 为 了 使 预 应 力 筋 中 实 际 存 余 的 有 效 预 应 力 与 设 计值 相 符 ， 必 须 对 张 拉 控 制 力 和 预 应 力 损 失 进 行 准 确 的 量测 和 估 算 。 张 拉 应 力 损 失 的 量 测 方 法 可 参 见 评 标 “ 附录 G - 9 预 应 力 损 失 的 测 定 ” ， 其 内 容 主 要 包 括 锚 圈 口 摩阻 损 失 的 测 定

19、 及 孔 道 摩 阻 损 失 的 测 定 。 在 不 具 备 测 试 条件 时 可 参 考 式 2 ( 该 公 式 未 考 虑 管 道 的 反 摩 阻 影 响 ) 及式 2 计 算 ， 有 必 要 时 增 加 计 算 温 差 损 失 式 4 、 混 凝 土 的弹 性 压 缩 损 失 式 5 ， 下 列 公 式 符 号 无 说 明 者 与 桥 规 一致 ， 并 可 按 相 应 表 列 数 值 进 行 取 值 计 算 ， 本 文 因 篇 幅 所限 不 再 列 述 。锚 具 变 形 损 失 ： l 1= L E p / L ( 式 2 )式 中 ： L 锚 具 变 形 、 预 应 力 筋 回 缩 和

20、 接 缝 压 缩 容许 值 ( m m ) 。孔 道 摩 阻 损 失 ：l 2= c o n 1 - e - ( + k x ) ( 式 3 )温 差 损 失 ： l 3= 2 ( t 2 - t 1 ) ( 式 4 )式 中 ：l 3 由 预 应 力 钢 筋 与 台 座 间 的 温 度 差 造 成 的 应 力损 失 ( M P a ) ；t 1 混 凝 土 加 热 养 护 时 受 拉 钢 筋 的 最 高 温 度 ( m m ) ；t 2 锚 具 变 形 、 预 应 力 筋 回 缩 和 接 缝 压 缩 容 许 值( m m ) 。混 凝 土 的 弹 性 压 缩 损 失 ：il 4= E p(

21、m - i ) p c( 式 5 )式 中 ：图 1 图 2施 工 技 术7 6- -广 东 建 材 2 0 0 7 年 第 8 期il 4 第 i 批 张 拉 钢 筋 的 弹 性 压 缩 损 失 ( M P a ) ；E p 预 应 力 钢 筋 弹 性 模 量 与 混 凝 土 弹 性 模 量 的 比值 ；m 分 批 张 拉 的 批 数 ；i 已 张 拉 的 批 数 ( 包 括 此 次 张 拉 批 在 内 ) 。3 施 工 过 程 控 制根 据 桥 规 规 定 ， 在 后 张 法 的 预 应 力 施 工 中 采 用 应力 控 制 为 主 ， 以 伸 长 量 为 校 核 。 在 施 工 中 时

22、按 施 工 前 计算 所 得 的 各 阶 段 张 拉 控 制 应 力 对 应 的 压 力 表 读 数 进 行分 阶 段 张 拉 控 制 ， 并 在 每 阶 段 量 测 伸 长 值 ， 分 析 有 无 异常 状 况 ， 最 后 核 对 实 测 值 与 理 论 值 的 偏 差 值 。 在 张 拉 施工 过 程 中 ， 应 要 求 施 工 人 员 严 禁 站 立 或 面 对 张 拉 端 。 由于 各 种 因 素 ， 在 施 工 中 的 实 测 伸 长 量 与 理 论 值 误 差 有 可能 会 超 出 误 差 范 围 。 在 出 现 这 种 情 况 时 ， 首 先 必 须 确 认读 数 准 确 ， 所

23、 以 应 要 求 在 伸 长 值 量 测 读 数 时 必 须 由 两 个人 各 读 一 次 进 行 校 核 ， 以 便 于 在 误 差 出 现 后 能 较 快 地 分析 原 因 并 采 取 补 救 措 施 。 另 外 ， 在 工 程 实 践 中 发 现 ， 对 于张 拉 使 用 的 工 具 锚 夹 片 安 装 时 ， 如 果 夹 片 安 装 的 松 紧 度不 均 匀 将 可 能 造 成 张 拉 筋 受 力 不 一 致 ， 而 造 成 伸 长 值 与规 范 计 算 值 超 误 差 。 由 于 笔 者 一 直 在 施 工 单 位 工 作 ， 没条 件 对 工 具 锚 的 夹 片 安 装 卡 紧 情

24、 况 进 行 研 究 试 验 ， 故 在此 未 能 提 出 量 化 参 考 数 值 。 但 笔 者 认 为 在 施 工 进 对 工 具锚 的 夹 片 如 采 用 钢 套 人 工 打 紧 时 ， 应 尽 可 能 打 紧 ， 以 减少 夹 片 间 的 受 力 差 值 ， 保 证 各 预 应 力 筋 张 拉 力 相 约 。4 封 锚 压 浆 控 制对 于 后 张 法 施 工 的 孔 道 压 浆 在 预 应 力 筋 张 拉 后 ， 一般 在 封 锚 终 凝 后 即 进 行 孔 道 压 浆 。 由 于 压 浆 使 用 水 泥 浆的 多 余 水 分 将 对 预 应 力 筋 造 成 锈 蚀 ， 故 在 施

25、工 中 应 严 格控 制 水 灰 比 。 一 般 可 将 拌 合 设 备 每 盘 压 浆 使 用 的 水 泥 用量 和 用 水 量 计 算 出 后 ， 采 用 可 靠 的 计 量 器 具 计 量 后 拌 合施 工 ， 施 工 中 禁 止 采 用 目 测 方 法 加 水 拌 合 。 压 浆 完 成 后 ，水 泥 浆 使 预 应 力 筋 与 梁 身 混 凝 土 粘 结 成 整 体 ， 并 承 受 部分 预 应 力 的 传 递 。 故 在 压 浆 施 工 中 必 须 首 先 在 较 低 端 压浆 至 另 一 端 冒 出 规 定 浓 度 的 水 泥 浆 后 ， 从 另 一 端 再 压 浆至 较 低 端

26、 冒 浆 为 止 ， 以 确 保 水 泥 浆 充 满 预 应 力 孔 道 。5 结 语按 箱 梁 预 应 力 工 程 施 工 实 践 的 经 验 分 析 , 工 程 质 量事 故 和 安 全 事 故 的 发 生 一 般 是 由 两 种 原 因 引 起 的 , 第 一是 施 工 人 员 对 施 工 控 制 要 点 不 清 楚 而 出 现 误 操 作 , 第 二是 施 工 人 员 因 为 较 长 期 施 工 无 事 故 而 麻 痹 大 意 。 故 在 施工 控 制 中 ， 首 要 是 吃 透 设 计 意 图 ， 并 严 格 按 照 设 计 要 求和 规 范 要 求 进 行 施 工 ， 即 可 以

27、减 少 并 可 能 避 免 事 故 的 发生 。 【 参 考 文 献 】 J T J 0 4 1 - 2 0 0 0 ， 公 路 桥 涵 施 工 技 术 规 范 S ， 北 京 ： 人 民 交 通 出 版社 ， 2 0 0 0 。 J T G F 8 0 / 1 - 2 0 0 4 ， 公 路 工 程 质 量 检 验 评 定 标 准 （ 土 建 工 程 ） S ，北 京 ： 人 民 交 通 出 版 社 ， 2 0 0 4 。 张 树 仁 等 ， 钢 筋 混 凝 土 及 预 应 力 混 凝 土 桥 梁 结 构 设 计 原 理 M ，北 京 ： 人 民 交 通 出 版 社 ， 2 0 0 4 。

28、张 望 喜 等 ， 斜 拉 桥 索 塔 大 吨 位 环 向 预 应 力 束 伸 长 量 试 验 分 析 J ， 中 国 公 路 学 报 ， 2 0 0 2 . 1 5 ( 3 ) ： 5 7 - 6 0 。 刘 志 文 等 , 空 间 曲 线 预 应 力 束 摩 阻 损 失 参 数 J , 西 安 公 路 交 通大 学 学 报 , 2 0 0 1 . 2 1 ( 3 ) : 4 2 - 4 4 。更 正 启 示本 刊 7 月 增 刊 第 6 页 余 宗 贤 作 者 单 位 ： ( 广 东 建 邦 兴 业 集团 有 限 公 司 ) 应 为 ： ( 广 东 开 平 建 安 集 团 有 限 公 司 ) ， 特 此 更 正 。施 工 技 术7 7- -