1、后张法在预应力箱梁桥的计算与施工摘要:以吴淞口国际邮轮港连续箱梁桥工程为基础，介绍了预应力后张法在连续箱梁桥的计算和施工工艺、张拉预应力值的建立与伸长量的计算方法, 以及在现阶段的若干施工与设计上常见的问题,指出了分批次张拉工艺在一定情况下, 对于解决张拉设备能力不足具有的应用可行性前景. 关键词： 后张 预应力分次张拉伸长量管道压浆 Abstract ： According to the introduction of Wusongkou international cruis terminal of the post_tensioning construction processes, t
2、he foundation of the prestressing value and the calculation method of prestressing frictional loss are described. And some problems in current construct ing and designing processes are discussed too. Finally, it is pointed out that the tensioning process in batches has a practicable prospect to solv
3、e the problem of incompetency of tensioning equipments in some cases. key words ：post_tensioning prestress gradated-tensionextensionpipe-grouting 中图分类号： U448.21+3 文献标识码： A 文章编号： 上海吴淞口国际邮轮港是上海世博会的配套工程，预应力箱梁引桥工程是其一个单位工程，该引桥从陆地通往通关平台和码头，箱梁宽15m，长约 420m，共 14 跨，单跨标准跨距为 30m，面层标高+7.5m。采用钢绞线后张，引桥结构如下图所示： 随着现
4、代预应力技术的发展, 预应力混凝土在建筑工程中应用越来越广泛, 特别是在大跨度结构中, 以及在由于建筑需要而减小大梁的截面高度和转换层大梁的设计上, 较多地采用了预应力混凝土结构. 在各种预应力体系中, 预应力钢绞线由于具有高强、锚固方便、施工效率高等特点而得到普遍采用.预应力工程在设计阶段考虑了使用方面的要求, 如构件的强度、刚度等要素, 而对施工方面的因素: 如张拉工艺、锚具的尺寸、必要的张拉工作面等, 考虑相对少一些, 这往往需要进行二次设计, 进行必要的完善, 以方便施工, 便于工程的顺利进行. 1 钢绞线张拉工艺 多束钢绞线张拉一般采用与设计张拉力相适应的千斤顶整束张拉, 由于束数多
5、, 穿入孔道中的钢绞线松紧可能不一致, 在正式张拉前, 可采用 YDC24Q 千斤顶逐根预紧, 预紧力可为单根张拉力的 10% , 然后, 再按规定和张拉程序用相匹配的千斤顶整束张拉至设计要求, 这样, 可保证孔道内每根( 束) 钢绞线预应力的均匀一致. 千斤顶的选择参见表 1. 表 1 张拉束数与之相应选用的千斤顶 2 张拉预应力的建立与伸长量问题 准确建立预应力, 是预应力张拉施工的重要保证条件, 为此, 预应力张拉一般采用 双控 进行控制, 即应力与应变( 伸长值) 双控制. 应力控制为张拉机压力表控制, 压力表事先经过计量校验, 并与千斤顶张拉机配套标定, 保证张拉千斤顶输出拉力的正确
6、受控. 张拉伸长值按钢筋混凝土施工验收规范GB50204 - 92 的要求, 应控制在计算值的 95% 110% 之内. 预应力筋的弹性伸长值的校核工作是一项很重要的工作, 它不但可以从一个方面反映张拉力控制的大小, 另一个方面还反映出孔道的摩擦阻力是否与设计预期值相符, 从而确定各点预应力值是否达到设计要求指标.在后张钢绞线预应力体系中, 正确地估计和计算预应力的损失是极其重要的. 在预应力张拉施工阶段, 主要在于合理地确定预应力摩擦损失, 特别是曲线束配筋的预应力结构中更为重要. 正确合理 预应力钢束的张拉采用应力控制为主，伸长量作校验的双控制。实际值与理论值相比较保持在-5%+10%的误
7、差以内，符合规范的要求。钢束张拉按对称原则从两边向中间对称张拉，先腹板后底板，腹板束先底束后顶束，每次张拉不少于两束。当梁体砼及湿接头强度达到设计强度的 100后才进行预应力钢束的张拉。本工程在箱梁横向截面分 8 股，编号从 N1-N8，每股使用千斤顶不同；纵向截面分 8 股；中横梁和端横梁为2 股，横向顶板为 3 股，按照设计要求不同，张拉力度不尽相同，具体计算如下： 2.1 关于张拉应力控制的详细计算 注：， 2.1.1 连续箱梁预应力钢束张拉 标准强度， ，N1N3 束控制锚下张拉应力，其它钢束为。 N1N3： N4N8： N1N7 钢束两端对称张拉，N8 钢束单端张拉，张拉顺序 N3-
8、N2-N1-N5-N4-N7-N6-N8。张拉程序：0初应力=0.2（持荷 5 分钟）（持荷 5 分钟）测量伸长量。 5 个千斤顶标定后换算公式如下（张拉力 x 单位为 KN，油表显示 y单位为 Mpa）： 2.1.2 箱梁中横梁、端横梁预应力钢束张拉 标准强度， ，控制锚下张拉应力。 预应力钢束两端对称张拉，张拉顺序 N2-N1。张拉程序：0初应力=0.2（持荷 5 分钟）（持荷 5 分钟）测量伸长量。 2.1.3 箱梁横向板预应力钢束张拉 横向预应力钢束采用，波纹管道为 6019，锚下控制张拉力为585.9KN，采用两端张拉。 横向预应力钢束若与向量顶板预应力钢束槽口，且不能让开时，可先张
9、拉槽口纵向预应力钢束，然后连接横向预应力钢束管道，恢复槽口普通钢筋，浇筑槽口混凝土，张拉横向预应力钢束。 （4）每一个千斤顶都经过试验部门的标定，设计张拉力通过千斤顶上油表反映时，都有不同的控制压力，经过计算得到如下表： 2.2 伸长量理论值的计算 张拉施工前首先计算理论伸长值，采用平均张拉力计算。张拉力计算公式如下： Pp=P(1-e-(kL+)/(kL+) 、P=kAp 钢绞线理论伸长值 L= PpLApEp， 其中： Pp预应力筋平均张拉力（kN） ； P预应力张拉端的设计张拉力（N） ； L从张拉端至计算截面的孔道长度（m） ； 从张拉端至计算截面曲线孔道部分切线的夹角之和（rad）
10、； k孔道每米局部偏差对摩擦的影响系数，取 k=0.0015； 预应力束与孔道壁的摩擦系数，塑料波纹管为 0.14； k为设计张拉应力； Ap为钢绞线截面积； Ep为钢绞线的实测弹性模量； 计算钢绞线的理论伸长值所采用的摩擦系数为塑料波纹管与钢绞线的摩擦系数 0.14。此次预应力张拉施工中的理论伸长量数值由设计计算好，并在蓝图上给定。 2.3 伸长量实测值的计算 通过查询公路桥涵施工技术规范(JTJ041-2000）得到伸长量计算公式，现场实测值与设计给定的理论值差值确实控制在-5%+10%之间，得到了监理部门的认可。 伸长量实测数值计算公式如下所示： 实际伸长值，回缩量，施加 X%张拉力时的
11、实测伸长量 对于单端张拉的较短钢绞线，其实际伸长量的计算公式用： 对于两端张拉的较长钢绞线，其实际伸长量的计算公式用： 则最终可以用与设计给定的理论伸长量进行比较，使得其差值符合规范要求 即： 3 后张法在箱梁桥的施工 整个箱梁的施工流程为：沉支撑桩做桩帽安装砂筒安装贝雷片铺设底板及预压卸载、绑扎钢筋及布置横梁、底板和腹板预应力束管道支立侧模板及芯模浇筑底板、腹板砼拆芯模、支立顶模板绑顶板钢筋及布置顶板预应力束管道浇筑顶板砼砼养护张拉预应力束管道灌浆封锚拆除支架。 预应力张拉和管道压浆两个重要的环节，管道压浆更是起着关键性的作用。 4 张拉过程中的突发情况控制 预应力筋断丝、滑移规范上有所限制
12、，要求每束钢绞线断丝或滑丝的情况不超过 1 丝，这主要是指单根钢绞线内钢丝断丝的情况，每个断面断丝只喝不超过该断面钢丝总数的 1%，不允许出现单根钢筋断筋或滑移的情况。如果出现超出规范许可的情况，原则上必须进行更换，当不能更换时，在许可的条件下可采取补救措施，比如提高其他束预应力值，但必须满足设计上各阶段极限状态的要求。 现场钢绞线张拉照片 5、后张法中的管道压浆 管道压浆采用真空辅助压浆方式进行，要求灌浆必须密实，所用水泥品种为 P.52.5 水泥，水灰比为 0.38；为减少收缩，掺入了 10%的UEA 膨胀剂；水泥浆稠度控制在 200mm，符合设计 18520mm 的要求；水泥浆泌水率控制
13、在 3h=1.5%，24h 全部吸回。 5.1 孔道的准备 压浆前，首先对孔道进行清洁处理。对抽芯成型的混凝土空心孔道冲洗干净并使孔壁完全湿润；对孔道内可能发生的油污等，采用已知对预应力筋和管道无腐蚀作用的中性洗涤剂加水稀释后进行冲洗。冲洗后，使用不含油的压缩空气将孔道内的所有积水吹出。 5.2 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 3045min 范围内。水泥浆在使用前和压注过程中由专人进行连续搅拌。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。 5.3 压浆时，对曲线孔道和竖向孔道从最低点的压浆孔压入，由最高点的排气孔排气和泌水。压浆顺序为先压注下
14、层孔道再压注上层孔道。5.4 压浆要缓慢、均匀地进行，不得中断，并将所有最高点的排气孔依次一一放开和关闭，使孔道内排气通畅。较集中和邻近的孔道，尽量先连续压浆完成，不能连续压浆时，后压浆的孔道要在压浆前用压力水冲洗通畅。 5.5 压浆时使用活塞式压浆泵，不得使用压缩空气。压浆的最大压力为 0.50.7MPa；当孔道较长或采用一次压浆时，最大压力宜为1.0MPa；此次我们选取 0.6MPa。梁体竖向预应力筋孔道的压浆最大压力控制在 0.30.4MPa。压浆达到孔道另一端饱满和出浆，并且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
15、稳压期，该稳压期不宜少于 2min。 5.6 压浆过程中及压浆后 48h 内，结构混凝土的温度不得低于 50，否则应采取保温措施；当气温高于 35时，压浆宜在夜间进行。 6、结语 通过以上分析可得出, 分次张拉工艺对于一些简支梁单跨曲线束, 可以有一定的可应用前景, 可以解决设备能力不足的问题. 另外, 应当指出并注意的是: 分次张拉, 以二次为限为宜, 因为分次过多, 钢绞线的相互叠压将变得严重起来, 后批次张拉损失将会加大, 另外, 在多跨多束的连续梁中, 反弯点的变化, 将不可避免钢绞线的绞合与叠压, 也将增大张拉损失. 这在实际施工上应加以重视与考虑. 在设计一些无粘结预应力钢绞线扁梁
16、体系时,一般扁梁宽度较大, 可将集束预应力钢绞线改为单束均排分布设计, 从设计上受力较为均匀一些, 而且可以避免集束群锚在扁梁端部的复杂建筑处理( 单孔锚尺寸较小易于处理) , 这种分次张拉工艺,可以减少因摩擦而造成的应力损失。 参考文献 （1） 水运工程质量检验标准 （JTS 2572008） ； （2） 港口工程混凝土结构设计规范 （JTJ267-98） ； （3） 水运工程混凝土质量控制标准 （JTJ269-96） ； （4） 水运工程混凝土施工规范 （JTJ268-96） ； （5） 工程测量规范 （GB50026-93） ； （6） 公路工程技术标准 （JTG B01-2003） ； （7） 公路桥涵施工技术规范 （JTJ041-2000） ； （8） 公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范 （JTG D62-2004） ； （9） 环岛路高架桥 M 线、C 线预应力张拉施工方案 （中交三航局宁波分公司大榭项目部）
