某高速公路互通立交桥梁板预应力张拉施工控制(论文)

1 工程概述

庐铜高速公路K76+457.97分离立交位于铜陵互通E匝道和主线上4-20米PC梁板桥,中心桩号为K76+457.97。上部结构由84块20M的PC空心梁板组成，混凝土标号为C40。下部结构为U型桥台,扩大基础,混凝土标号为C20台帽采用C25混凝土,台帽底以上侧墙部分采用C20现浇混凝土。由于工期紧，场地小，梁板采用间隔叠浇预制法，后张预应力施工。保证预应力的正确施加是质量控制的关键。

2 梁板张拉施工前准备

2.1控制张拉力计算

本工程梁板预应孔道为曲线配筋，波纹管预埋成形，预应力筋为高强低松驰钢绞线，每片梁板四束钢绞线，YM15-6锚具。各束张拉应力计算如下表：

1、P设（KN）：设计张拉控制拉力

2、σ设（MPa）：设计张拉控制应力

3、A(mm2)：钢绞线截面积

4、P施（KN）：施工张拉控制拉力，P施＝P设*（1+R），式中R为锚口摩阻系数（R＝2.5%）

5、σ施（MPa）：施工张拉控制应力，σ施（MPa）＝P施/A

6、1＃钢束为上层钢绞线，2＃钢束为下层钢绞线。（如图）

2.2油表读数的计算

张拉设备使用前必须经过有相关资质的机构进行校验和标定，并第间隔2个月至少进秆一次检查和保养，本工程张拉设备由合工大建筑结构试验室标定(见下图)

油表读数的计算见下表：

说明:

(1) 表中数据为千斤顶―油表配套标定结果（千斤标定报告略）。

(2) 表中数据为千斤顶被动标定结果

P张拉力

张拉应力

计算式：∆L＝（P×L）/（Ay×Eg）

式中：∆L―预应力钢材理论伸长值（mm）；

      P―预应力钢材的张拉力（N）；

      L－钢绞线长度（M）；

      Ay－预应力钢材截面积（mm2）；

      Eg－预应力钢材的弹性模量MPa(N/mm2)；

2.3.1P的确定：

计算式：P＝P×[1-e-(μθ+κх)]/(μθ +κх )

式中：P－预应力钢材张拉端的设计张拉力（N）；

μ预应力钢材与孔道壁的摩擦系数，对于波纹管取μ＝0.175

х－从张拉商至设计算截面孔道的长度（M）；

κ－孔道每局部偏差对摩擦的影响系数，对于波纹管取κ＝0.0008

θ－从张拉端至计算截面曲线孔道部分切线的夹角之和（rad）；

（1）计算图示：

A1

A2

（2）计算数据一览

项目

   计算参数

2.4.1 在施工中，为方便测量，通常采用测量千斤顶油缸行程：L10%（10%σ施，L100%（100%σ施）的办法来推测∆L值以进行伸长量的校核与控制。

计算式：∆L＝L10%-L100%+∆L10%

      注：式中L10% －千手顶张拉力到初应力时油缸行程；

           L100%  －张拉力从0到控制应力时的油缸行程；

           ∆L10% －张拉力从0到初应力时钢铰线的推算伸长量，取控制张拉应力的10%为初应力，即：

   1＃：∆L10% ＝10%×1431.58MPa/（190×103MPa）×1971.4mm＝14.8

   2＃：∆L10% ＝10%×1431.58MPa/（190×103MPa）×1960.2mm＝14.8

实际上上式计算得到的伸长值并不量钢铰线的实际伸长量，实际测量中应扣除：

①工作锚与工具锚间钢铰的伸长量∆L3

②工具锚的内滑量∆L4

③张拉时主梁的弹性压缩值C

上述修正量的计算及取值见下表：

2、∆L4的确定要据“YM15-6”锚具“质量保证书”说明取值为0.3CM

3、C=(P施×L梁)/（Ec×A梁），因取值及计算如下表：

      2、若实测值与上表偏差较大应暂停张拉并查明原因进行分析解决。

3 预应力的施加及测控

a)采用砂轮切割机或气割机对钢铰线下料，下料长度需满足规范及张拉设备要求；

b)采用人工或机械的方法将已工编号的钢不穿入孔道；在钢束的两端安装工作锚、锚板、夹片的限位板，并轻轻敲紧夹片。此时应注意钢铰线的排列顺序，尽量与之平行，不要交叉，同时锚板要有定位措施，以保证与孔道同轴度；

c)安装千斤顶，同时用挡板推紧工具锚夹片；

d)在千斤顶的后部安装工具锚，注意锥孔内不得有污物，为卸锚方便，锚孔中和夹片的圆锥面应均匀涂抺润滑物质；

e)采用两端对称张拉；为了使测量的伸长量更接近实际，采用如下张拉工艺：

0    10%σ施    20%σ施    100%σ施

f)按上述计算的成果，向千斤顶张拉缸供油，进行张拉，同时测量伸长值：分别测张拉应力为10%σ施、20%σ施、100%σ施的伸长量ΔL10%、ΔL20%、ΔL100%，按下式计算实测伸长量，∆L实测=(ΔL20%-ΔL10%%)+(ΔL100%-ΔL10%)，并与实测容许总伸长范围比较，若超过该值则应分析原因，采取措施。当各项指标符合要求后，打开截止阀，主张拉缸回油锚固，向千斤顶回油缸供油，活塞回程；

g)张拉完成后，拆除千斤顶及多余钢铰线，然后压浆、封锚。

4 施工时注意事项

a)钢束在锚固时回缩值较大在设计时需作考虑；

b)在预应力张拉时，锚具部分的摩阻损失按2.5%考虑；

c)限位板上不同的规格钢绞线作明确标识，不可用错；

d)在切割张拉后多余的钢铰线，一般用砂轮切割机；若采用气割机时必须用挡板将锚具隔开，避免锚具受热变形；

e)构件端部锚座布置应符合规范要求。

f)推行安全生产责任制，搞好现场标准化作业，挂牌施工；

g)意安全用电，做好防火准备；

h)梁板张拉时两端操作人员不能正对钢绞线。

5 结语

由于计算合理，制定的方案结合工程实际，本工程的所有84片梁板均保质保量完成，张拉过程中没有出现一起断丝、滑移、指标超限等质量事故，全部一次张拉成功。

以上简要介绍后张预应力在施工过程中的计算及控制方法，随着预应力结构的不断发展，结构形式必将越来越多，越来越复杂，施工管理中只要认真分析结构特点和关键控制点，一定能更好的完成施工任务。