40m T梁预应力张拉控制研究
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摘要： 40mT梁是一种常用梁，一般采用预制场预制的施工方法，在其施工过程中如何控制质量，是包括设计、施工和监理的工程界共同关注的问题。本文主要针对40mT梁的预应力张拉控制进行研究，首先简单介绍该预制梁的应用现状，然后详细介绍其预应力张拉的施工方法，并分析在张拉过程中遇到的问题，最后针对存在的问题进行的质量控制措施进行研究和探讨，综合讨论预应力张拉控制的重要性。
Abstract： 40m T-beam is common. In its construction， precasting construction method in precasting yard is generally used. It is a common problems for design， construction and supervision that how to control the quality. The paper studies the prestress stretching control of 40m T-beam， and presents the construction method of prestress stretching， and analyzes the problems in stretching， discusses the quality control measures aiming at the problems， and the importance of prestress stretching control.
关键词： 40m T梁；预应力张拉；质量控制；措施
Key words： 40m T-beams；prestress stretching；quality control；measures
中图分类号：TU7 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2013）08-0052-03
0 引言
随着工程建设的不断发展，更大规模和数量的建筑物和桥梁等交通线路不断出现，为了保证工程建设在保证质量的情况下，尽快完工以增加经济效益，预制施工方法开始广泛应用于工程建设中。现代的施工技术也在随着需求而飞速发展，给预应力结构的应用开辟了一片新的天地，在桥梁建设中得到广泛应用，主要的施工方式有两种，分别是预制施工法和现浇施工法。为了保证预应力结构在施工阶段和使用阶段的安全性及适用性，不管是对预制施工法还是对现浇施工法，都必须采取一定的措施进行质量控制，具体的措施需要根据工程的实际情况和施工方式来共同确定。
40mT梁一般采用预制场预制的施工方式，张拉完成后经到存梁区压浆封锚进行储存，龙门吊配合架桥机吊梁进行架梁的方案施工。在预制过程中会遇到一些问题，影响预制梁的质量，其中张拉钢绞线时容易产生侧弯，侧弯的程度也会根据不同的情况而不同，侧弯会直接影响某个线路段乃至整个线路的线型和后续工程的质量。如果侧弯程度过大或者相邻梁段弯曲方向转换过快，会对桥梁的质量造成损害，若要保证质量必然需要增大桥面的接缝处混凝土及钢筋用量，造成不必要的浪费，还影响整个桥型的美观，对梁的受力效果也会产生不良影响。另一方面，当梁发生侧弯时，梁上预埋的泄水孔、防撞墙钢筋必然会偏位，影响桥面的长度和宽度，所以控制预应力筋的侧弯非常重要。同时，如果预应力张拉过程中出现锚固不紧等问题，还会降低梁的受力性能，也就影响桥梁的使用耐久性。因此，控制40mT梁的预应力张拉的质量至关重要。
1 40m T梁预应力张拉的施工
40mT梁预应力张拉采用的一般方法是后张法，后张法施工应用的产品具有流动性好、稳定性好、强度高、防腐性好和施工方便等优势。在张拉预应力筋前，要在构建体内按照预应力筋的位置流出相应的孔道，并等到构件混凝土强度达到规定的强度后，在预留孔道中穿入预应力筋并张拉，利用锚具吧张拉后的预应力筋锚固在构建的端部，依靠构件端部的锚具将预应力筋的预张拉力传递给混凝土，使其产生预压应力，最后在孔道内灌入水泥浆，使预应力筋与混凝土构件形成整体。
1.1 波纹管的安装和保护 波纹管的安装是给预应力筋预留孔道，安装前要通过一定的径向力作用来检验波纹管的变形与否，如果波纹管的变形超过一定范围，就会影响后续的张拉预应力刚绞线的工作顺利进行。同时还要做漏水试验，因为如果波纹管漏水的话，会使内部的预应力筋受到水的腐蚀，降低其耐久性。在确定波纹管无变形、无漏水现象后，再安装和固定波纹管，固定采用支架固定，并按设计所提供的坐标焊在40mT梁的主筋上，且要将误差保持在一定的范围内。波纹管的连接采用大一号的同型波纹管连接，接头管长200mm，并采用密封胶带来封口，以防止水泥浆渗入管内阻塞孔道。合模前要对波纹管进行一次仔细的检查，对漏点同样要用密封胶带来封严，这样做的目的是确保位置的准确性、定位的牢固性、线型的顺适性。
在波纹管安装和固定后，还需要对波纹管进行保护，以保证其在混凝土浇筑后能够保证稳固性。一般采用的措施是在混凝土浇筑前，采用比波纹管小一号的硬塑料管穿入波纹管内，用来防止在浇筑混凝土过程中造成波纹管变形或者漏浆堵塞管道。需要注意的是，硬塑料管需要在混凝土初凝后从波纹管中拔出。
1.2 预应力筋下料、穿束 40mT梁的预应力筋下料和穿束，需要注意保证下料的准确性，方便后续的张拉工作进行。预应力钢绞线的下料长度需要根据桥梁纵坡影响，每端的工作长度不能少于一定的长度，穿束前还需要对钢绞线进行编束并采用铁丝绑扎固定，绑扎位置的间距不能太大，否则可能造成钢绞线互相缠绕，影响张拉的顺畅性。在穿束过程中，除了绑扎钢丝的工作外，采用人工整束穿入孔道，穿入后再来回拔几次以确保其通道是顺畅的，否则不能保证张拉过程的顺利进行。
1.3 预应力筋张拉 40mT梁的预应力张拉必须在混凝土达到设计强度的一定程度，一般是75%，有时也会达到100%后，混凝土的龄期也至少要达到14天才可以进行。张拉设备主要是千斤顶，张拉工序是首先张拉获得初应力后，再逐级加载并持荷，直到达到需要的预应力大小后进行锚固。张拉前要对千斤顶的油表等仪器标准进行标定，并按照设备标定时给定的油表读数对张拉进行检测。预应力钢绞线下锚的控制应力值为1395MPa，张拉按照设计钢束的标号顺序来进行，采用的张拉方式是两端张拉。在张拉过程中，要时刻观测梁的竖向和侧向位移，如果位移出现异常情况必须及时分析，并采取一定的措施修正。预应力钢绞线张拉需要采用双控指标，所谓的双控指标是指锚下的张拉力和延伸量，以锚下张拉力为主，以延伸量校核为辅。
理论伸长值的计算由预应力筋张拉端的平均张拉力、预应力筋的长度、预应力筋的截面面积和预应力筋的弹性模量共同决定，其中预应力筋张拉端的平均张拉力由预应力筋张拉端的张拉力、从张拉端至计算截面的孔道长、从张拉端至计算截面曲线孔道部分切线的夹角之和、孔道每米局部偏差对摩擦的影响系数和预应力筋与孔道壁的摩擦系数共同决定。实际伸长值是根据张拉后进行测量得到的，实际伸长值与理论伸长值的误差必须控制在一定的范围内。
1.4 孔道压浆、封锚 在预应力筋张拉完成后，需要尽快进行孔道压浆和封锚，孔道压浆采用的水泥浆型号需要根据具体情况选择，并适当采用硅酸盐水泥拌制，并掺入一定数量的膨胀剂，但是自由膨胀率不能太大，水泥浆的最大泌水率也不能太大。水泥浆从孔道的一端压入另一端，当孔道的最高点排气孔流浆后将其封闭，当孔道另一端的出浆口流出泥浆的时候，要关闭出浆口阀门并吃去加压一定的时间，这样做是为了保证孔道内灰浆饱满。封锚必须紧接着孔道压浆进行，并注意封锚混凝土的外观质量和几何尺寸。
2 40m T梁预应力张拉过程中存在的问题
2.1 预应力损失问题 在张拉预应力钢绞束时，预应力钢筋沿管道壁滑移会产生一定的摩擦力，摩擦力的存在会使钢筋在张拉端的应力高，而跨中的应力则因为摩擦的影响使其预应力筋的预应力逐渐减少，从而导致整体应力降低。由摩擦引起的应力损失大小，与预应力张拉的应力值、钢筋与管道间的摩擦系数、从张拉端至计算截面间、曲线管道部分的夹角之和按绝对值相加的值、管道每米局部偏差对摩擦的影响系数和从张拉端到计算截面的管道长度在纵轴上的投影长决定，具体的计算公式需要参考相关规范的规定。除了摩擦会引起预应力损失外，锚具变形、混凝土弹性压缩、钢筋回缩和接缝压缩、钢筋松弛等因素，都是造成预应力损失的重要性原因。
2.2 张拉过程中的侧弯问题 T梁预制过程中，张拉钢绞线束时会产生不同程度的侧弯，侧弯对整个线路的线型后续工作的质量造成极大的不利影响，对梁的受力也会产生影响。同时，当梁产生侧弯时，还会影响桥型的外观和混凝土、钢筋等材料的使用量。侧弯产生的原因并不是唯一的，主要分为三个方面来讨论。
第一，T梁内存在着平弯钢束，该钢束从跨中到端部的平弯走向，造成张拉时产生侧向弯矩和横向分力，而梁体的刚度一般不是特别大，从而这些弯矩和横力造成梁体侧弯变形，一旦侧弯的程度达到一定的范围，就会随着张拉力的增长，增大横向力的大小，进而产生更大的侧弯，形成恶性循环。第二，T梁设计横隔板的数量和间距也是影响梁板侧弯的重要因素之一，因为横隔板数目的不足会使梁板的整体刚度境地，也就是抗弯能力变差，增大横隔板的数量是减少侧弯的有效措施。第三，施工过程中的各种偏差，主要的偏差类型包括波纹管的定位不准确、锚定板与波纹管的垂直性、张拉过程中的应力和伸长量超出设计要求。同时，预制梁在梁场存放的时间越长，混凝土的徐变程度越大，钢绞线松弛或者应力重分布也会造成梁体侧弯变形变大。
2.3 伸长量的计算准确性问题 T梁梁板预应力张拉控制的理论伸长量是否精确，关系到施工队伍能否获得准确的参考，也就关系到施工的质量。在预应力张拉的过程中，遇到的主要问题之一也就是理论伸长量的计算精确度。理论伸长量计算用到的孔道偏差系数和孔道摩阻系数，都是参考《公路桥涵施工技术规范》确定的，要分别从正弯矩预应力部分和负弯矩预应力部分分别计算，遇到的问题就是如何准确确定正负弯矩的范围，如果范围确定不准确，必然会造成理论伸长量的计算不准确。一般为了改进这个问题，需要对理论伸长量计算值进行修正，修正的工具是油压千斤顶压力表，根据油压千斤顶压力表的读数值多次分析确定。
3 40m T梁预应力张拉质量控制措施
3.1 采用先进的电子仪器 T梁预应力张拉的精度提高的主要措施，是采用电子张拉控制仪，电子张拉控制仪的精度较高，可以消除张拉机具的惯性力影响。仪器的工作原理是通过测力传感器将张拉力转化为电信号输入仪器，并通过显示器将张拉力值显示出来。在使用电子张拉控制仪时，要先转动仪器的预制旋钮来设置预置力，当张拉预应力的大小达到预置力大小时，通过比较电路来控制电机停机，也就是将预应力值达到要求的大小。如果停机后的张拉力超过标准数，需要调低预置力，等到电机完全停止后的张拉力与标准值接近位置。有的仪器类型还能测量冷拔丝的断裂强度和延伸率，可以逐盘检验冷拔丝。除了使用电子张拉控制仪来提高精度外，还应该在张拉锚固后在台座中部检测冷拔丝的张拉应力，现在新研制的数显钢丝应力双控仪的测试精度高，使用方便直观。采用电子张拉控制仪张拉，并使用钢丝应力双控仪检验，共同保证构件产品的质量。
3.2 减少预应力损失的措施 减少预应力损失的方法，是结合以应力为主，应力与伸长量双控制的预应力张拉原则，实施相应的控制措施。第一，对预应力筋进行预张拉，避免预应力筋在张拉时出现断丝现象，同时检查器表面是否存在浮皮、泥污、油渍、锈蚀等杂志，如果有要在使用前用钢丝刷清除干净。第二，在检验无误后进行钢绞线的编束工作，编束时务必把钢绞线理论，并在不同钢绞线端涂不同的颜色来做标记，在穿锚时同一根钢绞线只能穿入两端锚具相对应的孔道。第三，在混凝土浇筑强度达到90%以上，才能进行钢丝束的张拉工作，防止在张拉预应力筋时，千斤顶的作用力压裂混凝土块体或产生混凝土弹性压缩。同时，务必要做好准备工作，保证每一个环节都能够顺利完成。第四，张拉时以中轴线两侧对称张拉，避免构件承受过大的偏心压力，而且采用分级张拉的方式来避免受力不均和伸长量偏差超标。在两端同时张拉时，要由同一个人统一指挥，两机需要同时开动，使得钢丝束两端能够同步张拉。
3.3 控制侧弯的措施 T梁预应力张拉过程中的侧弯问题，对其质量的损害很大，必须采取一定的控制措施。首先，波纹管的坐标要以设计为依据，对于直线管道或者曲线管道，需要根据施工规范要求来定位，这样做是为了保证钢绞线的重心与T梁的重心轴重合。端头锚垫板的定位务必准确和牢固，特别是端头的波纹管，因为这对波纹管的线性影响很大。在保证对称张拉的前提下，还要依照千斤顶油表读数来控制张拉力，并以伸长量值校核，采用的张拉设备要在标定的规定时间、张拉次数内使用。另一方面，如果施工过程中出现部分侧弯，要尽快连接各梁间的横隔板来增加其横向约束，防止侧弯程度的增加。在梁体安装就位后，先焊端头横隔板，在用手动葫芦在梁长的重点和四分之一处水平牵引纠偏，梁体完成恢复固定好后焊接中间横隔板。
4 总结
40mT梁的预应力张拉控制研究，直接影响预应力张拉的质量，在张拉技术实践应用中，涉及到张拉设备的种类、规格和配套选择，同时张拉的工序和操作方法也至关重要，人为的失误对质量的影响往往更大。预应力材料伸长量的测量是否准确，钢绞丝和钢丝的滑丝、断丝问题，这些环节都是很关键的，必须慎重选择操作机具，并保证操作人员的从业技术达标。把握好张拉控制技术的关键环节，对保证预应力体系的使用安全和质量，确保并延长结构的预期使用寿命至关重要。总之，对40mT梁的预应力张拉控制研究的意义重大，研究的道路依旧任重道远。
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