后张法预应力桥面板在张拉和灌浆时应注意的几个问题

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摘要：后张法在16米跨四束预应力钢铰线箱型桥面板施工过程中应注意的几个问题。主要从选材、张拉、孔道灌浆、封猫等几个问题分析。

关键词：后张法张拉孔道灌浆

中图分类号： U445.55+2 文献标识码： A

后张法预应力桥面板是先制作混凝土构件，并在预应力筋的位置预留出相应的孔道，待混凝土强度达到设计强度等级规定要求后，穿钢铰线，用张拉机进行张拉，并用锚具传给混凝土构件而使之产生预应力，张拉完毕几小时后，就可在孔道内灌浆。

本文主要介绍南水北调东线济平干渠三十一标段，老徐家洼正浇16米跨四束预应力钢铰线箱型桥面板，在张拉、灌浆施工过程中应注意的几个问题。

1、材料试验情况：

该桥使用钢铰线、锚具为威海预应力材料制品厂生产，锚具、千斤顶、钢铰线在使用前均随机抽样，并送山东大学土建与水利学院试验室进行检测，各项技术指标均达到设计及规范标准要求。

2、相关方程：Y=0.03348X+0.17566

(X：荷载KN，Y：仪表读数MPa)

3、相关系数r=0.9998

4、仪表与千斤顶必须配套使用，若使用中发现异常现象，应重新标定。

钢铰线 1*7-15.20mm A04-GJX-071 1、 送检一组1*7-15.20mm,1570 MPa级钢铰线抗拉强度、规定非比例延长力、弹性模量、最大力总伸长率符合GB/T5224-2003要求。

2、样品按GB/T5224-2003检测合格。 1、     强度、弹性模量均按公称面积计算；

2、     试验温度20±2℃

2、理论计算：

钢铰线、锚具技术指标

千斤顶（cm） 锚环（cm） 上部钢铰线长(cm) 下部钢铰线长(cm)

40 5.5 1566.8+40+5.5*2=1617.8 1560.2+40+5.5*2=1611.2

钢铰线弹性模量Eg=(1.986+1.9998+2.002+1.995)/4=1.99525*105MPa(详见“钢铰线力学性能检测报告A04-GJX-071)

2.1、钢铰线预应张拉力：P=δK·Ag·n·b·1/100式中：δK-钢铰线张拉控制应力MPa.根据规范规定预应力钢铰线为0.7δK倍张拉控制应力：0.7δK

Ag-钢铰线公称面积Ag=140㎜2；

n-同时张拉预应力钢铰线根数n=6；

b-超张拉系数，不超张拉时取1；

P=δK·Ag·n·b·1/100=1570×0.7×140×6×1×1/100=932160(N)

2.2、求平均张拉力T=P·[1-e-(KL+μθ）]/ （KL+μθ）

K-孔道每米局部偏差对摩擦的影响系数，波纹管K=0.0015；

μ-预应力钢铰线与孔道壁的摩擦系数μ=0.25；

θ-从张拉端至计算截面的曲线孔道部分切线的夹角之和（弧度）T=P·[1-e-(KL+μθ)]/(KL+μθ)={923160×[1-e-(0.0015×16.178+0.25×12°×2×π/180)]}/(0.0015×16.178+0.25×12×2×л/180)

=866101.6871(N)

p=P·[1-e-(KL+μθ)]/(KL+μθ)={923160×[1-e-(0.0015×16.11+0.25×2.5°×2×π/180)]}/(0.0015×16.11＋0.25×2.5×2×л/180)=902256.7363(N)

2.3.求理论伸长值ΔL=（T·L）/（AY·Eg）

T-为预应力钢铰线平均张拉力（N）；

AY-为预应力钢铰线公称面积mm2,AY=Ag×6=140×6；

Eg-钢铰线弹性模量MPa Eg=1.99525×105

上部钢铰线束理论伸长值：

ΔL=（T·L）/（AY·Eg）=（866101.6871×16.178）/(140×6×1.99525×105)=0.0836(m)

下部钢铰线束理论伸长值：

ΔL=（T·L）/（AY·Eg）=（902256.7363×16.111）/(140×6×1.99525×105)=0.08673(m)

实测伸长值为张拉前先调整出应力为бK10﹪测伸长值为L1然后张拉到бK20﹪测伸长值为L2，再张拉到бK100﹪时，持荷2—5分钟，测伸长值为L3，总的伸长值为L=L3-L1+L2-L1

实测伸长值与计算伸长值的差值应控制在6%以内，否则应暂停张拉，查明原因，采取纠正措施，方可继续张拉。

3、张拉操作：预应力钢铰线的张拉顺序，应使混凝土不产生超应力、构件不扭转与侧弯、结构不变位等。因此，对称张拉是一项重要原则。还应考虑到尽量减少张拉设备的移动次数。按设计要求，孔道钢铰线张拉加载顺序为：①张拉应力由010%δcom 持续1分钟，测量记录张拉起始点位置，②再由10%δcom20%δcom 持续1分钟，测张拉伸长值，③继续由20%δcom100%δcom持续2-5分钟，测量张拉伸长值，然后用猫具锁住钢铰线，即完成钢铰线张拉任务。要求两端工作人员必须配合密切，步调统一，认真测定伸长值。张拉完成后，桥面板没有出现严重变形现象。

4、张拉注意事项：

⑴、在张拉作业中，必须特别注意安全。在任何情况下操作人员不得站在预应力筋的两端，同时在张拉千斤顶后面应设立防护装置。

⑵、操作千斤顶和测量伸长值的人员，应站在千斤顶侧面操作，严格遵守操作规程。油泵开动过程中，不得擅自离开岗位。如需离开必须把油阀门全部松开或切断电路。

⑶、 用锥猫式千斤顶张拉钢铰线束时，先使千斤顶张拉油缸进油至压力表略有起动时暂停，检查每根钢铰线的松紧并进行调整，然后再打紧楔块。

⑷、张拉时应认真做到孔道、锚环与千斤顶三对中，每根钢铰线应编排序号，以防止互相交叉，以便张拉工作顺利进行，并不致增加孔道摩擦损失。

⑸、张拉过程中不允许有钢铰线断丝及锚具滑移现象，否则停止张拉。

⑹、每块构件张拉完毕后，应检查两端部和其他部位是否有裂缝，并详细填写张拉记录表。

⑺、预应力钢铰线锚固后的外露长度不宜小于15mm。长期外露的锚具可涂刷防锈漆或混凝土封裹，以防锈蚀。

5、孔道灌浆：预应力筋张拉完毕后，应尽快进行灌浆，以防钢铰线锈蚀，还可减少钢铰线应力松弛损失。因此，再孔道灌浆时应注意事项：

（1）灌浆用水泥标号不低于4２.5MPa,本工程选用“山水牌”普通硅酸盐水泥42.5R；

（2）水灰比控制在0.40—0.45,并掺入有山东水务混凝土外加剂厂生产的HPC-GJ1高效减水剂，水灰比可减少到0.35；

（3）水泥浆的泌水率最大不超过4%，拌和后3h泌水率宜控制在2%，24h后泌水应全部被水泥浆吸收；

（4）搅好的灰浆必须过滤，并在灌浆过程中不断搅拌，以防沉淀析水；

（5）灌浆次序以先下层后上层为宜，灌浆压力为4—6kg/cm2；

（6）灌浆应缓慢均匀进行，不得中断，并应排气通顺，直至排出空气水稀浆浓浆时为止，封闭另一端阀门后，在加压至5—6 kg/cm2，保压5分钟后，关闭灌浆阀门；

（7）灌浆后需做三组7.07×7.07×7.07cm立方体灰浆试块，以便检查强度，作为水泥浆质量的评定依据；

（8）当四个孔道按顺序灌浆完毕后，再按第一次孔道灌浆的先后顺序，打开孔道两端阀门，进行二次灌浆，这样可有助于排出孔道内游离水，以提高其密实性。

6、问题讨论

张拉完成后，预应力筋是否切割、封猫问题：

⑴不切割预应力筋，不封猫直接灌浆，灌浆过程中空气水稀浆浓浆首先从锁片、钢铰线缝隙自行渗出，逐渐自淤封堵缝隙，灌浆压力逐渐上升，待压力表达到0.50-0.70MPa 时，并持续恒压5分钟后，即可关闭灌浆进口阀门。其优点是：①张拉和灌浆可连续工作，防止张拉后时间过长，钢铰线发生松弛现象；②孔道内无闭气、闭水现象发生。缺点是：灌浆时间相对较长，孔道内保持恒压时间相对较短。

⑵按常规要求张拉完成后，先切割钢铰线余量，将钢铰线、猫具用高标号高稠度水泥浆封帽，待达到一定强度后再灌浆，灌浆过程中空气水浆液从另一端孔道口排出，然后关闭浆液出口阀门，孔道内灌浆压力迅速上升，待压力表达到0.50-0.70MPa 时，并持续恒压5分钟，即可关闭灌浆进口阀门。其优点是：灌浆时间相对较短，孔道内保持恒压时间相对较长；缺点是：封帽猫具、钢铰线端部，容易发生闭气、闭水现象。

总之，钢筋混凝土预应力构件，在施工过程中必须严格控制好各工种工序质量，从模板制作、安装、到构件成型、养护、张拉、灌浆等每个环节都必须做到三检制，监理人员逐项旁站监督，为确保南水北调工程达到精品工程创造良好的条件。