双控法张拉在后张预应力T型梁施工中的应用

1、前言
随着现代桥梁建筑技术的不断提高和发展，大跨度高预应力砼梁得到越来越深广的应用，预应力钢绞线的张拉施工作为后张预应力T梁施工中的关键技术，对控制T梁的质量起着至关重要的作用。结合本人在工程施工中的经历，谈谈自已对双控法张拉在大跨度后张预应力T型梁施工中的应用技术。
2、工程简介
几内亚丁基索河大桥位于几内亚东部康康地区丁基索河上，大桥全长245.30m，为7-35m后张预应力砼T型梁桥，梁长35m，梁高2.0m，每跨由三片T梁组成，中梁一片，边梁两片，每片梁重约82t，全桥共计24片梁，桥面全宽9m。该工程完全按照国际惯例组织项目的实施，业主是几内亚共国道路投资局，初步TRANBBS设计单位是法国公司，咨询工程公司为德国LACKER公司。
3、预应力钢绞线及张拉指标参数
预应力钢绞线采用抗拉强度标准值为1860MPa的高强低松弛钢绞线，弹性模量为1.95×105Mpa，7φ5钢绞线公称直径15.24mm，按美国ASTMA416M-98标准270级执行。锚于梁端的钢束采用4根9-7φ5钢绞线；边梁和中梁锚于梁顶的钢束分别采用3根和2根7-7φ5钢绞线。边梁的9-7φ5和7-7φ5预应力钢绞线张拉控制应力为0.72Ryb，9-7φ5钢绞线张拉力为1662KN，7-7φ5钢绞线张拉力为1312KN；中梁的9-7φ5和7-7φ5预应力钢绞线张拉控制应力为0.75Ryb，9-7φ5钢绞线张拉力为1749KN，7-7φ5钢绞线张拉力为1367KN。施工中，不得对预应力钢绞线进行超张拉。
张拉千斤顶的型号分别为YCW250B和YCW150B，电动油泵型号为OVM ZB4-500型。采用OVM15-9和OVM15-7锚具，该锚具包括锚头、锚垫板和与之相配套的锚下螺旋筋等。制梁所用水泥为法国产CPA42.5特种水泥，该水泥具有早期强度增长快的特点，四天强度可达90%左右。
4、张拉工艺
采用两端对称同时张拉、张拉力和伸长量双控法，两端千斤顶升降压、画线、测伸长、插垫等工作一起进行。
千斤顶就位后，先将主油缸少许充油，使之蹬紧，让预应力钢绞线绷直，在钢绞线拉至规定的初应力σ0时，停机量测原始空隙并画线作标记。
钢绞线的张拉顺序综合以下几方面因素核算确定：其一避免张拉时构件截面呈过大的偏心受力状态，不使砼边缘产生拉应力；其二计算并比较分批张拉的预应力损失值；其三是尽量减小梁体产生过大的上拱度，防止梁体开裂或变形严重。经综合比较，采用了两阶段传力锚固法张拉，即T梁砼强度达90%后，首先张拉锚固于梁端的N1-N4钢绞线，对此4根钢绞线的孔道压浆，然后存梁；为减小T梁的徐变上拱度，锚于梁顶的N5-N7钢绞线待架梁前再进行张拉并压浆，随即架梁。采用两次张拉工艺的另一优点是：先张拉一部分钢绞线，对梁体施加较低的预应力，使梁体能承受自重荷载，提前将梁移出生产梁位，可大大缩短生产台座使用周期，加快施工进度。
中梁钢绞线张拉先后顺序：N2→N3→N1→N4→N5→N6。
边梁钢绞线张拉先后顺序：N2→N3→N1→N4→N5→N6→N7。
预应力钢绞线张拉施力程序：0→初应力σ0→控制应力σk（持荷2分钟锚固）。σk为张拉时的控制应力（包括预应力损失在内）。
张拉施工的工作顺序：穿束→安装锚具→安装千斤顶及张拉设备→张拉、锚固→拆除千斤顶及张拉设备→压浆→存梁。
5、钢绞线伸长量计算
预应力钢绞线张拉时的控制应力，应以张拉时的实际伸长值与理论计算值进行校核。实际伸长值与理论伸长值相差须在6%以内，否则应暂停张拉，查明原因并采取措施加以调整后，再继续进行张拉。理论伸长值的计算及实际伸长值的量测方法如下：
（1）钢绞线理论伸长值的计算：
ΔLL=P0×L/Ay×Eg
式中：ΔLL—预应力钢绞线理论伸长值，cm；
L—从张拉端至计算截面孔道长度，cm；
Ay—预应力钢绞线的截面面积，mm2;
Eg—预应力钢绞线的弹性模量，Mpa；
P0—预应力钢绞线的平均张拉力，N；
P0=P×[1-e-(kL+μθ)]/( kL+μθ)
式中：P—预应力钢绞线张拉端的张拉力，N；
θ—从张拉端至计算截面曲线孔道部分切线的夹角之和，rad；
k—孔道偏差系数，此处取k =0.003；
μ—孔道摩擦系数，此处取μ=0.26。
本工程项目经计算得出钢绞线理论伸长值如下表：
中梁 钢束编号 N1 N2 N3 N4 N5 N6
钢束类型 9-7φ5 7-7φ5
钢束计算长度M 34.72 34.78 34.92 35.14 27.06 18.20
每端张拉力KN 1749 1367
每端理论伸长量CM 11.65 11.50 11.56 11.48 9.86 5.85
边梁 钢束编号 N1 N2 N3 N4 N5 N6 N7
钢束类型 9-7φ5 7-7φ5
钢束计算长度M 34.72 34.78 34.92 35.14 30.00 24.08 18.20
每端张拉力KN 1662 1312
每端理论伸长量CM 11.07 10.93 11.10 11.02 9.47 7.40 5.45
（2）钢绞线实际伸长量计算：
ΔLS=ΔL1+ΔL2-C
式中：ΔL1—从初应力至最大张拉应力间的实测伸长值，cm；
ΔL2—初应力σ0时的推算伸长值，cm；
ΔL2=σ0×L/ Eg；
C—砼构件在张拉过程中的弹性压缩值，一般可略而不计，本处取C=0.2cm。
6、张拉注意事项
（1）钢绞线张拉前应全面检查锚具、千斤顶及油泵等张拉设备的性能、型号、数量等是否附合设计和施工要求。特别是千斤顶要与油泵、油压表、油管等一起进行配套标定。
（2）千斤顶给油、回油工序必须缓慢平稳的进行，防止出现滑断丝现象。钢绞线张拉后及时对其作画线标记并进行定期观测。
（3）张拉现场应有明显标志，与该工作无关的人员严禁入内。张拉或退楔时，千斤顶后面不得站人，以防预应力钢绞线拉断或锚具、楔块弹出伤人。
（4）已张拉好而尚未压浆的梁，严禁剧烈震动，以防预应力钢绞线裂断而酿成重大事故。
7、结束语
钢绞线的张拉控制技术是后张法预应力砼梁施工中的核心技术，只有进行精确的计算、正确的操作方法和严格的施工工艺，才能达到较高的施工质量。丁基索河大桥T型梁采取上述施工方法和控制措施，有效地保证了T梁的施工质量，赢得了几内亚政府、咨询工程师及世行代表的一致好评。
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