[12-11 17:00:02] 来源：http://www.tmgc8.com 桥梁工程 阅读：3694次
【摘要】针对苏州市环古城风貌保护工程糖坊湾桥工程，现浇连续箱梁半径为160米，研究小半径曲线箱梁中的预应力筋的伸长值分析及相应的施工控制。
【关键词】◎
曲线箱梁；
◎ 预应力
◎ 伸长值
◎
施工控制
1、工程概况
糖坊湾桥为苏州市环古城风貌保护工程环城路上的节点工程。桥梁位于环城河东北角，跨越糖坊湾，是一座中心线圆弧半径r＝160米的弯桥。桥梁为双幅，分内外两幅，全桥总长253.71米。主跨上部结构为等截面预应力混凝土连续箱梁，弯道内侧跨径布置34.62+41.96+36.15+20.98m，外侧桥中心跨径布置为：
19.10+28.62+38.21+28.65+19.10m。箱梁采用单箱三室斜腹板断面。
预应力束为曲线束，集中布置在箱梁腹板内，平面曲率与腹板曲率一致。预应力束采用两端张拉方式，张拉控制应力σcon=0.75ry=0.75×1860=1395mpa。预应力束采用ф15.24高强度低松弛钢绞线，标准强度为1860
mpa。锚具采用ovm群锚体系。预应力管道采用金属波纹管。
2、预应力筋伸长值分析
2.1理论伸长量计算
本工程预应力筋是由多段曲线段和直线段组成的曲线，张拉伸长值根据下列公式分段计算。
其中：末端应力σi2＝σi1×e-( kl+μθ)
式中：σi1，σi2—为第i段两端的应力
li—为第i段预应力筋长度
举例说明：本工程外侧箱梁腹板中对称布置的n1束，其预应力束空间布置如下图所示
对每一段微段用表1列出其长度及转角，计算出每一微段两端的应力值。再计算出相应的伸长值，然后叠加。
其中θ为空间转角，等于预应力束各微段相对前段的竖向偏角增量与水平偏角增量平方的和再开平方（相对于平面半径，长度较小的微段水平偏角增量可忽略不计）。
系数k、μ的取值参照表2，
考虑到小半径空间曲线管道摩阻较大，计算取k＝0.001，μ＝0.19。es根据设计图取1.95×105
mpa。
张拉控制应力σcon=0.75ry=0.75×1860=1395mpa。
最终通过表1计算出n1束理论伸长值为0.4302×2＝0.8604m，而设计图纸提供的n1理论伸长值为0.910m。产生差别的原因应该在于系数k和μ取值的不同。
2.2理论伸长量修正
由于实际材料的制造误差和其他因素，对钢绞线理论伸长值要予以修正。根据每跨采取的钢绞线批号可采用下式进行理论伸长量修正。
δl=(e设a设)/（e实a实）δl设
对于本工程采用的ф15.24钢绞线，设计图纸提供截面面积为140mm2，弹性模量为1.95×105
mpa。而本工程实践中的钢绞线在检测报告中的数据显示，钢绞线截面面积的偏差在1％～3％之间，弹性模量的偏差达到±5％。经过上式修正，理论伸长值会产生设计值的-8％～+4％的偏差。
n1束钢绞线根据检测报告实测截面面积为142mm2，弹性模量为1.98×105
mpa。经过修正后的理论伸长值为＝（1.95×105×140）/（1.98×105×142）×0.8604m＝0.8354m。
2.3实际伸长值计算
预应力筋张拉前，应先调整到初应力σ0再开始张拉和量测伸长值。实际伸长值除张拉时量测的伸长值外，还应加上初应力时的推算伸长值，实际伸长值的计算公式为：
δl=δl1+δl2
式 中：δl1—从初应力至最大张拉应力之间的实测伸长值
δl2—初应力σ0时推算伸长值
本工程n1束10％σcon为初应力，103％σcon为最大张拉应力，实测伸长值记录见表3
根据计算公式，δl1＝（138-60+145-17+98-21+90-28）+（141-70+130-14+76-22+95-20）＝661mm，δl2＝（90-28）+（95-20）＝137mm。所以实测预应力伸长值为798mm。与修正后的理论伸长值偏差为-4.5％，符合规范±6％的要求。
在实际施工中，笔者发现张拉施工人员对初应力的伸长值有四种方法。第一种为直接量测法，初应力的伸长量为凭经验感觉预应力筋刚好拉紧后到张拉至初应力σ0时量测到的预应力筋的伸长量；第二种为直接计算法，初应力σ0的伸长量为（σ0/σcon）×δl（δl为理论伸长值）；第三种为间接计算法，张拉过程中量测初应力σ0至张拉到张拉控制应力σcon的伸长值（δl?），初应力的伸长值取值为[σ0/（σcon-σ0）]
×δl?；第四种方法为采用相邻级的伸长值，例如初应力σ0为10％σcon时，其伸长值采用由10％张拉到20％的伸长值。www.tmgc8.com
第一种方法显然错误，凭经验感觉无法准确确定何时预应力筋刚好拉紧，不应采用；第二、三种方法不够规范、准确，不能完全反映张拉至初应力σ0的实际工况，不宜采用；第四种方法用10％张拉到20％的伸长值表示0到10％的伸长值，不会受0到10％中预应力筋物理伸长量的影响。本工程在实践中规定采用第四种方法，实际伸长值量测准确，比较科学、合理、规范，值得推广采用。
3、施工质量控制要点
3.1预应力筋加工
钢绞线的切割必须采用砂轮切割机，切割时保证切口平整。切断时不应出现斜面，线头不散，以防止挤压套挤压时头部倾斜。
3.2预应力管道的定位
本工程中预应力曲线孔道受曲率半径影响成三维空间圆弧布置。由于孔道较长，波纹管必须连接，且无法从一端穿入全部的长度。为保证波纹管的定位质量，防止波纹管折断和接头脱落，采取分段穿入的方式。在施工操作中，分段波纹管的穿入就位，管段连接，箍筋的取开与复原，泌水管设置等工艺步骤按施工组织设计的要求严格地执行，确保了波纹管的定位质量。
3.3穿束
本工程每束预应力筋根数较多，相应管道较狭窄，管道长且呈三维曲线状，故穿束较难。当长度超过100m以上时，人工穿束很难，只能用卷扬机穿束。本工程主跨预应力束的长度近140米，实践中采用的具体方法是：采用5t慢速卷扬机穿束。穿束时，为防止钢绞线散头及捅破波纹管，预应力钢绞线端头戴上“子弹头”并用螺纹钢筋打紧，防止掉束。预应力筋锚固端与钢筋位置发生矛盾时，必须钢筋位置保证锚垫板和锚下螺旋筋的位置准确。
3.4张拉
根据设计要求混凝土强度达到90％（以同条件养护的试快为准）后开始张拉。在施工预应力前，所有的千斤顶及油泵请有关专业单位进行检验标定，根据检验报告绘制校验曲线。在校验曲线上标明各钢束各阶段张拉力与油表的对应读数，以便操作时清晰查阅。
本工程预应力筋长度较长，设计伸长值达到800～1000mm以上，而工程中张拉用的千斤顶的张拉行程为200mm。必须采用分级张拉、分级锚固的方法，才能达到最终的张拉力和伸长值。分级张拉、分级锚固根据计算伸长值，将张拉过程分成10％、20％、50％、80％、103％5级，对应于张拉控制应力分别为139.5
mpa、279 mpa、697.5 mpa、1116mpa 、1436.85
mpa。每次均实施一轮张拉锚固工艺，每一轮的初始油压即为上一轮的最终油压，一直到最终油压值锚固[2]。
3.5压浆
本工程在进行了大量的配合比试验后，选用的配合比为水泥：外加剂：水＝1：0.14：0.35。工程实践表明，掺了14％低沁水、微膨胀高性能灌浆外加剂的水泥浆强度高，无塑性收缩，硬化浆体表面无浮浆，而且浆体和易性好，静置后不分层不离析。保证了压浆的材料质量。
压浆泵在压浆时缓慢均匀地进行，先压下面孔道，后压上面管道,压浆的最大压力一般控制在0.5～0.7mpa，压浆时，待另一端出浆，并达到出浆稠度，随后压力满足要求，再稳定一段时间，以保证压浆饱满。
4、结语
本工程通过对现场实测预应力钢束张拉伸长值与理论计算修正伸长值进行比较后发现，小半径曲线箱梁的预应力实测伸长值均小于理论伸长值，偏差值在-5％～-1%之间，符合规范±6％的要求，也说明曲线管道摩阻对预应力伸长值的影响很大。同时工程实践中通过对预应力张拉整个施工过程的质量控制，确保了预应力体系的质量，也确保了桥梁的工程质量。
