摘要：本文针对惠莞高速公路淡水河大桥连续箱梁预应力钢束张拉出现的伸长量不足现象，从数据、计算和施工等方面按照张拉伸长量不足的常见因素：预应力管道漏浆和堵塞、千斤顶参数不准确、预应力管道位置偏位等原因进行分析，找出关键因素解决了施工中的问题。
关键词： 连续箱梁 预应力 张拉 伸长量不足 分析

作者：邬耀生   中国一冶集团有限公司交通工程公司

1 引言
预应力质量的控制，主要是严格按照设计坐标布设预应力管道和预应力钢束张拉的质量控制。前者只需准确放样和定位牢固即可，后者主要通过双控，即张拉力控制和伸长量控制，其中张拉力比较容易控制，只要千斤顶及时标定，有足够的张拉力就行，但由于种种原因，施工中经常会出现预应力钢束伸长值不足的情况。本文针对惠莞高速公路淡水河大桥连续箱梁预应力钢束张拉伸长值不足情况进行初步探讨。
2 工程概况
淡水河大桥是惠莞高速公路第二合同段中跨越淡水河的一座大桥，位于惠阳区永湖镇，按双向六车道标准实施。本桥上部构造跨径布置为左幅桥:13×20+(18.5+27+38+30+27)m,共五联,其中第一至第四联为预应力砼宽幅空心板简支桥面连续;第五联为预应力砼现浇箱梁。右幅桥:13×20+(30+38+2×30)m,共五联,其中第一至第四联为预应力砼宽幅空心板简支桥面连续; 第五联为预应力砼现浇箱梁。
设计要求左幅桥现浇箱梁分三个施工段进行施工，A段为15-16墩，双向张拉；B段为13-15墩单端张拉；C段为16墩-18台单端张拉。双向张拉与单端张拉之间通过连接器固定。大桥下部构造为柱式墩、桩柱式台、桩基础。
大桥按百年一遇洪水控制，设计车速120km/ h，桥涵设计荷载：汽车- 超20 级，挂车- 120。所在地区属亚热带海洋季风气候，气候暖湿，雨量充沛，日照时间长，气候特点表现为高温、多雨、湿润、霜期短、雨旱季明显，夏季多受台风影响。年平均气温21.6-22℃，最高气温38. 4℃，最低气温1.0℃。多年平均降雨量1850mm，降雨多集中在5 ～ 9 月，约占全年降雨量的83.9%，经常暴雨成灾。每年十二月至次年三月为枯水期，降雨量很少。
3 预应力张拉情况
惠莞高速淡水河大桥预应力连续箱梁预应力双向张拉伸长值基本正常，在设计与规范要求范围内。但在施工左幅C段单端张拉时则出现了伸长值不足现象，N1、N3、N4、E2、G1、G3束实测伸长值比理论伸长值少了8％～17.3%。见图1施工左幅C段预应力钢束布置示意图。

由于预应力张拉采用张拉力与伸长量双控，以张拉力为主，实际伸长量与计算伸长量差值控制在6%以内，张拉时砼强度必须达到85%设计强度以上。对预应力钢束伸长值不足应查明原因并采取补张拉措施予以调整后，方可继续张拉，并观察有无滑丝、断丝现象，作好张拉记录。
4 原因分析
钢束预应力张拉如发现伸长量不足或过大，应及时分析原因，一般是预应力管道堵塞、漏浆、千斤顶标定不准确或预应力管道定位不准，增大孔道摩阻，应力损失大；有时也有可能设计计算使用的钢绞线的弹模值与实际使用的弹模值不相同。所以将从这些方面着手寻找原因。
首先我们通过对砼试件试压后，确认箱梁左幅C段砼强度达到设计及规范要求后，对该段进行预应力张拉。张拉顺序为：纵向一端张拉，顺序为Ni-Gi-Ei-Fi，张拉批数尽可能少。首先对称张拉2、3号腹板N2、N3、G2、G3 束。在拉到100%张拉力时，N3、G3伸长量少了11%，N1伸长量少了17.3%。经研究确定，将剩余钢束张拉完毕，视情况确定伸长值不足处理方案。
4.1进行通水检查
对管道进行通水检查，结果都很顺畅，这证明管道基本没有堵塞。
4.2 检查张拉设备标定
千斤顶及其配套的油表均在有效标定范围内，但为保证张拉力的富余，决定将原来张拉的400吨千斤顶换成550吨千斤顶进行张拉。
4.3 预应力管道坐标检查
　　经施工员、质检员及监理的认真核查，预应力管道坐标控制在允许偏差范围内。
4.4 重新检验钢绞线
排除上述伸长值不足的原因后，那么伸长值不足的原因有两种，一是所用的钢绞线弹性模量偏大；二是管道摩阻力偏大。为此，项目部对该批钢绞线进行取样送检，检验结果为：厂家质量说明书中提供的弹性模量并经专业检测单位检测为1.98×105MPa， 由于计算理论张拉力时采用的弹性模量为1.95×105MPa，经计算其对理论伸长量的影响为（1.98×105-1.95×105）/1.95×105＝1.54％。www.tmgc8.com
预应力钢束采用高强低松驰钢铰线，公称直径15.24mm，标准抗拉强度fpk=1860MPa，张拉控制应力为0.75 fpk。公称直径15.24mm对应的钢铰线面积为140mm2,而厂家质量说明书中提供的钢铰线公称直径15.30mm，面积经专业检测单位检测为142.7 mm2, 经计算其对理论伸长量的影响为（142.7-140）/140＝1.93％。
所以计算后得出所用的钢绞线弹性模量略偏大，对其有所影响，则继续分析是否因管道摩阻力偏大原因所至。
4.5 张拉施工过程分析
4.5.1钢束的伸长量是按《公路桥涵施工技术规范》附录G-8经验公式计算，其结果与设计值很接近，然而据某些经验介绍，当钢束在张拉端有很大转弯时，则实际伸长量会比计算值大大偏小。
4.5.2 对预应力管道波纹管进行检查，预应力管道为锌铁皮波纹管，故不会生锈而影响管道摩阻力。
4.5.3　钢绞线由于与张拉端工作锚和夹片间有摩擦，钢绞线表面有些许刮痕，是否因为钢绞线与张拉端工作锚和夹片间的摩阻力过大，而使张拉力损失，造成钢绞线伸长量不足，统计表明，4条腹板共16束钢铰线中只有6束钢绞线伸长量不足(超岀了±6％)，其余10束伸长量均在允许范围内。
4.5.4 对施工过程中进行检查
1）如果曲线段长度增长，直线段长度缩短，曲线半径减小，都会使张拉摩阻力增加，从而使伸长值减小。故对波纹管的定位坐标进行检查，经过工班、施工员和质检员、监理三道检查，定位筋间距均符合规范要求。但对于转弯半径较小的地方，由于波纹管本身的刚度，无法弯曲达到设计的弧度，因此会增加管道摩阻力。
2）张拉端模板在穿束及固定中产生少许变形，但每次砼浇筑前都经过工班、施工员和质检员、监理三道检查，其角度偏差应在5 度以内，端口位置偏差小于10mm。但使用的波纹管内径大于钢束直径许多，如果施工稍有少许偏差，易使钢束与张拉平面产生较大偏角，使垂直度不够，造成钢束与工作锚或夹片产生摩擦。而锚具、夹片的摩擦系数又比波纹管大得多，再加之钢绞线偏粗，则钢束的预应力摩阻损失更大。同时箱梁施工的6、7 月份雨水较多，空气潮湿，钢绞线在潮湿空气中易在短时间内产生少许锈蚀，增加摩阻力。　
5 结论
经综合分析，本工程施工左幅C段单端张拉时出现伸长值不足现象的原因是：一是所用的钢绞线弹性模量略偏大，二是因管道摩阻力损失偏大原因所至。　
6 处理方案
由于箱梁预应力钢束为单端张拉，预应力钢束一端通过连接器已预埋在混凝土内，钢绞线只有采用单根穿束，可能存在钢铰线相互缠绕的现象，张拉过程中曾听见“嘣”的响声证实了这点。经讨论确定6束伸长量不足的钢铰线采用550吨的千斤顶进行补张拉，同时按实测的截面积和弹性模量对理论伸长值进行调整，最终16束钢铰线的伸长值控制在允许范围内。附图2：箱梁伸长值统计表
7 结束语
通过对本工程连续箱梁预应力张拉伸长值不足原因的分析探讨，如下几点注意事项，在今后类似工程施工应引起重视：
1）预应力波纹管安装时，应严格按照波纹管设计坐标进行安装，尤其在张拉端，要保证波纹管钢铰线与锚垫板平面垂直；竖弯和平弯较大的束尽量采用塑料波纹管，镀锌管则用在接近直线的束。　
2）实测钢绞线的弹性模量和截面积，并根据实际弹性模量和截面积重新计算钢绞线伸长量。钢绞线直径偏粗的，要使用槽深稍大的工具锚，以免因夹片退位不足张口偏小而与钢绞线产生较大的摩阻力。　
3）千斤顶使用超过6 个月或200 次、使用过程中出现不正常现象或检修后，应重新校验。
4）张拉端混凝土浇筑时，可适量均匀地洒布些同混凝土配比中的干净湿润的碎石，以免浮浆太多，混凝土强度偏低；张拉端四周应封闭严密，波纹管附近宜用Φ2.5cm小振动棒振捣，避免振破波纹管而漏浆。
5）预应力连续箱梁设计宜采用两端张拉，这样钢绞线可以在混凝土达到强度后穿束，有利于防锈。如钢绞线断丝或出现其它问题，可以通过换钢束来补救；如果采用单端张拉宜预留备用钢束，以备不测。
6）尽量避免预应力张拉钢束过长和钢束曲线出现大弯度，尤其是出现在张拉端附近，如果出现上述情况，应考虑由此产生的摩阻力影响。
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