浅谈大西铁路客运专线后张法简支箱梁预应力施工

分类：交通运输论文发表 时间：2012-12-17 10:20 关注：(1)

　　摘要：本文结合大西铁路客运专线工程实践，对箱梁后张法预应力钢绞线施工和自动张拉系统的应用进行论述，为箱梁施工质量控制提供参考。

　　关键词：箱梁;后张法预应力施工;张拉系统应用

　　1、概 论

　　1.1 施工简况

　　大西铁路客运专线工程是国家《中长期铁路网规划》的重大项目，大西客专线建成后将成为全国快速客运网的重要组成部分。大荔东制梁场负责761孔后张法预制箱梁的预制安装施工作业。其预应力筋采用高强度低松弛钢绞线，每片消耗1-7-15.2-1860-GB/T5224-2003高强度低松弛钢绞线10余t，锚固体系采用自锚式拉丝体系，管道形成采用抽拔橡胶管成孔。

　　1.2 张拉系统简介

　　采用石家庄开发区益通科技有限公司生产的YT-I型自动张拉系统。YT-I型桥梁预应力自动张拉系统是为满足预制梁张拉而设计的，该设备可同时驱动2对千斤顶，构成平衡的双向张拉。张拉过程采用微电脑预设张力工艺，自动完成初张拉及整个张拉过程。张拉期间的平衡自动完成，伸长值显示及张拉数据完备。

　　2、施工工艺

　　预应力施工过程：预施应力时两端两侧对称、四个千斤顶同步进行张拉，以张拉力控制为主，伸长值进行校核。预施应力按预张拉、初张拉和终张拉三个阶段进行。采用的锚具、夹具应通过铁路产品CRCC认证，否则不得用于铁道专项工程中。张拉工艺流程：制束→穿束→预张拉→初张拉→终张拉→锚具外钢绞线切割。

　　2.1 预应力管道成孔

　　本梁场采用Φ80和Φ90的橡胶抽拔棒进行制孔。

　　(1)当梁混凝土灌注完后，其强度达6～8Mpa时即可抽拨胶管，抽拨胶管的间隔时间具体根据砼实际初终凝时间情况进行调整，否则可能造成坍孔或者混凝土沿管微裂。

　　(2)抽拨橡胶管的方法，先用麻绳套扣胶管的外露端，并与Φ10-Φ12的钢丝绳联结，再用3-5T的卷扬机外拉抽拨，抽拨顺序是先拨先灌注的一端，由上而下，每次捆拨不得超过2根。

　　(3)拨胶管时如遇拨断，则在拆模后用单根钢丝探明断的位置，然后凿取小窗口，拨出留在梁内的胶管，并在对梁体预施应力前修补完好。

　　(4)对拨出的胶管需及时清除其表面粘带的灰浆，同时检查其表面有无破损，剥皮或割裂，如有则须予以剔除。

　　2.2 钢绞线下料、编束、穿束

　　(1)下料与编束：钢绞线的下料采用砂轮切割机切割。按设计尺寸下料后，编束后用20号铁丝绑扎，间距1～1.5m。编束时须先将钢绞线用梳溜板理顺，并尽量使各根钢绞线松紧一致。

　　a、钢绞线下料场地平坦并硬化，钢绞线下每隔1m左右垫200×200mm方木，不得将钢绞线直接接触地面以免生锈，也不得在混凝土地面上生拉硬拽，磨伤钢绞线。钢绞线下料前用钢卷尺在下料场地内丈量下料长度并在场地两端作上标记，钢绞线下料采用砂轮切割机切割，砂轮切割机固定在靠近钢绞线拉出端下料的长度标记处。下料长度误差控制在±10mm以内，束中各根钢绞线长度差控制在5mm以内。

　　b、钢绞线的下料采用托架逐根牵引切割的方法。根据钢绞线盘径的大小焊制一个能足够容纳整盘钢绞线的钢制托架，托架出口处用钢筋焊制一喇叭形限位圈，以防钢绞线弹出伤人。

　　(2)穿束方法：人工穿束，穿束前对钢束进行编号，使用与设计每孔根数一致的编束器进行编束。穿束前核对孔道与钢束的编号，穿束时钢束穿入方向尽量与锚具垫板外端面垂直，以便于穿束，且可减轻锚具垫板对钢束擦伤。钢绞线穿放前应清除孔道内杂物，钢绞线穿入梁体后应尽快张拉。

　　2.3 张拉前应做好相应的准备工作

　　(1)检查确认梁体砼强度和弹性模量是否已达到设计施工要求。

　　(2)检查自动张拉系统的千斤顶和油压表是否在校正期内，有无异常现象。千斤顶额定张拉吨位为张拉力的1.5倍，且不得小于1.2倍。张拉油表不低于1.0级。千斤顶标定有效期不超过一个月且不超过200次张拉作业，以及出现不正常现象时重新校验。油表检验与千斤顶与自动张拉系统的传感器视为一个单元进行检验，千斤顶在张拉作业前必须与油表配套校正,其校正系数不大于1.05。

　　(3)检查使用的预应力钢绞线是否准确，外露部位无损伤、扭结。

　　(4)清除梁体张拉端锚垫板上杂物，以保证锚具与锚垫板的密贴。

　　(5)检查灌浆孔有无堵塞，所有灌浆孔应在预应力施加前予以清除干净，以保持畅通。检查张拉束周围有无初始裂纹存在，并对初始裂纹做好标识，便于对裂纹后期观察。

　　(6)拆除底板支座上锚碇板等固定螺栓，松动两端底模连接花篮螺丝。

　　(7)张拉前应具有主管工程技术员出具油表读数及伸长量控制通知单。

　　(8)张拉前应确认工作锚环、工作夹片、工具锚环、工具夹片无损坏。

　　2.4 张拉

　　当所有准备工作做好后，清除锚垫板下水泥浆等杂物，将钢绞线逐根对孔穿入锚环中，装紧工作锚具夹片，安装时务必使工作锚落入锚垫板止口中，并与孔道轴线同心。工作锚安装后，安装张拉限位板及千斤顶对位，再在千斤顶后端安装工具锚，安装工具锚时，应注意不得使钢绞线错孔扭结。有偏差时应用手锤轻击锚环，调整位置，检查合格后，即进入张拉供油的准备。应严格按设计张拉顺序、张拉方式对称进行张拉，张拉速度应控制在合理范围内。张拉速度、张拉同步率自动张拉系统能够很好的控制。

　　2.4.1 预张拉

　　当混凝土强度须达到设计强度的60%加3.5Mpa(即33.5Mpa)时拆除端模，此时预制梁带模预张拉，但内模板须松开，不应对梁体压缩造成障碍，张拉数量、张拉力、张拉顺序符合设计要求。预张拉在预制台座上进行。

　　张拉顺序如下：

　　0→0.2σk(测千斤顶油缸伸长量，测工具锚夹片外露量)→σk1(持荷5min、测千斤顶油缸伸长量，测工具锚夹片外露量)→回油锚固。

　　注：σk—指终张拉控制应力

　　σk1—指预张拉设计应力

　　2.4.2 初张拉

　　当梁体混凝土强度达到43.5Mpa时，按照设计要求对梁体进行初张拉后拖出内模。初张拉在预制台座上进行，初张拉结束后，将梁体移出台座。

　　张拉顺序如下：

　　0→0.2σk(测伸长值初始读数，测工具锚夹片外露)→σk1(持荷5min、测千斤顶油缸伸长量，测工具锚夹片外露量)→回油锚固。

　　注：σk—指终张拉控制应力

　　σk1—指初张拉设计应力

　　2.4.3 终张拉

　　当梁体混凝土强度达到53.5MPa，弹性模量达到35.5GPa且混凝土龄期大于10天时，进行终张拉，我梁场浇筑后第10天压终张拉强度及弹模试件、如未达到终张拉要求，则顺延使用备用试件，达到要求后即进行终张拉。箱梁终张后需实测弹性上拱度，实测弹性上拱值不大于1.05倍的设计计算值;终张拉30d后实测上拱值在±L/3000(L为梁跨度)即±10.5mm之间。

　　张拉顺序如下：

　　0→0.2σk(测千斤顶油缸伸长量，测工具锚夹片外露量)→σk(持荷5min、测千斤顶油缸伸长量，测工具锚夹片外露量)→保持控制应力→回油锚固(测工作锚夹片外露量，计算钢绞线回缩量)→画线作钢绞线滑丝观察标记。

　　注：σk—指终张拉控制应力

　　经过预初张拉的预应力束张拉顺序如下：

　　0→σk1(测千斤顶油缸伸长量，测工具锚夹片外露量)→σk(持荷5min，测千斤顶油缸伸长量，测工具锚夹片外露量)→保持控制应力→回油锚固(测工作锚夹片外露量，计算钢绞线回缩量)→画线作钢绞线滑丝观察标记。

　　注：σk—指终张拉控制应力 σk1—指预、初张拉设计应力

　　千斤顶油缸伸长值由自动张拉系统的位移传感器自动测出直接通过无线传送到控制电脑上，自动计算出钢绞线实际伸长量。

　　自动张拉系统张拉千斤顶组装图

　　现场采用自动张拉系统张拉钢绞线

　　接收电脑采集现场传来的张拉数据并进行自动计算

　　2.4.4 张拉控制要点

　　(1)预施控制应力后，钢绞线两端张拉伸长值之和不超过计算值的±6%(超出此限时须查明原因)。张拉时梁端伸长量基本一致。

　　(2)全梁断丝、滑丝总数不超过钢丝总数的0.5%，并不得位于梁体的同一侧，且一束内断丝不得超过一丝。

　　(3)钢绞线回缩量每端不大于6mm。

　　(4)锚固后夹片表面须平整，同束夹片外露量差不超过1mm。

　　(5)因处理滑丝、断丝而引起钢绞线束重复张拉时，同一束不超过3次;若钢丝与锚具因滑丝而留有明显刻痕时，须予更换。

　　(6)终张拉完24h后，经检查人员检查无断丝、滑丝后，即可进行锚外钢绞线切割。钢绞线切割处距锚具35±5mm，采用砂轮机切割，防止对锚具造成损害。切割完成后用防水涂料对锚具进行防锈处理。

　　(7)试生产期间，至少对两件梁体进行各种预应力瞬时损失测试，确定预应力的实际损失，必要时须由设计方对张拉控制应力进行调整。正常生产后每100件进行一次损失测试。

　　(8)预施应力以油表读数为主，以预应力筋伸长值作校核。按预应力筋实际弹性模量计算的伸长值与实测伸长值相差不应大于±6%;实测伸长值以20%张拉力作为测量的初始点。

　　2.4.5 钢绞线切割

　　在终张拉完24h后经检查人员确认无滑断丝后，即可进行锚外钢绞线切割。钢绞线切割处距锚板外边35±5mm，钢绞线端头距梁端面大于等于40mm。端头钢绞线使用砂轮片切割，切割不得对锚具造成损害。切割完成后用聚氨酯防水涂料对锚具、锚垫板及外露钢绞线头进行防锈防水处理。

　　2.4.6 张拉安全注意事项

　　①油泵千斤顶油路无泄露，确认正常后进行作业。

　　②专用张拉架安装要牢固可靠，保证安全。

　　③作业中，操作要平稳、均匀，张拉时两端不得站人。

　　④千斤顶不准超载，不准超出规定的行程。

　　⑤张拉时，油压升降缓慢，切忌突然加压或卸压，两端伸长值基本保持一致，严禁一端张拉。(此项自动张拉设备可自动调整)

　　⑥张拉区域禁止非工作人员进入，周围要设置明显警示牌。

　　2.4.7 滑丝与断丝的产生原因及处理

　　(1)滑丝与断丝的产生原因

　　整个张拉过程中，严密注意钢绞线滑丝、断丝及其他意外情况。钢绞线的滑丝除与夹片的质量有关外，还与许多施工因素有关。

　　①张拉时千斤顶与锚具不同心。张拉时千斤顶与锚具不同心时，会造成张拉伸长时一边夹片刮伤钢绞线，而刮掉的铁屑会充满夹片齿的缝隙，回顶时由于夹片牙齿缝隙中充满了铁屑而无法嵌入钢绞线，此时钢绞线的高速回缩损伤夹片的牙齿，造成滑丝。

　　②限位板磨损。随着限位板使用次数的增加，在相当大的压力下，限位板的支撑部分会压瘪下去，限位尺寸变小，张拉钢绞线向后移动时，夹片内孔打不开，小于钢绞线的直径，因夹片硬度高于钢绞线，当千斤顶带着钢绞线向后移动时，夹片会刮伤钢绞线的外表，造成钢绞线直径变小，夹片齿充满铁屑，回顶时，高速回缩的钢绞线会损伤夹片牙齿，产生滑丝。

　　③安装工作夹片时取下弹性圈。安装工作夹片时，有时套在夹片上的弹性圈会损坏或丢失，有的工人图省事不安装弹性圈，这样当回顶时，夹片与钢绞线的摩擦力变小而导致夹片不跟近，高速回缩的钢绞线会损坏夹片牙齿，产生滑丝。

　　④限位板内有渣滓。当限位板内有渣滓时，磨损限位板会导致限位尺寸变小而产生滑丝。

　　(2)处理

　　①当出现断丝，按规定需处理时，用前夹式油顶逐根进行。将前夹式油顶夹住断丝的钢绞线并对准，将油顶充油，钢绞线受力后将夹片带出时立即停止充油。用小钢针从叉形垫圈的缺口卡住夹片，千斤顶回油卸下夹片，这样将整束钢绞线松掉。将整束钢绞线从孔道抽出，换掉断线的钢绞线，重新穿束和张拉。滑丝后的钢绞线需要处理，处理方法同断丝。

　　②因处理滑丝、断丝而引起钢绞线束重复张拉时，同一束张拉次数不超过三次。

　　③当一束出现少量滑丝时，可用单根张拉油顶进行补拉。当一束出现多根钢绞线滑丝时，需放松钢绞线并重新装夹片整束补拉。

　　3、结束语

　　通过本梁场使用YT-Ⅰ型桥梁预应力张拉自动控制系统后，对预应力张拉施工时能很好地控制现场张拉力和两端张拉的同步率。同时现场也不需要人工进行记录相关数据，直接通过无线传送到技术员的控制电脑中。这样保证了箱梁的预应力施工质量，也为其他同类工程提供了借鉴。

　　参考文献

　　【1】 《客运专线预应力混凝土预制梁暂行技术条件》铁科技【2004】120

　　【2】 《无砟轨道后张法预应力混凝土简支箱梁(双线)》通桥(2008)2322A-II

　　【3】 《铁路工程预应力筋用夹片式锚具、夹具和连接器技术条件》TB/T 3193-2008