(包头市政公路工程股份有限公司,内蒙古 包头 014030)
摘 要：本文就昆河中桥施工过程中张拉设备及设备检验、准备工作、预应力张拉等问题及处理方法进行了介绍。
关键词：桥梁工程；预应力；后张法；张拉
中图分类号：U445.47 文献标识码：A 文章编号：1007—6921(2008)01—0095—03
1 工程简介
昆河中桥位于内蒙古包头市昆都仑河中游，是市区通往包头钢铁公司的主要道路之一。该桥主长480m，分为三联12跨，每联两箱四室，分段浇注后接力张拉。每联中∮段设两个施工缝，一个湿接头。施工顺序为：A段→B段→C段→D段。
全桥共需张拉1008束，最长的双向张拉为48m，采用联结器联结后束长为160m。其中：双向张拉108束；单向张拉900束。单向张拉最长40m；最短20m，均采用后张法施工。
2 张拉（材料）设备及（材料）设备检验
该工程的锚具及联结器采用柳州建筑机械总厂生产的OVM 15-7、OVM 15-9型锚具；钢绞线选用江西省新余市新华金属制品有限公司生产的Φ151×7高强度低松弛钢绞线。张拉设备采用柳州建筑机械总厂生产的ZB4-500型油泵、YCM-250型千金顶、GYJ-60型挤压器。
浆设备采用双层式水泥浆搅拌机和SGB6-10型压浆机。预应力孔道采用予埋金属波纹管成型。
根据《规范》要求，我们在钢绞线进场前对其抗压强度和弹性模量委托包头钢铁学院建筑科学研究所进行了检验，进场后进行了认真的验收。对锚具、夹具、联结器进行了系统的检验，
并且在试验梁上进行了一系列的试验，取得了经验。金属波纹管质量的好坏决定着预应力孔道成孔的质量，因此我们对现场的波纹管在严格的外观检验后还进行了抵抗局部外力、竖向抗渗、弯曲抗渗、振动器强振实验。
预应力张拉施工中的关键是张拉设备的检验和标定。张拉设备中的压力表在使用前均送去计量所进行检验、标定。设备配套检验前对每套中的千斤顶、油泵、压力表进行编号防止在使用中混淆。检验时采用主动状态即：千斤顶工作顶压力机。检验过程中压力表读数在500KN以前，每10KN读一次，500KN以后每50KN读一次。每套设备重复进行三次平行实验，取其平均值为作图依据。设备系统检验完毕后，要对其校验结果进行分析：①分析其效率；②分析根据校验结果画出的T-P曲线是否是直线，若不是直线，则应分析原因，对设备进行检查。千斤顶系统主动状态的内摩擦力可按下式计算：F=0.1PA-T式中：F-千斤顶系统的内磨阻力（KN）；P-压力表读数（MPa）；A-千斤顶活塞面积（cm2）；T-检测压力值（KN）。千斤顶系统效率：η=T/0.1PA×100%。式中η-千斤顶系统效率（%）；T-检测压力值（KN）：P-压力表读数（MPa）；A-千斤顶活塞面积（cm2）。千斤顶效率在95%以上为宜，也可用效率的倒数K=1/η表示千斤顶的校验系数，K应＜1.05。根据校验系数画出T-P曲线并找出直线方程，根据设计拉力计算出相应的压力表读数，以备张拉时使用。
3 准备工作
3.1 波纹观的铺设
波纹管在铺设前对其逐根进行检查，发现漏洞及时用电工胶布缠裹。波纹管的铺设以箱梁底模板为准，严格按照设计给定的坐标每一米确定每束波纹管的高度。固定波纹管的钢筋支架与箱梁钢筋焊牢，波纹管用铁丝牢固地绑扎在钢筋支架上。波纹管与锚垫板连接时，波纹管插入锚垫板的长度不大于锚垫板的直线长度，防止钢绞线扩展而增大磨阻力。在波纹管的波峰处留有排气孔。
波纹管的连接接头用大一号的波纹管30cm，两端各旋进15cm，两端先用密封胶带绕一层，在用电工胶布绕两层防止漏浆和渗水。
3.2 锚垫板的安装
锚垫板安装前，先检查锚垫板外观质量，不合格的不准使用。注意灌浆孔不得超过波纹管并用海绵填堵。锚垫板要牢固的安装在模板上，锚垫板要与孔道严格对中并垂直，不得错位。
3.3 钢绞线的下料、编号及穿束
钢绞线的下料长度按下式计算：①双向张拉：L=A+2B+2C+2D。式中：L=钢绞线下料长度；A-孔道曲线长度；B-工作锚厚度；C-千斤顶长度；D-钢绞线在千斤顶末端或工作锚处外露长度。（一般取20～30CM）②单向张拉：L=A+B+C+2D。式中符号意义同上式。
钢绞线的下料采用砂轮锯切割。钢绞线下面垫木板或方木，防止磨损、弄脏钢绞线。下好料的钢绞线要及时挂牌存放。牌上要表明束号、长度、根数。钢绞线穿束要在混凝土浇筑前进行。穿束前要仔细检查钢绞线的编号是否与孔道标号一致并在每根钢绞线的前端套上一端封闭的塑料管，用电工胶布将其与钢绞线固定。穿束后要及时检查钢绞线的外露长度是否与规定相符。在浇注混凝土前组织专人对波纹管进行认真检查，防止孔道漏浆发生堵孔现象。
3.4 预应力钢绞线伸长值的计算
计算公式：△L=P平均L/AES。式中：△L-钢绞线伸长值（M）；A-钢绞线束长，即钢绞线张拉长度（M）；A-钢绞线截面积（mm2），（本工程取20卷进场钢绞线平均面积）；ES-钢绞线弹性模量（KN/mm2），（本工程通过试验确定，取195m2）；P平均-预应力平均张拉力，按下式计算：P平均=P（1-e-（KX+μθ））/（KX+μθ）。式中：P-预应力钢绞线张拉端的张拉力（KN）；X-孔道长度（m）即：钢绞线锚固后的长度；θ-孔道部分切线的夹角之和（弧度）；K-孔道偏差系数（本工程取0.001）；μ-孔道摩擦系数（本工程取0.19),在使用以上两个公式计算时，关键是平均拉力P平均的计算。对于单向张拉时可直接套用公式，双向张拉时，因孔道两端的控制应力相同（假定两端的磨阻力相同）我们把张拉力理想为从孔道中点向两张拉端对称分布。除上述以外，还需正确理解L-束长与X-孔道长度的区别。L-束长是钢绞线张拉时工具锚与工具锚（双向张拉）或工具锚与固定端（单向张拉）的曲线长度；而X-孔道长度是设计给定的钢绞线锚固长度。L=X+a a值为张拉时千斤顶安装完后的长度（双向张拉时L=X+2a）。
4 预应力张拉
张拉程序为：O→初应力100%δK→持荷2min→锚固。根据实际情况我们把初应力定在10%δK（δK为控制应力）。实际操作中为了消除初应力时个钢绞线受力不均匀性，我们采用了如下张拉程序：从零应力开始张拉到初应力（10%δK）后回油，使千斤顶收回（在此过程中要密切注意千斤顶的安装情况并及时调整千斤顶）。在从零应力开始张拉到初应力（10%δK），此时测量伸长值（初始伸长值，以千斤顶的伸出量为准），在张拉到设计应力（100%δK）测量伸长值并计算伸长值（此时钢绞线伸长值须家上初始伸长值），持荷2min后卸荷（压力表度数为零），此时再一次测量伸长值，伸长值符合要求后此束钢绞线即张拉完毕。在张拉过程中要严密注意张拉设备及孔道产生的声音，及时分析异常情况并加以解决。张拉结束后要及时灌浆、封锚。
5 问题及处理方法
本工程的施工重点及难点是预应张拉工序。由于我公司是初次进行预应力张拉工艺的施工，因此我公司上到经理下到班组施工人员都非常重视。在箱梁的施工还未开始以前，我们参考有关资料制定了本工程主桥箱梁预应力张拉操作规程，并专门制作了一根150×150×800cm的试验梁。在此试验梁上我们预留了两个张拉孔道，从张拉设备的安装到张拉程序的实施，我们在此试验梁上进行了大量的试验，严格按照操作规程执行，使参与张拉工作的全体人员都做到心中有数。实践证明这种做法确实是可行的，效果是极佳的。
本工程在1008束钢绞线张拉时，也遇到了一些问题，现简单介绍分析如下：
5.1 伸长值大于计算长度6%：这种情况均在底板张拉束中出现
原因分析：由于设计底板锚固端在砼外部锚头外露。施工中由于不可避免的扰动，使得挤压锚头未能与锚板紧密接触（5～10mm之间），砼浇注后部分钢绞线埋在砼中，张拉时初应力10
%δK未能将钢绞线拉动，未能消除此项误差。张拉结束后，锚头与锚板紧密接触产生误差。因此发生了叁束超标情况，最大超标5mm。
5.2 伸长值小于计算长度-5%：这种情况在顶板外有贰束
原因分析：由于锚垫板安装过高或过低，误差较大，使得锚口摩阻力过大，张拉结果比容允许误差小5mm。分析原因后采取补张拉的方法，使其均达到了允许误差。符合设计要求。
5.3 断丝
5.3.1 断丝最常见的发生在千斤顶内部，工作锚外部。对张拉结果无影响（一根中的一丝）。
原因分析：由于交叉作业，钢筋焊接与穿束同时进行，在波纹管外部的钢绞线未能很好地保护，焊接钢筋时，将钢绞线灼伤，张拉时出现断丝现象。
5.3.2 西联C段北箱中助张拉时，在张拉到60%左右时，有一根钢绞线断裂弹出10mm左右。
原因分析：由于钢绞线材质不匀产生断裂。
处理分析：由设计单位提供数据，进行补强张拉处理。
5.4 滑丝
在西联四段顶板进箱顶板处有一束。张拉结束后有一根钢绞线与千斤顶一同回缩了3cm。
原因分析：由于是D段湿接头处的施工，设计要求在湿接头施工时需张拉8束钢绞线。当时设计单位还未给定张拉8束钢绞线的具体位置，为了加快工程进度，我们将D段钢绞线的张拉孔道全部安装了工作锚板及夹片。待湿接头施工完毕后，可进行张拉时，由于下雨使张拉端锚槽积水，夹片锈蚀，发生了滑丝现象。
处理方法：分析原因后，原来的装置不动，继续张拉使滑丝的一根钢绞线与其他6根钢绞线同长，表压力为100%δK，持荷2min后卸压，滑丝的那根钢绞线较其他的钢绞线多回缩了4mm。基本满足设计要求。
5.5 堵孔
本工程共有4束堵孔现象，其中三束未影响张拉结果，只是灌浆时发现堵孔。
另外有一束在张拉到20%时，响声异常，随即停止张拉。
原因分析：由于波纹管漏浆产生堵孔，张拉时即堵孔的水泥砂浆崩碎，产生异常声音。分析此时钢绞线已经受力不均，经有关领导同意采用单根张拉的方法：即将每根钢绞线单根张拉到20%δK持荷到本根钢绞线不在伸长为止，单根张拉结果最短伸长5mm，最大伸长30mm。再将四根同时张拉到20%δK，结束后，再全部进行张拉到100%δK。张拉结果符合设计要求。
6 结语
总之，本工程量大、工期紧，在施工中出现了一些问题，现将其披露出来，并将我们的处理方法和想法和大家共同讨论，以使今后在预应力施工方面有所改进、提高。尽管我们的施工队伍对预应力施工经验不足，但预应力张拉的质量还是很好的，笔者认为有以下几点：
6.1 领导重视，充分发挥专业技术人员的积极性
由于领导重视，专门挑选了素质较高、责任心较强的班组组成了专业张拉组。自行设计制作了可调式张拉桁架，并派专人负责预应力张拉过程的技术质量管理工作，加强对张拉操作及技术资料的监督和管理工作。
6.2 加强对材料设备的检验、标定工作，选用高质量的材料
张拉设备全部选用广西柳州机械制造的全套产品。预留孔道选用0.5mm厚钢带卷制的波纹管，强度高、防电火花击穿能力强、咬口牢固且严密，为顺利张拉打下了基础。
本工程的预应力张拉束全部达到设计要求，质量是好的。但由于我们第一次进行预应力施工，存在问题还是不少，如发生堵孔、滑丝、断丝、操作人员来回调动等，这些都应在以后的施工中加以克服，为我市的市政建设做出更大的贡献。
［参考文献］
［1］ 缪长江.市政公用工程管理与实务［M］.北京:中国建筑工业出版社 2007.
［2］ 路桥集团第一公路工程局主编.JTJ041-2000公路桥涵施工技术规范［S］.北京:人民交通出版社.
