摘要 结合预应力张拉的实际情况，张拉工艺，伸长量的测量、滑断丝处理等方面存在的问题进行分析和总结，提出处理方法与控制措施。
关键词 预应力混凝土梁张拉技术 分析 处理
预应力混凝土技术在我国桥梁工程中的应用越来越广泛，同时使我们顺利完成了从小跨径桥梁到大跨径桥梁的顺利过渡，应该说已经积累了较为丰富的经验，而张拉控制又是保证预应力混凝土桥梁生产质量的的关键技术之一，直接关系到桥梁的使用安全问题，故而我们仍然有必要讨论有关预应力技术的相关问题。
一 工程背景
靖会项目第一合同段靖远黄河大桥，设计荷载为公路—I级，主桥为52m+3×90m+52m的连续刚构桥，桥宽11.75m(不包括人行道板外挑)，采用单箱单室的截面形式，全桥有纵向与竖向预应力筋，2#、3#墩由于与主桥刚接，另设有横向预应力筋，使桥梁在施工过程中的受力更加合理，提高了施工的安全系数。
二 预应力筋的类别及其简介与布置原则
现在广泛用于连续梁桥、刚构桥及连续—刚构桥的预应力筋主要有纵向预应力筋、竖向预应力筋、横向预应力筋。其中纵向预应力筋是应用最多的，其主要承受由桥梁恒载及活载作用下的正负弯矩，以防止桥梁出现裂缝，确保桥梁的正常使用性及其安全性。竖向预应力筋主要抵抗剪力作用，以防止桥梁腹板开裂，通常竖向预应力筋采用复张拉工艺，以确保将腹板开裂的风险降低到最小程度或使腹板开裂的程度到最小，尽管如此，腹板的开裂问题仍然是许多桥梁难以避免的难题。此外，一般情况下，箱梁顶板在横桥向作为支撑在腹板上的多跨连续面板参加工作，当箱梁腹板间距较大或翼缘板悬臂长度较大时，采用普通钢筋混凝土桥面是不经济的，且受力不尽合理，此时考虑采用横向预应力混凝土桥面板。在靖远黄河大桥的施工程中，于2#、3#墩0#块件处使用了横向预应力筋，与纵、竖向预应力筋相互配合，这样，就成了三向预应力的组合，而三向预应力有使之整体抗压、抗剪等力学性能同时得到增强的作用，使在后面的混凝土浇筑过程中全桥的受力更加合理，免除了安全隐患。
预应力束的布置是根据各个截面的受力来定的，总体来说，梁体承受正弯矩的截面，预应力布置时尽量靠近梁体底板，以避免底板出现开裂；同样的道理，承受负弯矩的截面，预应力布置时尽量靠近梁体顶板，以避免顶板出现开裂情况。对于多跨的连续结构来讲，跨中往往是正弯矩最大的截面，自跨中向墩顶则是最大正弯矩至最大负弯矩的过渡，故而为其中的零弯矩点为分界点，承受正弯矩的梁体预应力筋布置在底板上，而随负弯矩的梁体预应力筋布置在顶板上，且在正、负弯矩最大的地方预应力束的布置也是最多的，然后向正、负弯矩较小的地方其数量也会有所减少。同一截面上预应力束的布置要对称，也是为主应力的均匀考虑，而且不宜过密。至于具体钢绞线数量的多少是由其受力决定的，靖远黄河大桥的预应力束布置如下：底板为全为12根一束的钢绞线，顶板和腹板在1#—7#块件上都是15根一束的，8#—10#块件则为了2根一束的，合龙束的时候又为15束的，这既是从受力合理考虑，同时也是从经济方面考虑。
三 纵向预应力束的张拉控制（后张法）
在张拉前，对张拉千斤顶及油压表都要校验。校验的目的，一时测定千斤顶油压表的读数与实际张拉力之间的关系，以备作张拉控制；二是测定处千斤顶的校正系数或负载系数或内摩阻，以判定千斤顶质量的优劣，这是关系到所提供张拉力准确可靠与否的关键所在。
千斤顶的校验周期一般不超过六个月，张拉次数也不得超过200次，千斤顶维修后也应进行校验。
1.预应力张拉前的梁体检查
梁体的检查，是预应力张拉前必不可少的工作，除了按规范要求外，还要对以下几点做重点检查。
已浇筑块件的混凝土强度是否满足要求。对于这一点，一定要按照规范要求严格操作，在强度没有达到设计要求时是绝对不允许的，混凝土强度可由与其同等条件养护的混凝土试压块决定。
梁体的外观是否满足要求。
首先梁体上的蜂窝麻面是不能有的，对于小面积的蜂窝麻面，其对梁体的整体性能无影响的，应及时采取补救措施，对于大面积的蜂窝麻面是觉对不允许出现的。预应力锚垫板的型号必须与设计图纸相符，而求锚垫板下的混凝土必须饱满，符合锚下局部承压要求，抓住了这一点，在浇筑混凝土的时候，该部分的混凝土浇筑就应该做重点处理。预留孔道是否畅通，检查越早越好，尽早检查可以避免在穿束时出现故障，而且在混凝土强度不高时，能够更方便有效的处理有关问题，不会影响到梁体的张拉质量和整个施工进度。另外，还要检查是否有足够的空间以安装千斤顶，这也是在浇筑混凝土时需要注意的地方。
2.预应力张拉的过程包括：成孔——穿束——张拉——量测——封锚等。
成孔。目前应用较广的是利用波纹管成孔，而波纹管右分为钢的和塑料的，靖远黄河大桥项目采用的是钢波纹管成孔。作为预应力张拉的一部分，为了后续工作的顺利进行，在梁体浇筑混凝土的过程中，必须严格按照设计图纸给定的坐标对波纹管进行定位，有平弯和竖弯的地方务必要是波纹管自然过渡，尽量确保波纹管部出现畸形变形，此外，在各个块件接茬的地方还要注意波纹管的连接问题，应尽量使接头处平顺，而求要密封好，以防止浇筑混凝土时灰浆进入波纹管内使之堵塞，从而影响穿束的顺利进行。对波纹管坐标的控制还有一个好处就是，一旦出现了波纹管堵塞的情况，就可以利用坐标较为容易的找到堵塞点，进行凿孔等处理。处理完堵塞的情况将钢绞线穿入后，必须将此处修好，还要保证较好的密封，以确保后续压浆的顺利进行。
穿束。预应力孔道留好之后，就准备穿钢绞线。钢绞线可以单根穿也可以一束一束来穿。靖远黄河大桥用整束穿钢绞线的方法，在波纹管部堵塞的情况下，这么穿可以缩短穿束时间。无论是单根穿还是整束穿，穿前都要将钢绞线端部缠绕起来，便于穿束。遇到不能一次穿过整束的情况，也可以先穿过部分，再单根来穿。另外还有一点，当桥梁跨度较大时，张拉采用两端张拉，所以钢绞线下料的时候一定要注意长度，应该严桥按照施工图纸进行下料，决不能麻痹大意，下料稍短，便不能张拉，造成废料，太长容易造成浪费。穿束完毕后要将钢绞线端头缠绕，以防钢绞线散开。
张拉。张拉一般有两种情况，一是工艺要求超张拉到105%σk,然后回来σk进行锚固，此进应该选择带有顶压器的千斤顶，如果选择自锚式千斤顶，虽然操作起来方便，但张拉到105%σk再持荷的话回没时，钢绞线就已经被锚固死，至于能否回到σk就很难说了。二是工艺要求直接拉到给定的应力值或直接张拉到（103%—104%）σk，不需要回没到σk后再进行锚固，此时可以采用自锚式千斤顶。靖远黄河大桥施工过程中采用的就是第二种，直接张拉到张拉控制应力后持荷2 min，然后回油。
张拉时必须满足混凝土强度达到90%这个基本要求，张拉过程采用双控，即以应力控制，伸长量进行校核。张拉原则：对预应力束长度在20m以外的采用两端张拉的方法，20m以内的则可以采用单端张拉的方法；如果是两端同时张拉，要使两端的张拉周步进行，一起达到最终张拉控制应力；对于某一截面而言，张拉要对称进行；箱梁底板预应力筋的张拉应该是先长后短，先下后上的进行。
初始应力的控制，取张拉控制应力的10%作为初始值，量取伸长值，对于两端张拉的要进行分级张拉，要及时量取各个时段的伸长值，张拉至最后一次荷载时，两端应该同时张拉至控制张拉应力，持荷2min后量取最终伸长值。然后根据记录的伸长值，计算出实际的伸长值，与理论的进行比较，对于低于理论值6%的要进行超张拉。
3.滑、断丝的处理
钢绞线滑丝、断丝，一般是由于锚固锥孔与夹片之间有杂物、钢绞线上有油污、锚下垫板喇叭口内有杂物、锚具偏离下垫板企口，以及锚具生产质量问题造成的。
为便于对之进行处理，施工现场应该准备小吨位单根钢绞线张拉千斤顶和与工作锚相适应的卸荷座。
处理方法：将卸荷座穿过钢绞线套在工作锚上，再将小吨位千斤顶安装到滑丝或断丝的钢绞线上，锚固好后张拉，使夹片松动，用钎子从卸荷座出口处拨出夹片，然后慢慢回油使钢绞线松动；若为滑丝且钢绞线只有轻微损伤，则可更换夹片，重新用小顶张拉到设计应力，若为断丝，则需要更换钢绞线与夹片，换好后用小顶张拉到设计应力。
张拉过程对整个预应力技术至关重要，有几个方面是值得注意的：
1.为了保证张拉的准确性，张拉过程中要做到泵、表的配套使用，不得交叉调换。
2.开始张拉前，应该将所有的钢绞线尾端切割成一个平面或采用与钢绞线颜色反差较大的颜料标出一个平面，在任何情况下的量测伸长量均应该测量该平面到锚垫板间的距离，而不可测量千斤顶油缸的变位量，以免滑丝补忽略。当出现滑断丝时，其数量不得大于其断面总量的1%，第一钢束的滑丝、断丝不得多于1根，否则应该换束重新张拉。
张拉过程中要时刻观察油压表的计数，在各个时段及时停止，并进行伸长量的量取，当张拉控制应力到达时要及时的停止，以免张拉过度，出现拉断钢绞线等情况；
3.钢绞线张拉完毕，严禁撞击锚头和钢束，钢绞线多余的长度应该切割机进行切割，而不得用气割进行切割，切后留出的长度为3cm，以确保封锚的牢固性。
4.在钢绞线张拉的整个过程中，不允许有技术人员或施工人员在预应力束的两个端头的前方或附近地方，以免出现断丝时伤及工作人员。
5.张拉过程中，实际伸长量与设计伸长量之间允许的误差为±6%。
张拉后的梁体检查。
一般情况下，张拉完后也应该对梁体及其锚具、钢绞线等器具进行仔细检查，这样可以及早发现问题，及早解决。在实际操作中，有的钢束在张拉过程中表面上看应力达到了，但是实际上有的钢绞线并没有达到，造成施加的应力不均，很可能出现滑丝现象，如果仔细检查了，就会发现可以用钢绞线上的夹片咬痕是否清晰来确定，同时也可以检查出夹片是否损坏，发现后根据不同情况采取不同的措施进行补救，使之达到设计标准。由此可见，在具体施工中，除必须严格按照规范要求施工外，还必须做好、做细每一个施工环节，才能够有效地保质保量的完成工程任务。
量测。预应力伸长量是校核所加预应力是否达到设计要求的关键指标，它能反映张拉力是否足够，检查孔道摩阻损失是否超过预定值，预应力筋材质有无异常现象等，因此准确无误地测定预应力筋的伸长量是十分重要的。
预应力筋的量测有许多种方法，现将靖远黄河大桥在纵向预应力筋张拉过程中所应用的方法加以说明。由于本大桥张拉过程中用到的是量程为200mm的千斤顶，而该桥的1#块—6#块的顶板预应力束的设计伸长量为318.38mm, 故而可以不用回油，直接分张拉控制应力的10%、20%、100%三个级别进行张拉与量测；而从7#—10#块设计伸长量较小于400mm或大于400mm，故而再用前面的方法显然千斤顶的量程是不够用的，此时我们需要在张拉过程中回油一次，即采用10%、20%、50%，回油，再到50%，然后再到100%的方法进行，这样就可以顺利完成较长预应力束的张拉与量测过程。此两种方法的实际伸长量的计算方法分别为：
Δ=L2－2×L1+L5
Δ= L2－2×L1+L4－L3+L5
L1——油压表读数为控制应力10%时的伸长量；
L2——油压表读数为控制应力20%时的伸长量；
L3——油压表读数为控制应力50%时的伸长量；
L4——回油后，油压表读数再次为控制应力50%时的伸长量；
L5——油压表读数为控制应力100%时的伸长量；
计算出实际的伸长量后与设计伸长量进行比较，如果实际的伸长量与设计的相比小于设计的超过6%的话就应该进行超张拉。
封锚。张拉完成，并切割完多余的钢绞线后，就应该及时进行封锚，封锚时应该注意使封锚混凝土与锚头的连接牢固，以防在压浆时由于压力过大而使封锚混凝土被压裂或直接压掉；另外，还要注意封锚时不能使压浆孔堵塞。
四 几点体会
预应力混凝土张拉控制技术是整个预应力混凝土施工中最关键的技术，涉及的环节较多，每一个环节控制的好坏都直接影响到预应力是否达到设计要求，因此，把好张拉控制技术的每一个环节，对保证预应力混凝土桥梁的质量和安全，延长使用寿命，都是十分重要的。
通过五个月的实践，认为预应力混凝土张拉技术主要应该把握好以下几点：
1、千斤顶、油泵、油压表必须按照校验周期进行配套校验之后才能使用，而且一定要配套校验，配套使用。
2.严格按要求做好张拉前的各项准备工作、检查工作，确保无误后才可以开始张拉。
3.张拉过程中如发现滑、断丝，需及时进行妥善的处理。
4.千斤顶的给油与回油均应该缓慢匀速进行。
5.两端同时张拉时，要保持协调一致，同步进行。
6.做好控制应力与伸长的双控。
五 结束语
在预应力混凝土的施工过程中，张拉是最为关键的施工工艺，是预应力混凝土施工中的重中之重。因此这就要求我们在具体施工中除了严格按照施工和设计图纸外，还应该遵循规范和有关规程要求，同时重点做好以上重要环节的工作，并不断的总结施工经验。对于在今后遇到类似的施工无疑有一定的借鉴作用，在施工中也定能避免工程质量和施工事故。
参考文献
[1] 公路桥涵施工技术规范 JTG041-2000.
[2] 公路桥涵设计通用规范 JTG D60-2004.
[3] 公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范 JTG D62-2004.下载本文
