浅谈负弯矩张拉

浅谈负弯矩张拉
摘要：负弯矩作用：由于梁支端受向下的弯矩，为区别于梁中的弯矩，所以成为负弯矩。

预应力张拉的作用在于结构构件承受外荷载之前对受拉混凝土施加预压应力，用于可提高构件的刚度，推迟裂缝出现的时间，增加构件的耐久性。

箱梁顶板预应力在工程中的运用，凸显了许多优点，不仅节约了材料的用量而且劳动效率高，施工进度快在创造经济效益同时，取得了良好的社会效益。

关键词：负弯矩张拉压浆
1、工程概况：
廊沧高速桥梁工程，廊泊路跨线桥全桥长150米。

桥面净宽：左幅15.75米，右幅19.75米。

桥梁上部结构采用先简支后连续的25米跨径小箱梁结构体系，下部结构采用三柱式桥墩。

箱梁高1.4米，顶板负弯矩预应力筋分为直线形和曲线形。

预应力筋采用两端对称单股张拉。

预应力钢绞线采用高强度低松弛钢绞线应符合GB/T5224-2003标准的规定，公称直径Φs=15.2mm，公称面积A=140mm2，标准强度f pk=1860MPa，弹性模量E P=1.95*105MPa，预应力锚下控制张拉应力为0.75f pk=1395MPa，单股钢绞线控制张拉力为f=195.3KN。

墩顶连续段负弯矩钢束孔道采用预埋铁皮扁型波纹管制孔，波纹管采用70*19mm和90*19mm规格，锚具采用GVM15B-4，GVM15B-5扁型锚具及其配套组件，千斤顶采用300KN 规格.
墩顶中横梁（现浇连续段）混凝土强度达到设计强度85%后，且混凝土龄期不小于7天，进行张拉，预应力采用控制应力和伸长量双控，张拉力为主，伸长量校核。

2、负弯矩钢绞线张拉工艺流程
清孔→穿束→安装锚垫板、夹片、限位板→安装千斤顶、工具锚垫板、夹片→负弯矩钢绞线张拉→孔道压浆。

施工方法：
2.1、穿束
负弯矩孔道狭小，穿束困难。

穿束工作在墩顶纵接头混凝土浇筑前进行，将钢绞线端头位置合拢，并用胶带纸缠紧，以利于穿束通过，通过后检查钢绞线是否有交叉现象，并理顺，防止张拉时因钢绞线交叉造成应力集中。

如果在穿束中发现波纹管孔道堵塞无法穿过钢绞线，首先应准确定位堵塞位置，在箱梁顶凿开一个孔洞，疏通波纹管再穿钢绞线。

但是在凿开箱梁时绝对不能切除梁体本身的钢筋，如必须要切断时，在穿完钢绞线后再用波纹管将两断口紧密相接然后焊接切断的梁体钢筋（焊接长度应符合设计及规范要求），在焊接完以后应及时浇注砼(砼必须采用C50砼），并且及时养护。

2.2、安装锚垫板及夹片
当墩顶混凝土强度及龄期达到设计规定要求后，开始准备张拉工作，安装锚垫板及夹片，将工作锚垫板自钢绞线端部套在钢绞线上并推至喇叭管处，对中至口固定，安装完锚垫板后应保证钢绞线外露60cm工作长度；夹片安装，先用胶圈把每付夹片箍在一起，然后沿钢绞线将其推入锚板的锥孔中，用手推不动为止，再用钢管捣实。

2.3、安装限位板、千斤顶、工具锚垫板、夹片
此过程中应注意同轴对中。

2.4、负弯矩钢绞线张拉
钢绞线采用单股对称张拉，预应力施加顺序：
0 → 10%δk → 20%δk→ 100%δk(持荷2min) →卸荷
3、预应力钢绞线理论伸长量计算
钢绞线公称面积A p=140mm2，弹性模量E p=1.95*105, 预应力钢绞线伸长量计算公式△L=（P p L）/(A p E p)
式中:
P p—预应力钢绞线的平均张拉力，N；直线筋取张拉端的张拉力，曲线筋按平均张拉力计算；
L—力筋的长度，mm；
A p—预应力筋的截面积，mm2；
E p—预应力筋的弹性模量，MPa；
4、千斤顶张拉力与对应压力表读数计算
4.1、张拉力计算
负弯矩钢绞线，采用单股对称张拉，张拉吨位计算：
控制张拉力 fk=1860*0.75*140*1=195.3KN
10%初张拉力 10%*fk=195.3*10%=19.53KN
20%张拉力 20%*fk=195.3*20%=39.06KN
100%张拉力 100%*fk=195.3*100%=195.3KN
张拉力加载顺序：
0→19.53KN→39.06KN→195.30KN(持荷2min)→卸荷
4.2、压力表值计算
(1)、千斤顶编号4252，油表编号2017，线性回归方程：y=4.2499*x－3.2769
式中：x:油压表读数（MPa）
y:千斤顶拉力（KN）
①、y=10%fk=19.5 KN时：
y=4.2499×x－3.2769→x=5.4MPa
②、y=20% fk =39.06KN时：
y=4.2499×x－3.2769→x=10.0Mpa
③、100% fk =195.3KN时：
y=4.2499×x－3.2769→x=46.7Mpa
(2)、千斤顶编号4253，油表编号2919，线性回归方程：
y=4.0033*x+4.9392
式中：x:油压表读数（MPa）
y:千斤顶拉力（KN）
①、y=10%fk=19.5 KN时：
y=4.0033*x+4.9392→x=3.6Mpa
②、y=20%fk=39.06KN时：
y=4.0033*x+4.9392→x=8.5MPa
③、y=100%fk= 195.3KN时：
y=4.0033*x+4.9392→x=47.6MPa
5、负弯矩张拉程序
在对预应力钢绞线进行张拉之前，首先对混凝土构件的结构尺寸进行检查，混凝土强度不低于设计强度的85%，龄期不小于7天，检查合格并取得监理工程师同意后，方可对预应力钢绞线进行张拉。

对张拉全过程进行监控，确保有效应力达到设计的100％，并保持稳定后进行锚固。

锚具用封端混凝土进行保护，锚固完成并经检验合格以后，用砂轮切割机将多余的钢绞线切掉。

当发生滑丝或断丝超过规范要求时，必须进行更换，重新张拉。

5.1、钢绞线、锚具进场必须有合格证，入场后必须进行复检。

5.2、钢绞线编束时，钢束要顺直，不得扭结，其头部要适当前后错位，形成一圆顺尖端并用塑料胶布缠裹严密、结实。

钢束每隔1-1.5m绑一道低碳钢丝。

钢绞线采用砂轮机下料。

5.3、施加预应力前对中横梁混凝土进行检查。

当梁体砼强度达到设计要求和弹模满足要求后，方准施加预应力。

5.4、开工前对千斤顶和油压表必须进行配套检验，千斤顶校正有效期限不得超过六个月或连续使用不超过200次。

使用过程中并应经常检查，定期检修校正。

5.5、如果在张拉过程中出现滑丝、断丝现象，则重新穿束，再重新张拉。

5.6、张拉过程中，如遇到下列情况之一时，张拉设备需重新校验：
a、张拉时预应力钢绞线未到设计应力断裂，实际伸长值超过理论伸长值±6%。

b、油压系统油封损坏，漏油严重。

c、油压表指针不能退回零点。

d、实测预应力筋的伸长值与计算值相差过大（在6%以上）。

e、千斤顶调换新油压表。

5.7、安装张拉设备时，对直线预应力筋，应使张拉力的作用线与孔道的中心重合；对曲线预应力，应使张拉力的作用线与曲线孔道轴线重合，不得偏移。

5.8、张拉作业区两端应有防护设施；张拉时两端严禁站人，严格控制加荷、卸荷速度。

5.9、预应力筋张拉采用双控，以应力控制为主控，记录其伸长值，加以校核。

5.10、张拉程序
a、预张拉，按现行施工规范给定的初张拉应力值张拉，并记录伸长值初读数。

b、继续向张拉缸加油至设计油压值。

c、测量伸长值并做好张拉记录。

d、锚固。

打开高压油泵截止阀，张拉缸油压缓慢降至零，活塞回程。

夹片即自动跟进锚固。

5.11、实际伸长量测定及计算
实际伸长值计算公式如下：
△L实=△L2-△L1-（△L′1-△L′2）+△L
△L1——张拉至10%fk时千斤顶活塞长。

△L2——张拉至张拉完成时千斤顶的活塞长。

△L′1——张拉至10%fk工具夹片长度。

△L′2——张拉至张拉完成时工具夹片的长度。

△L——张拉应力从10%fk加至20%fk时钢绞线的伸长值。

6、压浆及封锚
压浆：
6.1、压浆前首先用清水加压冲洗孔道，以排除孔内粉碴等杂物，冲洗后用空压机吹去孔积水。

6.2、水泥浆的拌制方法是先下水泥，拌合时放外加剂，外加剂提前按剂量称量好。

拌合间不少于1min，水泥浆稠度控制在14～18S之间，灰浆存放于储浆桶内，此时桶内灰浆仍要低速搅拌，并保证足够数量，以保证每根管道的压浆能一次完成。

水泥浆自调制到压入孔内的间隔时间不得超过40min。

6.3、孔道压浆的顺序是先下后上，将集中在一处的孔道一次压完。

若中间因故停歇时，立即将孔道内水泥冲洗干净。

6.4、每个压浆孔道两端的锚塞进出浆口均安装一节带阀门的短管，以便压浆完毕时卦闭，保持孔道中的水泥浆在有压状态下凝结。

6.5、预应力筋张拉后，孔道立即压浆。

6.6、压浆使用活塞式压浆泵，压浆的压力开始要小，逐步增加。

一般为0.5MPa-0.7MPa。

同时，压浆达到另一端排气孔排出符合规定稠度的水泥浆为止。

7、封锚：
压浆完成后，使用砂轮切割机按要求切除距锚头3cm以外的多余钢绞线，板端清凿干净后，采用C50碎石混凝土对张拉槽口进行封锚，先用钢纤插捣，再用Φ30插入式振动棒振捣密实。

8、质量、安全注意事项及保证措施
8.1、夹片与锚板锥孔不应粘附泥浆或其他杂物。

8.2、对表面有锈的预应力钢材，应进行除锈，以减少摩擦损失。

8.3、工具锚夹片和锥孔内表面使用前涂上退锚灵，以便退锚灵活。

8.4、限位板有不同规格钢绞线的识别标志，安装时应注意，以免用错，造成内缩量增大或锚口摩阻系数增加。

8.5、安装工作锚板、锚垫板（喇叭管），对于双向张拉束应在穿束前完成；施工中相互间要尽可能同轴。

8.6、安装千斤顶，千斤顶前端口与限位板应对接准确。

8.7、安装工具锚，应与前端张拉端锚具对接准确，不得使工具锚与张拉端锚具之间的钢绞线扭绞。

8.8、张拉系统使用前应进行标定，张拉力按标定曲线取值或按回归方程计算。

8.9、切割多余钢绞线，用砂轮切割机。

8.10.锚具于锚垫板接触面应尽量垂直，使锚垫板受力均匀，避免应力集中造成张拉端口崩裂。

8.11.张拉要先上好夹具，人员离开后开泵，发现滑动或其他问题时，要先停泵，处理好后才能重新进行操作。

8.12.张拉要严格按照规定应力和伸长率进行，不得随便变更。

不论拉伸或放松都应缓慢均匀，发现油泵、千斤顶、锚卡具有异常，应立即停止张拉。

8.13.千斤顶支架必须与构件对准，放置平整、稳固，测量拉伸长度、加楔和拧紧螺栓应先停止拉伸，作业人员应站在两侧操作，所有人员都不能从千斤顶正面通过或停留，以防回弹伤人。

4.预应力灌（压）浆时，应严格按规定压力进行，输浆管道应畅通，阀门接头要严密牢固。

参考文献
《公路桥涵技术规范》（JTJ041-2000）人民交通出版社。