后张法预应力一端张拉和两端张拉施工方法的研究

后张法预应力一端张拉和两端张拉施工方法的研究

周辉

（中建三局第一建设股份有限公司，武汉430040）

摘要：在预应力混凝土结构施工中，张拉是非常关键的一道工序，它直接影响结构的承载能力和耐久性。目前工程中基本采用两种张拉方式，即先张法和后张法。本文结合武咸公路改造工程的施工实践，通过现场实验分析以及ANSYS有限元建模的方法，对后张法预应力一端张拉和两端张拉的施工方法进行比较研究，以作为类似施工时选择最佳施工方法的借鉴参考。

关键词：后张法预应力液压千斤顶真空压浆有限元

1、引言

近年来，随着我国经济的高速发展，桥梁建设呈蓬勃发展趋势。在全国各地，各类铁路桥、公路桥、立交桥等如雨后春笋兴起，并且出现了许多大跨度和超跨度的桥梁。在大部分桥梁建设工程项目中，预应力混凝土构件得到了非常广泛的运用，它在减轻结构自重，提高抗震、抗裂能力，充分发挥材料的强度，改善构件受力性能和扩大钢筋使用范围等方面都具有良好的效果。预应力张拉是预应力混凝土构件施工中非常重要的一个环节，它直接影响桥梁的安全行以及使用年限。目前，工程中大量采用后张法预应力张拉施工，而后张法在施工时又分为一端张拉和两端张拉，两者在材料、设备、人工的使用量，以及施工方法和管理水平等要求上都有所不同。在实际的施工中，应当根据现场实际情况，采用比较合理的施工方法，是提高工程质量和增大企业效益的重要保证。

2、预应力现场施工的实验统计与分析

武咸公路改造工程是沿原武咸公路道路中线建设一条双向六车道的城市高架桥，为三箱室大跨度箱梁结构，共计57联，除少数为钢箱梁外，其它全部为预应力混凝土箱梁，由此可见预应力工程对于本工程的总要性不言而喻。本文以混凝土箱梁的顶板横向预应力张拉为研究对象，目的在于找出预应力一端张拉和两端张拉两者间哪个更适合工程实际情况。

2.1 张拉实验组织与策划

本实验以L23联的A节段和B节段的顶板横向束为研究对象，其中A节段设计为一端张拉，B节段根据设计变更为两端张拉。主要从以下几个方面进行：施工成本、工程进度、施工效果。

实验中，我们在A节段随机抽取20束顶板横向钢绞束，在B节段也随机抽取20束顶板横向钢绞束，A、B两节段的两个实验段同时开始实验。为保证实验的同步性、连续性、和精确性，在实验开始前，机电管理人员要对两个试验段的机器设备以及接线用电做一次全面仔细的检查，确保在实验过程中不会机器和用电故障导致实验中断。并且请安全管理人员对现场安全防护进行仔细排查，确保现场的安全文明施工标准规范。由于预应力张拉属于特种作业，张拉过程必须严格按照规范要求来操作，张拉工人必须系好安全带，千斤顶正后方必须竖放2-3块厚木板，周围1平方米范围内严禁站人，张拉过程中必须有安全员全程监

控。

实验开始前，工作人员将两个实验小组所需的实验机械材料用量，以及人员配置做了详细统计，统计情况如下表1和表2。

表1 机械材料用量统计

机械材料油泵车

（辆）

千斤顶

（台）

三孔锚环

（个）

喇叭口

（个）

夹片

（个）

一端张

拉

1 1 20 20 60

两端张

拉

2 2 40 40 120

表1为机械材料的用量统计，两端张拉所需的机械材料用量为一端张拉的一倍。

表2 施工人员配置统计

人力配

置

张拉工管理人员质检员安全员一端张

拉

3 1 1 1

两端张

拉

6 2 2 2

表2为施工人员配置统计表，两端张拉在各个上所需的人力为一端张拉的一倍。

待各方面准备就绪后，两个实验小组和实验策划人员核对手表时间，实验正式开始。

2.2 实验结果与讨论

实验结束后我们对两个实验小组完成张拉所需时间进行了统计，我们以5

束为一个结点，统计情况如下：

表3 钢绞束各节点张拉所需时间统计

张拉所需时

间

1束（min）5束（min）10束（min）15束（min）20束（min）一端张拉10 55 120 180 220 两端张拉13 78 170 235 310

很显然，通过表3我们能很清楚的看出，不管在哪个结点，一端张拉比两端张拉完成任务所需的时间都要短，完成所有20束钢绞束的张拉，前者比后者所需时间要少90分钟。

张拉的效果一般是通过伸长量来衡量的，为此我们在两个实验小组各随机抽取了10组数据进行分析。具体张拉数据如下表4和表5。

表4 一端张拉数据

钢束编号拉力100%

时伸长量

（mm)

实际伸长

量(mm)

理论伸长

量(mm)

偏差

值

（%）

1 175 170 180 -5.56

2 179 176 180 -2.22

3 177 170 180 -5.56

4 173 170 180 -5.56

5 172 171 180 -5.00

6 176 176 180 -2.22

7 177 171 180 -5.00

8 173 169 180 -6.00

9 171 171 180 -5.00

10 171 171 180 -5.00

由表4可以看出，一端张拉实际测量的伸长量都要小于理论伸长量，绝大部

分伸长量都在170-176mm这个区间段内，并且所有实际伸长量与理论伸长量之间的偏差值都大于-6.00%,满足设计规范要求的[6% 6%]这个区间段，符合设计要求。

表5 两端张拉数据

钢束编号左端拉力

100%时伸长

量（mm)

右端拉力100%

时伸长量（mm)

实际伸长

量(mm)

理论伸长

量(mm)

偏差

值

（%

）

1 100 95 185 180 2.78

2 96 100 185 180 2.78

3 115 8

4 186 180 3.33

4 91 107 188 180 4.44

5 102 102 184 180 2.22

6 93 101 181 180 0.56

7 110 86 187 180 3.89

8 107 89 189 180 5.00

9 119 88 185 180 2.78

10 124 82 185 180 2.78

由表5可以看出，两端张拉实际测量的伸长量都要大于理论伸长量，实测伸长量都在180-188mm这个区间段内，并且所有实际伸长量与理论伸长量之间的偏差值都小于6.00%,满足设计规范要求的[-6% 6%]这个区间段，符合设计要求。

比较表4和表5，我们不难发现，两端张拉的效果还是要略好于一端张拉，但是总得的来说两者间差不多，一般不超过15mm,占理论伸长值的8.33%，小于设计上限规定的12%，满足设计规范要求的，可见无论是一端张拉还是两端张拉，都符合设计以及工程实际要求。在工程实际中，当采用一端张拉时，为了达到两端张拉的效果，往往在设计规范要求范围内，采用超张拉的手段。由此可见，在工程中无论采用一端张拉还是两端张拉，都能满足工程实际要求，两者对预应力混凝土构件的作用效果几乎是一样的。

根据现场预应力管道压浆施工状况统计发现，两端张拉的20 根波纹管注浆全部通畅，而一端张拉的20根波纹管中发现有一根冒浆情况不理想，冒浆量小，且冒浆速度慢。其原因是工人在封口时一时疏忽，发泡剂用量过多，部分堵塞岀浆管，从而导致岀浆不畅。由此可见，一端张拉对前期准备工作的要求比两端张拉高，需要专业的施工队伍和管理人员。

2.3 实验结论

一端张拉在机械材料用量，施工人员配置，以及完成同等工作量所需时间上都要少于两端张拉。由此可见，从施工成本和工程进度这两方面考虑，采用一端张拉要比两端张拉有优势。在张拉效果上，两端张拉要略好于一端张拉，但在实