后张法施工锚下有效预应力不均匀度控制要点

后张法施工锚下有效预应力不均匀度控制要点

发表时间：2018-08-10T13:47:13.930Z 来源：《建筑学研究前沿》2018年第8期作者：康艳武

[导读] 无论是新建桥梁或正在运营桥梁，依然存在很多不可控的病害。分析桥梁后张法预应力工程中对预应力不均匀度控制方法方面施工措施的总结。

中铁开发投资集团有限公司云南昆明 650000

摘要：针对目前全国在建高速公路蓬勃发展，各省针对桥梁预应力张拉施工发布不同的预应力质量验收规程，对桥梁预应力检测方法和标准稍有差异。无论是新建桥梁或正在运营桥梁，依然存在很多不可控的病害。分析桥梁后张法预应力工程中对预应力不均匀度控制方法方面施工措施的总结。

关键词：后张法；有效应力；不均匀度；措施

预应力施工工艺作为一种比较成熟的施工工艺被广泛的应用于高铁、市政、高速公路及大型市政公共设施中，随着高强混凝土的不断更新换代，只能通过对钢绞线施加预应力，才能使得高强混凝土与高强钢材更好的匹配共同发挥作用。尤其在颁布JTG/T F50-2011《公路桥涵施工技术规范》中新增了预应力筋有效预应力的不均匀度的控制要求，从而说明预应力在施工控制中在原有的张拉力控制和伸长量控制基础上新增了不均匀度的控制。在试验检测过程中发现，预应力筋有效预应力的不均匀度影响因素较多，本文中仅列举在检测过程中分析出的影响因素，为后续工程施工做好要点把控。

1.检测原理及设备

1.1.检测原理

有效预应力检测采用的是一种反拉预应力锚索，记录反拉过程中的反拉力及产生的位移并对其进行分析的方法。在求得预应力的锚下有效应力的同时不破坏检测锚索的正常使用。

锚索索体本身可视为弹性结构体，利用该材料的应力应变特性，对锚索外露段进行反拉，通过仪器实时跟踪反拉力与反拉产生位移的连续变化值，对其进行曲线拟合，绘制出F-S曲线；同时跟踪验算曲线的切线斜率变化，进行判别从而终止反拉。瞄下有效应力检测是利用预应力智能检测系统来完成的，该系统由智能液压泵站系统、智能千斤顶系统（含测量位移与力值的传感器）、计算机控制系统组成，检测过程中，智能检测系统实时绘制力与位移的曲线图并进行对应关系计算，准确捕捉有效预应力大小。

1.2.检测设备

反拉设备仪器采用OVM15-9型锚具、高压油泵、千斤顶、工具锚（含夹片）和限位板等，数据分析采用招商局重庆交通科研设计院有限公司开发的AS-10预应力张拉监控系统，该系统记录并分析检测数据，并自动绘制F-S曲线。

1.3.检测锚下有效应力方法和验收规定现状

经查询广西省《预应力张拉施工质量检测验收规范（征求意见稿）》、云南省《桥梁预应力张拉施工质量检测技术规程（征求意见稿）》、贵州省下发的《贵州省交通建设工程质量监督局关于进一步加强桥梁预应力施工质量管理的通知》的中未提及有效应力检测和有效预应力的不均匀度是采用整体反拉+分组逐根反拉分别计算，还是分组逐根反拉推算整体有效预应力和不均匀度。在广西省、云南省和贵州省的文件中将不均匀度控制分为有效预应力同束不均匀度和各束有效预应力同断面不均匀度之分，规定了有效预应力同束不均匀度允许偏差±5%，各束有效预应力同断面不均匀度偏差±2%。在《公路桥涵施工技术规范》JTG/T F50-2011的对不均匀度要求的原文为：“张拉锚固后，预应力筋在锚下的有效预应力应符合设计张拉控制应力，两者的相对偏差应不超过±5%，且同一断面中的预应力束期有效预应力的不均匀度应不超过±2%。”

经实践调查湖南中大建设工程检测技术有限公司实施的检测方案中采用通过测试单根钢绞线锚下应力，计算得到整束钢绞线的锚下预应力、同束钢绞线的不均匀度和同断面各束钢绞线的不均匀度。招商局重庆交通科研设计院有限公司开发的AS-10预应力张拉监控系统采用的是整体反拉确定有效预应力值，分组单根反拉确定预应力不均匀度。建议在全国范围内统一检测方法及有效应力的不均匀度的简算方法。

1.4.检测指标计算

梁体预应力实测质量评定由三部分构成，即同束不均匀度、有效预应力大小偏差、同断面（同梁）不均匀度。

同束不均匀度计算方法及评定标准。

同束不均匀度（％）=（同束中最大的实测值-同束中最小的实测值）/同束中最大的实测值。

评定标准：同束不均匀度反映了各孔的穿束质量，不均匀度越大说明穿束质量越差。

同断面不均匀度计算方法及评定标准。

同断面不均匀度（％）=（同束索平均值中最大值-同束平均值中最小值）/同束平均值中最大值。

评定标准：同断面不均匀度反映了张拉的重复精度，同梁各束索力不均匀度越大说明张拉重复精度越差。

有效预应力大小偏差：预应力筋在锚下的有效预应力应符合设计张拉控制应力，两者的相对偏差应不超过±5%

2.预应力施工前检测

2.1.钢绞线、锚具、夹具和连接器试验检测

按照《公路桥涵施工技术规范》JTG/T F50-2011规定，对特大桥、大桥和重要桥梁工程中使用的钢绞线按照规范要求指标检测外，锚具、夹具和连接器还需要进行硬度、外观和静载锚固性能试验，在抗震地区建议由厂家提供锚具、夹具和连接器的疲劳荷载试验、周期荷载试验报告。

2.2.管道摩阻试验和锚圈口摩阻损失

在预应力实施前必须对预应力管道进行摩阻试验和锚圈口摩阻损失，对于夹片式锚具按照按照“施工张拉控制应力=设计图纸提供的理论瞄下张拉控制应力+实测管道调整应力”进行预应力张拉施工控制，同时必须考虑锚固前后夹片回缩和钢绞线回缩对有效应力的损失。

2.3.张拉设备的整体标定

张拉设备应采取整体标定。千斤顶、压力表和油泵应当是一个完整的张拉施力体系，千斤顶显示张拉力值、油压表显示兆帕数、两者的相互转换与油缸本身性质先关，因此必须结合施工现场整体静态标定。避免施工现场采用分割标定，禁止采用动态标定，起误差大且违背施工条件。同时建议夹片式锚具的限位板和工具锚宜采用与工作锚同一生产厂的配套产品，减少源头上带来锚下应力的不均匀度。

3.施工中降低预应力不均匀度的几点控制措施

3.1.采用首件制复核相关数据并分析

采用首件制，每个预制场前 3片必须锚下有效应力和不均匀度检测，通过现场试验确定设计张拉控制应力下的锚下有效预应力与设计控制张拉应力进行比较；由于预应力损失的影响因素较多，计算过程复杂，故通过现场试验确定，并经设计单位进行复核后，方可作为有效预应力的判断标准。实测有效预应力与判断标准的偏差应不超过±5%；当不具备试验条件时，有效预应力的判断标准可取设计经验值。对首件制中通过检测数据分析进行改进，为后续工作开展提供依据。

3.2.采用梳编穿束

在下料时，每束钢绞线应多下料40～50cm，并对多下料的部分，使用机具反向钢绞线，剥除周边丝，只保留中心丝，并将中心丝的端部，使用角磨机磨边。把钢绞线的两端编上同样的号码，同时对锚具进行编号。将钢绞线对应穿孔，然后通过牵引螺塞与卷扬机上的钢丝绳牵引，保证整束进入方向与波纹管轴线方向一致。这样通过统一编号定位避免钢筋线在管道内相互缠绕。通过试验实测数据统计，可以有效的降低同束不均匀度18%。

梳编束示意图

3.3.采用悬浮张拉方式

当设计桥梁钢绞线特别多时，张拉方式采用悬浮张拉方式，即在整个张拉过程中，多次倒顶与张拉皆由带有双工具架中的锚固夹片与张拉夹片来完成的，张拉到位后，再顶推工作夹片予以锚固。

为进一步控制同束不均匀度，张拉方法为预应力等值衰减张拉法。首先对第一对束，实施悬浮式单根对称张拉，第一根钢绞线安装上高精度专用传感器（精度1%FS），根据设计张拉控制应力，参照相关计算与经验确定其最终张拉控制应力。张拉第二根时，随着张拉的推进，传感器上的力值会有所衰减，当衰减的数值接近第一根钢绞线的数值时，对第二根钢绞线进行等值保压，完成该钢绞线的张拉工作。重复上述工作完成第三根钢绞线的张拉工作。按上述方法，始终以测力传感器的数值为基准，实际最后的张拉力值未传感器最终显示的数值。这种方法也可以借鉴应用到箱梁、T梁或盖梁预应力体系中，有效的控制同束不均匀度。

3.4.采用智能张拉系统进行控制

智能张拉数显式跟踪系统能确保其张拉同步精度达到±2%，位于梁体两端的数显式的张拉控制仪可同时显示本方和对方的数据，可以更准确的进行同步张拉。同时使用前对同组张拉压力表、千斤顶等设备配套标定，通过张拉系统的无线传输系统，完成同步张拉跟踪控制，彻底改变了传统张拉相互报告张拉值和伸长量的历史。

悬浮张拉示意图

4.结语

控制预应力不均匀度的措施，不仅要从材料、检测仪器上进行相关检测，还需要在张拉前对管道摩阻试验和锚圈口摩阻损失等影响瞄下有效应力的诸多方面进行试验；再通过施工过程中的采用首件制复核相关数据、采用梳编穿束和智能同步张拉系统以及借鉴悬浮张拉方式方面进行多措施进行控制，可有效改善锚下应力不均匀度的控制，同时切实提高预应力张拉施工的质量。

通过本次调查，目前急需探索寻求统一、高效、准确的有效预应力和不均匀度检测方法，并规范各省市对预应力张拉验收的标准，以便更好开展有效预应力和不均匀度的检测工作。

参考文献

[1]JTG/T F50-2011，公路桥涵施工技术规范.北京：人民交通出版社股份有限公司，2011.

[2]公路水运工程试验检测专业技术人员职业资格考试用书-桥梁隧道工程（2016版），人民交通出版社股份有限公司，2016

[3]《贵州省交通建设工程质量监督局关于进一步加强桥梁预应力施工质量管理的通知》，贵州省交通建设工程质量监督局，2014

[4]桥梁预应力张拉施工质量检测技术规程（征求意见稿），云南省质量技术监督局，2018

[5]预应力张拉施工质量检测验收规范（征求意见稿），广西壮族自治区质量技术监督局，2016

[6]董弥偲，桥梁工程体外索预应力不均匀度控制措施在施工中的应用，重庆交通大学土木工程学院（路桥科技），2017年第8期

[7]湖南中大建设工程检测技术有限公司实施的检测方案

作者简介：

康艳武（1983-）.男，工程师。2006年毕业于山西省太原理工大学，现在中铁开发投资集团有限公司从事高速公路工程技术管理工作。