峡江库区同南河桥梁预制空心板预应力张拉计算及施工

李发扬，钟长海

（中国水利水电第五工程局有限公司，四川成都 610015）

1 工程概述

峡江水利枢纽库区防护工程同江1标，桩号1+000～13+000，全长12 km，跨越河道桥梁11座，连接南、北抬田区桥梁1座。其中，6～20 m有1座，5～20 m有7座，4～20 m有4座，均为预应力混凝土简支空心板桥，预制空心梁板长20 m，梁板数为309片。

简支桥上部采用后张法预应力混凝土简支空心板结构，空心板混凝土为 C50；钢绞线选用符合 GB/T5224-2003标准的低松驰高强度钢绞线，公称直径d=15.24 mm；锚环、夹片、锚垫板等选用OVM15系列产品（采用 15-4 型、15-5 型、15-6 型）；千斤顶选用YDC1500型液压千斤顶，其额定张拉力1 500 kN；管道成孔采用预埋金属波纹管。空心板混凝土立方体抗压强度达到设计混凝土强度等级的85%以上，且混凝土龄期不小于7 d时，方进行张拉施工。

2 张拉力与理论伸长量计算

张拉力及理论长量计算公式为：

式中：ΔL—预应力筋理论伸长量，mm；

PP—预应力筋平均张拉力，N；

L—预应力筋的长度，mm；

AP—预应力筋的截面面积，mm2；

EP—预应力筋的弹性模量，MPa；

P—预应力筋张拉端的张拉力，N；

x—从张拉端至计算截面的孔道长度，m；

θ—从张拉端至计算截面曲线孔道部分切线的夹角之和，rad；

k—孔道每米局部偏差对摩擦的影响系数，查《公路桥涵施工技术规范》（JTG/T F50-2011）附录G-8系数k及u值表。

u—预应力筋与孔道壁的摩擦系数（同上）。

2.1 张拉力计算

OVM15-4、OVM15-5、OVM15-6 类型锚具张拉力计算见表1。

2.2 钢绞线束理论伸长量计算

以简支桥梁20 m中板（见图1）钢绞线束N1（m=5根钢绞线）两端同时张拉为例，进行后张法预应力钢绞线理论伸长量计算，经计算得出：

控制张拉力条件下的平均张拉力PP=960.965（kN）；

单端理论伸长量ΔL=72.196（mm）；

两端理论伸长量 2ΔL=144.3（mm）。

实际伸长值与理论伸长值的差值控制在±6%以内，实际伸长量控制范围为135.6～153 mm。

表1 三种类型锚具张拉力计算表

图1 20m中板1/2立面图（单位：mm）

图2 A-A断面剖面图

3 后张法张拉施工

3.1 准备工作

3.1.1 张拉设备校验

预应力张拉所用张拉设备（千斤顶、油泵、油压表）须在使用前送专业计量部门进行配套标定，确定张拉力与压力表之间的回归关系曲线。

3.1.2 现场准备

现场准备主要包括：梁板混凝土强度检查；穿束孔道、灌浆孔、排气孔通畅性检查；钢绞线两端工作长度检查；孔道、工作锚、千斤顶“三对中”情况检查。

3.2 张拉施工

3.2.1 张拉次序

桥梁空心板分中板、边板，均布置4束钢绞线束，钢绞线束构造型式相同（见图1、图2）。钢绞线束两端同时张拉，张拉次序为：左N1→右N2→右N1→左N2

3.2.2 张拉施工程序

安装工作锚具-安装工作夹片 （镦齐）-安装限位板-安装千斤顶 （调整位置使钢绞线顺直）-安装工具锚-接上油路、装上压力表、接好电路-张拉-锚固。

3.2.3 张拉

钢绞线束两端同时张拉，张拉分级升荷要求为：0→10%σk→ 20%σk→ 100%σk（持荷 2 min锚固）。

选派熟练的操作人员对油泵进行控制，给千斤顶缓慢供油，均匀升荷。 在 10%σk、20%σk、100%σk时，采用钢尺量测千斤顶活塞外露量，据此计算钢绞线实际伸长量。当张拉力达到控制张拉力时，油泵持荷2 min。油泵持荷完成后，两端油泵同时卸荷，千斤顶自动回油收回张拉缸，整个张拉工作完成。

3.2.4 伸长量量测及计算

为了将钢绞线束紧和克服静摩察，须对钢绞线束施加初始张拉力，其值为控制张拉力σk的10%，它的伸长量以10%σk、20%σk荷载时量测的实际伸长量值推导。

实际伸长量的计算过程如下：两端同时张拉至10%σk时，分别量取两端千斤顶活塞外露量L左1、L右1；张拉至20%σk时，分别量取两端千斤顶活塞外露量L左2、L右2；张拉至100%σk时，分别量取两端千斤顶活塞外露量L左3、L右3，实际伸长量计算如下：

3.2.5 张拉控制

采取“双控”指标，即以张拉力控制为主，以伸长量进行校核控制，实际伸长值与理论伸长值的差值应符合规范要求，控制在±6%以内。否则，应暂停张拉，待查明原因并采取措施予以调整后，方可继续张拉。

4 施工体会

通过同江1标12座桥梁的桥板预制施工，对准确有效地建立桥板混凝土预应力有以下几点施工体会：

（1）施工人员要认真识图，准确掌握桥板体型尺寸、钢筋及埋件布置要求；

（2）在模板、钢筋制安工序中严格执行“三检制”，确保桥板体型尺寸、钢筋及埋件布置符合设计图纸要求；

（3）桥板混凝土浇筑工序中严格执行旁站制度，对混凝土拌制运输、入仓、平仓、振捣进行过程控制，确保混凝土浇筑质量及埋件完好；

（4）桥板钢绞线束张拉施工前，做好张拉设备配套及校验工作；

（5）做好张拉施工技术交底工作，确保施工人员准确掌握张拉施工次序、张拉施工程序、张拉分级升荷要求、伸长量量测及记录办法；

（6）做好张拉施工人员组织工作，确保千斤顶、油泵有专人操作，并有专人进行伸长量量测及记录。张拉施工前要进行演练，确保施工人员操作熟练、配合得当。

5 结语

同江1标12座桥共计309片桥板在2013年底预制完成，并吊装上桥。在桥板混凝土预应力施工中，各种数据计算正确，张拉施工工艺严格按照设计图纸、技术规范执行。在桥板体型、钢筋及埋件制作安装、混凝土质量已满足设计及规范要求的情况下，通过后张法施工，准确有效地建立了桥板混凝土预应力。309片桥板吊装上桥后进行了桥面铺装等后续工作，12座桥中通车时间最小者已超过8个月。经监测，12座桥运行状态良好。本工程桥板混凝土预应力施工经验可为类似工程提供参考。

［1］JTG/T F50-2011公路桥涵施工技术规范［S］.

［2］GB/T5224-2003预应力混凝土用钢绞线［S］.

［3］GB/T14370-2007预应力筋用锚具、夹具和连接器［S］.