先张法施工U形梁预应力均匀性控制方法

第５期（总第１５５期）　２０１１年１０月　中国．ｉ｝丛　ＣＨＩＮＡ　ＭＵＮＩＣＩＰＡＬ　ＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ　Ｎｏ．５（Ｓｅｒｉａｌ　Ｎｏ．１５５）　ＯＣｔ．２０１１　ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００４－４６５５．２０１　１．０５．０２１　先张法施工Ｕ形梁预应力均匀性控制方法　王炎炎　（上海市第一市政工程有限公司，上海２０００７２）　摘要：结合某轨道交通工程，介绍了先张法预应力ｕ形梁工艺流程设计和长线台座设计。对ｕ形梁在施工过程中可能　出现的各预应筋受力不一致现象进行分析，并提出了有针对性和可操作性的预防控制方法。　关键词：Ｕ形梁；先张法；预应力；均匀性　中图分类号：Ｕ２３　文献标识码：Ｂ　文章编号：１００４－４６５５（２０１１）０５－００５８—０２　１　工程概况　动后锚钢横梁中的精轧螺纹钢联接，移动后锚钢横梁　中的精轧螺纹钢端部用螺母锚固。槽内钢绞线在被　动端每根钢束用穿心式千斤顶进行初应力调整后，用　２组大型顶推式千斤顶同步顶推移动后锚钢横梁带动　某轨道交通工程，采用先张法预应力单线ｕ形梁　结构。ｕ形梁断面由２侧曲线腹板、腹板上翼缘板和　底板３部分组成，标准跨径以３０　ＩＴＩ为主。单榀标准梁　Ｃ５５混凝土６６．８　ｎｌ　，质量为１７０　ｔ，预应力筋采用符合　ＧＢ／Ｔ　５２２４－－２００３￣预应力混凝土用钢绞线》规范要求　的　１５．２０　ｍｍ高强低松弛预应力钢绞线。钢绞线在　横断面上共布８４根，全布置于底板结构内，且均采用　钢绞线整体张拉至控制应力，然后旋紧端固定横梁外　侧Ｃ处的锚固螺母（见图２），顶推式千斤顶回油，将　锚固力转换至固定端横梁完成张拉。长线台座张拉　主动端端部布置三维示意图见图３。　，　直线布束，７０％的钢绞线在梁端部一定范围内采用了　套管隔离措施。具体结构见图１。　商膏牟Ｉ　Ｒ纹　螺母　咀钢筋　嘲　！　ｍｍ精轧螺　钢筋螺母　●　｛、一架　　＿１　＞嚣翟　Ｕ—１　：翟：＜　ｊ　梳板　１　日１　挂　ｃｗ９ｏｏ　斤ｊ　睡《　少ｌ　１５０　疵璺ｌ　Ｇ　墙　挡墙　梁横向滑轨　图２先张法长线台座平面布置图　图１　Ｕ形梁标准预应力筋断面示意图　２’总体布置　１）先张法长线台座。先张法长线台座由移动钢　横梁、顶推式千斤顶、两端固定钢筋混凝土端横梁、纵　向传力柱等部分组成。预应力传递材料由　２５　ｍｍ预　应力专用精轧螺纹钢筋、专用连接器和　１５．２０　ｍｍ　钢绞线等组成。先张法长线台座平面布置图见图２。　２）张拉系统。张拉工艺采用了全槽预应力筋整　体顶推方法。首先将槽内钢绞线通过连接器与穿过　固定端横梁的精轧螺纹钢联接，然后通过连接器与移　收稿日期：２０１１—０７—３１　图３长线台座张拉主动端端部布置三维示意图　３预应力不均匀性分析及预防控制　１）千斤顶整体顶推前初应力施加。为了使钢横　梁移动前各根钢绞线处于相同的受力状态，先用穿心　作者简介：王炎炎（１９７４一），男，安徽省蚌埠市人，工程师，主要　从事市政工程￣．Ｘ－Ｉ作。　５８　式小型千斤顶在被动端横梁处对钢绞线进行逐一张　中ｃ习彳　譬　王炎炎：先张法施工ｕ形梁预应力均匀性控制方法　２０１　１年第５期　拉。初张拉采取用２组张拉设备以槽中心对称同步进　行，初张拉应力按１５％控制应力施加，初张拉顺序按　几何尺寸是减少弯曲变形的有效方法。确定了本工　程长线台座端横梁采用钢筋混凝土预应力结构，并在　与纵向传力柱联接处采用了加厚设计，以保证预应力　反力的有效均衡稳定传递。　传力柱的弹性压缩，随着张拉千斤顶和加力同时　产生，不产生预应力损失，只是端横梁的弯曲变形引　起各钢绞线的应力差别。经计算台座长度为１００　ｒｎ，　预应力差别最大不到控制值的０．００８％，能够把横梁　弯曲变形导致各钢绞线应力不一致控制在极小。　第ｌ遍自两侧向中间进行，第２遍补拉仍自两侧向中　间进行。经过２遍施加初应力能够保证此槽内每一根　钢绞线基本处于受力一致状态。　２）控制２台千斤顶动作同步，保证移动横梁与施　力方向垂直。张拉过程是由２台１　ｏｏ０　ｔ的千斤顶顶　推移动横梁完成的，本工程压力同步方案采用ｌ台张　拉专用泵站控制２台千斤顶的方式，２台千斤顶之间　依靠压力同步。这样１套张拉控制设施能够保证２台　千斤顶动作同步，各根钢绞线延伸量一致，施加的预　应力一致。　３）减少千斤顶整体顶推完成后力转换时发生的　应力不均匀。千斤顶顶推移动横梁施加预应力达控　制值后，拧紧ｃ处螺母后千斤顶回油，将张拉力从移　动钢横梁转换到固定端横梁的钢制梳板上，由ｃ、Ｆ　２处位置螺母与钢梳板承压（见图２）。压力首先导致　２种钢制件缝隙被压密，然后导致２种钢制件本身材　料受压发生弹性变形，因材质的不均匀和初始状态的　不一致，反映在各根钢绞线此２种受压后的变形是不　一样的，导致力转换后各根钢绞线实际应力不相等。　减少上述应力不均匀现象的具体方法如下。　（１）精轧螺纹钢筋与螺母的选择与使用。使用专　业预应力设备、材料生产厂家生产的定型精轧螺纹钢和　配套螺母产品，尽可能减少因材质和加工精度原因可能　导致的间隙不均、变形过大引起预应力损失不一致。精　轧螺纹钢筋与螺母在正式使用前逐一配套试旋，保证顺　利旋进、旋出后逐一编号固定配对，并在施工过程中加　强检查与保养，以实现螺母紧密贴合梳板。　（２）扳手工具的选用。使用实时测量功能的扭力　扳手控制螺母旋进效果，不论是在施加初应力前拧紧　Ａ处螺母还是在受力转换前拧紧ｃ处螺母（见图２），　都要求操作工人严格按规定的最小扭力逐一旋紧　２遍，以保证各根预应力筋锚固前每个锚固点状态趋　于一致，防止人为误差造成螺母与梳板初始贴合程度　偏差引起预应力不均。　’　４）针对受力端横梁变形引起的预应力不均匀的　预防控制措施。长线台座受力后会发生弹性压缩变　形，由于两侧有持力墙的支撑，两端横梁会在强大的　压力下呈向内侧的弯曲变形，直接导致同一槽中越是　距离纵向传力柱越远的钢绞线弹性回缩越大，预应力　减少越多。在受力情况相同条件下，加大受力结构的　５）针对预应力筋松弛引起应力不均匀的控制方　法。超张拉与持荷工艺的运用可以有效抵消预应力　筋松弛导致的预应力损失，降低松弛损失影响导致预　应力的不均匀。超张拉工艺是在经过试验基础上设　定一个超张拉值，在实际张拉时采用超过理论控制应　力的值进行控制。即千斤顶整体顶推施加预应力时，　先张拉至控制应力的（１００＋　）％，持荷５　ｍｉｎ后锚固，　一般　应控制在３～５之间，具体取值以试张拉后经过　对钢绞线内应力损失实际测量与计算来确定。　６）对放张工序的控制和钢绞线切割工序的控制。　应力转换中施工工艺控制是否合理，决定了实际作用　在梁体中的预应力是否均匀，具体控制工艺如下。　（１）放张工艺控制。放张采用顶推千斤顶，先将　预应力钢绞线锚固点转换到移动后锚钢横梁上，然后　千斤顶后退放张。此过程中采取分阶段连贯方式进　行，放张应力控制步骤为１０％一１０％＿２０％－＿２０％一　２０％，保证两侧同步和充分释放，每步动作中间隔　６０　Ｓ。放张过程中要发挥千斤顶同步联动控制系统的　作用，始终保持移动横梁中心线垂直于预应力受力方　向，防止转换应力不均匀导致ｕ形梁扭曲变形。　（２）钢绞线切割工序控制。千斤顶放张完毕后，切　断钢绞线工序自长线台座纵向的当中开始，当中切割完　成后再逐次向两端切割，每档切割时按在宽度方向由中　间束向两侧对称同步、同时切割。以保证残留应力自台　座中间首先释放，梁体变形和位移最小，宽度方向残留　应力对称平稳释放，减少ｕ形梁两侧受力不均。　４结语　针对不同原因引起的ｕ形梁预应力不均匀现象，　可以从先张法长线台座设计、先张法生产流程设计和　生产工艺控制等环节人手，采取一系列有效措施进行　预防控制。本次国内率先对ｕ形梁施工技术进行深　入研究，并取得了一些初步成果，相信能够给今后类　似的工程项目提供一定的参考与借鉴。　５９