市域（郊）鐵路預(yù)應(yīng)力簡支箱梁張拉控制技術(shù)

龔東時(shí) 查本怡 劉嘉斌

摘 要：隨著市域（郊）鐵路的蓬勃發(fā)展，預(yù)制架設(shè)的預(yù)應(yīng)力混凝土簡支箱梁也隨之快速運(yùn)用，而預(yù)應(yīng)力張拉是整孔箱梁質(zhì)量的控制核心，總結(jié)關(guān)鍵控制技術(shù)對(duì)今后形成規(guī)范性技術(shù)指南具有較大的借鑒意義。文章以杭州至海寧城際鐵路工程為背景，就預(yù)應(yīng)力張拉前的準(zhǔn)備、張拉過程控制以及張拉注意事項(xiàng)三個(gè)方面詳細(xì)闡述了控制技術(shù)，最后小結(jié)了實(shí)際張拉過程中控制效果，為今后市域（郊）鐵路預(yù)制箱梁施工提供了重要參考。

關(guān)鍵詞：市域（郊）鐵路；預(yù)應(yīng)力箱梁；張拉準(zhǔn)備

中圖分類號(hào)：U445.57 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-2945（2018）26-0136-03

Abstract： With the rapid development of urban （suburban） railway， the prefabricated prestressed concrete simply supported box girder is also used rapidly， and the prestressed tension is the core of the quality control of the whole hole box girder， and the prestress tension is the core of the quality control of the whole hole box girder. The summary of the key control technology is of great reference value for the formation of normative technical guidelines in the future. Based on the Hangzhou-to-Haining intercity railway project， this paper expounds the control technology in detail from three aspects： preparation before prestressing， control of stretching process and matters needing attention. Finally， the control effect in the actual stretching process is summarized， which provides an important reference for the construction of prefabricated box girder in urban （suburban） railway in the future.

Keywords： urban （suburban） railway； prestressed box girder； tensioning preparation

1 概述

橋梁在市域（郊）鐵路線路中占比達(dá)到60%以上，并推廣使用預(yù)應(yīng)力混凝土簡支箱梁預(yù)制架設(shè)技術(shù)，這就對(duì)預(yù)制箱梁的質(zhì)量控制提出很高的標(biāo)準(zhǔn)化要求，而預(yù)應(yīng)力張拉又是整孔箱梁質(zhì)量的控制核心，關(guān)系到橋梁運(yùn)行安全，預(yù)應(yīng)力偏大則梁體上拱度大，影響車輛運(yùn)行舒適性，預(yù)應(yīng)力偏小則梁體抗裂性能不滿足要求。因此，總結(jié)市域（郊）鐵路預(yù)制箱梁張拉控制的關(guān)鍵技術(shù)，不僅對(duì)今后形成技術(shù)規(guī)范、施工指南由較大借鑒意義，而且對(duì)今后市域（郊）鐵路預(yù)制箱梁施工提供了重要參考。

2 工程概況

杭海城際鐵路線路總長46.38km，橋隧比約72%，上部結(jié)構(gòu)優(yōu)先采用簡支箱梁，標(biāo)準(zhǔn)跨度采用35m，30m用于調(diào)跨。標(biāo)準(zhǔn)雙線簡支箱布置采用平分中矢法，直腹彎面設(shè)計(jì)，橫截面為單箱單室，梁頂寬10.6m，底部寬度為4.5m、梁高2.0m?？缰薪孛骓敯搴?.25m，底板厚0.27m，腹板0.35m。

3 預(yù)應(yīng)力張拉前的準(zhǔn)備

3.1 張拉設(shè)備選型

目前張拉設(shè)備主要有智能張拉設(shè)備和手動(dòng)張拉設(shè)備，手動(dòng)張拉設(shè)備由人工操作老式的油泵張拉，張拉應(yīng)力控制不準(zhǔn)，兩端同步性差，對(duì)人員依賴性強(qiáng)。智能張拉設(shè)備是目前的時(shí)代導(dǎo)向，優(yōu)點(diǎn)明顯，各種千斤頂也特點(diǎn)鮮明，綜合考慮成本后應(yīng)進(jìn)行合理選擇張拉設(shè)備，本工程選用柳州凌橋有限公司生產(chǎn)的外卡式千斤頂智能張拉設(shè)備。

選取張拉設(shè)備時(shí)考慮張拉精度控制，選型時(shí)滿足張拉噸位要求，按照《高速鐵路預(yù)制后張法預(yù)應(yīng)力混凝土簡支梁》（TB/T3432-2016）[1]要求，張拉設(shè)備應(yīng)滿足張拉噸位的1.2至2.0倍要求，張拉油表需滿足1.0級(jí)要求，張拉時(shí)需將油表、油頂、油泵配套進(jìn)行標(biāo)定。

3.2 限位板選取

一般錨板眼孔錐度為7°，各廠家生產(chǎn)工藝不同，實(shí)際的眼孔錐度和夾片厚度均有所不同，因此各廠家均應(yīng)有對(duì)應(yīng)鋼絞線偏差而選取不同槽深的限位板，張拉前應(yīng)采用游標(biāo)卡尺測(cè)量實(shí)際鋼絞線直徑，測(cè)量三個(gè)面取平均值，根據(jù)實(shí)際鋼絞線直徑選取配套的限位板能有效控制鋼絞線回縮量。

3.3 孔道及錨口損失試驗(yàn)

孔道摩阻損失在梁體上直接檢測(cè)，錨口摩阻損失在另外加工的小梁上做，原理均為主動(dòng)端和被動(dòng)端應(yīng)力差計(jì)算摩阻損失。錨口損失檢測(cè)時(shí)孔道盡量采用光滑管壁，如PVC管或鋼管，使小梁的管道摩阻無限接近于0，更準(zhǔn)確地測(cè)出錨口損失。

將實(shí)際檢測(cè)的孔道摩阻和錨口摩阻損失提交給設(shè)計(jì)單位，請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)單位按照實(shí)際的損失情況確定是否調(diào)整張拉力，以設(shè)計(jì)最終確認(rèn)的張拉力進(jìn)行預(yù)應(yīng)力張拉。

3.4 預(yù)應(yīng)力筋理論伸長量計(jì)算[2]

3.4.1 計(jì)算公式

鋼絞線的理論伸長量按照實(shí)際試驗(yàn)檢測(cè)的彈性模量計(jì)算，計(jì)算公式如下：

3.4.2 計(jì)算示例

以孔道形式計(jì)算鋼絞線伸長量，錨下控制應(yīng)力1270Mpa，鋼絞線彈性模量195Gpa，K=0.0015，？滋=0.55，錨口、喇叭口摩阻損失為6%，千斤頂工作段長度650mm。由于孔道對(duì)稱布置，只需要計(jì)算0-4段的伸長量即可。

（5）其他事項(xiàng)

預(yù)應(yīng)力材料必須經(jīng)過檢驗(yàn)，且合格，鋼絞線安裝時(shí)注意單個(gè)孔道內(nèi)鋼絞線彈性模量差值，一般不大于3Gpa，偏差大則鋼絞線受力不均?；炷翉?qiáng)度、彈模必須符合設(shè)計(jì)要求。

4 張拉過程控制

4.1 張拉程序及要求

張拉一般分為預(yù)張拉、初張拉和終張拉三個(gè)階段，預(yù)張拉為預(yù)防混凝土早期裂紋，初張拉主要是將梁體吊出臺(tái)位，騰出梁體占用制梁臺(tái)座時(shí)間，終張拉為最終控制預(yù)應(yīng)力。張拉采用兩端同步，左右對(duì)稱進(jìn)行，千斤頂安裝應(yīng)頂、錨夾具、孔道三同心，核查千斤頂、表與校驗(yàn)時(shí)一一對(duì)應(yīng)，張拉時(shí)以應(yīng)力（油表讀數(shù)）控制為主，伸長量進(jìn)行校核，張拉完成24小時(shí)后觀察鋼絞線滑絲斷絲情況，合格后采用砂輪機(jī)切割鋼絞線，封錨后壓漿。

4.2 張拉伸長量計(jì)算

張拉時(shí)以20%的控制應(yīng)力作為初始應(yīng)力，記錄油缸伸出和工具夾片外露，達(dá)到控制應(yīng)力后持荷5分鐘，測(cè)量油缸伸出和工具夾片外露，持荷結(jié)束后卸載至10kN左右錨固時(shí)測(cè)量油缸伸出，計(jì)算鋼絞線回縮量。擬定張拉參數(shù)，以上述計(jì)算的伸長量為理論伸長量，計(jì)算實(shí)際伸長量、伸長量偏差、兩端不同步率以及回縮量。

5 張拉注意事項(xiàng)

5.1 滑絲

張拉過程中千斤頂在進(jìn)油或回油時(shí)壓力油表大幅度跳動(dòng)，或繼續(xù)進(jìn)油壓力表讀數(shù)反而減小，此時(shí)千斤頂?shù)墓ぞ邐A片可能產(chǎn)生滑絲，滑絲后會(huì)使有效預(yù)應(yīng)力降低，影響結(jié)構(gòu)安全；嚴(yán)重滑絲時(shí)，千斤頂可能會(huì)突然彈出，造成重大人身事故。

5.1.1 滑絲的主要原因

（1）鋼絞線與錨夾具硬度差。（2）鋼絞線及夾片銹蝕：鋼絞線或夾片銹蝕后表面損壞，錨固能力消失，張拉或錨固時(shí)滑絲。

5.1.2 滑絲的預(yù)防措施

（1）進(jìn)場材料加強(qiáng)檢驗(yàn)，硬度為必檢項(xiàng)目，不合格退貨處理，嚴(yán)禁在工程中使用。（2）鋼絞線及錨夾具安裝后采用防護(hù)套罩住，避免雨水以及養(yǎng)護(hù)用水澆淋，造成干濕循環(huán)，加快銹蝕速度；安裝后及時(shí)進(jìn)行預(yù)應(yīng)力張拉，完成封錨和壓漿作業(yè)，特別是空氣濕度較大的環(huán)境中更應(yīng)注意。

5.2 斷絲

5.2.1 斷絲的主要原因

（1）鋼絞線與錨夾具硬度差：一般為夾片硬度大，鋼絞線硬度小，夾片絲牙切入鋼絞線較深，削弱鋼絞線截面面積，減小受力能力而斷裂。（2）鋼絞線銹蝕：鋼絞線銹蝕嚴(yán)重后削弱截面面積，減小受力能力而斷裂。（3）錨墊板小口處無混凝土包裹，鋒利的銳角露出，張拉時(shí)鋼絞線在該處應(yīng)力集中，而切斷鋼絞線。

5.2.2 斷絲的預(yù)防措施

（1）進(jìn)場材料加強(qiáng)檢驗(yàn)，不合格退貨處理，嚴(yán)禁在工程中使用。（2）加強(qiáng)鋼絞線及錨夾具防護(hù)，避免銹蝕，安裝后及時(shí)進(jìn)行預(yù)應(yīng)力張拉和封錨壓漿工作。（3）波紋管或橡膠管成孔時(shí)在錨墊板內(nèi)塞入棉紗或護(hù)套，避免漏漿的同時(shí)確保管道在錨墊板內(nèi)居中，錨墊板小口處有混凝土包裹，避免小口處銳角露出。（4）鋼絞線整束編，整束穿，避免纏繞。

張拉完成錨固后工作夾片處鋼絞線有刮痕損傷，嚴(yán)重時(shí)影響鋼絞線錨固，造成滑絲現(xiàn)象。

5.3 伸長量偏差超標(biāo)

張拉時(shí)以應(yīng)力控制為主，伸長量進(jìn)行校核，張拉后伸長量校核時(shí)往往超過±6%要求，且兩端不同步率超過5%。

5.3.1 原因分析

（1）鋼絞線彈性模量不準(zhǔn)確，實(shí)際彈性模量與計(jì)算伸長量時(shí)彈性模量不符。（2）張拉應(yīng)力控制不準(zhǔn)確，張拉設(shè)備損壞或超過校驗(yàn)期。（3）孔道線型不順，摩阻損失與伸長量計(jì)算時(shí)的摩阻損失不符。

5.3.2 預(yù)防措施

（1）嚴(yán)格材料檢驗(yàn)，實(shí)時(shí)材料追溯，清楚各個(gè)孔道內(nèi)鋼絞線的實(shí)際彈性模量，同時(shí)鋼絞線安裝時(shí)注意批與批之間的接口對(duì)應(yīng)，避免單個(gè)孔道內(nèi)批接口時(shí)彈性模量差值超過3Gpa。（2）張拉前對(duì)設(shè)備進(jìn)行確認(rèn)，能正常工作，且在校驗(yàn)期內(nèi)，頂表完全對(duì)應(yīng)。

6 結(jié)束語

本文所述的預(yù)應(yīng)力張拉控制技術(shù)在杭海城際鐵路箱梁合計(jì)約800孔箱梁施工中得到了運(yùn)用，張拉過程無滑絲斷絲現(xiàn)象，混凝土質(zhì)量良好，錨墊板無破碎現(xiàn)象，箱梁的預(yù)拱度控制良好。為了給今后市域（郊）鐵路預(yù)制箱梁張拉提供參考，小結(jié)以下經(jīng)驗(yàn)：（1）做好張拉前的各項(xiàng)準(zhǔn)備工作、計(jì)算理論伸長量、準(zhǔn)確測(cè)出各道工序產(chǎn)生的損失等，是預(yù)應(yīng)力張拉控制的前提條件。（2）采用智能張拉設(shè)備，能實(shí)現(xiàn)兩端、左右同步張拉，控制了兩端不同步偏差率，減小了預(yù)應(yīng)力損失，是預(yù)應(yīng)力張拉控制技術(shù)的關(guān)鍵。（3）做好張拉相關(guān)的各項(xiàng)預(yù)防措施，是確保鐵路預(yù)制箱梁施工質(zhì)量的重要保證。

參考文獻(xiàn)：

[1]國家鐵路局.高速鐵路預(yù)制后張法預(yù)應(yīng)力混凝土簡支梁：TB/T3432-2016[S].北京：中國鐵道出版社，2016.

[2]中華人民共和國交通部.公路橋梁施工技術(shù)規(guī)范：JTGT F50-201[S].北京：人民交通出版社，2011.