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长钢绞线束张拉施工工艺与质量控制长钢绞线束张拉施工工艺与质量控制
摘要：预应力技术是现代桥梁建设中越来越重要的技术手段，确保预应力施工工艺质量，是大跨度连续梁桥质量的关键。本文总结了大跨度连续梁桥施工中长束钢绞线张拉工艺、通病预防对策及质量控制措施。
北京某大厦幕墙工程北京某大厦幕墙工程施工组织设计关键词：预应力施工工艺预防对策质量控制
粤赣高速公路松山排大桥结构箱梁设计为单箱双室二向预应力混凝土结构，采用现场浇筑施工，其纵向钢束采用大的×15.24mm低松驰高强度预应力钢绞线束，VLM15～14后张预应力体系，纵向预应力束设置为平竖弯相结合的空间曲线型，采用塑料波纹管成孔，两端张拉的钢束长达100.05m。
为解决预应力长束张拉时经常遇到的问题，保证其张拉质量，我们经过张拉实践的摸索，采取了下面的长钢束张拉工艺。
(1)张拉前根据厂家提供的每卷号的钢绞线实际的弹性模量值和截面积(同时对比进场抽检的相应检测值)，对设计提供的理论计算伸长值进行修正。
(2)对两端张拉的钢束，在正式张拉开始之前(此时未装工作锚夹片)采用千斤顶对钢绞线束进行松动张拉(最好采用YDC240Q型单根钢绞线张拉千斤顶)，以验证钢绞线在孔道内是否平顺且滑动自由，然后采用与钢绞线颜色反差较大的颜料标注出一个平面，以校验量测的伸长值和判别是否出现滑丝现象。
(3)张拉采用张拉力控制、伸长值校核的双控措施，根据张拉设备配套校验标定得出张拉力与油泵压力表读数之间的关系，通过油泵压力表读数控制钢绞线的张拉应力值。
(6)采用二次张拉程序。由于孔道定位钢筋之间可能存在的蛇形变化与上浮，长钢束的张拉应力传递慢，稳压时间长达20min乃至更长时间。通过实际张拉施工的摸索，我们改进了长钢束的张拉程序，即对长束采取二次张拉的程序。实际张拉按照如下步骤进行：
①第一次张拉程序：0→初应力(取0.3，下同)→持荷3～5min→量测伸长值A0→张拉至设计张拉应力0.5→持荷5～10min→量测伸长值A1回油卸荷锚固→量测伸长值A2。
②第二次张拉是在第一次张拉锚固后再进行。第二次张拉的程序为：0.5→持荷3～5min→量测伸长值B0→张拉至设计张拉应力→持荷5～10min→量测伸长值B1→回油卸荷锚固→量测伸长值B2。钢束的实际伸长值为两次张拉的实测伸长值之和，一般第二次张拉的伸长值约为第一次张拉伸长值的40%～60%，通过二次张拉程序提高了长束张拉的预应力效果。
(7)实际伸长值的量测与校核。
(8)钢束滑丝的判断与处理。
3长钢束张拉施工时容易遇到的问题及原因分析
(2)出现滑丝时，一般会出现一束当中一根或多根钢绞线的七支钢丝一起滑移现象。
张拉阶段预应力钢束的伸长值决定于张拉力的大小，在一定条件下，对应于某一张拉伸长值，就有确定的张拉力，梁体中某一截面就有确定的有效预应力。这样，对大跨度连续梁这样的大型桥梁结构，一旦同一截面中预应力筋的平均伸长值出现负值，就有可能出现预施应力不足的局面，这对结构是十分不利的。因此，有必要分析出现上述两个问题的原因，以采取保证张拉施工质量的工艺和措施。
从钢绞线的理论伸长值计算公式中，我们可以得知影响张拉实际伸长值最主要的因素是钢绞线的弹性模量与孔道摩擦。
(1)钢绞线的弹性模量
钢绞线在成束使用时，由于每根钢绞线安装顺直程度的差异，加上锚孔与夹片的制作允许公差，实际上存在差同束各根的长度参差不齐与应力不均现象，反映出的钢绞线束弹性模量实质上是一种表现变形模量。另外，同品种的钢绞线本身的弹性模量数值，也在1.94～2.01×10.5MPa之间浮动，与标准值的Ey=1.95×10.5MPa存在着较大的离散，这一点可从厂家的材料报告中看出每一盘的钢绞线弹性模量都不相同。由于弹性模量值偏大，表现出来的实际张拉伸长值就可能出现负偏差。
实际张拉的伸长值偏差呈现负值的情况，大体可以反映出孔道实际摩阻的加大。一般来说，下列几个方面都会使张位伸长值出现负偏差的趋势。
①波纹管孔道、钢绞线有锈蚀或者粘附上泥砂、灰浆；
②张拉锚具的喇叭管内有毛刺；
③张拉端的喇叭管末端与波纹管形成了折角，张拉垫板平面与孔道中心末端切线不垂直；
④孔道存在着设计曲线以外的弯曲，导致实际的曲率半径变小；
对于钢绞线束出现滑丝现象，究其原因主要有：
①钢绞线粘附有油污、泥砂或灰浆；
②钢绞线在施工过程中碰到了电焊火花或者作电焊机导线用，致使其力学性能改变，锚具夹片受热后失锚；
③喇叭管内有毛刺，夹片与锚板的锚孔粘附有灰尘或其它脏物；
④限位板的限位尺寸大；
⑤喇叭管末端与波纹管形成了夹角，未能保证两者之间的顺直。
4提高长钢束张拉质量的控制措施
梁体内建立的最终有效预应力是通过预应力钢束的实测伸长值来校核的，特别是对于连续梁桥来说，要使其长钢束的张拉质量满足要求，更必须从影响钢束伸长值的各个因素、各个环节出发，即从施工前的准备阶段、孔道成型留设阶段以及预应力长束的张拉阶段采取措施加以控制，下面的措施无疑是有效的。
(1)施工前把好设备关。千斤顶与油泵及压力表应定期或根据张拉次数配套校验标定，建立起张拉力与压力表读数的曲线关系。在施工过程中，张拉设备出现反常现象或发生与前期标定时的正常状态不同时，均应重新标定，以保证张拉力准确性。张拉设备设专人使用和管理，做好千斤顶和油压表的编号，保证张拉设备的配套使用。
(2)施工前把好材料关。长束的换束工作难度相当大，应避免因为使用不合格的钢绞线而进行换束，且长束张拉增加了千斤顶的张拉回程和锚具的临时锚固次数，必须加强对原材料锚固能力的检验，避免因原材料不合格而造成张拉失败。
(3)提高长束孔道的成型精度。这一点对于大跨度连续梁桥来说，长束孔道的成型精度显得尤为关键。孔道实际线形与设计线形偏差大，无端增加了预应力损失，直接影响了梁体建立的有效预应力，降低结构的应力储备，严重者将出现钢绞线拉断的现象。因此更应重视孔道的成型质量，做好如下几个方面的工作。
①孔道的定位钢筋必须采用井字形，直线段定位钢筋的纵向间距不大于80cm，曲线定位钢筋的纵向间距不大于40cm，并将其点焊在稳定的结构钢筋上，确定孔道按设计线形定位牢固准确，孔道破损处和接管处须用胶布缠裹密封，以免引起漏浆。
②孔道与预普通钢筋发生位置干扰时，可经设计单位同意后进行调整，以避免孔道发生局部弯曲现象。
③严格控制波纹管的接管连接质量。每一节段的外露波纹管必须采用一大号的接管外露，被接管在接管内的锚固长度应满足设计弯曲曲线的半径要求，严禁孔道在分段处出现折角的不平顺连接。
④保证孔道与端部喇叭管的顺直度，绝不允许有折角存在。安装封头模板时，必须按喇叭管张拉平面的准确倾角进行固定。
⑤浇筑混凝土前，孔道应穿入比孔道内径小5mm的塑料内衬管，内衬管要进入前一节段的孔道50cm。混凝土浇筑时，在波纹管的两侧应尽量对称下料，振动棒不可碰撞到波纹管，注意控制波纹管上浮现象的发生，避免孔道的局部变形、偏摆。在混凝土浇筑进程中，应不时地抽动内衬管，减少因可能漏浆而增大了孔道的摩阻。
(4)做好长束的制束和穿束工作，制束和穿束工作对于短束来说较为容易操作，但对于长束由于工作面窄、孔道长须引起相当足够的重视，须做好以下几个方面的工作：
①钢绞线下料前必须进行表面外观检查，不要过早下料，且应放置在远离电焊的地区，严禁钢绞线作电焊机导线用。下好料的钢绞线应覆盖帆布加以保护；
②安排好制束存放位置，便于穿束工作。制束时，应避免束中各根钢绞线相互之间的缠绕现象，造成相互挤压，增大了摩阻；
③长束采取卷扬机拖拉穿束时，穿束前应先将钢绞线束前端修割成锥形，防止穿束过程中将孔道内波纹管损坏、翘曲；
④在制束和牵引穿束时，在相应的梁面(或地面)和箱体内设置滚轮和麻袋铺成“地毯”垂直斗式提升机安装施工工艺标准_secret，避免损伤钢束和粘附上泥浆带入孔道，增加摩阻。
(5)设专人统一指挥，严格按既定的张拉工艺进行操作。长束张拉施工人员多，分布面广，容易造成施工混乱，影响质量，为了避免这一现象的发生，必须设专人进行统一指挥，固定张拉操作人员，两端张拉操作使用对讲机进行清晰联系。在张拉过程中，应注意是否有异常现象如响声、油压表指针抖动等，精神要集中，张拉完成后检查钢绞线上夹片留下的咬痕，对比钢绞线束上作标记的颜料平面，以尽早发现有否滑丝、断丝问题。如出现滑丝，按上述方法及时处理。经常检查工具锚夹片和限位板，以及时进行更换。
预应力施工特别是长钢束的预应力施工是一个系统工程，施工工艺是否合理，施工组织与管理水平是否先进，是关系有效预应力是否实现的关键，因此必须树立起全过程控制、主动控制的观念，在整个预应力施工过程中严格控制每一道工序的质量，以确保最终建立的有效预应力符合设计要求。
随着现代连续梁桥日益向大跨度化发展，预应力长束的设计和施工是其一大特色，也是一大难点。我们认为在以后类似长钢束的预应力工程中，为了减少预应力的损失，使梁体最终有效预应力增大，以下几点可做参考和借鉴：
(1)长束的孔道摩阻损失通常大于采用规范推荐摩阻系数计算所得的值，最好选择有代表性的孔道进行k、μ值实测，并对钢束的设计张拉力、伸长值长适当的修正。
(2)使用可能大一些直径的钢束孔道，或应用刚度大孔道，如松山排大桥采用的高密度聚乙稀塑料波纹管。塑料波纹管与传统的金属波纹管相比，具有摩阻系数小(推荐值k=0.0008～0.0012，μ=0.12～0.15)、刚度大、不怕酸碱盐腐蚀、密封性好等优点
(3)在梁的立面和平面设计中SJG 88-2021 城市道路工程信息模型分类和编码标准.pdf，限制使用不平顺连接的预应力钢束，并增大曲线钢束的曲率半径，如有平弯和竖弯发生在一束当中，尽可能设计为空间曲线束；设计中应注意使必须的分段数量小化，因为分段过多，施工中曲线孔道定位比直线孔道困难要大得多。