东江梨川(95+168+95m)矮塔斜拉桥主梁预应力低回缩二次智能张拉

技术

摘要：针对预应力连续梁存在竖向预应力损失过大，腹板出现裂纹质量通病，常规张拉工艺影响因素多，张拉精度不高等特点，本文结合东莞梨川大桥主梁悬臂施工中采用的预应力低回缩二次智能张拉技术，从设计、施工、质量控制等方面对该技术进行阐述，为同类工程推广应用提供参考。

关键词：预应力；低回缩；二次智能张拉

Abstract: aiming at the existing prestressed continuous beam vertical prestress loss is too large, webs crack of the common faults, routine tension process factors, drawing precision is not higher characteristic, combined with the dongguan pear sichuan girder bridge cantilever construction of prestressed used in such a second intelligence shrinkage drawing technology, from the design, construction and quality control, to the technology, expounds its application for the project to provide the reference.

Keywords: prestressed; Such a shrinking; Two intelligence tension

中图分类号： TU757 文献标识码：A 文章编号： 1、工程概况

东莞东江梨川大桥横跨东江水系，为95+168+95m跨塔梁墩固结体系预应力砼矮塔斜拉桥，边中跨比为0.565。主梁采用C60砼，截面为变高度、斜腹板单箱三室整幅式箱梁截面。主梁顶面宽31.2m，两侧悬臂翼缘板宽5.35m。主梁0#块（长10m）,边跨现浇段（长9.8m）采用支架现浇；1-20#段采用挂篮悬浇施工。

主梁采用三向预应力体系，纵桥向顶板预应力钢束，腹板预应力钢束，边跨、中跨底板预应力钢束均采用高强低松弛钢绞线，标准强度fpk=1860MPa，张拉控制应力均采用0.75fpk=1395MPa。

2、二次张拉预应力体系基本情况

顶板纵向束、腹板竖向束布置二次预应力张拉钢束。均采用3根直径15.2mm，标准强度为1860MPa，弹性模量EP＝1.95x105MPa，，公称面积140mm2的高强低松弛钢绞线，张拉控制应力为0.731fpk=1360MPa，张拉力为σcon =567.1kN。二次张拉锚固后应保证使用阶段钢束最大拉应力不得大于0.65 fpk，否则需调整张拉控制应力。预应力管道采用直径为50cm的塑料波纹管。压浆采用真空压浆工艺灌浆。

顶板束设在三箱室的中部顶端，每断面中间箱室布置8束，间距3*65+107.6+3*65cm；两边箱室各布置6束，间距5*55cm；每束长度4-8m,每断面交错布置连接器和钢束。0#段采用两端张拉外，其余梁段采用单端张拉、锚固、连接、再张拉，延伸至设计位置。

竖向预应力钢束布置在箱梁腹板内，在中腹板、边腹板横向每个腹板断面布置2束，间距据不同断面由20-30cm不等，顺桥向间距为50cm。钢束长度为2-5m。采用单端张拉。

二次张拉工程数量表如下: 二次张拉工程数量表

材料名称 规格 单位 纵向顶板 竖向腹板 合计

钢绞线 3-15.2mm kg 60135 22473 82608 锚具 15-3G 套 5812 80 5892 15P-3G 套 5812 5812 15L-3G连接器 套 800 800 塑料波纹管 SBG-50Y内径50mm m 14719 6300 21019 二次张拉设计图如下： 3、二次张拉施工工艺 3.1二次张拉的基本构造：

二次张拉体系由固定端体系、张拉端体系、钢绞线和波纹管组成。固定端体系由固定端垫板、P锚、约束圈、进浆钢管、压板、压板螺杆组件、固定端螺旋筋组成；张拉端体系由张拉端垫板、张拉端螺旋筋、张拉端二次张拉锚具组成。（详见竖向张拉端、固定端大样图）；对于纵向连接的二次张拉体系，在张拉端增加了15L-3G预应力钢束连接器（详见二次张拉预应力钢束连接器大样图）。

3.2二次张拉的工艺流程 3.2.1工艺流程如下： 总体施工工艺：立模板→制安钢筋→制安固定端锚固体系及波纹管钢绞线→制安张拉端锚固体系→浇筑砼→砼养护等强→第一次张拉→第二次张拉（2-16h内）→压浆（24h内）→切除余长钢绞线（纵向有连接器的预留安装连接器长度并进行安装）→封锚。

第一次张拉操作工艺与普通的预应力钢绞线单端张拉工艺一样。

第二次张拉操作工艺为：清除张拉槽（含锚环）内杂物→安装张拉连接套→安装张拉杆→安装张拉支架→安装千斤顶及张拉连接螺母→消除支撑螺母与锚垫板的间隙→进行第二次张拉至设计值（持荷2min）→拧紧支撑螺母→锚固→拆除连接杆连接螺母→拆除千斤顶→拆除张拉支架→拆除张拉杆→拆除张连接套→校验二次放张后实测伸长值与理论伸长值的误差→压浆（详见第一次张拉示意图、第二次张拉示意图）。

3.3工艺质量要求

3.3.1确保定位钢束安装与设计相符，锚垫板与预应力管道垂直；张拉时砼强度不得低于设计张拉值（设计无规定按照砼设计强度等级的90%计）；张拉需在箱梁截面左右对称进行。

3.3.2在进行第一次张拉时，按照夹片式锚具通用张拉方法整束张拉并锚固；必须将工作锚环一与张拉端垫板清扫干净,同时将支承螺母拧起,确保第一次张拉完成后,工作锚环与张拉端垫板能紧贴密实,工作锚板承受张拉力而支撑螺母不受力，防止受力不均和预应力损失。

3.3.3第二次张拉用H型支撑角支撑千斤顶，采用连接套与张拉杆连接，将锚环整体拉起，张拉至设计张拉力，拧紧外圈支撑螺母，消除第一次张拉钢绞线产生的锚具放张回缩，在第一次张拉后2-16小时内完成。

第一次张拉程序：0→0.1σcon →0.2σcon→1.0σcon 持荷5min→锚固

第二次张拉程序：0→0.5σcon→1.0σcon 持荷5min→旋紧支撑螺母 →锚固。 3.3.4在进行第二次张拉时,宜将工作锚环整体拉起离开垫板5-13mm,持荷5min后,将支承螺母向下拧紧拧死,使支承螺母与张拉端垫板紧贴密实。锚固后要求锚环与支撑螺母的咬合工作长度大于5牙口。

3.3.5预应力筋张拉采用应力控制方法张拉，用伸长值校核，实际伸长值与理论伸长值的差值应符合设计要求。设计无要求时，第一次张拉差值应控制在

+10%_-6%以内；第二次张拉应控制在-10%_+10%内；第二次放张后实测伸长值与第二次张拉理论伸长值间误差应控制在+10%_-15%内，否则应查明原因，采取补救措施解决。理论伸长值和实测伸长值计算公式详见参考文献（1）。

3.3.6竖向预应力张拉施工在悬浇施工工艺中，一般滞后于纵向预应力，间距按照一倍梁高控制，便于竖向压应力分布与设计相符。

3.3.7张拉完毕，应在24小时内采用真空压浆工艺灌浆。腹板预应力束从固定端向张拉端进行，顶板束从低端向高端进行，排气孔设在管道最高处。施工时，保持孔道畅通，先试水，再用真空泵排除孔道空气，形成0.1mpa负压。压浆压力竖向控制在0.3-0.4mpa,水平管道控制在0.5-0.7mpa；出浆孔冒出浓浆后，关闭出浆阀门，以0.5mpa的压力持压3-5分钟。水泥浆的水灰比控制在0.4-0.5，强度与砼本体相同（本设计为C50），膨胀率小于5%，但不可掺有铝粉。

4、智能张拉技术

智能张拉控制系统是针对常规张拉工艺受影响因素较多，质量监控手段不足造成张拉质量不稳定而研发的有效监控操作系统。该由智能千斤顶、智能液压动力源、智能监控系统和主控制电脑组成。

4.1智能张拉系统的原理

预应力张拉施工完全由移动式主控电脑无线遥控按照预设的程序实时向智能液压动力源和智能千斤顶发出张拉、初应力测量、初始应力伸长值测量、持荷、终应力伸长值测量、锚固、回程工作命令，相关执行元件按命令自动运行，并实时将测得的张拉力、伸长值、张拉时间等参数通过互联网传入指定的监控系统，供相关单位监控施工质量。

4.2智能张拉系统功能特点

4.2.1按预设程序全自动地完成第一次、第二次张拉、放张、锚固，实现同一束预应力筋加载张拉、放张、锚固同步。

4.2.2自动精确量测预应力筋第一次、第二次伸长值；并实行张拉力、伸长值全程双控；当出现张拉力与伸长值不匹配时，系统及时自动报警并显示故障代码，便于实时检查和消除故障。

4.2.3按预设程序全自动无极调整张拉力上升速度。系统设置三道管理系统和设备安全屏障，张拉力采用双传感器监测校验，确保张拉力与受检测元件故障影响出现偏差，确保预应力施工和系统运行安全。

4.2.4在500米范围内，可以无线遥控系统工作，自动完成张拉作业，具有远程可监控的特点。同时，施工工艺、参数及检测数据不可编辑传入数据库，便于追溯。

4.2.5智能张拉系统测量精度等级：张拉油压测量精度0.5%；测量显示精度0.1MPa;伸长值测量精度0.5%；测量显示精度0.1mm。

5、低回缩二次智能张拉技术的效果和适用范围

预应力箱型连续梁在采用传统竖向精轧螺纹钢YGM锚固体系，因预应力体系安装难达标、放张时回缩超规、管道压浆不实等多种施工工艺因素造成腹板竖向压应力得不到计算值，造成竖向预应力筋不能充分发挥作用，容易引起腹板出现斜裂纹产生质量通病。

二次张拉低回缩短索锚固技术是属于钢绞线夹片锚固体系，是针对上述通病而研发的一种新工艺，可以有效减少钢绞线回缩和预应力损失，提高预应力压浆质量，很好的地解决了精轧螺纹钢锚固体系存在的问题。对于15m以内竖向预应力结构体系具有很好的技术适应性和经济性；对大于15m的预应力体系可采