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摘要：本文就岚漪河2号大桥为例讨论了T型箱梁桥预应力后张法施工质量控制方法。
关键词：T型箱梁桥；预应力后张法；质量控制
Abstract: In this paper, LAN Yi River Bridge No. 2 as an example of the type T box beam bridge prestressed post-tensioned construction quality control method.
Key words: T type box girder bridge; prestressed by post tensioning method; quality control
中图分类号：O213.1文献标识码：A 文章编号：2095-2104（2012）
一、绪论
岚漪河2号大桥是为山西省忻州至保德高速公路岢岚县宋家沟乡黄道川村南约600米处跨越岚漪河而设的一座大桥。该桥为9-20米装配式预应力砼连续箱梁，中心桩号是K99+680。该桥梁纵向按平坡设计，横向坡度均为2%。全桥一联为9*20米的装配式部分预应力砼箱形连续梁。采用多箱单独预制，简支安装，现浇连续接头的先简支后连续的结构体系。先介绍其施工工艺如下
二、后张法预应力钢筋的施工质量控制
2、1 张拉前的准备工作
预应力砼的基本原理是通过张拉预应力钢筋来预压砼，用以提高构件的抗裂性能。预应力钢筋在张拉时处于高应力状态，在使用荷载作用后，其拉应力再一次提高，因此，要求预应力钢筋要有很高的强度，一定的塑性，良好的加工性能。同时，砼也需要具有较高的强度等级，以承受高压应力的作用。
2.1.1 梁体构件的检查与清理
1、施加预应力前应对砼构件进行检验。外观和尺寸应符号质量标准要求；张拉时构件的砼强度不应低于设计规定，设计未规定时，不应低于设计强度等级值的75%。该箱梁砼达到设计强度的100%时，即可张拉预应力。
2、穿束前应检查锚垫板和孔道的位置须正确，灌浆孔和排气孔应满足施工要求，孔道内应畅道，无水分和杂物，锚具、垫板接触处板面上的焊渣、砼残渣等要清除干净。
3、预应力钢绞线下料长度的计算
預应力钢绞线应符合规定，单根钢绞线直径φs15.24mm，钢绞线截面面积139mm2，标准强度fpk =1860MPa，弹性模量Ey=1.95×105 MPa。
绞线下料时，应根据锚具类型、张拉设备条件确定下料长度。其计算公式为：
L=Lo+n(L1+0.15m)
式中： L-----下料长度
Lo----梁的管道加两端锚具长度
n-----张拉端数目（1个或2个）
L1----千斤顶支撑端到夹具外缘距离（包括锚垫圈厚0.035m）
2、1、2 锚具的检验和标定
在预应力砼结构中，预应力钢筋张拉锚固体系是否安全可靠，不仅直接关系到结构的正常作用，同时，也关系到结构的安全度与耐久性。因此，对锚具及张拉千斤顶的检验非常重要，下面介绍几种对千斤顶和锚具检验的方法。
1.张拉千斤顶及压力表选用的基本要求
对于张拉千斤顶，其张拉力必须大于所张拉预应力钢材的设计张拉力，张拉设备的张拉力应有一定的富余量；张拉行程应大于预应力钢材的张拉伸长值，当所用锚具须能适应；油压表上的读数必须能正确反映出拉伸机工作活塞上单位面积所承受的压力，才能保证正确的张拉力和生产安全。
2.张拉设备的检验
由于张拉千斤顶的检验是在有关专业单位进行检验和标定，在施工现场很少进行标定，具体检验及标定的方法有：
(1)用长柱压力机校验； (2) 用标准测力计校验； (3) 用电测传感器校验。
3.锚夹具的选用和检验
锚具和夹具是锚固预应力钢材的工具，锚具是在预应力砼结构或构件上永久锚固预应力钢材的工具，一般用于后张法，夹具是在张拉阶段和砼成型过程中夹持预应力钢材的工具，可重复使用。一般用于先张拉法，锚具用作张拉时的工具锚时，也可重复使用。有些锚具，实际上即可作为锚具，也可作为夹具使用。
选用锚具应注意以下几点:
(1) 锚固或夹持预应力钢材的作用必须充分可靠；
(2) 有足够的强度储备，以确保安全；
(3) 宜优先选用具有自锚条件和预应力钢材强度利用系数较高的锚夹具；
(4) 锚夹具与预应力钢材的品种、规格和张拉设备配套；
(5) 夹具能重复使用，坚固耐久，张拉锚固及拆卸均方便；
(6) 锚夹具符合预应力砼结构设计和有关锚夹具的规定。
4.锚夹具的检验
锚夹具的检验应按有关产品标准和施工技术规范的规定抽样进行检验，检验的方法有：
(1) 外观检查：检查锚夹具的外观和尺寸，应符合设计要求，不得有裂缝，尺寸不得超过允许偏差；
(2) 硬度检验：抽样不少于5%作硬度检验，每个零件测试3点，其硬度的平均值应在设计要求范围内，且任一点的硬度不应大于或小于设计要求范围3个洛氏硬度单位（HRc）。如果有一个零件不合格，则应逐个检验，合格者方可使用；
(3) 强度检验：锚具的锚圈、锚环，应在压力试验机上进行弯曲强度试验，其安全系数不应小于有关锚具标准的规定；
(4) 锚固能力检验：根据锚夹具产品性能情况，锚夹具的锚固能力必须满足有关锚夹具的有关规定。用于后张法时，试验类型有：疲劳试验和周期荷载试验。
2、1.3 张拉顺序的确定
张拉顺序应根据设计计算书与设计图确定。应遵循均匀对称，偏小荷载小的原则，，施加预应力一般从两端进行张拉，因该工程箱梁预应力钢绞线为纵向两排共六束，故，张拉预应力时，规定采用两端张拉且横向双控。如下图所示：
张拉时，以（N1）、（N2）、（N3）束的顺序进行施加预应力，且左右同时进行张拉。
2.1.4 张拉力及预应力损失的计算
张拉控制应力σcom ,是指在张拉预应力筋时所达到的规定应力。它是根据设计与施工经验确定的，张拉控制应力值σcom等于总张拉力除以预应力筋的截面面积。
张拉控制应力、预应力损失、锚口摩阻损失在施工时均为测定或由设计确定，钢绞线张拉锚下控制应力为k=0.75Ryb=1395MPa，由于钢绞线是高强低松弛型，采用夹片式等具有自锚性能的锚具，所以施工中不需要采用超张拉，以免钢绞线张拉力过大。张拉采用双控，用张拉吨位对应的油表读数进行主控，以钢束伸长量进行校核，各钢束伸长量按设计可得：
钢束理论伸长值的计算：
L=P*L/Ay*Ey
式中：L-----预应力钢材长度 Ey----预应力钢材弹性模量
Ay----预应力钢材截面面积 P-----预应力钢材平均张拉力
计算方法为下公式：
P=P*L*[1-e(k*x+u*q)]/(k*x+u*q)
式中：P-----预应力钢材张拉端的张拉力
x-----从张拉端至计算截面的孔道长度
q-----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参数，取0.0015
u-----预应力钢材与孔道的摩擦系数，取0.2
预应力损失是预应力砼构件从张拉预应力钢筋开始到使用阶段的整个过程中，预应力筋的控制应力值逐渐降低的特殊现象。由于控制应力的降低，引起砼预压应力的下降，如果不能正确认识和计算这种预应力损失，就会导致预应力砼构件的失效。在预应力砼结构发展初期，许多研究工作的失败，就是由于对预应力损失认识不足而造成的。
一般情况下，可主要考虑到几种预应力损失值，分别如下：
1.张拉端锚具变形和钢筋内缩引起的应力损失
后张法中，应根据预应力曲线钢筋或折线钢筋与孔道壁之间反向摩擦影响长度Lf范围内的预应力钢筋变形值等于锚具变形和钢筋内缩值的条件确定。
2.预应力筋与孔道壁之间的摩擦引起的预应力损失
在后张法张拉预应力筋时，由于孔道壁的粗糙、局部偏差以及曲线配筋时预应力筋对孔道壁的径向压力等原因使预应力筋与孔道壁之间产生逆向摩擦力，导致预应力筋截面的应力随距张拉端距离的增大而减小，这种应力减小值称为摩擦损失。其值可按下式计算：
σl =σcom(1-1/(ekx+uQ))
式中 k---考虑孔道每米长度局部偏差对摩擦的影响系数，按表取用；
u---预应力筋与孔道壁的摩擦系数，按表取用；
Q---曲线孔道在张拉端处的切线与计算截面处切线间的夹角，rad；
x---从张拉端至计算截面的孔道长度，m ，通常可近似取该段孔道在纵轴上的投影长度。
当 kx+uQ不大于0.2时，σl 可按下列近似公式计算：
σl =（kx+uQ）σcom
减小该项预应力损失的措施有：
（1）采用两端张拉法。对较长构件采用此法可使摩擦损失减少一半。
（2）采用超张拉工艺。这种张拉预应力筋的工艺程序为：张拉应力由零增至
1.03σcom ,或从零开始张拉至1.05 σcom ，持续2 min 后将张拉应力降至0.85 σcom ，再增至σcom 。由于超张拉将使预应力筋中的应力沿构件长度提高；张拉应力下降后，将产生反向摩擦力，并于 H 截面处使应力不再降低；当再次将钢筋张拉至σcom 时，由于摩擦力的作用，应力将沿GC增加，G点以右应力不变。最后，超张拉后的应力图形将沿CGHD分布，显然，超张拉工艺所得的预应力筋的应力图形分布比较均匀，同时预应力损失也明显降低。
三.预应力筋应力松弛引起的预应力损失
所谓预应力筋的应力松弛是指钢筋在高应力作用下，当长度不变时，钢筋应力随时间的增长而降低的现象。钢筋的应力松弛，也称徐舒，主要是由于在高应力作用下，钢筋的塑性变形随时间增长而增加引起的。应力松弛一般开始快，以后慢，1h 后可完成50%，24h完成80%；初始应力高，应力松弛幅度大，速度快；松弛与钢材品种有关，钢筋的应力松弛比冷拔低碳钢丝要小，碳素钢丝比冷拔低碳钢丝要高，钢绞线比同种材料的钢丝要大；松弛还随环境温度增高而变大。
減小应力松弛引起的预应力损失的措施有：
（1）采用超张拉法。采用（1.03-1.05）σcom 进行超张拉，维持2-5min ，卸荷后再次张拉至σcom ，应力松弛损失可减小40%-50% 。
（2）采用低松弛的高强钢材。
（3）.砼收缩、徐变引起的预应力损失
砼在空气中结硬时发生体积收缩，而在预压力作用下，砼沿压力方向产生徐变，两者均使构件长度缩短，预应力筋也随之回缩造成综合预应力损失。
（4）预应力钢筋张拉时的注意事项：
张拉区应有明显标志，非工作人员禁止入内，板梁的张拉两端设挡板，千斤顶后部不得站人，操作千斤顶和测量伸长值的人员，应站在千斤顶侧面操作。严格遵守操作规程，张拉时，千斤顶行程不得超过额定行程。千斤顶油压不得超过最大张拉油压。
梁板预拱度的观测：
四、 孔道压浆及封锚
对于有粘结的后张法预应力砼构件，在预应力钢材张拉完毕后均须向孔道内压满水泥浆，以保证预应力钢材不锈蚀并与构件砼连接成整体，压浆工作宜在张拉完毕后尽早进行，一般预应力砼构件，在张拉完毕，停10h左右，观察预应力钢材和锚具稳定后，即可进行。
作者简介：景建元 男（1978.12.23-） 工程师 2006年1月11日毕业于北京交通大学公路工程管理专业本科。
关键词：T型箱梁桥；预应力后张法；质量控制
Abstract: In this paper, LAN Yi River Bridge No. 2 as an example of the type T box beam bridge prestressed post-tensioned construction quality control method.
Key words: T type box girder bridge; prestressed by post tensioning method; quality control
中图分类号：O213.1文献标识码：A 文章编号：2095-2104（2012）
一、绪论
岚漪河2号大桥是为山西省忻州至保德高速公路岢岚县宋家沟乡黄道川村南约600米处跨越岚漪河而设的一座大桥。该桥为9-20米装配式预应力砼连续箱梁，中心桩号是K99+680。该桥梁纵向按平坡设计，横向坡度均为2%。全桥一联为9*20米的装配式部分预应力砼箱形连续梁。采用多箱单独预制，简支安装，现浇连续接头的先简支后连续的结构体系。先介绍其施工工艺如下
二、后张法预应力钢筋的施工质量控制
2、1 张拉前的准备工作
预应力砼的基本原理是通过张拉预应力钢筋来预压砼，用以提高构件的抗裂性能。预应力钢筋在张拉时处于高应力状态，在使用荷载作用后，其拉应力再一次提高，因此，要求预应力钢筋要有很高的强度，一定的塑性，良好的加工性能。同时，砼也需要具有较高的强度等级，以承受高压应力的作用。
2.1.1 梁体构件的检查与清理
1、施加预应力前应对砼构件进行检验。外观和尺寸应符号质量标准要求；张拉时构件的砼强度不应低于设计规定，设计未规定时，不应低于设计强度等级值的75%。该箱梁砼达到设计强度的100%时，即可张拉预应力。
2、穿束前应检查锚垫板和孔道的位置须正确，灌浆孔和排气孔应满足施工要求，孔道内应畅道，无水分和杂物，锚具、垫板接触处板面上的焊渣、砼残渣等要清除干净。
3、预应力钢绞线下料长度的计算
預应力钢绞线应符合规定，单根钢绞线直径φs15.24mm，钢绞线截面面积139mm2，标准强度fpk =1860MPa，弹性模量Ey=1.95×105 MPa。
绞线下料时，应根据锚具类型、张拉设备条件确定下料长度。其计算公式为：
L=Lo+n(L1+0.15m)
式中： L-----下料长度
Lo----梁的管道加两端锚具长度
n-----张拉端数目（1个或2个）
L1----千斤顶支撑端到夹具外缘距离（包括锚垫圈厚0.035m）
2、1、2 锚具的检验和标定
在预应力砼结构中，预应力钢筋张拉锚固体系是否安全可靠，不仅直接关系到结构的正常作用，同时，也关系到结构的安全度与耐久性。因此，对锚具及张拉千斤顶的检验非常重要，下面介绍几种对千斤顶和锚具检验的方法。
1.张拉千斤顶及压力表选用的基本要求
对于张拉千斤顶，其张拉力必须大于所张拉预应力钢材的设计张拉力，张拉设备的张拉力应有一定的富余量；张拉行程应大于预应力钢材的张拉伸长值，当所用锚具须能适应；油压表上的读数必须能正确反映出拉伸机工作活塞上单位面积所承受的压力，才能保证正确的张拉力和生产安全。
2.张拉设备的检验
由于张拉千斤顶的检验是在有关专业单位进行检验和标定，在施工现场很少进行标定，具体检验及标定的方法有：
(1)用长柱压力机校验； (2) 用标准测力计校验； (3) 用电测传感器校验。
3.锚夹具的选用和检验
锚具和夹具是锚固预应力钢材的工具，锚具是在预应力砼结构或构件上永久锚固预应力钢材的工具，一般用于后张法，夹具是在张拉阶段和砼成型过程中夹持预应力钢材的工具，可重复使用。一般用于先张拉法，锚具用作张拉时的工具锚时，也可重复使用。有些锚具，实际上即可作为锚具，也可作为夹具使用。
选用锚具应注意以下几点:
(1) 锚固或夹持预应力钢材的作用必须充分可靠；
(2) 有足够的强度储备，以确保安全；
(3) 宜优先选用具有自锚条件和预应力钢材强度利用系数较高的锚夹具；
(4) 锚夹具与预应力钢材的品种、规格和张拉设备配套；
(5) 夹具能重复使用，坚固耐久，张拉锚固及拆卸均方便；
(6) 锚夹具符合预应力砼结构设计和有关锚夹具的规定。
4.锚夹具的检验
锚夹具的检验应按有关产品标准和施工技术规范的规定抽样进行检验，检验的方法有：
(1) 外观检查：检查锚夹具的外观和尺寸，应符合设计要求，不得有裂缝，尺寸不得超过允许偏差；
(2) 硬度检验：抽样不少于5%作硬度检验，每个零件测试3点，其硬度的平均值应在设计要求范围内，且任一点的硬度不应大于或小于设计要求范围3个洛氏硬度单位（HRc）。如果有一个零件不合格，则应逐个检验，合格者方可使用；
(3) 强度检验：锚具的锚圈、锚环，应在压力试验机上进行弯曲强度试验，其安全系数不应小于有关锚具标准的规定；
(4) 锚固能力检验：根据锚夹具产品性能情况，锚夹具的锚固能力必须满足有关锚夹具的有关规定。用于后张法时，试验类型有：疲劳试验和周期荷载试验。
2、1.3 张拉顺序的确定
张拉顺序应根据设计计算书与设计图确定。应遵循均匀对称，偏小荷载小的原则，，施加预应力一般从两端进行张拉，因该工程箱梁预应力钢绞线为纵向两排共六束，故，张拉预应力时，规定采用两端张拉且横向双控。如下图所示：
张拉时，以（N1）、（N2）、（N3）束的顺序进行施加预应力，且左右同时进行张拉。
2.1.4 张拉力及预应力损失的计算
张拉控制应力σcom ,是指在张拉预应力筋时所达到的规定应力。它是根据设计与施工经验确定的，张拉控制应力值σcom等于总张拉力除以预应力筋的截面面积。
张拉控制应力、预应力损失、锚口摩阻损失在施工时均为测定或由设计确定，钢绞线张拉锚下控制应力为k=0.75Ryb=1395MPa，由于钢绞线是高强低松弛型，采用夹片式等具有自锚性能的锚具，所以施工中不需要采用超张拉，以免钢绞线张拉力过大。张拉采用双控，用张拉吨位对应的油表读数进行主控，以钢束伸长量进行校核，各钢束伸长量按设计可得：
钢束理论伸长值的计算：
L=P*L/Ay*Ey
式中：L-----预应力钢材长度 Ey----预应力钢材弹性模量
Ay----预应力钢材截面面积 P-----预应力钢材平均张拉力
计算方法为下公式：
P=P*L*[1-e(k*x+u*q)]/(k*x+u*q)
式中：P-----预应力钢材张拉端的张拉力
x-----从张拉端至计算截面的孔道长度
q-----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参数，取0.0015
u-----预应力钢材与孔道的摩擦系数，取0.2
预应力损失是预应力砼构件从张拉预应力钢筋开始到使用阶段的整个过程中，预应力筋的控制应力值逐渐降低的特殊现象。由于控制应力的降低，引起砼预压应力的下降，如果不能正确认识和计算这种预应力损失，就会导致预应力砼构件的失效。在预应力砼结构发展初期，许多研究工作的失败，就是由于对预应力损失认识不足而造成的。
一般情况下，可主要考虑到几种预应力损失值，分别如下：
1.张拉端锚具变形和钢筋内缩引起的应力损失
后张法中，应根据预应力曲线钢筋或折线钢筋与孔道壁之间反向摩擦影响长度Lf范围内的预应力钢筋变形值等于锚具变形和钢筋内缩值的条件确定。
2.预应力筋与孔道壁之间的摩擦引起的预应力损失
在后张法张拉预应力筋时，由于孔道壁的粗糙、局部偏差以及曲线配筋时预应力筋对孔道壁的径向压力等原因使预应力筋与孔道壁之间产生逆向摩擦力，导致预应力筋截面的应力随距张拉端距离的增大而减小，这种应力减小值称为摩擦损失。其值可按下式计算：
σl =σcom(1-1/(ekx+uQ))
式中 k---考虑孔道每米长度局部偏差对摩擦的影响系数，按表取用；
u---预应力筋与孔道壁的摩擦系数，按表取用；
Q---曲线孔道在张拉端处的切线与计算截面处切线间的夹角，rad；
x---从张拉端至计算截面的孔道长度，m ，通常可近似取该段孔道在纵轴上的投影长度。
当 kx+uQ不大于0.2时，σl 可按下列近似公式计算：
σl =（kx+uQ）σcom
减小该项预应力损失的措施有：
（1）采用两端张拉法。对较长构件采用此法可使摩擦损失减少一半。
（2）采用超张拉工艺。这种张拉预应力筋的工艺程序为：张拉应力由零增至
1.03σcom ,或从零开始张拉至1.05 σcom ，持续2 min 后将张拉应力降至0.85 σcom ，再增至σcom 。由于超张拉将使预应力筋中的应力沿构件长度提高；张拉应力下降后，将产生反向摩擦力，并于 H 截面处使应力不再降低；当再次将钢筋张拉至σcom 时，由于摩擦力的作用，应力将沿GC增加，G点以右应力不变。最后，超张拉后的应力图形将沿CGHD分布，显然，超张拉工艺所得的预应力筋的应力图形分布比较均匀，同时预应力损失也明显降低。
三.预应力筋应力松弛引起的预应力损失
所谓预应力筋的应力松弛是指钢筋在高应力作用下，当长度不变时，钢筋应力随时间的增长而降低的现象。钢筋的应力松弛，也称徐舒，主要是由于在高应力作用下，钢筋的塑性变形随时间增长而增加引起的。应力松弛一般开始快，以后慢，1h 后可完成50%，24h完成80%；初始应力高，应力松弛幅度大，速度快；松弛与钢材品种有关，钢筋的应力松弛比冷拔低碳钢丝要小，碳素钢丝比冷拔低碳钢丝要高，钢绞线比同种材料的钢丝要大；松弛还随环境温度增高而变大。
減小应力松弛引起的预应力损失的措施有：
（1）采用超张拉法。采用（1.03-1.05）σcom 进行超张拉，维持2-5min ，卸荷后再次张拉至σcom ，应力松弛损失可减小40%-50% 。
（2）采用低松弛的高强钢材。
（3）.砼收缩、徐变引起的预应力损失
砼在空气中结硬时发生体积收缩，而在预压力作用下，砼沿压力方向产生徐变，两者均使构件长度缩短，预应力筋也随之回缩造成综合预应力损失。
（4）预应力钢筋张拉时的注意事项：
张拉区应有明显标志，非工作人员禁止入内，板梁的张拉两端设挡板，千斤顶后部不得站人，操作千斤顶和测量伸长值的人员，应站在千斤顶侧面操作。严格遵守操作规程，张拉时，千斤顶行程不得超过额定行程。千斤顶油压不得超过最大张拉油压。
梁板预拱度的观测：
四、 孔道压浆及封锚
对于有粘结的后张法预应力砼构件，在预应力钢材张拉完毕后均须向孔道内压满水泥浆，以保证预应力钢材不锈蚀并与构件砼连接成整体，压浆工作宜在张拉完毕后尽早进行，一般预应力砼构件，在张拉完毕，停10h左右，观察预应力钢材和锚具稳定后，即可进行。
作者简介：景建元 男（1978.12.23-） 工程师 2006年1月11日毕业于北京交通大学公路工程管理专业本科。