三向预应力张拉在七方（方寨）渡槽中的应用浅析

三向预应力张拉在七方（方寨）渡槽中的应用浅析

李振

广东省水利水电第三工程局有限公司

摘要：本文简要介绍大型渡槽槽身的三向预应力张拉方法及控制要点，为以后预应力渡槽施工提供探讨。

关键词：大型；渡槽；三向预应力；张拉

1渡槽概况

七方（方寨）渡槽位于湖北省枣阳市七方镇，属鄂北调水沿线工程。该段渡槽为大型三向预应力渡槽。渡槽结构为单孔梁式矩形槽，槽底和侧面加肋，C50混凝土现浇施工，30m每跨。单槽横断面尺寸：内轮廓6.4m×4.9m（净宽×净高），外轮廓8.6m×7.0～6.5m，底板厚0.4m，边墙厚度为0.5m，空槽重量约1135t。纵向预应力钢绞线共32孔，其中直线筋26孔，曲线筋6孔，除底板8孔为扁锚外，其他均为圆形锚具。横向预应力钢绞线共39孔，其中直线筋26孔，曲线筋13孔，均采用圆形锚具。侧墙竖向布置146孔（2×73孔，其中侧肋外侧2×13孔）预应力螺纹钢筋。纵向、横向、竖向均为粘结型的后张法预应力。

2主要材料

槽身纵向、横向的预应力均为高强度、低松弛钢绞线，强度标准值fptk=1860MPa，结构为1×7，公称直径Φs15.2，弹性模量Es=1.95×105MPa。槽身竖向预应力采用PSB1080级Φps32，公称横截面面积804.2mm2的预应力精轧螺纹钢筋。预应力孔道形成采用HDPE高密度聚乙烯塑料波纹管。

3预应力施工工艺流程

预应力钢绞线施工工艺流程：准备工作→预留孔道安装及保护、预应力钢绞线制作→锚具、锚垫板安装→钢绞线穿束→预应力混凝土浇筑→张拉→孔道压浆→封锚。

预应力钢筋施工工艺流程：准备工作→预应力钢筋安装→锚具、锚垫板安装→预应力混凝土浇筑→张拉→孔道压浆→封锚。

4预应力张拉

4.1张拉方法

槽身的纵向预应力筋采用两端进行张拉，横向、竖向预应力钢绞线采用一端张拉。

（1）张拉分级

预应力钢束分4级张拉，张拉时缓慢、平稳、匀速，应力增加的速率限制在100MPa/min以下。张拉顺序如下：

第一步：应力加到0.15σcon（预紧阶段，单根张拉）；

第二步：应力由0.15σcon加至0.3σcon；

第三步：应力由0.3σcon加至0.6σcon；

第四步：应力由0.6σcon加至1.03σcon,持荷10min后补张至1.03σcon锁定。

在每级进行张拉荷载时，要持荷2min，张拉完成时分别记录每级张拉伸长值，每一步均按要求校验伸长值。在张拉完成并锁定后，钢绞线长度的回缩量经测定不大于5mm。

（2）张拉顺序

混凝土强度值达到设计强度等级的85%时，先进行0.6σcon的纵向预应力筋初张拉，而后进行1.03σcon的横向的预应力钢绞线和1.03σcon的竖向的螺纹钢筋初张拉。当槽身混凝土强度及弹性模量达到规定值且混凝土的龄期不小于10天时，进行最终张拉。

张拉的顺序为纵向、横向、竖向分步循环。预应力钢束张拉按同步、对称、分序跳束、分级加载、同时进行张拉的原则，从两端往中间进行对称张拉，每次张拉的钢束不少于2根。

①首先两端底部横向及侧墙竖向筋、纵向张拉，纵向张拉按照两侧墙腰至底板到“马蹄”的原则，当进行到第三步之后，开始侧墙顶部钢束张拉，按上述原则四步到位，再完成上述腰至“马蹄”部位的第四步预应力张拉；

②其次横向张拉，槽身底板的横向及横肋预应力钢束的张拉与纵向预应力钢束的张拉同期进行，滞后一步，每个横肋和底板的3个孔道同时作为一组进行张拉，由槽身两端往中间施工，渡槽首尾钢束保持对称、同步；

③然后进行竖向的预应力筋张拉，两侧墙竖向预应力筋张拉与纵向、横向预应力钢束同期进行，滞后一步，以侧肋作为单元分组保持同时张拉，由两端向中间推进，左右可滞后一步（或一大步），首尾每组保持同步、对称张拉。

竖向预应力螺纹筋左右对称单端张拉，为降低竖向的预应力损失，竖向预应力筋采用两次张拉的施工方法，即第一次完成张拉1d后就进行第二次预应力张拉，以此弥补预应力损失。

纵向预应力进行张拉时，边墙的曲线钢束先张拉，之后再张拉边墙和底板内的直线钢束，然后张拉横向预应力钢绞线，接下来再张拉竖向螺纹钢筋，最后张拉顶部的预应力钢绞线及边墙、底板剩余0.43σcon纵向预应力钢绞线。

4.2张拉应力控制

预应力钢绞线张拉控制应力σcon=0.7×fptk=0.7×1860=1302MPa，超张拉控制应力为1.03σcon=1.03×0.7×fptk=1341.1MPa。持荷10min锁定。单根钢绞线张拉端的张拉控制力P=σcon×Ap=1302×140×10-3=182.3kN。

预应力螺纹钢筋张拉控制应力σcon=0.65×fptk=0.65×1230=799.5MPa，超张拉控制应力1.03σcon=1.03×0.65×fptk=823.5MPa。持荷10min锁定。单根ΦPS32螺纹钢筋张拉控制力P=σcon×Ap=799.5×804.2×10-3=643KN。

张拉在加载与卸载时均应缓慢、平缓、匀速进行。张拉锚固完成后，锚下预应力筋的有效预应力值及不均匀度应符合设计要求。

5张拉控制要点

预应力张拉过程中因为存在的管理因素，环境因素等，容易造成张拉出现滑丝、断丝，锚固后预应力损失或者无法正常张拉等问题。针对这些问题，结合本工程实践提出一些张拉过程中应着重控制的要点，以供讨论。

预应力筋妥善保管

预应力筋在保管时，易因保护不当而产生锈蚀。轻微锈蚀的预应力筋在张拉时会造成摩阻力增加，严重锈蚀的预应力筋会在张拉时损伤截面。预应力保管时应采取隔潮覆盖保护，在穿束后，两端露出预应力筋也应采取缠绕封闭保护措施。

波纹管安装稳固、平顺

在波纹管安装施工时，波纹管上的控制环应与定位钢筋焊接牢，防止波纹管位置偏移或上浮。在穿过普通钢筋的过程中应缓慢旋转，并使其与锚垫板喇叭口的联结处平顺，防止管身变形。管身变形不仅会使摩阻力增大，有效预应力降低，甚至有可能在混凝土浇注时发生漏浆，将灌浆口及锚口堵死。

相邻两根波纹管在搭接时采用大一个直径级别的专用波纹管接头在搭接处外缘用密封胶布缠紧稳固。接头长度为被连接管道内径的5～7倍。搭接之间的缝隙采用泡沫胶充填密实，并在外边再用塑料胶带缠裹严密。

锚具、锚垫板安装到位

锚具、锚垫板在安装的时候应保证每个孔位对中，孔位分布重合一致，不能发生偏位。锚垫板用错或安装不当或锚圈未放入锚垫板的定位槽内，将会使夹片锚固无效，无法进行正常的张拉和锚固，易造成滑丝和拔脱，使有效预应力大大降低。

钢绞线穿束编号

在穿束前应仔细检查锚垫板以及孔道，保证其位置正确。保持孔道内畅通，无水和其他杂物。编束时，每隔1.0～1.5m间距用铁丝将钢绞线牢固绑扎，使编束顺直理顺，不相互缠绞，同时应根据每束长度对应编号。

若预应力束未在穿束前认真编束或绑扎不牢固，则在穿束后每束预应力筋容易产生炸丝，相互缠绞、扭结。这样会造成各根预应力筋不均匀受力，发生断丝或滑丝。

6结束语

预应力张拉工艺是一项较为复杂的施工技术，相信随着新技术、新工艺的不断发展，未来将会出现较为完善的人工智能预应力张拉设备。预应力施工这一施工技术也会更加广泛应用于水利工程建设。

参考文献：

[1]中华人民共和国水利部.水工预应力锚固设计规范.SL212-2012，2012.08.

[2]重庆市交通委员会发布.桥梁预应力及索力张拉施工质量检测验收规程.CQJTG/TF81-2009，2009.05.

[3]朱新实，刘效尧.预应力技术及材料设备（第二版）.北京：人名交通出版社，2004.12.