桥梁锚下预应力施工技术
一、概述
锚下预应力施工是所有混凝土桥梁施工中都存在的，如预制小箱梁、现浇连续梁、挂篮悬浇梁、悬索桥梁、斜拉桥梁、顶推施工、转体施工等，我们所见的桥梁基本上都离不开预应力体系。
预应力是事先预加给桥梁梁体的一种拉应力，它不仅可以抵消梁体产生的自重，还可以减少外部荷载传递给桥梁的拉应力（如车辆移动荷载、温度应变荷载等），大大提高桥梁的使用年限。
二、预应力介绍
预应力分为先张法和后张法，先张法是先施加预应力后浇筑梁体，而后张法是先浇筑梁体后张拉预应力，由于施工顺序不同，施工方法也有所差异，但预应力张拉所用的主要设备是基本相同的。
预应力施工分为：管道布置、穿钢束、张拉、压降、封锚等工艺，而其中最重要的环节就是张拉，张拉起先采用的是液压千斤顶配合油表，现在大多都智能化采用智能系统。
张拉的机具有：螺旋筋、锚垫板、工具锚、工具夹片、限位板、工作锚、工作夹片等，如下图：
从内到外：10-1
我们听名字容易混淆的是张拉的工具锚和工作锚、工具夹片和工作夹片，这几样有什么区别呢？
工具锚是浇筑在混凝土里面的，是一次性的；而我们的工作锚是重复使用的，张拉完成后不用埋在混凝土里面的。与工具锚和工作锚相似的还有一个东西叫限位板，限位板顾名思义就是防止钢绞线在张拉过程中出现扭绞而进行限位作用的，其作用也是十分重要，限位板需要与张拉的千斤顶配套，一般情况下是锚具厂家根据施工现场所用的千斤顶配套发给施工单位的。对于这几个相似的我们用一张图说明：
那么工具夹片和工作夹片又有什么区别呢，首先我们需要了解夹片的功能，夹片自带单向锚固作用，我们在张拉钢束时钢绞线向外拉长夹片自动打开，当我们张拉完成后钢束向内伸缩时夹片自动夹紧防止收缩，也就是说夹片可以让钢束伸长，不让钢束缩短。
所谓的工具夹片与工具锚配套，是浇筑在混凝土内的一次性用品，工具夹片是双瓣式；而工作夹片与工作锚配套，是可以重复使用的，工作夹片一般是三瓣式（也有四瓣式），如下图：
三、张拉技术
1、张拉技术介绍
了解完这些张拉工具后，我们来说说张拉的方式：张拉方式分单端张拉、两端张拉、以及两侧对称张拉。
两端张拉就是桥梁梁体两端对于同一钢束同时张拉，其使用的工具就是上面我们所说的张拉工具；
而单端张拉，就是在桥梁梁体一端张拉，另一端进行固定，这个固定端我们叫它固定锚（也叫P锚），P锚是完全浇筑于混凝土内的，相较于普通锚具多了一个挤压头与固定板。挤压头需要用特定的穿束工具进行挤压，如下图：
而两侧对称张拉，是对于一片梁中不同的钢束同时进行张拉，一般都是左右对称张拉，张拉钢束的顺序一般会在图纸中特别注明。
我们还有一种锚具，叫连接锚（也叫L锚），其作用是对不同梁体的钢束进行连接，一般在挂篮悬浇中使用的多，因为悬浇是分块浇筑的，所以需要对块之间的钢束进行连接。如下图：
不管是哪一种张拉方式，我们都需要用千斤顶进行张拉，一般图纸中会说明千斤顶的型号吨数，如果没说我们也可以计算一整束的钢束张拉所需要的力来选取千斤顶型号。
经历过张拉工艺的施工人员应该知道，控制张拉的要素有两个，一个为张拉力、另一个为张拉伸长量（以伸长量为主控）。
2、张拉力的控制
张拉力是由与张拉千斤顶配套油表上的数值所反映的，一个油表的数值反映一个张拉力值，在我们规范上得知，张拉时需要先拉到10%的力，然后拉到20%的力，最后拉到100%（有时需要超拉到103%）的力，根据这三个力值所产生的钢束伸长量来计算实际伸长量，所以这时我们就要知道10%、20%、100%的力在油表上的度数是多少，这是怎么来的呢？
我们在张拉之前需要将千斤顶与油表进行校正，在实验的数据上得到一个回归线性方程，根据先行方程来计算我们的油表度数，如下图：
千斤顶与油表需要每200次或6个月重新进行标定。
3、张拉伸长量的计算
张拉伸长量是张拉质量的最重要的一个体现，我们图纸中会有一个伸长量值，这个值是不能直接使用在我们施工现场的，因为设计所选用的数据是理论数据，与现场实际数据是不符的，比如我们的钢束弹性模量，这个是现场取样进行试验所得的结果。本人之前就遇到过伸长量不相同的情况：
图纸中的伸长量是16.1，而我们计算出来的是16.7，相差将近4%，要知道我们伸长量的误差只能在6%内，所以影响还是很大的。
（1）根据《公路桥涵施工技术规范》（JTJ041—2011），钢绞线理论伸长量计算公式如下：
式中：PP——预应力筋的平均张拉力（N），无管道接触的直线筋取张拉端的拉力，预应力管道内的直、曲筋计算方法见②式；
L——预应力筋的长度；
AP——预应力筋的截面面积（mm2）；一般按实测试验值取值。
EP——预应力筋的弹性模量（N/mm2）；一般按实测试验值取值。
P——预应力筋张拉端的张拉力（N）；
χ——从张拉端至计算截面的孔道长度(m)；
θ——从张拉端至计算截面的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系数；
μ——预应力筋与孔道壁的摩擦系数。
（2）计算理论伸长值△L，要先确定预应力筋的工作长度和线型段落的划分。后张法钢绞线型既有直线又有曲线，由于不同线型区间的平均应力会有很大差异，因此需要分段计算伸长值，然后累加。于是上式中：
Pp值不是定值，而是克服了从张拉端至第i —1段的摩阻力后的剩余有效拉力值，所以表示成“Ppi”更为合适；下图为本人分段计算出的伸长量：
（4）实际伸长量的测量
目前，对于群锚体系中的钢绞线伸长量的量测方法，主要有两种：一种是量测千斤顶活塞的伸长量，另外一种方法是直接量测钢绞线的伸长量。而用得最多最准确的是千斤顶活塞测量法。
千斤顶活塞的伸长量量测方法（简称“行程法”）。当钢绞线开始张拉至初应力10%时，量测出千斤顶活塞的伸长量⊿L1,再张拉到控制应力的20%时，再量测伸长量⊿L2，最后张拉到控制应力100%时，测伸长量⊿L3。
实际伸长量计算公式：L实=（⊿L2-⊿L1） （⊿L3-⊿L1）
（5）当我们的实际伸长量与计算伸长量误差大于6%时，必须停止施工，上报设计找到问题才能施工。但有时我们会发现实际伸长量总是大于理论伸长量，这是什么原因呢，这就要涉及其他问题。
A、工作长度
在我们张拉时，会有一部分工作长度外露的，这时我们如果将此段长度涉及到伸长量里面，就会导致实际伸长量变大，我们在现实中需要将此段减去。
B、夹片回缩量
依据张拉过程的观测，工具锚端夹片张拉前经张拉操作人员用钢管敲紧后，在张拉到10%σk时因钢绞线受力，夹片会向内滑动，张拉到20%σk时，夹片又会继续向内滑动，这样通过测量千斤顶的伸长量而得到的10%-20%σk的伸长量比钢绞线的实际伸长值长1-2mm，若以10%-20%σk的伸长量作为0%-10%σk的伸长量，那么在0%-20%σk的张拉控制段内，钢绞线的伸长量就有2-3mm的误差。从20%σk张拉到100%σk时，钢绞线的夹片又有2-3mm的滑动，按最小值滑动量计算单端钢绞线的伸长量就有3-4mm的误差，两侧同时张拉时共计有约6-8mm的误差（误差值的大小取决于工具锚夹片打紧程度）。
工具锚锚塞回缩量的量测：在钢绞线开始张拉，当千斤顶张拉力，达到钢绞线张拉至初始拉力（设计控制拉力的10～15%），已把松弛的预应力钢绞线拉紧，此时应将千斤顶充分固定，精确量取从千斤顶工具锚板外露端面至钢绞线外露端头的长度B1，当千斤顶张拉力，达到钢绞线预应力张拉设计控制拉力时，再量取从千斤顶工具锚锚杯外露端面至钢绞线外露端头的长度B2，工具锚锚塞回缩Ns=B1-B2。当预应力钢绞线由很多单根组成时应每根量测，取其平均值进行计算，最少不得少于三根。此回缩的出现仅对张拉伸长值的计算有影响，对张拉力量测没有影响。
C、张拉开始阶段钢束的崩直过程
这时操作问题，开始张拉前必须将钢绞线绷直，防止10%初应力测量量不准确。可用千斤顶将钢束集体拉直后，再进行张拉；也可用单顶将钢束一根一根拉至初应力，然后用千斤顶张拉操作。
（6）力筋回缩量
当我们张拉完成后，夹片会自动收紧进行锚固，这时如果夹片不合格或钢束存在问题，那么我们的张拉后回缩会对伸长量有影响，从而导致实际伸长量超出规范范围。
我们将力筋回缩量定位SH，其公式如下：
SH=（Lk-LM）-（1-σ0/σk）LQ
Lk——张拉至100%应力时伸长量
LM——回油至初应力时测量锚固后剩余伸长量
（1-σ0/σk）LQ——指σ0~σk行程的千斤顶工作段长度的钢绞线伸长量
注：SH不应大于6mm，否则暂停施工，查找原因。
四、锚下预应力检测
当张拉结束后，需要进行锚下预应力检测，检测其拉应力是否符合设计要求，如果不符，可能会重新补张拉。
张拉完成后钢束随着时间其力会有一定程度的衰弱，所以我们张拉完成后应该立刻检测，然后封锚。
作者曾经与检测单位负责人闲聊，了解到锚下预应力检测检测的基本原理，检测采用的是单孔张拉千斤顶，当千斤顶将钢束拉动后夹片会立刻松动，这时候仪器会立刻停止张拉，然后反馈出一个值，这个值就是我们检测的数值，所以夹片的质量对检测的结果有很大的影响。
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