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摘要：黄泽江桥采用（24+3×34+24）m五跨飞燕式葵花拱桥设计，桥台位置桥面板梁端单幅结构设有6根OVMXG15-7体外束以平衡拱桥自重作用下水平推力。钢绞线单束长度152m，单幅6束，采用系杆定位装置固定钢筋束。本文通过对拱桥体外预应力张拉系杆装置安装方法，钢绞线理论伸长值及实际伸长值计算方法，整联箱梁预应力张拉施工方法技术研究，为今后类似工程施工提供借鉴。
关键词：飞燕式葵花拱桥、钢绞线、系杆装置、千斤顶。
1 概 述
新昌工业园区基础设施PPP+EPC工程项目，位于浙江省绍兴市新昌县大明市境内，为保障黄泽江北区块建设，车辆及行人通行，应当地政府要求，在黄泽江上修建一座五跨飞燕式葵花拱桥。黄泽江桥采用（24+3×34+24）m五跨飞燕式葵花拱桥，拱桥宽32m，全长约153.6m。主拱圈轴线均采用悬链线，主拱拱圈高1.0m，单箱三室箱型结构，跨径L均为34m，矢高5.871m～6.323m；本桥腹拱圈轴线均为圆弧线，腹拱拱圈高0.5m，跨径10m，单箱三室箱型结构，墩顶现浇箱梁段线路中心梁高0.85m，单箱三室结构，墩顶现浇箱梁段端部与主拱圈间断开，并设有板式橡胶支座架设在主拱圈上；桥台位置桥面板梁端单幅结构设有6根OVMXG15-7体外束以平衡拱桥自重作用下水平推力。单根长度152m，单幅6束，采用系杆定位装置固定钢筋束。
2 体外预应力张拉设计
黄泽江桥体外预应力采用后张法施工工艺，其中张拉钢筋束为OVMXG15-7，单根长度152m，单幅6束，采用系杆定位装置固定钢筋束。采用两端张拉，低松弛力筋（持荷2min锚固），张拉控制力达到稳定后锚固，预应力锚固后的外露长度不小于3cm，锚固采用封锚混凝土保护。
3 主要施工方法
⑴ 拱顶现浇梁混凝土强度达到设计强度的100%，并且龄期大于8d均满足后方可张拉体外预应力钢束，采用2台250t液压千斤顶进行桥梁体外预应力张拉施工。在同一横断面内张拉顺序应遵循左右对称的原则，由①～③顺序张拉，采用控制张拉力和伸长量的双控法。各钢束的张拉次序严格按照设计文件中的规定进行。
⑵ 浇筑拱圈及拱顶现浇梁时需注意预埋横向定位管、纵向无缝钢管及滚轴等体外束定位装置，体外束定位装置需安装定位准确。
⑶ 锚下螺旋筋必须与锚具配套，锚下需设置局部承压钢筋网片。
⑷ 钢绞线的弹性模量按实测弹性模量取值。计算伸长量和实测伸长量误差应在正负6%以内。当实测伸长量与计算值不符时应查明原因，再进行张拉。施工方应将采购的钢绞线产品的试验力学数据反馈给设计方，设计方根据其物理力学指标计算钢绞线的理论伸长量，用于施工方进行双指标张拉控制。
⑸ 预加力必须按照图纸中说明的张拉顺序进行张拉，张拉之前对油压表、千斤顶进行严格校定。
⑹ 初张拉——张拉端先对千斤顶主缸充油，使钢丝束略为拉紧，同时调整锚圈及千斤顶位置，使孔道、锚具和千斤顶三者轴线互相吻合，注意使每股钢绞线受力均匀，当钢束达初应力0.1бcon时作伸长量标记。
⑺ 张拉——采用逐级加压的方法进行，当张拉端达到设计吨位（100%KN）时，继续供油维持张拉力不变，持荷2分钟，同时测量实际伸长量是否与计算值相符。钢绞线伸长量为初应力时做标记至控制应力时钢束一端的伸长量。
⑻ 锚固——打开高压油泵截止阀，张拉缸油压缓慢将至零，活塞回程，锚具夹片即自动跟进锚固。锚具外(锚具外留70cm) 多余之钢绞线可采用砂轮切割机切除，不准用电焊焊割。
⑼ 为确保预应力施工质量，要从接管工艺、定位钢筋、管道线型等应严加控制，有关要求如下：体外预应力管道的位置必须按设计图定位准确：管道与喇叭管连接处，管道应垂直于锚垫板；夹片应用开口环手柄同时将两夹片均匀打入锚环，使两夹片处端面处于同一平面内，两夹片高差大于 2mm者应取出重新安装；锚环使用前应检查内壁有否生锈，对生锈者应进行除锈处理后使用；锚下泥凝土应严格振实，同时在穿索前应先清除锚具喇叭管内的砂浆和混凝土；应合理控制限位板的限位量，合理的限位量应使钢绞线没有刮痕或轻微刮痕；各类预应力筋应用圆盘切割机切制，不允许用电气切割。
4 伸长量值计算
钢绞线的理论伸长值按下式计算：
①《公路桥涵施工技术规范》(JTG/T F50-2011)7.6.3节中规定了预应筋伸长值ΔL的计算按照以下公式：
△L=Pp×L/Ap×Ep（公式1）
L：各分段预应力钢束的长度（mm）
Ap—预应力筋的截面面积（mm2）；
Ep—预应力筋的弹性模量（Mpa）；
Pp—各分段钢绞线束的平均张拉力（N）
②《公路桥梁施工技术规范》(JTG/T F50-2011)附录C1中规定了Pp的计算公式：
Pp=P×（1-e-（kx+μθ））/(kx+μθ)（公式2）
P—预应力筋张拉端的张拉力，将钢绞线分段计算后，为每分段的起点张拉力，即为前段的终点张拉力（N）；
θ—从张拉端至计算截面曲线孔道部分切线的夹角之和，对于圆曲线，为该段的圆心角，如果孔道在竖直面和水平面同时弯曲时，则θ为双向弯曲夹角之矢量和。设水平角为α，竖直角为β，则θ=Arccos（cosα×cosβ）。（rad）
x—从张拉端至计算截面的孔道长度，分段后为每个分段长度(m)。
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。
③划分计算段
⒈工作长度：工具锚到工作锚之间的长度，Pp＝千斤顶张拉力；
⒉孔道内长度：计算时要考虑μ、θ，计算一段的起点和终点力。
每一段的终点力就是下一段的起点力，例如靠近张拉端第一段BC的终点C点力即为第二段CD的起点力，每段的终点力与起点力的关系如下式：
Pz=Pq×e -(KX+μθ) （公式3）
Pz—分段终点力（N）
Pq—分段的起点力（N），θ、x、k、μ—意义同上
各段的起终点力可以根据上述公式从张拉端开始进行逐步的计算，根据每一段起点力Pq代入公式2中求出每一段平均张拉力Pp，根据Pp代入公式计算出每一段的伸长值ΔL，相加后得出全长钢绞线伸长量。
依据所施加的张拉力计算出理论伸长值，用实际伸长值与理论值对比两值的差值与理论值的比值应小于±6%，否则应暂停张拉，查明原因，并采取措施加以调整后，再继续张拉，实际伸长值△L应按下式计算：
L=△L1+△L2
△L1：从初应力至最大张拉力间的实测伸长值；
△L2：初应力以下的推算伸长值。
5 油压表值计算
预应力张拉宜采用穿心式双作用千斤顶，整体张拉或放张应采用自锚功能的千斤顶；张拉千斤顶的额定张拉力应为需张拉力的1.5倍，且不得小于1.2倍。与千斤顶配套使用的应力表应选用防振型产品，其最大读数应为张拉力的1.5-2.0倍，标定精度应不小于1.0级。张拉使用的千斤顶与压力表应配套标定、配套使用，标定应在经国家授权的法定计量技术机构定期进行，标定时千斤顶活塞的运行方向与实际张拉工作状态一致。当处于下列情况时，应重新进行标定。
⑴ 使用时间超过6个月；
⑵ 张拉次数超过300次；
⑶ 使用过程中千斤顶或压力表出现异常情况；
⑷ 千斤顶检修或者换配件后；
6 预应力束施加预应力注意事项
⑴ 千斤顶安装时，工具锚应与前端的工作锚对正，工具锚和工作锚之间的各根应力筋不得错位、扭绞。实施张拉时，千斤顶与预应力筋、锚具的中心线应位于同一轴线上。
⑵ 施工中需要对预应力实施超张拉或者计入锚圈口预应力损失时，可比设计规定提高5%，但任何情况下不得超过设计规定的最大张拉控制应力。
⑶ 预应力的张拉采用应力控制应以伸长值进行校核的双控指标，其偏差值应控制在±6%以内，否则应暂停张拉，待查明原因并采取措施予以调整后，方可继续进行张拉。
⑷ 张拉开始后，应有专人看油表，控制张拉应力。在张拉过程中如果出现钢绞线滑丝或断丝现象应采取退锚更换钢绞线进行处理。从初应力加荷至σcon过程中应由专人对钢束的伸长值进行量测，并填写张拉记录表。
⑸ 在预应力张拉锚固过程中及锚固完成后，均不得大力敲击或者振动锚具。预应力筋锚固后需要放张时，对夹片式锚具应采用专门的放松装置松开；对支撑锚具科采用张拉设备缓慢松开。
⑹ 预应力筋在实施张拉或者放张作业时，应采取有效的安全防护措施，预应力筋两端的正面严禁站人或者穿越。
⑺ 预应力筋张拉、锚固及放松时，应进行详细记录
7 常见的主要问题及处理措施
7.1 钢绞线断、滑丝
钢绞线张拉过程中出现滑丝和断丝现象，其结果会使预应力钢绞线受力不均，甚至使梁体不能达到足够的预应力。
（1）原因分析
①钢丝束存放不好，表面存在油污、锈斑等。
②钢丝编束时，由于没有认真梳理，造成钢丝束交叉混乱。
③锚具加工尺寸不准确，锥度误差大。
（2）预防及处理措施
①在施工中要加强材料的检验，选择较好的锚具类型，施工时遵守操作规程。
②滑丝和断丝现象如果发生在顶锚之前，应立即停止张拉，并使千斤顶回油，认真检查滑丝和断丝的原因，更换已断的钢丝或更换已损伤的夹片，再重新进行张拉。
（3）滑丝和断丝现象如果发生在顶锚之后，其处理程序如下：
①将千斤顶按张拉状态安装好。
②张拉钢绞线。当钢绞线受力伸长时，夹片稍被带出，这时立即用钢纤卡住夹片，同时千斤顶回油，钢丝回缩，夹片因被卡住而不能与钢绞线同时回缩。千斤顶再次进油，如此反复的进行，直至夹片退出为止。在退夹片时，钢绞线的张拉应力不得超过钢绞线的极限张拉应力的0.8 倍。
③如钢丝已断，应更换钢丝束，重新张拉并锚固。
7.2 伸长值偏差
后张法预应力筋的伸长值产生较大误差预应力筋的实际伸长值与理论伸长值有较大偏差， 出现张拉力不足或超过控制张拉力的现象。
（1）原因分析预应力钢筋张拉时未采用应力和应变进行控制。正式进行预应力钢筋张拉时，未对钢筋的实际伸长值进行校核，实际伸长值与理论伸值的差值超过了±6％，导致质量事故。
（2）预防及处理措施在进行预应力张拉工作前，应计算钢筋理论长值，进行试张拉时，要将钢筋理论伸长值与实际伸长值进行校核，如果有较大偏差，应查明原因后再进行大批量张拉。张拉器具应进行检验校正，每个月或张拉200次以后要重新校正。预应力张拉一旦出现质量问题可使桥梁受到破坏，承载力下降，危及结构的安全，影响桥梁的正常使用。
8 结束语
预应力张拉工艺是桥梁预应力构件施工的重要环节，特别是张拉应力及伸长量的控制，会直接影响预应力结构使用寿命，因此在预应力施工中，要充分做好张拉前的准备工作，在张拉过程中不要盲目追求数量，一定要按技术规范操作，以确保工程质量。
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