摘要：结合合宁铁路先张箱梁的施工详细介绍了先张箱梁张拉和放张工艺，以及阶梯式张拉横梁、张拉设备、安全防护措施、传力柱等构造及控制要点。 关键词：先张箱梁张拉放张 施工 控制
Abstract: combining the railway and better first zhang box girders of construction detailed introduces the first drawing and put a box girder ZhangGongYi, and staged tension beams, tension equipment, safety protective measures, power transmission column, etc structure and control points.
Key words: first a box girder tension put piece of construction control
中图分类号：TU757文献标识码：A 文章编号：
1 工程概况
合宁铁路全椒制梁场承建的32m先张箱梁全长32.6m，计算跨度31.5m，截面为单室单箱结构，梁体混凝土315.2m3，梁重788t（不含防水层、保护层重量）。预应力直线筋采用1×7-17.8-1860-GB/T 5224-2003钢绞线，折线筋采用1×7-15.2-1860-GB/T 5224-2003钢绞线，钢绞线的数量为直线梁218根（直线筋162根、折线筋56根）、曲线梁224根（直线筋168根、折线筋56根）。梁体混凝土强度达到设计强度值的90%以上、弹性模量达到相应值，且混凝土龄期不少于72h时，方可进行放张作业，放张控制应力为1200MPa。先张箱梁张拉体系包括张拉横梁、传力柱、导向装置、千斤顶及油路、保护支撑装置构成，总体方案布置图如下：
2 主要构造物
2.1张拉横梁
32米先张箱梁在设计上分为直线钢绞线和折线钢绞线，为保证直线筋和折线筋张拉时的不同方向位移，对应预应力的张拉及放张作业的箱梁两端分别设置上、下两个横梁，横梁材质均为Q345C，阶梯式设计，并分别设置走行轨道及走形轮，分为2个张拉体系，分别用于折线筋及直线筋张拉。张拉上横梁由单个张拉横梁构成，采用箱形截面。下横梁由2个张拉横梁构成，用于支撑直线束的锚具及锚下垫板，采用双箱形结构结合而成。
在设计过程中，分别对张拉上横梁、下横梁整体稳定性、内力、变形情况及焊缝进行验算，所有均在设计允许范围内。张拉横梁外形及内腔图如下：
张拉横梁加工控制要点：1、锚垫板开孔尺寸、位置及其外观圆滑度。2、横梁焊缝的质量。
2.2传力柱
传力柱采用C50钢筋混凝土结构，主要作用用于支撑侧模的垂直力和张拉、放张过程中张拉油顶反力，并提供油顶、支撑螺旋顶的工作面，需承受52000kN的压力。传力柱安装在台座张拉作业区中部基础上，采用钢板隔开，传力柱受力时可以滑动，为防止传力柱受压时产生旁弯，在传力柱中部和端部设有限位卡。由于传力柱为张拉、放张过程中的主要承力部分，其结构的好坏直接影响张拉、放张过程的稳定与安全，因此，在设计上对张拉过程传力柱的持力情况进行模拟检算，在其端部安装螺旋筋，安装钢板以提到其端部受力。
2.3 导向装置
导向装置主要由埋入梁体内的一次性使用部分和梁体外重复使用部分组成。埋入梁体内的一次性使用部分包括导向辊、支承侧板、连接螺栓等，梁体外重复使用部分包括连接环、连接销、底座机架、固定轴、滑套、轴夹板、地脚螺栓等。
每个导向装置承受折线筋约40t上拨力。导向装置下部通过长2m、直径φ36预埋螺栓锚固于底模下的条形基础上，为抵抗上拨力，中部条形基础顶部布置8根φ32抗拨钢筋增大条形基础抗弯能力。
2.4千斤顶及油路
张拉千斤顶是先张梁预制中的重要施工设备，直线筋采用YDC380―200型前卡式千斤顶，折线筋采用YDC250―200型前卡式千斤顶。整体张拉及放张采用 YD600-180型液压千斤顶，张拉放张作业时每端采用1套泵站，全梁共采用4套超高压液压系统泵站，每套站采用超高压电磁阀及液压单向阀，将两台BZ63-10油泵并联供油。
（1）张拉千斤顶
张拉千斤顶是先张梁预制中的重要施工设备，选择合理的配套张拉设备尤为重要。千斤顶张拉吨位应为张拉力的1.5倍，且不得小于1.2倍。
① YD600-180型自锁式液压千斤顶，外形尺寸为Φ480×480，活塞面积11.94×10-2m2，张拉行程180?。下横梁每侧为5个，共20个，上横梁每侧1个，共4个。
② 直线预应力筋初调采用YDC380―200型前卡式千斤顶，外形尺寸为Φ136×500 mm，活塞面积71.27?2，张拉力377.73KN，最大张拉行程200mm；折线预应力筋初调采用YDC250―200型前卡式千斤顶，外形尺寸为Φ120×520mm，活塞面积51?2，张拉力250KN，最大张拉行程200mm。
（2）张拉油油泵
采用4套超高压液压系统泵站，每套站将两台BZ63-10油泵并联供油，确保供油安全和供油效率。油泵的油箱容量为张拉千斤顶总输油量的1.5倍，额定油压数为使用油压数的1.4倍。使用液控单向阀组成的连锁回路，方便实现任意位置上的锁紧，确保张拉安全。油泵、压力表必须处于良好工作状态，并与张拉千斤顶配套校正使用。
（3）张拉油表
采用防震型压力油表，其精度等级不低于1.0级，最小分度值应不大于0.5Mpa，油压表表盘量程应在工作最大油压的1.25～2.0倍之间。
（4）工具锚
折线预应力筋锚具采用M15-1单孔夹片工具锚，锚环外形尺寸为Φ50×55mm、夹片外形尺寸为Φ30.5×55mm；直线预应力筋锚具采用M18-1单孔夹片工具锚，锚环外形尺寸为Φ60×65mm、夹片外形尺寸为Φ36×60mm。
2.5保护支撑
为保证千斤顶作业安全及张拉质量，设计在上、下横梁与反力墙间每侧千斤顶四周设置四个支撑螺杆，两端共计32个。当千斤顶整体张拉至δk时，锁定千斤顶，及时安装支撑螺杆，避免千斤顶失效或因长时间支撑而产生泄压等意外发生。支撑螺杆采用50GrMo合金结构钢、T型螺纹设计构造，上横梁每个支撑螺杆的设计承载能力为1500kN、下横梁为6000kN。
3 张拉工艺控制
3.1总体方案
先张箱梁钢绞线设计数量较多，且钢绞线间布置间距较小，折线筋仅为60mm，采用单孔工具锚张拉体系，按照 “单根初调→整体终张拉→整体放张”的工艺施工。
3.2钢绞线安装
预应力筋安装应自下而上，分列、分层进行，先穿直线预应力筋，再穿折线预应力筋；折线预应力筋应通过导向装置相应的槽口；每穿一根钢绞线的同时不能与其它钢绞线相互缠绕、交叉，在穿的过程中可用φ8钢筋将钢绞线端头抬起，以便加快钢绞线行走速度和防止窜位。预应力筋对好标识线后在其末端采用工具锚定位，使锚板受力中心与预应力筋中心一致。预应力筋伸出端横梁的长度以满足初调前卡式千斤顶工作长度为宜。预应力筋穿入就位后，可通过模板顶面和侧模上预留的观察窗口进行检查是否安装到位，否则，应重新安装。预应力筋穿入就位后，严禁使用电弧焊在梁体钢筋骨架及模板的任何部位进行焊接或切割。
3.3 张拉千斤顶安装
箱梁预施应力共需24台各式张拉千斤顶，其中底部横梁采用20台YD600―180型自锁式液压千斤顶，按箱梁两端、腹板两侧各5台布置，用于直线预应力筋的整体张拉及放张；箱梁两端腹板两侧上方各布置1台YD600―180型自锁式液压千斤顶，用于折线预应力筋的整体张拉及放张；使用4台YDC250―200型前卡式千斤顶在箱梁两端进行折线预应力筋初调、4台YDC300―200型前卡式千斤顶在箱梁两端进行直线预应力筋初调。千斤顶在安装过程中，采用自制专用吊具辅助施工，并将千斤顶临时固定在反力墙端面的钢板上。同时，为使张拉千斤顶同步施力、横梁受力均匀，确保张拉安全，对每端整体张拉及放张的千斤顶按上、下钢横梁分别进行并联、锁定设计。
下横梁每端10台YD600―180型自锁式液压千斤油顶采用并联回路供油，增设液压锁，该回路使用两个液控单向阀组成的连锁回路，方便实现任意位置上的锁紧。只有在H型电控换向阀通电切换时，压力油向液压千斤顶供油，液控单向阀在压力油的作用下单向打开，千斤顶才能运动。上横梁两端各2台YD600―180型自锁式液压千斤油顶也是采用并联回路供油及相同的两个液控单向阀组成的连锁回路，方便实现任意位置上的锁紧。
3.4预应力张拉及放张
3.4.1张拉方式
直线预应力筋及折线预应力筋均采用两端同步张拉方式，按照“单根初调、整体终拉、整体放张”的张拉工艺施工。
3.4.2 张拉顺序
先初调直线预应力筋，再初调和张拉折线预应力筋，最后张拉直线预应力筋。
① 单根初调顺序：
a. 张拉直线预应力筋：先张拉中部预应力筋，再拉上、下部预应力筋，按照左、右对称的方式进行张拉。b. 张拉折线预应力筋：由内侧向外侧、从上至下、两侧对称依次张拉。
单根初调顺序见下图。
② 整体终张拉顺序：
钢绞线初调完成后，先整体张拉折线预应力筋，后整体张拉直线预应力筋。
3.4.3 张拉工艺
① 调整张拉横梁及锚板位置，使锚板上预应力筋重心位置与箱梁的预应力筋重心设计位置相一致，检查锚板与钢横梁接触面是否处于同一平面。
② 单根钢绞线应力初调：钢绞线安装后，按照张拉顺序对各钢绞线进行单根初调。在梁体两端分别采用前卡式千斤顶，按照张拉顺序将单根钢绞线初调张拉至0.2倍抗拉极限强度应力值，并保持每根应力一致，实测伸长值初始点。由于张拉横梁为钢箱结构，在初调完毕整体张拉前，应对横梁中部的钢绞线进行补强，根据目前3孔箱梁试制过程，补强的应力为15～20％间，对中部钢绞线补强结束后，应及时在梁体两侧横梁外钢绞线粘贴观测线，以观测钢绞线在张拉、持力及放张过程中的滑丝情况。
③ 钢绞线整体张拉：单根钢绞线应力初调完成后，进行钢绞线整体张拉。在梁体两端分别采用YD600―180型自锁式液压千斤顶同步张拉至δk，持荷3min，测钢绞线伸长值，最后锚固，检查横梁、锚具受力情况，锁定千斤顶，安装支撑螺杆。张拉过程中，应严格控制箱梁横梁位移的同步性，尽可能的保证箱梁两侧钢绞线伸长值（钢横梁的位移），位移不同步性控制范围0～15mm。在张拉作业过程中，根据初调后在钢绞线上设置的观测线，注意观察钢绞线的断滑丝情况，如发现观测线整体线性出现跳动及非连续变化时，及时更换夹片或钢绞线。
④ 检测预应力筋应力符合要求后，浇筑梁体混凝土。
3.4.4 预应力放张
① 放张条件
a. 放松应力前，必须对梁体进行检查，如发现梁体预应力部分的混凝土有缺陷时，必须及时进行修补，并养护达到设计强度后方可放松应力。
b. 梁体混凝土强度应达到设计值的90%以上,即≥48.5MPa（45MPa+3.5 MPa）、弹性模量达到相应值，即≥34.5GPa，且混凝土龄期不少于72h方可进行。
② 放张顺序
放张时应先放张腹板筋（折线筋），后放张底板筋（直线筋）。预应力筋采用两端整体同时缓慢放张，并观察传力柱的受力情况。
③ 放张工艺
a. 当梁体混凝土达到放张条件后，松开箱梁两侧模板及预埋支座板、防落梁板的安装螺栓。
b. 腹板折线筋：采用千斤顶整体放张工艺。
首先解除所有导向装置支撑侧板，使梁体预埋部分和基础固定部位分开，以避免预应力放张时制梁台座受力损坏，影响放张效果；
然后先打开一端千斤顶液压锁，同步顶升千斤顶，使梁体外长度为3.3m的钢绞线产生1mm的伸长量后即可取出本端支撑螺杆，再将另一端的支撑螺杆采用同样的方法取出。要使3.3m长的钢绞线产生1mm的伸长量，根据ΔL=（Ap-Ep）/PnL可得：每根钢绞线需施加8.27KN的应力。
最后两端千斤顶同时缓慢回油，同步放松所有千斤顶，直到预应力筋全部放松为止，锚具底部与钢横梁端面离开即已退锚，将工具夹片退出。
c. 底板直线筋：待腹板折线筋放张完成后，采用上述同样方法进行底板直线筋放张。直线筋梁体外长度为6.2m的钢绞线产生1mm的伸长量，每根钢绞线需施加6.0KN的应力。
d. 放松应力时，千斤顶回油必须缓慢均匀，不得时快时慢或一端放张。
e. 放松应力后应实测梁体弹性上拱度，实测值不应大于1.05倍设计计算值。
3.4.5 预应力筋、导向装置凹穴封堵
放张后，预应力筋应采用砂轮片切割。预应力筋封堵前，封堵处梁体混凝土应凿毛，封堵应采用为微膨胀混凝土，混凝土强度等级与梁体相同。封堵后，在封堵范围内采用聚氨酯防水涂料进行防水处理。
梁底导向装置切割后外露面涂刷防锈剂，凹穴部位采用与梁体混凝土色泽一致的环氧树脂混凝土封堵，其抗压强度不应低于梁体强度。
3.4.6 注意事项
① 控制张拉应力应按设计的有效预应力及各项实际应力损失之和计算决定。试生产时，应对预应力筋摩阻损失实际测定，并至少对两孔箱梁进行折线筋的预应力瞬时损失测试，根据实测结果对张拉控制应力作适当调整，以保证预应力准确。
② 控制张拉应力以油表读数为主，以预应力筋的伸长值作为校核。如实际伸长值与理论计算伸长值相差大于±6％时，应查明原因及时处理后再继续张拉。理论计算伸长值应按预应力筋实测弹性模量计算，实测伸长值应以20％张拉力值作为测量的初始点。
③ 张拉完毕后，应及时浇筑混凝土，从张拉完毕至开始浇注混凝土时间不应超过2h。混凝土浇筑前，应对预应力筋应力进行抽查，应力损失超过3%时，应及时补拉。
④ 预应力筋张拉和混凝土浇筑时的环境温度应保持在0℃以上，预应力筋张拉与混凝土浇筑时的环境温度差不应超过5℃。
⑤ 工具锚的工具夹片使用前应经过逐个外观和探伤检验，其使用次数亦不得超过50次。
4 结束语
2006年8月21日，项目部成功预制第一孔先张箱梁，2006年9月21日，该孔箱梁静载试验静活载挠跨比为1/4861，远小于设计值1/3982，先张箱梁张拉体系完全满足施工要求。
参考文献：
[1] 刘斌，孙金更等。客运专线预应力混凝土预制梁暂行技术条件[M].北京：中国铁道出版社，2005
[2]行业标准.铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计规范（TB10002.3-2005）[S].北京：中国铁道出版社，2005
作者简介：周文武，1978年06月08日，工程师，现场从事铁路施工管理工作。
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。