预应力空心板施工工艺探讨

汤伟军

摘要：先张预应力混凝土空心板因其使用稳固、造价低、施工方便、施工速度快、可大批量工厂化集中预制而得到广泛应用，文章对其施工工艺进行了探讨。

关键词：预应力混凝土；施工工艺；空心板

中图分类号：U448文献标识码：A文章编号：1009-2374（2009）05-0148-02

一、预应力混凝土结构施工的基本概念

1．有效预应力。有效预应力是力筋张拉后，从锚下控制拉应力中扣除相应阶段的应力后在钢绞线中实际存在的预应力。有效预应力过大，则会产生如下问题：（1）钢绞线可能被拉断；（2）施工阶段可能会引起构件某些部位受到拉力(受拉区)甚至开裂；（3）使开裂荷载与破坏荷载相近，一旦裂缝，将很快破坏，即可能产生无预兆的脆性破坏，另外还会增大预应力钢绞线的松弛损失。

2．预应力损失。预应力损失，将预应力钢绞线张拉到控制应力后，由于种种原因，其拉应力值将逐渐下降到一定程度，即存在预应力损失。经损失后预应力钢绞线的应力才会在混凝土中建立相应的有效预应力，因此只有正确认识和计算预应力钢绞线的预应力损失值，才能比较准确地估计混凝土中的预应力水平。

3．预应力混凝土结构优缺点。预应力混凝土结构有下列主要优点：（1）提高了构件的抗裂度和刚度。对构件施加预应力，大大推迟了裂缝的出现，在使用荷载作用下，构件可不出现裂缝，或使裂缝推迟出现，因而也提高了构件的刚度，增加了结构的耐久性；（2）可以节省材料，减少自重。预应力混凝土由于必须采用高强材料，因而可以减少钢筋用量和减少构件截面尺寸，节省钢材和混凝土，降低结构物自重。这对于自重所占比例很大的大跨径公路桥梁和城市桥梁来说，有着显著的优越性。一般大跨度或重荷载结构，采用预应力混凝土结构是比较经济合理的；（3）可以减小梁的竖向剪力和主拉应力。预应力混凝土梁的曲线钢筋，可使梁中支座附近的竖向剪力减小，又由于混凝土截面上预压应力的存在，使荷载作用下的主拉应力也相应减小，有利于减薄梁的腹板厚度；（4）结构质量安全可靠。施加预应力时，钢筋与混凝土都经受了一次强度检验。如果构件在钢筋张拉时表现质量良好，那么，在使用时也可以认为是安全可靠的。

预应力混凝土结构也存在着一些缺点：（1）工艺较复杂；（2）需要专门设备；（3）预应力反拱不易控制；（4）预应力混凝土结构的开工费用较大。

二、预应力混凝土构件施加预应力的方法

1．先张法。先张法即先张拉钢筋，后浇筑构件混凝土的方法。先在台座上，按设计规定的拉力张拉钢筋，并用锚具临时固定，再浇筑构件混凝土，待混凝土达到一定强度后，放松预应力钢筋，让钢筋的回缩力，通过钢筋与混凝土间的粘结作用，传递给混凝土，使混凝土获得预压应力。通常通过张拉千斤顶张拉钢绞线给混凝土施加预应力，其基本工序为：（1）预制台座上用张拉千斤顶张拉预应力钢绞线至控制应力，并靠自锚体系固定；（2）支模并浇灌混凝土；（3）养护混凝土(蒸气养护)至其达设计强度的80%时，放张预应力钢绞线。先张法中，当预应力钢绞线张拉完毕固定在台座上时，有预应力松弛损失；而实际上，切断钢绞线后，预应力钢绞线与混凝土间靠粘结传力，在构件两端之间，预应力钢绞线长度也基本保持不变，因此还要发生部分应力松弛损失。先张法所用的预应力钢筋，一般可用高强钢丝、直径较小的钢绞线和小直径的冷拉钢筋等，以获得较好的自锚性能。用先张法生产预应力混凝土构件，除千斤顶等设备外，一般都需要有用来张拉和临时固定钢筋的台座。台座因要承受预应力钢筋的巨大回缩力，设计时应保证它具有足够的强度、刚度和稳定性，因此初期投资费用较多。但先张法施工工序简单，钢筋靠粘结力自锚，不必耗费特制的锚具，临时固定所使用的锚具，都可以重复使用，一般称为工具式锚具或夹具。因此，在大批量生产时先张法构件比较经济，质量也比较稳定。

2．后张法。后张法是浇筑构件混凝土并养护后，再在构件上张拉钢筋的方法。先浇筑构件混凝土，并在混凝土构件中预留孔道，待混凝土达到一定强度后，将钢筋穿入预留孔内，以混凝土构件本身作为支承件，张拉钢筋，使混凝土构件也同时被压缩。待张拉到设计拉力后，用特制的锚具将钢筋锚固于混凝土构件上，使混凝土获得并保持其预压应力。最后，在预留孔内压注水泥浆，以保护预应力钢筋不致锈蚀，并使它与混凝土粘结成为整体。由上可知，施工工艺不同，建立预应力的方法也不同：后张法构件是靠锚具来传递和保持预加应力的，先张法则是靠粘结力来传递、并保持预加应力的。

三、预应力施工张拉工艺

1．做好施工中的预施应力的控制。预应力张拉时，由技术人员对张拉油表进行控制，以便减小预施应力的操作误差。同时，把张拉千斤顶改用穿心顶楔式千斤顶，减小由于人为装夹片，使夹片安放不均，而使钢绞线回缩不一致的预应力损失。

2．控制钢绞线张拉时间。每槽梁混凝土灌注前，才能张拉钢绞线，如提前几天张拉钢绞线，会使钢绞线应力松弛损失过大。

3．张拉前的准备。（1）建立健全张拉作业组，技术培训考试合格后，持证上岗；（2）张拉设备的检验标定；（3）张拉千斤顶的张拉力应大于所施预应力最大值的1.2～1.5倍，使用前先做摩阻系数的测定，在压力机或压力盒上进行，经传感器和数字显示仪测出摩阻系数f值，试验次数不低于5次，当f值大于1.05时此千斤顶不能使用；（4）油压表精度等级不得底于1.0级，表面最大读数为最大张拉力的1.5～2.0倍，使用前要到国家计量部门进行精度检验标定；（5）在检验标定中，要求将千斤顶、油压表、油压泵、配组送有资格的计量单位进验定，并要明显编号；（6）检验周期：新购设备必须做检验标定，当千斤顶和油压表使用200频次时，或千斤顶受瞬时猛烈冲击(如在断丝突然卸荷)以及千斤顶、油压表修复后，要重新检验标定，方可使用；（7）锚具使用前送有资格的计量单位进行硬度与锚固力值测试，洛氏硬度值在59～62之间。

4．预应力张拉作业。（1）预应力张拉作业张拉原则。使硅梁体的两端面均匀均布受力。严格按设计图给定的顺序进行张拉；予施应力张拉，油泵不可给油过猛，采用分级加载以5MPa/次为一进级的逐级加载张拉方法；两端对称同时张拉，同步同级进行；（2）张拉作业。1）张拉端要设置面积不少于3m2的作业工作平台，四周设好安全防护栏；2）装夹片时，除保证其清洁度外，还要做到一组夹片的后端应在同一平面内，且开口一致，并用钢管捣密实，避免出现错台而影响千斤顶限位板正常工作；3）安装锚具时，一定要保证锚具组合件的清洁，锚具表面用棉布擦干净，工作锚安装时应保证其端面与千斤顶张拉端锚垫板口平面密贴。之间不允许夹杂任何杂质，特别不允许有任何油渍；4）工作锚夹片应用蜡纸封好，不可污染；5）装锚结束后，重新检查油泵与千斤顶的联结油管接头，查看有无漏油等现象；6）观察有无脱锚现象，以及千斤顶轴线与张拉方向是否与钢铰线轴心成一致；7）张拉作业采用两端同时对称张拉，以5MPa/次进行逐级加载；8）张拉完毕后，采用伸长值与张拉应力进行双向控制检查，以应力控制为主，实际伸长值与理论伸长值进行比较校核。当实际伸长值与理论值误差在6%以内时，认定为满足设计及施工规范要求。否则应查明原因重新进行张拉；9）在预应力张拉作业完后，应检查预应钢绞线断丝、滑丝等情况。

参考文献

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