张拉技术（精选12篇）
张拉技术 篇1
摘要：结合工程实际体会,对预应力钢绞线张拉施工中伸长量的测量、张拉预应力的确定和张拉时间的选择等问题进行了探讨,指出了经常遇到的一些误区,从而为类似工程预应力张拉施工积累经验。
关键词：连续梁,预应力,施工技术
作为预应力连续梁桥施工中的一个重要环节,即预应力张拉力技术,也随着预应力梁桥施工的广泛采用而得到了较快的技术提高和经验积累。预应力钢绞线的张拉是预应力连续梁桥施工中最重要的工序,稍有不慎,就会造成施工质量事故。虽然该项技术已比较成熟,但在施工过程中,仍有一些工程师或技术人员对某些细节问题把握不准,所以有必要对某些技术问题做进一步探讨。
1 工程简介
沪蓉国道主干线南京绕越高速公路东南段与已建南京长江三桥相接,与在建的长江四桥相接,全长41.2 km。南庄互通主线桥全长1.02 km,上部构造全部采用预应力连续箱梁结构,其中左幅第3联跨径布置为3×20 m,采用单箱三室结构,C50混凝土,主要几何尺寸为:顶板宽16.75 m,底板宽11.75 m,悬臂长2.5 m,梁高1.3 m,顶板、底板厚度均为0.2 m,悬臂厚0.15 m～0.45 m。
箱梁腹板设置了18束9ϕj15.24钢束,张拉吨位为1 777.5 kN,设计要求预应力钢束的张拉须对称均匀,先中间后两边,从下向上。梁段混凝土达到设计强度90%以上,并不少于7 d龄期的情况下方可张拉。钢束张拉采取张拉力和延伸量双控。实测与计算的张拉量相差不大于6%。
2 张拉施工中的问题
预应力张拉工作量非常大,其工作质量会直接影响到工程的总体质量与进度。在张拉施工的初期阶段发现某些施工人员对三个方面的问题把握不准或存在认识误区,三个问题为:伸长量的测量,张拉力的确定及张拉时间的选择。
3 张拉长度的测量
张拉长度测量的时机应是达到规定的持荷时间后补足到张拉控制预应力准备回油锚固时,而有很多施工人员在千斤顶卸载后测量伸长量,这样就少计算了张拉端和锚固回缩量,使测量的伸长量偏小。
JTJ 041-2000桥梁施工技术规范12.8.3-4条中规定初应力以前的伸长量可采用实测的相邻级别伸长量来推算,总的伸长量为初应力之后的实测伸长量加推算的初预应力之前伸长量,笔者认为直接用初应力之后实测的伸长量来推算总伸长量更为简洁和精确。
4张拉应力的确定
桥规表12.9.2-1及表12.10.3-1中对低松弛力筋的张拉程序均为0※初应力σcon(持荷2 min锚固)。
桥规表12.9.2-1注(1)解释,σcon为张拉时的控制应力值,包括预应力损失值。而一般设计文件中也只规定了张拉控制力σcon,但这里所指的张拉控制力σcon是否已包括锚圈口摩阻预应力损失值,规范和设计文件中交代的不是很清楚,因此有许多技术人员把它当成了千斤顶的最终张拉应力。
实际上规范和设计文件中所指的张拉控制应力σcon并没有包括锚圈口摩阻预应力损失值,这可能是由于不同的预应力张拉及锚圈口摩阻预应力损失值的有无和大小均不相同。桥规条文说明第12.8.3.1条明确指出,设计规范规定了锚下的预应力筋的张拉控制应力,所以张拉控制应力σcon加上锚圈口摩阻预应力损失值才是体外最大张拉控制应力,即张拉时油表显示的应力。对于夹片锚固体系来讲,锚圈口摩阻预应力损失值大约是2.5%σcon～3.0%σcon,那么千斤顶的张拉应力为102.5%σcon～103.0%σcon。
5张拉时间的选择
为了保证施工质量和安全,规范和设计文件都规定了预应力筋张拉时混凝土的强度要求,所以大部分人认为只要混凝土的强度合格就可以进行张拉作业了。笔者认为应该采取混凝土强度和弹性模量双控的原则,由于高效减水剂在混凝土配合比中的普遍应用,导致混凝土的早期强度都比较高,而弹性模量与强度的增长并不成正比,弹性模量较低就过早的进行预应力施工会使构件的起拱偏大,会严重影响后续工程的施工,甚至造成质量事故。
6结语
结合在连接线工程中的预应力张拉施工中存在的具体问题,对上述三个主要方面的问题进行施工控制与修正,使得连接线工程预应力箱梁的施工质量得到了有效保证,本联现浇箱梁在预应力张拉时施工、监理单位均全过程旁站控制,施工过程正常顺利,计算结果满足规范要求。
本文对预应力钢绞线张拉施工中伸长量的测量、张拉应力的确定和张拉时间的选择等问题进行了讨论,指出了经常遇到的一些误区,在同类工程中有一定的参考价值。
参考文献
[1]苏明.预应力长直束张拉监控[J].山西建筑,2007,33(22):171-172.
张拉技术 篇2
1、施工准备
1.1、预应力张拉材料的质量控制
严把材料质量关，产品要有出厂合格证，对到场材料进行检验，其强度、刚度、严密性及螺旋压接缝咬合牢度等各项指标均达到质量标准方可使用。
对进到现场的材料妥善保管，并采取防雨、防潮措施，按施工进度计划进料，或在施工现场随用随加工制作。有严重锈蚀的不得使用，作报废处理。
波纹管在运、安放过程中，减少或防止外力作用．防止波纹管变形，发现变截面的波纹管及时更换。加强对波纹管的保护减少对其损伤。减少电焊作业。在普通钢筋骨架成型后再铺设波纹管，用振捣棒振捣混凝土时，要避开波纹管接头。用大规格的波纹管作套管，套管长20～30cm．管道接头在套管内要对口、居中．两端的环向缝隙用胶带封闭严密。
1.2、预应力张拉设备的选择
施加预应力前应对张拉设备进行核查。施加预应力所用的机具设备以及仪表应由专人使用和管理，并应定期维护和校验。千斤顶及其配套的油汞、油压表一起进行校验。校验仪器可采用压力试验机、标准测力计或传感器等。与每台油泵配套的压力表备有两块，在操作时，一块作为备用。张拉力与压力表之间的关系曲线通过校验得出。张拉机具设备与锚具配套使用，并在进场时进行检查和校验。使用期间的校验期限应视机具设备的情况确定，当千斤顶使用超过6个月或200次或在使用过程中出现不正常现象或检修以后应重新校验。弹簧测力计的校验期限不宜超过2个月。1.3、预应力筋的加工与安放质量控制
（1）预应力筋下料时钢筋、钢绞线的切断，采用切断机或砂轮锯，不得采用电弧切割。下料根据施工部位的先后顺序进行。所下料要及时编号，编号用胶带贴于材料两端，当每束下料满足数量时，用细铁丝分段绑扎，以备吊装。当钢绞线下料过长时，为起吊方便，把下完的按1m直径盘起，盘起的钢绞线应盖好，以免腐蚀。
（2）预应力筋要有出厂质量标准书，按规范要求认真进行检验与试验，抗拉强度、伸长率和松驰度均应满足规范要求。
（3）预应力筋治锈防锈，对于轻微浮锈，除锈后可直接使用；对于轻度锈蚀者，应作检验，合格者除锈后使用。钢绞线被固结在孔道内，不能自由窜动。
（4）预应力筋穿束后，应认真检查波纹管有无破损处，若发现应即使处理，更换。在浇注混凝土时，设专人随时穿动钢束，避免漏浆固结。
（5）对于钢丝束、钢绞线相互扭结或各丝、各股预应力筋受力不均匀，摩阻力值增大，易发生段丝、滑丝。编束时，严格按工艺规程要求进行分丝、梳丝、理顺排列顺序，并分段绑扎牢固。（6）按规范要求对夹片、锚具进行硬度检查，合格品才能使用。安装夹片时，夹片外露要整齐、缝隙均匀。张拉前要认真检查一次，各道工序均应符合要求。
2、预应力筋张拉施工
腹板钢束均采用两端张拉，张拉顺序为N1、N3、N2、N4号钢束，张拉时，先调整到初应力，再正式张拉和测量预应力钢材的伸长值，钢材张拉采用应力、应变双控制，以应力为主，用测伸长量进行校核。伸长量计算见后附表。在张拉过程中，实际所量测的伸长值未包括张拉到初应力的伸长值，因此，实际伸长值还应计入初应力的伸长值，以使其与理论伸长值相对应。张拉前先对孔道冲洗，将孔壁内的杂物冲洗掉，并检查有无串孔现象，然后再用吹风机吹干孔道内水分，并用检孔器检查孔道是否通畅后再进行张拉。
装配式预应力箱梁分两次施加预应力，负弯矩预应力在箱梁吊装就位，现浇连续接头混凝土后在桥面上施加，预制时仅对正弯矩预应力进行张拉。当箱梁混凝土达到规定强度后（达到预制箱梁50#混凝土90%）进行张拉，张拉要求在两端同时进行，且应在横桥向对称均匀张拉，张拉时注意两端操作要一致，并且注意对钢绞线的双控。（伸长量与施加应力值按照《公路桥涵施工技术规范》（JTJ041-2000）中公式▲L=PP*X/AP/EP以及PP=P*（1-e(-(KX+Uθ))）/（kx+uθ）；其中U=0.20，K=0.0025，钢筋回缩锚具变形取6mm；θ为设计角度，AP=140mm，EP=1.95*105Mpa，钢绞线张拉锚下控制应力为σk=0.75Rby=0.75*1860≥1395Mpa。①、张拉前的准备工作
（1）、箱梁验收，混凝土强度达到90%后张拉。穿束张拉前，对构件的质量，几何尺寸等进行检查，预留孔道应用通孔器或压气、压水等方法进行检查。构件端部预埋铁板与锚具和垫板接触处的焊渣，毛刺、混凝土残渣等要清理干净。
（2）、标定千斤顶油表读数，施工过程中定期检校，依据标定的曲线计算各张拉力对应的油表读数。
（3）、穿入钢绞线：对加工好的钢绞线进行编号，钢绞线穿束时，将一端打齐套上穿束器，将穿束器的引线穿过孔道，然后向前拉动，直至两端均露出65cm的工作长度，穿束后检查两端编号，防止钢绞线在孔道内交叉扭结。
②、预应力的张拉程序
预应力钢绞线张拉顺序严格按照图纸要求进行张拉，千斤顶张拉作用线与预应力钢绞线的轴线重合一致。
钢绞线的张拉程序如下：0→10%σk（初张拉）→ 20%σk→100 σk(持荷2分钟)→锚固。钢绞线的实际伸长量与理论伸长值的差值应控制在±6%以内，否则应暂停张拉，分析原因提出解决方案，待监理工程师审批后方可继续张拉。
③、张拉的操作步骤
四人配备一套张拉顶，一人负责油泵，两人负责千斤顶，一人观测并记录读数，张拉按设计要求的顺序进行，并保证对称张拉。
A、安装锚具，将锚具套在钢丝束上，使分布均匀。
B、将清洗过的夹片，按顺序依次嵌入锚孔钢丝周围，夹片嵌入后，人工用手锤轻轻敲击，使其夹紧预应力钢丝，夹片外露长度要整齐一致。
C、安装千斤顶，将千斤顶套入钢丝束，进行初张拉，开动高压油泵，使千斤顶大缸进油，初张拉后调整干斤顶位置，使其对准孔道轴线，并记下千斤顶伸长读数。
D、初始张拉，继续张拉，到达20%初应力时，记下千斤顶伸长读数，两者读数差即为钢绞线初张拉时的理论伸长量。
E、继续张拉到钢丝束的控制应力时，持荷2min然后记下此时千斤顶读数。计算出钢丝束的实测伸长量并与理论值比较，如果超过士6%应停止张拉分析原因。
F、使张拉油缸缓慢回油，夹片将自动锚固钢铰线，如果发生断丝滑丝，则应割断整束钢丝线，穿束重拉。
G、张拉油缸慢慢回油，关闭油泵，拆除千斤顶。④、张拉时的注意事项
A、严格按照操作程序进行张拉，严禁违章操作。B、张拉时千斤顶前后应严禁站人，防止发生安全事故。C、千斤顶后方安放张拉防护墙，防止钢铰线及夹片飞出伤人。D、千斤顶安装完毕，安全员检查合格后方可张拉。⑤、箱梁预拱度的观测
张拉完成后，在梁的顶面中心线距梁端0.5m处设两点，以两点平均值用水准仪观测跨中1d、3d、7d、14d、30d、60d的上拱值，并做好记录，给出其变化曲线并注意与理论值相比较，若正负差异超过20%则应暂停施工。待查明原因，采取措施并征得监理工程师同意后方可继续施工。
3、压浆及封锚 预应力张拉完毕后应及时将孔道中冲洗干净，吹除积水，尽早压浆。压浆使用压浆泵从梁的最底点开始，在梁端压浆孔各压一次，直到规定稠度的水泥浆充满整个孔道为止；孔道压浆建议采用真空吸浆法施工。水泥浆水灰比控制在0.4-0.45之间。膨胀剂的用量根据试验试配而定，水泥浆稠度控制在14-18S之间，在现场备有1725ml漏斗随时作漏斗试验，一般每4袋水泥（50kg/袋）做一次。水泥浆在使用过程中应频繁搅动，宜在30-40min内用完。具体步骤如下：
①、压浆采用活塞式灰浆泵压浆，压浆前先将压浆泵试开一次，运转正常并能达到所需压力时，才能正式压浆，压浆时灰浆泵泵压保持在0.5-0.7MPa。压浆前用压力水冲洗湿润孔道，并用空压机吹除孔内积水。从下至上进行压浆（比较集中和邻近的孔道，先连续压浆完成，以免串到邻近孔后水泥浆凝固，堵塞孔道）。
②、当梁另一端排出空气-水-稀浆至浓浆时用木塞塞住流浆，并提升压力至0.7MPa，持压2分钟，从压浆孔拔出喷嘴，并立即用木塞塞住。压浆中途发生故障，不能连续一次压满时，要立即用高压水冲洗干净，故障处理完成后再压浆。
③、构件中的锚具对其应进行封锚；在压浆后应先将其周围冲洗干净、凿毛，然后设置钢筋网并浇筑封锚混凝土。
3、预应力张拉施工质量控制
3.1、第一，绑扎钢筋时应将预应力孔道固定牢固，孔道符合设计要求。第二，锚具位置安装严格按设计要求，位置要精确。第三，浇筑锚垫板后细石混凝土时应振捣充分，保证粗细骨料均匀。避免张拉时将混凝土拉裂。第四，张拉时要严格按照张拉程序进行，严格控制张拉伸长量。第五、孔道灌浆应密实、饱满。
锚具是结构或构件的重要组成部分。它是保证预应力值和结构安全的关键。因此应尺寸准确，有足够的强度和刚度，受力后变形小，锚固可靠滑移不超过规定值，并能保证灌浆畅通。锚具的固定位置应准确，如果偏差太大张拉时容易将混凝土拉裂，混凝土浇筑时尤其要注意锚具后骨料的均匀性。3.2、预留孔道应注意的问题 ①、预留孔道的位置
钢筋绑扎及模板支立应符合设计要求，在施工时尤其要注意预应力钢筋预留孔道的位置必须符合设计要求。
②、施工时预留孔道的位置一般放置橡胶管，浇筑后再抽掉，抽管时间应根据水泥品种、水灰比、气温和养护方法等条件通过试验确定，一般抽管是以能顺利抽出和孔道不坍塌为宜，故抽管时间在混凝土初凝之后终凝之前进行。抽管顺序为先上后下，先曲后直。使用胶管预留孔道时应注意：1）胶管必须具有良好的密封装置，不允许在混凝土硬化过程中漏气或漏水，否则将影响成孔质量，因此在施工前对所用胶管必须作压力试验，检查有否漏气或漏水现象，密封装置是否完好。2）胶管的接头处理：用胶管预留孔道，长度较长，当需要接长胶管时，接头处必须密封。以防在振捣混凝土时胶管受振位移。3.3、后张法张拉工艺控制要点（1）预应力后张法前的准备工作：对预应力筋施加预应力之前，应对构件进行检验，外观尺寸应符合质量标准要求。张拉时，构件混凝土强度应符合设计要求；设计无要求时，不应低于设计强度等级值的75%。对预留孔道应用通孔器或压气、压水等方法进行检查。端部预埋铁板与锚具和垫板接触的焊渣、毛刺、混凝土残渣等应清除干净。钢筋穿束前，螺丝端杆的丝扣部分应用水泥袋纸等包缠2-3层，并用细铁丝扎牢；钢丝束、钢绞线束、钢筋束等穿束前，将一端找齐平，顺序编号。对于较长束，应套上穿束器，由引线及牵引设备从另一端拉出。对于夹片式锚具，上好的夹片应齐平，在张拉前并用钢管捣实。预应力筋的张拉顺序应符合设计要求，当设计末规定时，可采取分批、分段对称张拉。
（2）当预应力筋施加应力完成，卸载千斤顶后，应注意一下问题：
①、检查有无滑丝，若有滑丝，其数量不应超过总数量的1％，否则应对其进行更换后，重新张拉。
②、检查有无断丝，若有断丝，其数量不应超过总数量的1%，否则应其进行更换后，重新张拉。3.4、管道压浆及封锚质量控制
张拉技术 篇3
关键词：木结构；体外张拉；施工技术；试验研探
1 概述
有关建筑工程木结构施工技术中，结合参建的某木结构建筑主受力大跨度8.5m木梁结构，在结构选型时，拟采用两根松柏木结合一起进行使用，根据该段主结构受力计算，计算出该段木梁结构的最大挠度远远大于工装主要结构要求的挠度，无法满足使用要求，并给工程造成较大的损失。根据笔者带领团队经过思考，如果要让主木梁的最大挠度控制在标准范围之内，一种办法就是加大主木梁两根木头的横向截面积，另一种办法是通过增加支撑柱承受主木梁傳递的竖向荷载，但是这两种办法都将极大的增加成本投入，同时对建筑结构使用空间造成不可逆转的影响。
怎么能够及时解决本次建筑工程木结构主木梁跨度过大、挠度达不到标准要求的这类难题，笔者和团队一起大胆设想，拟采用参照混凝土体外预应力的思路，提出在主木梁体外亦考虑加设足够的预应力，充分发挥木结构本身的受压性能，使得木结构的拉压性能都能充分利用起来，特别是通过施加体外预应力，使得木结构克服自身客观的受拉能力不足的短板，达到优势互补的局面。通过初步设计，团队决定先根据施工实际，模拟受力情况，按照缩小一定比例的实体模型进行试验，通过试验验证该种技术的可能性及相关数据，再进行总结应用到实际施工中。
2 试验研探
2.1 试验总体设计
本次体外预应力施加试验所采用的试验主要材料包括，主大梁材料采用松木，共计2根，对其具体结构尺寸按照事先编制的试验方案进行量测记录；体外施加的预应力筋是根据木结构能够承受的压力进行计算，核实数量并对称安放；先连接两根一组的板材，设定多组对比组，根据组别再分别布设预应力筋，逐级施加荷载，经过记录相关数据，并及时进行分析，得出相关数据及改进意见，直至完成所有必需数据的收集及验证，达到试验的目的。
2.2具体步骤及要求
（1）试验设备仪器要求
试验主要采用多分点及多级均匀加载的方法进行试验，主要采用的仪器设备有施加主动荷载的小型液压千斤顶、测量荷载的装置如力感器，测量木梁结构挠度的百分表、为确保荷载逐级加载均匀的荷载分配梁以及其他仪器等设备装置。
（2）具体措施
试验过程中，在各次施加荷载过程中，应持荷时间达到一定时长，确保在试验过程中，木梁结构及钢绞线等主受力材料在加载过程中的各种情况及时被记录下来，通过相关预先设置的装置进行收集、记录并整理。加载过程中，应至少安排4人各司其职，其中总负责1人，统筹试验，其他3人分别进行施加荷载、数据记录以及试验现场的其他情况的及时解决等。试验过程中，加强数据观察和量测，发现异常立即停止，待找出原因并解决后方可继续进行试验加载。
2.3数据结果分析
（1）试验木材性能分析
在试验过程中，通过数据分析，能够及时对主木梁的材料力学性能进行分析复核。主要包括木结构物本身的含水量情况，实际弹性模量情况，抵抗弯曲的能力度等物理性能指标的测定及复核，这样就能更好更准确的获得相同材质木主梁的各种物理性能指标，为大跨木结构的实际施工积累可靠地经验。
（2）大跨木结构挠度分析
试验过程中，根据木结构的物理性能情况，采用多点分的施加荷载的方法。在进行预应力筋张拉过程中，严格按照事先计算好的各工况需施加的荷载进行预应力分级加荷载，分别根据试验步骤进行木结构在施加荷载及施加预应力的双重情况下，确定预应力施加的最佳荷载值及可允许的挠度范围内的最经济方式。通过试验对比，设置了体外预应力的木梁结构其刚度有着明显的提高，其在超荷载运营下其失效情况等同于普通木梁受超荷情况。
在试验过程中，相关的数据显示在不同工况情况下，实际记录的挠度值与设计计算的挠度值误差在规范范围内。同时，在预应力筋选取上，普通钢筋所达到的效果是最优的，能够满足设计及标准要求，且张拉力的实现无需借助预应力张拉设备，仅需要工地上常用扳手对预应力进行张拉锚固作业即可，极大的节省了常规体外木结构张拉所需的专用张拉设备，同时也降低了成本。根据试验数据表明，在预应力筋布设方面，预应力筋的布设方式导致的预应力及挠度不同，导致采用二次抛物线形与折线线形的相差1倍以上，充分证明试验中设置成折线线形的预应力筋的优势所在。在进行大跨度木梁张拉试验验证过程中，木结构梁在外荷载作用的情况下出现弯曲变形，一部分是由于竖向荷载产生的弯矩，另一部分是由于两端施加的预应力筋出现的压力继而产生的弯矩。在理论计算模型中，两者应是统一的，在实际试验过程中也验证了理论。
在实际的建筑木结构工程中存在着许多大跨径木结构梁的刚度及其承载力满足不了需求等情况。为了更好地针对上述问题进行处理，拟定一定等比例的实体木结构大跨梁模型，按照体外预应力施加荷载进行张拉，试验数据表明，其与等同截面的木结构相比较，设置预应力的木结构其在承载能力上和刚度上都有很大的提高，巧妙发挥出木结构的抗压性能，通过预应力筋把木结构的抗压性能转变成抗拉性能，从而使得木结构梁的抗拉性能进一步的提高，使得木结构在相同荷载作用下，其挠度达到设计及标准规范规定值。
3 结语
结合笔者及团队此次试验的结果来看，通过在大跨度木结构上施加体外预应力筋技术能够有效的解决大跨度梁因其客观条件限制在无法增大其横向截面面积以及通过增加支撑的情况下的挠度过大问题。根据这种施工技术手段可以多快好省的解决类似建筑木结构挠度过大问题。对于古代木结构建筑的加固维护及保证其正常运营提供了技术支持。同时，也为广大从事建筑工程大跨度木结构设计、施工及研究的人员提供一种新思路，期望为今后的大跨度木结构的创新发展起到抛砖引玉的作用。
参考文献：
[1]张济梅，李建雄，吴旭东.木结构体外张拉施工技术试验研究及应用 [J].施工技术，NO.22 2011
[2]袁建力.基于现代模拟分析技术的传统木结构研究 [J].土木建筑工程信息技术，NO.02 2013
现浇箱梁预应力张拉施工技术 篇4
1.1 疏港公路桥概况
福建厦漳跨海大桥V标段, 位于福建省漳州市龙海市境内。海平互通立交是工程的重要组成部分, 主要包括主线、A、B、C三个匝道以及疏港公路。疏港公路桥上部结构为5×25m+ (30m+40m+30m) +5×25m现浇预应力砼连续箱梁, 第一联及第三联梁高1.6m, 第二联梁高1.6~2.5, 顶板宽9m, 底板宽4.5m, 采用斜腹板构造箱梁翼缘板宽度两侧各宽2m。
1.2 疏港公路桥施工次序
疏港公路桥第二联100m采用整联整体现浇, 一次落架的施工方法。第一、三联分A节段55m, B节段70m, 分两次施工。
1.3 疏港公路桥预应力体系的简况
第二联采用两端张拉, 顶板预应力束采用9根ΦS15.2钢绞线, 腹板应力束采用15根ΦS15.2钢绞线。第一、三联分A、B节段张拉, 均为单端张拉, 顶、底板预应力束采用9根ΦS15.2钢绞线, 腹板应力束采用17根ΦS15.2钢绞线。A节段达到张拉条件时, 不拆支架张拉F1-1、F1-2、F1-3、T1、B1并灌浆, 用连接器接B节段的钢绞线, B节段达到张拉条件时, 不拆支架张拉F2-1、F2-2、F2-3、T2、B2并灌浆。
2 技术要求
2.1 材料要求
2.1.1 预应力钢绞线
采用高强度低松驰7丝捻制的预应力钢绞线, 公称直径15.20mm, 公称面积139mm2, 标准强度fpk=1860MPa, 弹性模量Ep=1.95×105MPa, 1000h后应力松驰率不大于2.5%, 其技术性能必须符合国家标准 (GB/T 5224-2003) 《预应力筋用钢绞线》的规定。
钢绞线运抵工地后应放置在室内并防止锈蚀。钢绞线的下料不得使用电焊或氧弧切割, 只许采用圆盘锯切割, 且应使钢绞线的切割面为一平面, 以便在张拉时检查断丝。抽检每批钢绞线的强度、弹性模量、截面积、延伸量和硬度, 同时应就实测的弹性模量和截面积对计算引伸量作修正。引伸量的修正公式为:
式中:E'、A'为实测钢绞线弹性模量及面积;
E、A为计算采用的钢绞线弹性模量及面积;E=1.95×105MPa;A=139mm2;
Δ为计算得到的引伸量值;Δ'为修正后的引伸量值。
2.1.2 预应力锚具
采用成品锚具及其配套设备, 并应符合国家标准 (GB/T 14370-2000) 《预应力筋用锚具、夹具和连接器》、交通行业标准 (JT329.2-97) 《公路桥梁预应力钢绞线用锚具、连接器试验方法及检验规格》等技术要求。
(1) 应抽样检查夹片硬度。
(2) 应逐个检查垫板喇叭管内有无毛刺, 对有毛刺者应予退货, 不准使用。
(3) 所有锚具均应采用整体式锚头, 不允许采用分离式锚头。
2.1.3 预应力管道质量
(1) 预应力管道采塑胶波纹管摩擦系数小而且不易变形。
(2) 所有管道与管道间的连接及管道与喇叭管的连接确保其密封性。
(3) 管道设“#”字形定位钢筋并点焊在主筋上, 不许用铁丝定位, 确保管道在浇筑砼时不上浮、不变位。管道位置的容许偏差平面不大于1厘米, 竖向不大于0.5cm。
(4) 管道轴线必须与垫板垂直。
(5) 截取2m~3m长的波纹管进行漏水检查。
(6) 焊接管道定位钢筋时应采取防护措施, 避免管道被电焊渣烧伤, 浇筑砼前应派专人对管道进行仔细检查, 尤其应注意检查管道是否被电焊烧伤, 出现小孔。
2.2 施工设备要求
采用ZB2×2-500型电动高压油泵和YCW400B千斤顶。开工前, 千斤顶和油表送有资质的计量机构做检测和标定。该种千斤顶每一行程为200mm, 钢绞线预留长度一般取700mm以上。单端张拉配千斤顶、油泵、9、17孔的限位板、工具锚板各2套;两端张拉配千斤顶、油泵、9、15孔的限位板、工具锚板各4套。
2.3 施工技术要求
(1) 预应力采用张拉力与引伸量双控, 引伸量误差应在±6%范围。
(2) 根据平均张拉力计算公式:Pp=P[1-e- (kx+μθ) ]/kx+μθ和理论伸长量计算公式:ΔL=PpL/ApEp计算疏港公路桥箱梁预应力平均张拉力及理论伸长量计算。张拉时将计算张拉力与千斤顶的张拉力相对照, 将实测的伸长量与理论计算的伸长量相对照, 这就是所谓的“双控”, 即张拉力达到设计张拉力, 伸长量误差应在±6%范围。
(3) 注意千斤顶内钢绞线伸长值△L’的剔除。张拉预应力筋所用之锚具采用OVM等自锚体系时, 实测延伸值是通过量测千斤顶活塞行程而得, 活塞行程反映了工具锚夹片位移, 因而也包含了千斤顶内部钢绞线的延伸, 该延伸值在计算实测值时应予剔除, 即△L=△L1+△L2-△L’。
3 预应力张拉技术
3.1 预应力张拉工艺流程
准备工作→锚具孔道千斤顶三对中→初张拉→张拉→控制吨位张拉→持荷3分钟→回油卸载→锚固→切端头钢绞线→砂浆封锚具→孔道真空压浆
3.2 预应力张拉操作要点
3.2.1 穿束
钢绞线采用卷扬机穿束, 穿束前检查和清理干净孔道内杂物。
3.2.2 初应力
初应力的取值, 国标规定不低于10%σk, 公路标准为10%~25%σk, 长索或曲索时, 初应力取大值。本桥的钢束较长且是曲线, 初应力取15%σk。
3.2.3 张拉
(1) 预应力筋的张拉力计算:Ny=N×δk×Ag×1/1000
式中:Ny为预应力筋的张拉力;
N为同时张拉的预应力筋的根数;
δk为预应力筋的张拉控制应力;
Ag为单根钢绞线的截面积。
本桥梁预应力张拉需用最大张拉力为:Ny=17×1376.4×139×1/1000=325.24t
经计算可知, 4台400t千斤顶进行同步张拉, 能够满足现场张拉的需要。
(2) 张拉准备工作。
(1) 根据校验张拉力与压力表度数之间的关系曲线或回归方程计算出控制张拉力吨位与压力表读数关系。
(2) 根据钢绞线实测的面积和弹性模量, 按照施工图中钢束的曲线要素, 逐级计算钢绞线的理论伸长量。
(3) 检查梁体砼强度, 须达到设计强度要求和龄期方可施加预应力。
(4) 检查油泵储油量, 必要时加注, 油泵、千斤顶、压力表根据校验配套情况对号入座。
(5) 检查波纹管成孔及钢绞线束, 确认钢绞线束的张拉顺序, 确定张拉操作人员并进行安全技术交底。
(6) 在张拉端设置安全防夹片弹出挡板, 以及醒目的安全警戒线, 严禁与张拉无关的人员进入张拉施工区域。
(7) 检查待张拉梁体的制作质量和砼强度报告, 是否达到设计要求。
(8) 检查锚垫板下砼是否密实, 对梁端和垫板周围进行清理, 以使锚板与垫板保持最佳吻合状态。
(9) 搭设张拉操作台, 要求操作台安全牢固, 并便于千斤顶吊装和转移。
(10) 张拉前安装器具的顺序:安装工作锚板→夹片→顶压器→千斤顶→工具锚→张拉→顶压锚固。安装夹片时应轻轻敲打使夹片端部平齐, 三块平片间隙不得夹有钢丝, 保持相同的隙缝;工具锚夹片表面均匀地抹上石腊, 以便张拉后自动退锚, 根据实际使用情况确定工作夹片的使用次数一般为5~8次。
(3) 张拉操作。
预应力钢束张拉顺序根据施工图设计要求为先由上而下张拉腹板束, 再由两侧向中间张拉顶、底板束。施加预应力采用“双控法”、“双对称” (同排横向对称、同束纵向对称) , 每次张拉须有完整的原始张拉记录。
(1) 量测引伸量的要求和方法。
张拉前应将所有钢绞线尾端切割成一个平面或采用与钢绞线颜色反差较大的颜料标出一个平面, 在任何步骤下量测引伸量均应量测该平面距锚垫板之间的距离而不可量测千斤顶油缸的变位量, 以免使滑丝现象被忽略。
(2) 预应力束张拉的操作 (如图1) 。
(3) 检查千斤顶有无滑丝。
查看δ3-δ2是否大于8mm, 如大于8mm, 则表明出现滑丝, 应查明原因并采取措施解决后方可继续张拉。再检查钢绞线尾端标记是否仍为一个平面, 如平面出现了变化, 说明有个别钢绞线出现了滑丝现象, 必须采取措施进行及时处理。
(4) 预应力筋张拉的实际伸长值△L, 按照下式计算:
△L1为从初应力至最大张拉应力间的实测伸长值;
△L2为初应力以下的推算伸长值, 可采用相邻级的伸长值。
(5) 进行实测引伸量与计算引伸量的比较
应使方可满足设计要求, 否则应查明原因, 并予以解决。
式中:Δ'为修正后的引伸量值
(6) 计算伸长值△L计算:△L=PpL/ (ApEp)
式中:Pp为张拉力 (N) ;L为预应力筋的长度 (mm) ;
Ap为预应力筋的截面面积 (mm2) ;Ep为预应力筋的弹性模量 (N/mm2) 。
(4) 封锚。
张拉完成后, 无异常情况则退出千斤顶, 切割钢绞线并做好压浆准备工作。
3.3 预应力施工质量控制和注意事项
3.3.1 预应力质量的控制
(1) 砼强度达到设计强度等级和龄期要求, 方可进行预应力张拉。
(2) 预应力的张拉班组须固定, 且应在有经验的预应力张拉工长的指导下进行, 不允许临时工承担此项工作。
(3) 预应力钢束应对称张拉。预应力采用张拉力与引伸量双控, 引伸量误差应在±6%范围, 每一截面的断丝率不得大于该截面总钢丝数的1%, 且不允许整根钢绞线拉断。断丝是指钢丝在张拉时或锚固时破断。每一钢束的滑丝、断丝数量不得多于一根, 否则换束重新张拉。
(4) 根据每批钢绞线的实际直径随时调整千斤顶限位板的限位尺寸, 最标准的限位板尺寸应使钢绞线只有夹片的牙痕而无刮伤, 如钢绞线出现严重刮伤则限位板限位尺寸过小, 如出现滑丝或无明显夹片牙痕则有可能是限位板限位尺寸大。
(5) 千斤顶在下列情况下应重新标定: (1) 已使用三个月; (2) 严重漏油; (3) 主要部件损伤; (4) 延伸量出现系统性的偏大或偏小; (5) 张拉次数超过施工规范规定的次数。
(6) 千斤顶和油泵须配套标定和配套使用;
(7) 严禁钢绞线作电焊机导线用, 且钢绞线的放置远离电焊地区。
(8) 预应力钢绞线管道应在张拉24小时内压浆。
(9) 张拉时统一指挥, 张拉速度尽可能保持一致。张拉过程中观察砼有无开裂、凹陷、或出现响动、异常现象, 发现异常立即停止并查明原因待处理后再张拉。
4 结语
预应力关系到桥梁的结构受力安全。预加应力不足, 会导致预应力砼结构出现裂缝。箱梁钢筋砼和预应力张拉的规范施工是预应力施工质量的保证。
箱梁施工过程中, 不规范施工波纹管道和钢筋可能给张拉留下麻烦。当按照规范的间距0.5m布置钩筋, 波纹管在浇筑时产生偏差很小, 不易发生崩裂破坏。施工时设置预应力孔道定位筋、上下层钢筋网的拉结筋。预应力孔道定位筋应和钢筋骨架可靠连接, 预应力孔道定位偏差应在规范限值之内。锚下部位砼须振捣密实。张拉施工须做好各理论数据的计算、张拉前准备工作和检查工作, 施加预应力采用“双控法”、“双对称”操作方法, 每次张拉须有完整的原始张拉记录。
摘要：本文介绍福建厦漳跨海大桥V标疏港公路桥现浇箱梁预应力张拉的施工工艺、技术和经验。
关键词：现浇箱梁,预应力张拉,施工技术
参考文献
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锚杆张拉有哪些控制要点？ 篇5
① 锚杆张拉前应进行原位试验，通过试验确定合理的张拉工艺，验证张拉指标，避免强行张拉，
② 张拉过程中应保持锚杆轴向受力，必要时应在托板和螺母之间设置球面垫圈，
③ 张拉力的大小须满足设计要求，张拉锚杆拧紧螺母的扭矩不应小于100N.M。
④ 托板安装后，应定期检查其紧固情况，如有松动，及时处理。
⑤ 对于间距较小的锚杆群，应注意相邻锚杆张拉时的相互影响。
张拉技术 篇6
关键词：内河桥梁；悬吊斜拉；吊索张拉优化
中图分类号：U448 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2013）20-0034-02
斜拉悬吊组合体桥梁造型新颖、整体刚度大，因此比较广泛地应用于我国内河桥梁中。但是由于这种桥梁属于新型的造桥结构，尚未有十分完备的施工经验，不少工程问题需要摸索解决，加之斜拉悬吊组合体的结构与一般桥梁相比复杂度较高，难以清晰地标度出其受力情况，而吊索张拉则属于非线性的过程，难以直观描述，所以为桥梁的设计与施工带来一些难以解决的问题。合理成桥状态内力分布是桥梁分步施工各阶段追求实现的目标和桥梁安全运营的基础。本文研究了悬吊斜拉桥梁吊索张拉优化，首先概述了悬吊斜拉桥组合体系桥梁吊索张拉与体系转换的常用手段，在此基础上从确立斜拉桥梁吊索张拉方案的原则、吊索张拉方案的改进与优化计算方法以及斜拉桥梁吊索张拉过程监测三个方面，阐述了自锚式悬索桥段吊索的张拉方案优化策略。
1 内河悬吊斜拉桥梁吊索张拉概述
悬吊斜拉桥梁具有独特的特点，决定了这种桥梁在建设中的具体工序必须遵循塔梁施工——缆索施工——体系转换的顺序。对于其中的塔梁施工，目前国内已经积累了许多成熟的施工工艺与管理方法，而缆索施工在我国的开展尚未很广泛，加上工艺复杂，积累的工程经验并不多，可资借鉴的经验也不够完善，因此在实际的施工过程中会面临不少的技术难题和管理问题。悬吊斜拉桥梁是近似闭环施工控制的典型桥梁类型。对于比较常见的斜拉桥和混凝土桥梁，基本上是以挂篮施工为主，在实际的施工中，能够对施工方案和施工质量进行评估并进行具有针对性的调整，能够让桥梁最后的线形和桥梁各部分所受的内力控制在当初设计最大限度之内。而本文所述的自锚式悬索，由于其结构的特殊性，主梁所受内力状态与连续梁相似，通过拉索索力改善主梁受力状态。难以在施工阶段通过不断的跟踪和调整对主缆线形进行改变。在这种情况之下，当桥梁的缆索施工完成之后，即使出现误差，也难以在后面的施工中进行调整。从这个角度讲，本文所涉及的内河悬吊斜拉桥梁施工属于开环系统。
当前，在业界范围之内，内河悬吊斜拉桥梁吊索张拉并不存在一个成熟的被广泛认可和采用的工程施工方法。对于这种桥梁比较先进的施工方法可以分为两种：第一种是整体顶升加劲梁，这种方法不必对桥梁吊杆张拉，但是施工难度比较大。第二种是先对吊索进行安装，再分阶段张拉，这种施工方式稍简单一些，但是这种方式会产生许多位移因素，施工控制较为复杂。本文采用的是后一种
方法。
2 内河悬吊斜拉桥梁吊索张拉方案的选择与优化策略
2.1 悬吊斜拉桥梁吊索张拉方案的原则
本文以某地的内河悬吊斜拉桥梁实例进行分析。由于悬吊斜拉桥梁同时存在刚性吊杆与斜吊杆，而在斜吊杆中，不但存在横向的倾斜，同时也存在纵向的倾斜。所以，在进行体系转换的过程中，必须充分考虑这些结构上的具体特点，同时兼顾工程项目对于工期的要求。所以，需要遵循的原则包括：
2.1.1 在桥梁吊索完工后，体系转换也完成时，应保证桥梁的所有构件在受力方面与具体的线形方面均与最初的过程设计没有较大的偏差。
2.1.2 在对吊索进行逐步张拉的过程中，吊索的上端连线与下端连线不能存在过大的纵向偏差，以免使吊索被损毁。
2.1.3 桥梁的加劲梁部位不可出现过大的应力，必须保证合理的强度。
2.1.4 桥梁的主塔与副塔不能存在过多应力，并且储备足够的压应力，避免出现过多的拉应力。
2.1.5 减少吊索张拉的次数。
2.2 方案的优化与选择
如图1所示为本文所选择的内河悬吊斜拉桥梁吊索张拉案例施工图：
结合前文所述的桥梁吊索张拉需要遵循的原则，本文结合工程实际情况，设计了三种具体的施工方案，下面对每一种方案进行详尽的阐述：
2.2.1 第一种施工方案。第一种施工方案采取的具体步骤是：（1）首先为桥梁安装主缆，对分锚索力进行有序的调整，逐步使桥梁的主缆形成线形；（2）为桥梁安装背索，实现背索的首次张拉；（3）对图1中的D7-D14进行安装，并进行张拉；（4）实现背索的第二次张拉；（5）对图1中的D5-D8以及D15-D16进行安装，并进行张拉；（6）实现背索的第3次张拉；（7）对图1中的剩余部分进行安装，并进行张拉；（8）实现背索的第4次张拉。
2.2.2 第二种施工方案。第二种施工方案采取的具体步骤是：（1）首先为桥梁安装主缆，对分锚索力进行有序的调整，逐步使桥梁的主缆形成线形；（2）为桥梁安装背索，同时保持背索处于无应力索长；（3）对图1中的所有斜吊杆进行安装，并进行张拉。
2.2.3 第三种施工方案。第三种施工方案采取的具体步骤是：（1）首先为桥梁安装主缆，对分锚索力进行有序的调整，逐步使桥梁的主缆形成线形；（2）为桥梁安装背索，同时保持背索处于无应力索长；（3）对图1中的所有斜吊杆进行安装，并由长到短进行张拉；（4）对图1中的剩余钢吊杆进行安装，并由长到短进行张拉。
在以上的三种方案中，斜拉悬索桥的塔顶位移均能够限制在0.6米之下，因此符合桥梁副塔位移的工程质量参数要求；对于从中间向两边张拉的顺序，事实证明会在实际操作的过程中有小部分的斜吊杆应力突破了技术体系的标准，因此在质量安全方面有不足之处。而对于前两种施工方案，在仿真过程中可知，由于应力等方面的问题，会导致斜吊杆应力超越了安全系数的范围，因此无法满足要求；加之方案一张拉的施工工序繁琐，因此通过择优，最后选取了方案三。
2.3 张拉施工所遵循的原则与监测
对悬吊斜拉桥梁进行施工控制，其目标是使成形的桥梁能够实现最初的设计方案。结合上文的分析，自锚式悬索施工属于比较典型的开环控制体系，因此，在悬吊斜拉桥梁逐步成型的时候，其具体的状态应完全按照施工的实际进行确定。此外，桥梁具体结构的施工质量会与桥梁的最终状态高度相关。所以在进行桥梁体系转换施工的时候，一定要结合桥梁具体的结构特点制定详细的控制目标。在桥梁施工的时候，如果处于悬索初张拉阶段，监控的重点应该放在桥梁悬索主缆的位移上；在桥梁施工到达力控阶段的时候，监控的重点应该放在吊索力上；在桥梁成形并进行局部调整的时候，监控的重点应该放在主梁的线形上。因为桥梁在受力的性质上属于体系受力，而悬吊斜拉桥梁的受力又拥有自调整的优势，所以必须保证对桥梁副塔的受力进行严格的监控。
2.3.1 对吊索张拉的控制。对桥梁吊索进行张拉，是桥梁在其施工的初始阶段，由于桥梁吊索的索力往往并不大，较小，在对其张拉进行控制的时候，可以使吊索无应力长度。在这个施工阶段，因为桥梁的吊索受力并不大，因此在对其受力进行测量时，往往会有比较大的误差，而其“无应力长度”则能够测量得比较准确，所以便于进行良好的控制。这一阶段的桥梁主缆尚不具备较强的刚度，吊点的位置也容易发生比较大的变化，考虑到桥梁主缆在线形方面很容易受到周围各类因素的影响，而其中温度的影响也不容忽视，所以以索力控制为主应该是比较合理的控制原则。
2.3.2 对吊索张拉的监测。本文所研究的案例在桥梁全部的刚性吊杆上均布设有液压传感单元，而全部的柔性吊索则布设有磁通量传感单元，所以，施工方只要结合这些传感单元所传递的实时数据便可获取背索所承受的拉力情况。在实现对张拉力的检测与控制时，结合实践经验，推荐以“频率检测法”和“油表检测法”的综合检测结果进行确定，这样能够最大程度上使控制精度得到保证，一旦桥梁吊索长度的理论数值与监控数值出现较大的偏差并且超过了阈值，应立即停止主要工序并严格查找原因，进行调整与弥补。
3 结语
斜拉桥体系的上部结构由梁、索、塔三类构件组成，斜拉桥在国内应用发展很快，本文结合内河斜拉悬吊组合体桥梁的结构特征与受力状况，以某地区内河大桥施工为实例，分析了自锚式悬索段吊索张拉方案，并对方案进行了评价与优选，本文的成果可以供内河桥梁的设计者与施工方借鉴，具有比较好的理论价值与实践意义。
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预应力钢结构虚拟张拉技术研究 篇7
预应力钢结构尤其是大跨度钢结构, 如张拉整体式、全张力柔性、悬拉锁结构等的施工, 与结构的成型过程有着直接的联系。如果选用的张拉力、张拉顺序、张拉设备不当, 都将使拉锁结构难以达到设计要求和使用要求。因此, 为了选择适当的方案进行设计和施工, 最近几年推出了虚拟现实技术———虚拟张拉技术[1]。
虚拟张拉技术是借助于计算机结合现实中的因素进行模拟仿真分析, 便于在施工前了解施工中可能遇到的问题, 避免施工过程中的安全隐患, 使建设单位和施工单位提前了解施工过程中可能遇到的问题[2]。在施工前采取一定的措施进行事前控制, 确保施工的顺利和安全实施, 不仅可以降低工程造价, 而且可以确保工程安全进行、缩短工期。
1 虚拟技术的必要性和作用
目前所建设的大跨度空间钢结构建筑, 尤其是钢结构拉索结构施工时, 可以采用刚柔相济后完全柔性的施工方案与虚拟张拉技术同时应用, 共同发展[3]。通常可以在以下几个方面进行应用:
( 1) 大跨度钢结构建筑因为其工程的受力情况的复杂性, 并且在施工过程中很多工作具有不可逆转性, 在施工过程中的受力情况也在不断发生变化, 因此为保证工程的施工可靠度, 应首先进行模拟分析, 当一切就绪时方可进行施工, 以避免施工过程中可能出现的重大事故和失误。
( 2) 在模拟分析后对施工方案进行优化再进行模拟, 以确保施工过程中的张拉顺序和张拉力, 因此进行模拟分析后选择最优方案进行施工。
( 3) 可以对张拉施工人员和张拉设备进行优化配置, 增大张拉的可操作性并且可以节省工程总造价, 必要时对张拉施工人员进行培训和考核[4]。
( 4) 采用模拟分析较试验室进行模拟试验和缩小模型节省时间、安全、造价低, 并且进行模拟分析时可以进行多次模拟操作, 精度也较试验室和缩小模型高。
2 模拟基本原理和技术应用
2. 1 模拟技术组成
模拟技术是根据预应力钢结构施工过程的实际操作进行分析, 其中包含了许多学科的共同建设。模拟技术的核心部分包括以下3 个方面:
2. 1. 1 可视化与交互技术
可视化是通过计算机显示技术与图形学融合, 将模拟施工过程通过映射方式进行交换的行为和过程; 而交互过程是现实生活中的人通过大脑判断与模拟分析的软件进行信息交流[5]。
2. 1. 2 建模技术
首先, 应先将施工过程在计算机软件中使用图形学建立一个与真实情况一样的模型。这个模型可以反映工程的形态和用途、类型等, 是真实工程的映射。根据实际施工工程的情况, 通过建筑用CAD等软件建立相同的模型, 形成一个可视化操作的模型。
2. 1. 3 仿真技术
对真实的工程进行模拟分析, 通过验算和对比, 最后优化得到最佳的方案进行张拉施工。因此, 模拟分析也可以称为是一种试验方法和手段, 但是与真实的试验相比, 模拟并没有将工程和构件缩小后进行计算, 而是根据真实数据进行处理, 因此采用模拟分析更具真实性和实用性。其中模拟仿真技术分析主要包括: 方案的优化分析、力学分析、结构转换、监控和预警、管理、维护等仿真。张拉仿真技术的基本原理如图1 所示。
2. 2 建模与仿真
2. 2. 1 单元模拟与分析
在预应力结构中, 索单元是最基本的单元。模拟分析通常分析预应力结构的初始状态、加载状态和卸载状态, 分析方法主要有连续化假定 ( 有限元分析) 和离散化假定 ( 非有限元分析) 。连续化假定是当前模拟分析使用最广泛的软件, 因为连续化简单易操作, 并且也易懂, 但其缺点是不接近于实际, 因为实际工程并不是连续性的, 而是具有较高的离散性, 因此, 离散化假定更适合预应力结构的模拟分析。使用离散化模拟分析时, 应该考虑以下假定: 大位移、小应变、只受拉力和自重、初始垂直度。应采用以下方法进行模拟: 离散二节点直线单元法、曲线索单元和基于Ernst公式的弹性模量法。
2. 2. 2 仿真分析
通常采用的模拟方法主要有以下4 种:
( 1) 等效荷载法。将预应力结构上受到的预拉力作为外部荷载, 不考虑结构的刚度。在我国的很多知名预应力钢结构中使用了这种等效荷载法进行模拟分析, 如成都新国际会展中心等。由于这种方法忽略了结构的刚度影响, 因此不能了解结构的较大位移和应力刚化效应, 也不能确定拉索之间的索力影响, 其模拟效果并不好, 因此在很多实际工程中很少使用等效荷载法。
( 2) 初始应变法。初始应变法较等效荷载法更先进一些, 它考虑了结构的刚度和拉索之间的索力影响, 相对于等效荷载法更准确、更先进一些。
( 3) 模拟环境降温法。在拉索受力时, 受力部位会产生变形和热量, 这些热量的积聚使预应力钢结构更容易发生变形, 间接地使结构发生初始应变。
( 4) 千斤顶张拉模拟法。在仿真模型建造中, 先在锚固与索端节点间设置“千斤顶”单元项, 然后再对该单元施加荷载温度使其伸长膨胀, 以逼真实际模拟的张拉。其思路与模拟环境降温法类似, 但是千斤顶法更多地是使温度荷载加在千斤顶上, 在预应力足够时, 再对拉索的伸长值进行精确计算。需要注意的是, 建模仿真时必须特殊处理。
2. 2. 3 张拉全过程模拟
由于预应力钢结构中拉索数量较多, 并且拉索的类型也千差万别, 因此施工过程中不可能对其进行整体性张拉。应该根据工作人员的经验、预应力结构的特点、设备数量、施工条件等确定张拉方案。由于预应力钢结构的刚度相对较小, 可采取分阶段、分批次进行张拉后考察群索之间的索力相互影响, 因此选择一个合理的张拉顺序和张拉力极为重要。
通常预应力拉索的全过程模拟分析主要有以下3 种方法:
( 1) 顺序法。顺序法又称为正算法。根据现场施工的正常顺序进行仿真分析, 循环之后得到真实的张拉力。
( 2) 逆序法。逆序法又称为倒序法, 即进行模拟分析时与实际情况恰好相反, 按照相反的顺序进行模拟仿真分析。具体做法为: 先做成最终模型, 然后按照相反的施工方案进行模拟, 最后得到的拉索模拟力即为拉索的真实张力。
( 3) 混合法。混合法即使用顺序法和逆序法共同进行模拟。首先采用逆序法假定结构的最终模型和无应力长度, 使用初始应变反映真实情况, 最后保留初始应变采用顺序法对预应力结构进行模拟仿真分析。
3 基于仿真虚拟技术的建筑施工
3. 1 虚拟技术的意义
利用虚拟技术模拟施工过程, 可在施工之前掌握各个部件的相互关系与对应位置, 对其采用多种不同的施工方案, 精确计算工况应力, 并且优化调整施工方案, 这对于建筑施工具有特殊意义。项目施工方案的选定与优化, 以施工经验、实际条件和施工工艺为出发点存在很多局限, 而且现代建筑施工还存在很多不确定的影响因素, 所以施工过程不能完全照搬复制。将仿真虚拟技术应用于施工中, 能科学、直观地展示施工措施与方法, 当方案对比定量完成后, 进行优化施工方案的选择。将新技术与革新引入仿真模拟技术, 能使施工人员在成本较低的情况下实践新思路与施工工艺, 同时对创造性的发挥与利用也有很大影响, 它能真实说明技术成效, 减少建筑施工过程的投入时间, 减小采用新工艺与新技术带来的风险。同时施工管理能提前模拟施工流程, 及时发现施工管理中的安全与质量隐患, 从而采取对应的措施预防与强化, 改善现场管理的效果。
3. 2 三维动画的使用
施工模拟是在建筑工程施工前对施工过程进行模拟展示与体验, 并且结合应用软件调整施工偏差与变更, 以优化整个施工过程。虚拟技术的第一步是预演, 也就是从结构设计到场地施工方案、施工工艺的实施, 同时涉及施工各个步骤的信息管理, 到工程竣工验收的整个过程, 全部展现给管理与施工人员。在虚拟施工的状态下, 它能准确地展示施工结果与步骤, 与传统施工相比, 能提前发现施工设计中的质量问题和安全隐患, 适当缩短施工时间, 协调施工技术。利用反演时间, 可以调整施工步骤与参数, 结合施工设计要求与业主需要, 进行多样施工和精细管理, 以此优化施工方案。
4 结语
在当代预应力钢结构进行张拉处理时, 首先采用模拟分析其在张拉处理时可能遇到的问题, 选择合理的施工方案进行施工, 这在后期施工过程中可以避免一些错误和危险, 因此在进行预应力钢结构施工时先采用模拟分析很有必要。模拟分析时可以采用顺序法、逆序法和混合法, 其中混合法即将顺序法和逆序法共同作用进行模拟, 其模拟效果与真实施工情况接近。在进行预应力张拉处理时先采用模拟分析, 可以得到较好的效果。
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现浇箱梁预应力张拉锚固施工技术 篇8
由于预应力锚固端的预应力张拉控制是连续箱梁桥施工技术的核心之一, 因此预应力张拉端施工技术的质量能否得到控制关系到整个桥梁系统建设施工的成败。因此, 国内外有不少学者针对于张拉控制技术做出了相关研究。比如, 1997年姜继强对钢绞线的张拉工艺做出了相关阐述[1];2006年张华于总结了巴漏河大桥大吨位预应力施工的若干工艺[2];;宋和平, 黄秀钢, 赵丽等, 通过对大连一霍尔果斯高速路吐鲁番段建设项目中箱梁上部结构关键部位施工工艺的进行了总结和分析[3];杨超以张石高速公路四十里峪大桥现浇箱梁为例, 介绍了无落地支架现浇箱梁的施工方法[4]。
2 工程概况
2.1 桥梁构造
广东省旧省道跨线箱梁桥的22.5+30+22.5m现浇段, 其截面形式为单箱双室, 其详细尺寸见图1。主桥主跨 (30m) 范围内设置预拱度, 跨中至主墩由3.2cm变为0, 按1.5次抛物线过渡, 边跨不设置拱度。
2.2 工程材料
箱梁混凝土采用C50混凝土, 钢绞线采用高强度、低松弛的270级钢绞线, 每根截面积139mm2, 标准强度fpk=1860MPa, 锚下张拉控制应力δcon=0.75fpk, 张拉采用张拉吨位与引伸量双控, 并以张拉力为主。主要工程材料及其数量见表1。
3 张拉工艺
张拉控制应力:δcon=0.75fpk=1395MPa
张拉程序:0→10%→20%→100%σ (持荷2min锚固) 。张拉伸长率应控制在±6%范围内, 若不满足应检查其原因再张拉, 也可将张拉程序调整为0→15%→30%→100%σ (持荷2min锚固) 进行张拉。为减少张拉时的锚具回缩损失, 张拉时进行超张拉1%~3%。张拉顺序应严格按照图纸要求进行施工。
张拉步骤:清除垫板及压浆孔的灰浆, 若垫板周围有混凝土不密实或松散混凝土的情况, 应用钢筋头敲打, 使表面松散混凝土脱落及凿毛, 用环氧砂浆补上, 待强度达到85%以上时才能进行张拉。
4 张拉锚固结构施工
4.1 锚固结构构造
对于单箱双室现浇箱梁的锚固结构体系本文以A型锚固块构造为例进行阐述, A型锚固块设置在箱梁低板与腹板交接处, 其具体构造如图2所示。在钢筋密集、异形钢筋无法使用时, 首先必须满足锚固要求[5]。拉力型锚索沿锚固段的黏结应力分布很不均匀, 锚固段近端容易出现应力集中现象, 因此需要通过张拉工艺的调整, 将锚索荷载不均匀性降低, 以满足工程使用需要[6]。
4.2 锚垫板安装
张拉端头模板安装时, 应将箱梁的部分钢筋割断 (在顶层和底层钢筋应保留) , 侧面上的纵向钢筋应预留出连接接头 (长度不小于15cm) 再装模板, 同时应注意工作锚环或锚板对中, 夹片均匀打紧并外露一致。锚垫板必须与应力钢束垂直放置, 垫板中心应对准管道中心, 安装时用螺丝固定在箱梁端头模板上, 并用双面胶密封, 防止浇筑混凝土时漏浆, 且必须牢固, 防止松动。锚垫板安装示意图见图3。
5 张拉伸长值计算与校核
张拉千斤顶采用OVM15型千斤顶, 张拉采用张拉力和伸长值双控, 以张扩力为主。额定张拉控制力以千斤顶油泵读数为准, 钢绞线引伸量作为校核, 实际伸长值和理论伸长值相比误差应控制在6%以内。且必须对称张拉, 每次张拉均应量测伸长值。
预应力筋张拉时, 通过伸长值的校核, 可以综合反映张拉力是否足够, 孔道摩阻损失是否偏大, 以及预应力筋是否有异常现象等。
5.1 理论计算
本文以N1钢束为例对张拉伸长值进行校核。单根钢绞线的设计张拉力p1=187.5KN, 箱梁N1钢束有17根钢绞线, 则其张拉应力为p=17×187.5KN=3187.5KN。千斤顶长0.5m, 两侧钢绞线工作长度为1m。根据预应力筋理论伸长值及预应力筋平均张拉力的计算:
式中:
ΔL——预应力理论伸长值, cm;
——预应力筋的平均张拉力, N;
L——从张拉端到计算截面孔道长度, cm;
Ay——预应力筋截面面积, mm2, 单根钢绞线截面积140mm2;
Eg——预应力筋的弹性模量, MPa, 1.95×105MPa=1.95×105N/mm2
p——预应力筋张拉端的张拉力, N;这里取N1钢束单根钢绞线片p=187500N
k——孔道每米局部偏差对摩擦的影响系数, 这里取0.0015;
θ——从张拉端到计算截面曲线孔道部分切线的夹角之和, rad;
μ——预应力筋与孔道壁的摩擦系数, 取0.25
N1钢束单束钢绞线伸长量计算值:
5.2 伸长量施工校核
对预应力筋张拉伸长值的量测, 应在建立初应力后进行。预应力钢材张拉后, 应测定预应力钢材的回缩量与锚具的变形量, 其值不得大于6mm, 若大于此值, 应重新张拉或更换锚具后重新张拉。其实际伸长值ΔL=ΔL1+ΔL2。式中:
ΔL1——从初应力至最大张拉力之间的实测伸长值;
ΔL2——初应力时推算伸长值。
实际施工过程中N1的伸长量实测值为ΔL=55.4cm。实际伸长值和理论伸长值相比误差 (55.4-52.8) /52.8=4.9%<6%, 则施工合理。
6 结语
本文通过对广东省旧省道K18+192.73~K18+353.27跨线连续箱梁桥的现浇段预应力张拉预应力钢绞线施工工艺的阐述, 对张拉端锚固构造与施工的介绍, 对钢筋伸长量的计算与控制总结形成了现浇箱梁张拉锚固端的一系列施工技术。经预应力筋伸长量的理论计算和施工现场实测值进行校核, 结果表明本施工技术是合理的。本文可以为现浇箱梁的预应力张拉端施工与设计提供一定的技术参考。
参考文献
[1]姜继强.钢绞线先张法预应力混凝土梁的张拉工艺[J].筑路机械与施工机械化.1997.14 (1) :33-34
[2]张华.现浇箱梁超长大吨位预应力施工技术[J].铁道建筑.2006. (3) :11-13.
[3]宋和平, 黄秀钢, 赵丽等.现浇箱梁上部结构的施工[J].筑路机械与施工机械化.2008.25 (7) :58-60.
[4]杨超.四十里峪大桥无落地支架现浇箱梁施工技术.铁道标准设计.2009. (9) :60-63
[5]柯永.大直径钢筋连接中机械接头与锚固块的使用.建筑施工.2000.22 (1) :34-36.
[6]张勇, 许蔚峰, 盛宏光, 张向阳.张拉工艺对压力分散型锚索.荷载不均匀系数的影响.岩石力学与工程学报.2009.28 (A01) :2954-2959.
张拉技术 篇9
预应力关乎桥梁的生命。在传统的桥梁施工中, 预应力张拉与压浆技术由于依靠工人经验操作, 难以掌控施工质量, 且存在人为篡改数据、偷工减料的风险, 这就给桥梁结构安全及耐久性留下了严重的安全隐患。利用现代科技成果改进传统的预应力张拉工艺是预应力施工中亟待解决的问题。
桥梁预应力施工是保证桥梁结构安全和耐久性的关键工序。预应力智能张拉系统和循环智能压浆系统是由湖南联智桥隧技术有限公司研发的新型桥梁预应力施工技术。其克服了传统预应力施工中质量难以控制的难题, 具有根治桥梁施工中质量控制通病的效果, 在桥梁预应力施工质量控制上取得了革命性的突破, 是我国预应力智能张拉与压浆施工领域的最先进技术, 在全国多省区市得到了广泛应用。
1 预应力是桥梁结构安全的关键
在我国发生的数起桥梁坍塌事故的调查表明, 在施工中存在的预应力部分损失、管道压浆不饱满等质量缺陷在超限超载车辆的长期作用下, 产生的荷载效应超过其承载能力, 从而造成的桥梁坍塌。
桥梁坍塌事故是内外因共同导致的结果。桥梁坍塌的内因包括:
1) 预应力张拉不合格。
a.有效预应力精度不够。在施工中, 有效预应力偏小, 则会导致预应力度不足, 结构过早出现裂缝;有效预应力偏大, 则可能导致预应力筋安全储备不足, 结构过大变形或裂纹, 严重的甚至产生脆性破坏。b.有效预应力不均匀, 则会导致预应力筋的早期疲劳, 危及桥梁使用寿命。预应力施工不当, 在桥梁结构内不能建立合格的有效预应力, 在混凝土徐变的共同作用下, 梁体必将发生严重的下挠, 从而破坏桥面的铺装层, 影响桥梁的使用寿命和行车舒适性, 甚至危及行车安全。
2) 管道压浆不密实。
灌入孔道的水泥浆, 将预应力筋和孔道壁粘结起来形成共同作用, 不仅保护预应力筋免遭锈蚀, 而且保证了结构物的耐久性。预应力孔道压浆不密实使得钢绞线锈蚀, 从而导致预应力失效, 梁体产生裂缝, 使梁体发生结构性破坏, 可能在毫无征兆的情况下突然坍塌。
3) 预应力施工质量通病。
在施工中, 预应力施工质量通病主要有断丝 (见图3) 、滑丝;锚下开裂、下陷;绞线在孔道内缠绕;钢筋外露 (见图4) 等, 给桥梁结构留下质量及安全隐患。
可以看出, 在传统的预应力施工中, 预应力施工质量比较难以控制, 存在着诸多的缺陷, 给桥梁结构的安全埋下了质量和安全隐患。当其受到超限超载等荷载作用时, 出现桥梁安全事故就成为了必然。
2 梳编穿束工艺
在桥梁施工中, 钢绞线梳编穿束不当会严重影响各绞线受力的均匀性。为解决单根穿束引起的绞线相互缠绕, 避免张拉时绞线受力的严重不均, 应采用整束穿束系统进行穿束 (如图5所示) 。该工艺在工程中已得到广泛应用, 特别是对多索、长索效果更明显。
采用梳编穿束工艺, 不仅不会耽误工期, 还可以提高工作效率, 消除各根绞线受力不均导致的滑丝、断丝等, 是保证有效预应力均匀度的根本措施。
3 预应力智能张拉技术
在施工中, 传统的预应力张拉工艺由于人为操作误差大, 张拉过程不规范, 难以控制张拉质量, 给工程留下安全隐患。
桥梁预应力智能张拉系统主要组成部分有:系统控制平台、智能张拉仪、智能千斤顶 (见图6) 。
智能张拉技术克服了传统张拉工艺的缺陷, 具有以下特性:
1) 可实现应力精确施加。在传统的张拉工艺中, 张拉力控制误差过大, 达±15%;智能张拉技术能精确控制施加的预应力值, 将误差范围缩小到±1%, 完全符合JTG/T F50-2011公路桥涵施工技术规范中7.12第二款“张拉控制应力的精度宜为±1.5%”的要求。
2) 及时校核伸长量, 实现“双控”。在传统的张拉工艺中, 绞线伸长值测量不及时、准确, 难以实现张拉力和伸长值的双重同步控制, 张拉过程不规范, 预应力损失大;智能张拉技术则能实时采集钢绞线伸长量, 自动计算并校核伸长量, 实现应力与伸长量同步“双控”。
3) 对称同步张拉。在传统的张拉工艺中, 两端对称张拉不同步, 结构受力不均, 给桥梁安全留下隐患;而智能张拉技术则实现了同时同步对称张拉, 完全符合JTG/T F50-2011公路桥涵施工技术规范中7.12中第一款“各千斤顶之间同步张拉力的允许误差为±2%”的要求。
4) 数据记录真实准确。在传统的张拉工艺中, 人工记录数据, 质量隐患容易被掩盖;而智能张拉工艺实现了质量管理和远程监控功能, 张拉过程及张拉要素等记录真实准确, 质量责任永久追溯。
5) 智能控制张拉过程, 减少预应力损失。智能张拉技术智能控制张拉程序, 不受人为、环境因素等影响, 最大限度减少了张拉过程的预应力损失。
智能张拉与传统张拉的比较结果见表1。
4 循环智能压浆技术
2011版公路桥涵施工技术规范提高了压浆质量标准, 对压浆材料等提出严格的技术要求。
循环智能压浆技术见图7, 其主要技术特点如下:
1) 准确控制压力, 调节流量。
自动监测管道压力损失, 以出浆口的最低压力值来设置灌浆压力值, 保证沿途压力损失后管道内仍满足规范要求的最低压力值;当进、出浆口压力差保持稳定后, 可判定管道充盈;通过进出口调节阀对流量和压力大小进行调整。
2) 准确控制水胶比。
按施工配合比数量自动加水, 准确控制加水量, 从而保证水胶比符合要求。
3) 浆液在管路持续循环排除管道内空气。
管道内浆液从出浆口导流至储浆桶, 再从进浆口泵入管道, 形成大循环回路, 浆液在管道内持续循环, 通过调整压力和流量, 将管道内空气通过出浆口和钢绞线丝间空隙完全排出, 还可带出孔道内残留杂质。
4) 实现高速制浆, 提高浆液质量。
系统采用高速制浆机, 将水泥、压浆剂和水进行高速搅拌, 提高浆液质量, 满足规范要求。
5) 规范压浆过程, 实现远程监控。
灌浆过程由计算机程序控制, 不受人为因素影响, 准确计量加水量, 实时监测灌浆压力、稳压时间、浆液温度、环境温度各个指标, 自动记录, 并打印报表, 实现预应力管道压浆的远程监控。
6) 系统集成度高, 简单适用。
系统将高速制浆机、储浆桶、进浆测控仪、返浆测控仪、压浆泵集成于一体, 现场使用只须将进浆管、返浆管与预应力管道对接, 即可进行压浆施工。操作十分简单, 适用于各种结构的管道压浆。
智能压浆与传统压浆的比较见表2。
5 结语
预应力智能张拉技术有力地保证了预应力张拉施工质量, 智能压浆技术保证了管道压浆密实度。和传统张拉及压浆工艺相比, 预应力智能张拉与压浆系统配套使用后, 能让混凝土构件形成牢固的有效预应力体系, 采用智能张拉与压浆系统, 已成为预应力施工工艺技术发展的新趋势。
推广和应用桥梁预应力智能拉张与压浆技术, 两者共同作用, 保证桥梁结构形成牢固有效的预应力体系, 对于保证桥梁结构安全和耐久性, 显著延长预应力结构寿命具有重要意义, 有利于降低桥梁结构全寿命周期成本, 节约社会资源, 具有很好的经济和社会效益。
参考文献
[1]湖南联智桥隧技术有限公司.让中国桥梁更安全——预应力智能张拉与压浆技术研究[Z].2012.
[2]桥梁预应力智能张拉技术[DB/OL][2013-09-28].http://www.hnlzqs.com/qiaoliangyuyinglizhinengzhanglajishu.
[3]桥梁预应力智能压浆技术[DB/OL][2013-09-28].http://www.hnlzqs.com/qiaoliangyuyinglizhinengyajiangjishu.
体外张拉技术在简支T梁中的应用 篇10
目前我国存有大量的普通混凝土简支梁, 这种T梁大多为20年前施工的桥梁, 现在多数存在一些病害, 位于阳曲县黄寨附近的新阳大桥就是一座典型的简支T梁, 桥梁全长144.24 m, 桥梁上部结构为20 m装配式混凝土简支T梁, 梁高1.5 m, 混凝土为30 MPa, 桥面铺装8 cm混凝土+4 cm沥青混凝土, 桥面净宽9 m, 两边有1.5 m的人行横道, 当年设计荷载汽车—20级, 挂车—100级, 抗震设计烈度8度, 设计洪水频率1%。近些年由于车流量的增加, 大车吨位的增大, 为满足通行实际情况, 对原设计等级提高到公路—Ⅰ级。
2 病害情况
经过20多年的运营, 该桥面铺装多处破坏, 形成水坑, 栏杆及附属结构也有损坏。湿接缝处有的地方出现渗水, 侵蚀严重, 有的混凝土剥落, 部分地方露筋, T梁边板有渗水现象, 横隔板有混凝土剥落和露筋记录。经过对该桥进行加载检测, 各断面的应力、应变及挠度符合要求, 满足原设计荷载等级要求。对T梁进行观察, 梁腹板有大量的竖向裂缝, 裂缝分布于各梁板L/8~7L/8之间, 间距40 cm左右, 从梁底向上延伸50 cm左右, 缝宽在0.05 mm~0.2 mm之间, 第四跨1号边梁L/2处有一从梁底延伸至翼缘底部, 缝宽0.5 mm的裂缝。
该桥为普通混凝土结构, 在车流量大的实际情况下, 梁体裂缝超出了设计允许的混凝土开裂范围, 梁体承载能力有所下降, 如果不进行处理, 随着时间的流失, 钢筋的腐蚀会进一步加大梁体的损害程度, 桥面铺装有坑洞, 桥面渗水也对桥梁有一定的影响。
3 处理措施
经研究对本桥处理措施如下:1) 原桥面铺装凿除, 变为12 cm~18.8 cm, C40, 钢纤维防渗混凝土, 并铺设双层钢筋网, 桥面横坡按原设计采用双面横坡, 增加桥面铺装耐久性。2) 桥梁原有湿接缝凿除, 将钢筋除锈, 严重的进行补强, 采用C40混凝土进行浇筑。3) 梁体缝宽大于0.15 mm的进行灌胶, 小于0.15 mm进行封闭, 右梁体L/4~3L/4跨径范围内梁体两侧粘贴2层碳纤维布, 加强抗剪, 左梁体0~L/4, 3L/4~L跨径范围内梁体粘贴2层碳纤维布加强抗剪。桥体破损、露筋部位用环氧砂浆进行补修, 横隔板进行加固处理。在每片梁的腹板处采用2束共6根的无粘结预应力钢 (每侧一束) 进行体外预应力加固, 提高梁体的抗弯拉能力。4) 对原有桥面附属工程进行更换。
4 结构验算
采用平面杆系有限元程序桥梁博士3.0计算, 全桥共离散为44个单元, 混凝土采用85规范30号混凝土 (换成04规范为C28混凝土) , 纵向主筋采用Ⅱ级钢筋。横向分布按照折线分布:跨中采用刚性横梁法计算, 支点采用杠杆法计算。原桥面铺装为双向横坡, 4 cm沥青混凝土+2-8.8 cm 20号混凝土, 此次加固改造将桥面铺装设计为12 cm~18.8 cm布双层钢筋网的钢纤维混凝土桥面。桥梁支点及跨中横向分布系数表见表1。
经计算分析, 跨中截面受压区高度满足规范要求, 控制截面抗弯极限承载力计算结果为:
1) 考虑增厚的桥面铺装后, 原桥在公路—Ⅰ级的各种荷载组合作用下正面抗弯极限承载力计算结果见表2, 表3。在公路—Ⅰ级荷载作用下, 边、中梁跨中抗弯极限承载能力不满足要求, 边梁L/4截面极限抗弯承载能力满足要求。
2) 考虑增厚的桥面铺装后, 原桥在各种荷载组合作用下, 斜截面剪力计算结果见表4, 表5。桥面铺装增厚后, 在公路—Ⅰ级荷载作用下, 斜截面抗弯满足要求。
3) 截面裂缝验算见表6, 表7。在公路—Ⅰ级荷载作用下, 跨中和L/4截面裂缝宽度均满足规范要求。
4) 加固后验算。针对正截面抗弯承载能力, 采用 (2×3) 根体外预应力钢绞线加固, 张拉控制应力取0.65fpk=1 209 MPa。针对斜截面抗剪承载能力, 采用粘贴两层碳纤维布补强。
加固后边、中梁跨中截面抗弯承载能力满足使用要求;加固后斜截面抗力满足使用要求。
5 施工方法
1) 拆除桥面铺装和湿接缝, 对梁体进行清理, 清除松散颗粒, 使混凝土表面干净、干燥, 对大于0.15的裂缝埋设灌浆嘴 (在裂缝处、交错处、端处、裂缝贯穿处必须设置) , 用结构胶进行粘结, 使用JGN结构胶进行封缝, 结构胶固化后, 用GS灌缝胶进行裂缝灌缝, 压力控制在0 MPa~0.2 MPa, 灌浆结束标准要以不吸浆为原则, 一般吸水率不大于0.1 L/min。浆液初凝后, 拆下灌浆嘴, 用结构胶封口。对于小于0.15 mm的裂缝, 使用JGN结构胶直接进行封缝。2) 按照位置安装齿板和转向防护钢板, 在安装位置上要凿除表面混凝土 (1 cm) 并对凿除面进行清渣, 高强螺栓在穿过梁体时要在孔中填满结构胶, 齿板和转向防护钢板与梁体接触面要涂满结构胶, 高强螺栓对钢板进行固定, 确保紧固螺母完全贴实钢板。3) 结构胶凝固后 (施工时最短的为3 d) , 进行张拉, 锚具采用OVM15-3型, 钢板线符合ASTM A416-98的规定, 单根钢绞线直径15.24 mm, 钢绞线面积A=140 mm2, 钢绞线标准强度Ryb=1 862 MPa, 弹性模量E=1.95×105MPa, 每片梁用6根钢绞线, 每侧3根, 张拉时采用两端同时张拉, 初张应力为0.1σcon, e, 控制应力为σcon, e=1 209 MPa, 两端千斤顶的升压速度要接近相等。其他同预应力张拉。4) 梁体粘贴碳纤维布进行补强, 按图纸位置进行抗剪、抗弯补强, 在抗剪、抗弯混凝土梁位置表面打磨平整, 除去表层浮浆, 露出新面, 保证表面干净、干燥, 按图纸要求尺寸剪好碳纤维布, 根据生产厂家提供的配比配制浸渍树脂, 均匀涂于粘贴部位, 把纤维布用手轻压贴于粘贴位置, 采用专用的滚筒顺纤维方向多次滚压, 挤出气泡, 滚压时不要损伤纤维布, 干燥后在表面再均匀涂抹浸渍树脂。5) 对横隔板原有连接钢板进行除锈, 钢筋外露处清除松散混凝土, 进行补打混凝土, 增加粘贴钢板, 并用高强对拉螺栓进行锚固, 增强横隔板连接强度, 对钢板喷高强防锈浆, 防止钢板再次生锈。6) 按图纸要求绑湿接缝钢筋进行浇筑。按图纸要求布置桥面铺装钢筋, 浇筑防水钢纤维混凝土, 保证平整度, 控制好高程。达到强度后铺筑沥青混凝土面层。
6 优缺点
优点:造价低, 施工快, 有效利用资源。
缺点:专业性强, 相对预应力梁来讲, 预应力受力在两端锚具上, 受力集中, 钢绞线在套管内和空气等接触, 容易生锈, 影响使用寿命。
总的来讲体外张拉能充分利用旧桥结构, 利用有限资源, 增强梁体强度, 延长桥梁使用寿命。
摘要：通过分析普通混凝土简支梁的病害原因, 提出了采用体外张拉技术对其进行处理的措施, 详细的介绍了结构验算及施工方法, 并分析了该技术的优缺点, 指出体外张拉能充分利用旧桥结构, 利用有限资源增强梁体强度。
浅析智能张拉系统在梁板中的运用 篇11
关键词：智能系统 梁板 运用
Abstract： in this paper， the author through their own learning and practical work experience， the intelligent tension grouting system and traditional tensioning， compare and intelligent tension and grouting technology and traditional， through the contrast reflects the use of intelligent drawing system in beam with prefabricated in.
Keywords： intelligent system by Liang Ban
随着科技的不断进步，预应力智能张拉技术的应用改变了传统的张拉方式，使监督人员不用去现场的情况下，就可以对张拉施工质量进行原因分析、高效的掌握。随着对这些数据的密切关注，对异常数据的分析，和对现场的调研，现在的预应力施工已经有了很高的提升，现在预应力智能系统已经广泛的应用。
1 智能张拉压浆系统
1.1 智能张拉
智能张拉采用电脑控制技术，对预应力进行张拉。张拉前首先输入混凝土张拉强度、设计张拉力、设计钢绞线弹性模量、张拉的加载速度、张拉方式等技术参数后再开始进行张拉。同时在张拉穿束时首
先把钢绞线进行梳编穿束，使得每根钢绞线受力时受力均匀，有效避免了钢绞线在受力不均匀的情况下引起的断丝、滑丝现象。在张拉过程中对锚下控制应力全程通过电脑来控制，并且当出现断丝、滑丝的
情况后能通过电脑及时反映出来，通过电脑控制只有当张拉力达到设计值并在规范规定持荷5 min完成后才停止张拉，有效地降低了人为操作因素对张拉力的影响。在张拉完每束钢绞线后，电脑会及时计算出实际张拉的伸长值及钢绞线的伸长率。
1.2 智能压浆工艺
首先，对浆液进行配置，浆液采用水胶比为《公路桥涵施工技术规范））JTG/F5—2011中规定的0.26～0.28t 的浆液。压浆时首先一端上下相邻管道联通，另一端上下相邻管道分别与压浆机的进出管道联通，形成压浆大循环系统，并在压浆时先排除管道内的空气，然后进行循环往复的压浆（浆液在管道和压浆系统中循环），直到进出口压力达到设计控制的0.5～0.7MPa的压力后，并持荷规定时间后压浆就结束。智能压浆系统是全过程电脑控制，浆液持续循环，排除空气，压力控制，保证进入管道内的浆液在管道内的充盈度和密实度。
2 传统的预应力张拉和压浆
2.1 张拉
a）传统的预应力张拉是在构件的两端用大吨位千斤顶对构件的钢绞线进行张拉。同时采用双控原理（对预应力张拉力和伸长值进行控制），张拉时按照《公路桥涵施工技术规范）JTG/T F50—20l1的规
定，初应力控制为10%～25%σcon，然后取其相邻级的伸长量来控制钢绞线的实际伸长量，并在张拉到应力的100%σcon时进行持荷5 min，以有效控制好实际张拉的有效预应力值满足《公路桥涵施工技术规范》JTG/ F5O—20l1中规定的张拉锚固后，预应力筋在锚下的有效预应力应符合设计张拉控制应力，两者的相对偏差应不超过±5%的规定。
2.2 压浆
b）采用性能稳定、强度等级不低于42.5的低碱硅酸盐或低碱普通硅酸盐水泥压浆，水泥的性能要符合规范的规定，性能良好的外加剂要与水泥有良好的相容性，通过实验验证后用压浆机压浆，控制压力范围为0.5～0.7MPa的压力下，在一定的稠度下进行操作。
3 预应力智能张拉压浆系统与传统张拉压浆对比
3.1 智能张拉与传统的预应力张拉对比
a）传统的预应力张拉受人为因素影响较大，如张拉时对张拉设备应力的控制、行程控制、应力达到100%后持荷的控制，由于受人为因素的影响，很难达到设计张拉力锚下控制应力的要求。且张拉精度
的控制也很难满足±1.5%的规范要求。而智能张拉系统通过电脑控制完全可以达到，如同步性可以通过电脑控制在张拉两端同步进行；再有就是智能张拉时只有当张拉力达到预控值时才会停止张拉并按
规定预控值进行持荷。
b）在梁板张拉时传统张拉是两端不同人操作张拉，这样在张拉时初应力的同步性较差，不能够满足规范±2%的要求，不利于梁板的受力。智能张拉控制采用电脑控制技术可以有效地控制，完全可以满足规范的规定。智能张拉系统的同步性明显高于传统的张拉。
c）张拉锚固后，按照规范的要求预应力筋在锚
下的有效预应力应符合设计张拉控制应力，两者的相对偏差应不超过±5%的规定，且同一断面中预应力束的不均匀度不得超过±2%，在这些技术参数中，传统张拉由于受人为等因素的影响很难达到。
d）张拉后伸长量的量取，传统的就是施工员量测，人为误差较大，而智能张拉后伸长值的量取，完全是通过电脑自动进行换算后取得，这样更接近于理论值。
3.2 智能压浆与传统的压浆对比
a）智能压浆系统所采用的水胶比在0.26～0.28范围之间，而传统的水胶比旧规范在0.40～0.45之间，在添加外加剂后可以達到0.35，这样势必使得传统的浆液在配置工作后，存在泌水，且旧规范规定泌
水率不能超过2%，而采用新规范的浆液，所追求的泌水率（%），其中24 h自由泌水率和3 h钢丝间的泌水率的性能指标都为0，也就是不泌水。这样有效降低了浆液泌水后对混凝土构件管道的影响。同时
能够满足压浆后管道内“密实度、充盈度”好的效果要求；而传统的压浆工艺如采用0.26～0.28的水胶比后，实际施工时很难控制，也很难达到管道内“密实度、充盈度”好的效果。
b）对于水胶比的控制，传统工艺由于受人为因素的影响，随意性较大，施工现场通过第三方的控制也只是对浆液的稠度进行控制，只要稠度满足规范规定的要求后就进行压浆，如果不能够满足规范要
求，也只是通过加水来改善流动性，而智能压浆系统，是通过电脑来全程实施控制，会自动进行加水，而加水的量也是通过电脑计算后进行实时适量添加。
3.3 智能压浆与传统压浆后梁体管道密实度
a）通过试验梁切割后对比，在压浆时采用传统工艺，浆液采用新旧水胶比压浆，在梁体的端部管道明显不密实，而且钢绞线被包裹不足，切割后明显回缩，分析其原因是，水泥浆按照旧配比旧工艺容易产生泌水，泌水后在管道内形成空洞，使得水泥浆握裹钢绞线的握裹力不足，另一原因是受人为因素所致，在压浆过程中持荷时间不满足规范要求，也是导致管道端部不密实的主要原因之一。
b）智能压浆工艺水胶比同样采用新旧两种配比，对比结果是在梁体端部管道密实度形成见图1右侧，从上往下两束管道水泥浆液新工艺新配比压注后管道不密实，而新工艺旧配比管道很密实，在梁体切割后钢绞线被水泥浆液包裹得较好，而且切割后也没有回缩。分析其原因是采用新工艺后，旧的水胶配比比较成熟，在整个压注过程中完全不受人为因素控制，管道比较密实，由于配合比本身按照新规范要求水胶比要达到0.26～0.28很难所致。
c）通过新旧工艺、新旧水胶比配比对比，管道密实度按照密实度好坏程度排序结果是：智能压浆旧配比优于新配比，同时优于传统压浆。
4 总结
张拉技术 篇12
1.1 弦支穹顶结构简介
弦支穹顶结构是1993年提出的一种崭新的结构形式,是由张拉整体结构演变而来,并由将索穹顶的一些思路应用于单层球面网壳(Suspen-Dome)结构而最终形成。典型的弦支穹顶结构系统由一个单层网壳和下端的撑杆、索组成。其中各层撑杆的上端与单层网壳相对应的各层节点径向铰接,下端由径向拉索(Radial Cable)与单层网壳的下一层节点连接,同一层的撑杆下端由环向箍索(Hoop Cable)连接在一起,使整个结构形成一个完整的结构体系。从结构体系上看,弦支穹顶作为刚、柔结合的新型杂交结构,具有变形储备大、整体刚度大、屋面覆材选材广等优势,是一种很好的大跨度结构。
1.2 工程概况
本工程屋顶钢结构长约150 m,宽约120 m,屋盖主体结构为一直径93 m的空间弦支穹顶结构。网壳结构形式为单层球面网壳,网壳标准节点大部分采用焊接球节点,少量节点采用钢管相贯直接焊接节点。比赛馆网壳杆件规格有:Ф180×8,Ф245×9,Ф245×10,Ф245×12,Ф245×14,Ф168×6,Ф168×10,Ф168×8等几种规格。外挑部分为钢柱和钢梁。由于受力的需要,索与撑杆连接节点采用铸钢节点。
本工程网壳下部结构主要由两部分组成:环向索和径向拉杆,表1,表2分别为环向索和径向钢拉杆统计表,结构形式如图1,图2所示。
2 工程重点与难点
1)节点构造。
本工程是张弦单层网壳,主要节点类型有环梁桁架的刚性节点、网壳的焊接球节点、铸钢节点。体育馆部分节点处有拉索通过,采用的是铸钢节点。铸钢节点主要位于撑杆上下与钢索相连的节点处,通过对这些铸钢节点进行有限元分析,对节点的承载性能进行评价,分析了解节点的受力性能,对节点的外形及构造的改进提出科学、合理的建议。
2)网壳的安装精度。
钢结构主馆的主体为一直径93 m的单层网壳,为了保证张拉系统的安装及张拉,网壳拼装完成后,支座中心偏移不超过30 mm,相邻支座高差不超过15 mm,支座最大高差不超过30 mm。在网壳拼装过程中,采用全站仪进行全程打点跟踪,做到随装随打,出现偏差及时进行调整。
3)钢索和钢拉杆的安装。
本工程钢索较长,最外圈总长为244 m,每段长度为61 m,总重比较大,约为4.8 t。径向拉杆相对于钢索来说刚性比较大,并且安装时只能在脚手架间隙中间穿过,安装也有一定的困难。环向索重量比较大,径向钢拉杆的刚性比较大,挂索也很困难。
本工程共有224根钢拉杆需要安装,钢拉杆的安装要求钢拉杆两头耳板的投影应在一条直线上,以保证钢拉力是二力杆受力要求,这就给网壳本身的精度提出了很高的要求。
4)钢索张拉。
根据仿真计算确定上层单层网壳和预应力索安装顺序,从技术角度上确定预应力索张拉方式,采用张拉环向索还是张拉径向钢拉杆完成预应力结构施工,并进一步确定施工过程中的分级张拉和对称张拉,不同阶段预应力索施加初始力的预应力值。本工程采用张拉环向索来施加预应力,使用设备数量比较少,同步性比较好。
5)施工监测。
施工监测是本工程的一个重点。本工程中采取可靠的监测手段,对钢结构的变形和预应力钢索的受力进行实时监测,以确保结构施工安全,保证结构的初始状态与原设计相符。
3 张拉技术路线(总体方案)
总体安装顺序为:先将上层网壳和悬挑部分的钢结构全部安装结束后,再安装环向索和径向钢拉杆,最后进行预应力张拉。
预应力施加原则:以施加预应力前结构的位形为初始位形,设定拉索中的预拉力,在节点上产生了不平衡力,在该不平衡力的作用下,结构产生位移,从而得到结构新的位形,经过多次迭代计算,节点不平衡力趋近于零。本工程具体找形过程分为以下4个状态:1)放样态(预应力零状态);2)预应力平衡态;3)恒荷载态;4)设计荷载态。
放样态所对应的几何参数是构件工厂加工的尺寸依据;自重态所对应的状态就是整个结构安装结束后在自重作用下的状态;对安装后的结构施加预应力设计值后得到预应力平衡态,其对应的几何参数是设计图纸上该结构的几何外形,此时索内预应力已经使单层网壳、撑杆、环向索和径向钢拉杆形成共同工作的整体;在此基础上对结构施加恒荷载,结构由预应力平衡态变为恒荷载态,施加设计荷载作用时变为设计荷载态。
4 张拉方法
张拉前,首先进行环索和钢拉杆的安装。待索跟钢拉杆安装完成后,再进行张拉工作。张拉的环向索一共分为5圈,由外至内依次为1圈,2圈,3圈,4圈,5圈。施加预应力的方法为张拉环向索,并且分三级张拉,第一级由外向内张拉设计张拉力的70%,第二级由外向内张拉设计张拉力的90%,最后由内向外张拉设计张拉力的110%。本工程径向拉索采用钢拉杆(可调节),在施加预应力时,张拉环向索,这样结构整体就能够施加上预应力。
5 张拉监测
5.1 监测目的
整个张拉过程进行了全方位的监控。本工程中采取可靠的监测手段,对钢结构的变形和预应力钢索的受力进行实时监测,以确保结构施工安全,保证结构的初始状态与原设计相符。
5.2 监测的内容
1)每段索中间的径向拉杆和撑杆都布置了测点。2)网壳应力监测布置。3)支座处应力监测布置。4)起拱值监测点(通过全站仪监测)。5)钢索张拉伸长值监测。6)撑杆偏移量监测。7)监测点布置数量。
本工程的监测点布置能够很好的满足预应力施工张拉的需要,也能够保证施工安全。
6 结语
弦支穹顶结构体系新颖、构件受力合理、单位面积用钢量节省、造型美观。无论从结构的外形还是从我国钢材原材料节约上说,该结构都是体育场馆钢结构工程的一个上佳选择。目前,预应力弦支穹顶结构在我国乃至世界上设计与施工都还处于探索研究阶段,工程范例为数不多。北京工业大学主馆钢结构工程主体部分为一直径93 m的单层网壳弦支穹顶结构,是目前世界上最大的弦支穹顶结构。它的建成为同类结构建设提供了一个成功的典范,也为更大跨度弦支穹顶结构的建设提供了有力的技术支持。
摘要：通过对弦支穹顶结构的介绍,结合工程概况,阐述了该工程的技术难点和重点,探讨了预应力张拉路线及网壳找形过程,对张拉方法及张拉监测内容进行了分析,指出弦支穹顶结构是体育场馆钢结构工程的最佳选择。
关键词：弦支穹顶结构,预应力,张拉技术,张拉监测
参考文献
[1]GB 50017-2002,钢结构设计规范[S].