张拉方案（共9篇）
张拉方案 篇1
1工程概况
龙口三号公路中桥跨越朔准铁路, 起讫点桩号为K0+035.1～K0+112.1, 全桥长77.06 m。
本桥上部采用20 m+25 m+25 m预应力混凝土空心板, 空心板先简支后桥面连续, 全桥共有20 m空心板4片, 25 m空心板8片。采用C50混凝土, 孔道压浆为50号水泥砂浆, 钢绞线采用高强度低松弛Φj15.20 mm钢绞线, 标准强度fpk≥1 860 MPa, 弹性模量Ep=1.95×105 MPa。
2施工准备
首先硬化场地, 根据施工计划的需要, 空心板预制台座设置了8个。台座宽度严格按照设计梁板底宽施工, 台座基础为中间厚25 cm C30混凝土。
空心板台座按二次抛物线向下设置反拱度, 根据以往经验及设计说明, 跨中最大反拱值取1.5 cm, 两端为0, 按二次抛物线的比例进行分配, 梁顶线型应与梁底保持一致。
台座底模为12 mm厚竹胶板, 固定在台座基础两边的角钢上。在台座两边的角钢上放置直径3 cm的橡胶管, 使空心板侧模挤压固定于台座后浇筑混凝土时不致漏浆。台座两边相应布置排水沟和钢筋混凝土支撑边梁, 支撑边梁每隔一定距离预埋钢筋环, 用于牢固固定空心板侧模的拉杆。
波纹管采用正规厂家订做, 按设计长度连接, 按设计位置安放并增加定位钢筋牢固固定, 接头处用大一号的波纹管套接并用胶带缠牢, 防止漏浆。
3张拉注意事项
3.1 材料和设备准备与检校
1) 锚具、夹片:
进场时, 除按出厂证明文件核对其锚固性能、类别、型号、规格及数量外, 应验收外观检查、硬度检查、静载锚固性能试验。
2) 千斤顶与压力表:
张拉机具张拉前和使用一定时间后应进行检校, 千斤顶与压力表应配套检验, 明确张拉力与压力表读数之间的关系曲线, 压力表精度不宜低于1.5级, 千斤顶与压力表应进行编号。施工时压力表、千斤顶使用必须严格配套, 不得混用。其校验频率一般超过6月或200次, 或在使用过程中出现不正常现象时, 必须重新校验。
3.2 构件验收
张拉前应压同条件养护的试块, 构件达到设计规定的95%标准强度后, 经过监理工程师确认可以进行张拉时, 才能进行张拉。
3.3 张拉要求
预应力张拉采用张拉力与伸长值双控张拉法施工, 以拉应力为主, 伸长值作校核, 锚下控制应力为σk=0.75fpk=1 395 MPa, 初始张拉力为10%的控制张拉力。采用YCW250型千斤顶配ZB4- 400高压油泵在两端同时进行张拉。预应力钢束必须待梁板混凝土达到设计强度95%后方可张拉。
施加预应力采用张拉力与延伸量双控。当预应力钢束张拉达到设计张拉力时, 实际延伸量与理论延伸量值的误差应控制在6%以内。空心板预应力钢束张拉顺序为:N1→N2。
3.4 张拉程序
将清洗过的夹片, 按原来在锚具中的片号依次嵌入预应力钢绞线之间, 夹片嵌入后, 随即用1 m长的套筒用力敲击夹片, 使其夹紧预应力钢束, 并使夹片外露长度齐整一致。将预应力束依次穿入千斤顶, 锚环对中, 并将张拉油缸先伸出2 cm～4 cm, 锚环内壁可涂少量润滑油;梁体两端千斤顶安装完毕后使顶压油缸处于回油状态, 开始张拉;张拉至初应力时, 作为测量值的起点, 测量初应力的伸长量, 张拉至2倍初应力时, 测量相应的伸长量, 停顿校核两侧施加预应力保持同步, 继续张拉至100%σk, 保持油压, 持荷2 min, 测量伸长值, 作为应力校核, 顶塞锚固。
张拉程序:0→初应力→10%σk→20%σk→100%σk。
计算伸长值, 若误差在6%范围内松顶自锚, 若伸长量不足, 要补拉。
3.5 张拉原则
张拉过程中, 预应力钢绞线出现断丝现象, 千斤顶严重漏油, 油压表不回零, 调换千斤顶及油表时, 均应重新核定张拉机具。张拉时, 如实测伸长值与理论伸长值的差值超过6%时, 应停止张拉, 待查明原因并采取适当措施后, 再重新张拉。预应力钢绞线在张拉过程中和张拉完毕时, 每束断丝滑丝量不允许超过1根, 每个断面的断丝总和不超过该断面钢丝总数的1%, 如超过时, 应重换钢束, 重新张拉。张拉完毕后, 每束总张拉滑移量不超过该总伸长值的2%, 否则应重新张拉锚固。预应力钢束张拉作业严禁在气温+5 ℃以下, 且无保温措施时进行。张拉完毕后, 锚外预留3 cm以上钢绞线, 其余采用手轮砂轮机进行切断, 严禁采用烧割, 以免损伤锚具及梁端混凝土。
4理论伸长量计算
理论伸长量计算采用JTJ 041-2002公路桥梁施工技术规范附表G-8预应力钢绞线理论伸长量及平均张拉应力计算公式。
4.1 计算公式及参数
1) 预应力平均张拉力计算公式及参数:
Pp=P[1-e- ( kX+μθ) ]/ (kX+μθ) 。
其中, Pp为预应力筋平均张拉力, N;P为预应力筋张拉端的张拉力, N;X为从张拉端至计算截面的孔道长度, m;θ为从张拉端至计算截面的曲线孔道部分切线的夹角之和, rad;k为孔道每米局部偏差对摩擦的影响系数, 取0.001 5;μ为预应力筋与孔道壁的摩擦系数, 取0.25。
2) 预应力筋的理论伸长值计算公式及参数:
ΔL=PpL/ (ApEp) 。
其中, Pp为预应力筋平均张拉力, N;L为预应力筋的长度, mm;Ap为预应力筋的截面面积, 取139 mm2;Ep为预应力筋的弹性模量, 取1.95×105 N/mm2。
4.2 20 m空心板梁伸长量计算
1) N1束一端的伸长量:
单根钢绞线张拉的张拉力P=0.75×1 860×139=193 905 N。
L直=7.503 m, L曲=2.356 m, X=9.858 m, θ=19×π/180=0.331 rad。
kX+μθ=0.001 5×9.858+0.25×0.331=0.097 5。
Pp=193 905× (1-e-0.097 5) /0.097 5=184 752 N。
ΔL曲=PpL曲/ (ApEp) =1.847 52×2.356/ (139×1.95) =16.1 mm。
ΔL直=PpL直/ (ApEp) =1.847 52×7.503/ (139×1.95) =51.1 mm。
ΔL=ΔL曲+ΔL直=16.1+51.1=67.2 mm。
2) N2束一端的伸长量:
单根钢绞线张拉的张拉力P=0.75×1 860×139=193 905 N。
L直=9.035 m, L曲=0.785 m, X=9.82 m, θ=1×π/180=0.017 5 rad。
kX+μθ=0.001 5×9.82+0.25×0.017 5=0.019 1。
Pp=193 905× (1-e-0.019 1) /0.019 1=192 065 N。
ΔL曲=PpL曲/ (ApEp) =1.920 65×0.785/ (139×1.95) =5.56 mm。
ΔL直=PpL直/ (ApEp) =1.920 65×9.035/ (139×1.95) =64.02 mm。
ΔL=ΔL曲+ΔL直=5.56+64.02=69.58 mm。
4.3 25 m空心板梁伸长量计算
1) N1束一端的伸长量:
单根钢绞线张拉的张拉力P=0.75×1 860×139=193 905 N。
L直=5.505 m, L曲=6.807 m, X=12.312 m, θ=10×π/180=0.175 rad。
kX+μθ=0.001 5×12.312+0.25×0.175=0.062 2。
Pp=193 905× (1-e-0.062 2) /0.062 2=187 998 N。
ΔL曲=PpL曲/ (ApEp) =1.879 98×6.807/ (139×1.95) =47.2 mm。
ΔL直=PpL直/ (ApEp) =1.879 98×5.505/ (139×1.95) =38.2 mm。
ΔL=ΔL曲+ΔL直=47.2+38.2=85.4 mm。
2) N2束一端的伸长量:
单根钢绞线张拉的张拉力P=0.75×1 860×139=193 905 N。
L直=6.845 m, L曲=5.445 m, X=12.29 m, θ=8×π/180=0.14 rad。
kX+μθ=0.001 5×12.29+0.25×0.14=0.053 4。
Pp=193 905× (1-e-0.053 4) /0.053 4=188 818 N。
ΔL曲=PpL曲/ (ApEp) =1.888 18×5.445/ (139×1.95) =37.93 mm。
ΔL直=PpL直/ (ApEp) =1.888 18×6.845/ (139×1.95) =47.68 mm。
ΔL=ΔL曲+ΔL直=37.93+47.68=85.61 mm。
3) N3束一端的伸长量:
单根钢绞线张拉的张拉力P=0.72×1 860×139=186 148.8 N。
L直=9.483 m, L曲=2.793 m, X=12.276 m, θ=4×π/180=0.07 rad。
kX+μθ=0.001 5×12.276+0.25×0.07=0.035 9。
Pp=186 148.8× (1-e-0.035 9) /0.035 9=182 847 N。
ΔL曲=PpL曲/ (ApEp) =1.828 47×2.793/ (139×1.95) =18.84 mm。
ΔL直=PpL直/ (ApEp) =1.828 47×9.483/ (139×1.95) =63.97 mm。
ΔL=ΔL曲+ΔL直=18.84+63.97=82.81 mm。
5实测伸长值的计算
1) 预应力张拉实测伸长值ΔL=ΔL1+ΔL2。
ΔL1为初应力至最大张拉力间的实测伸长值, mm;ΔL2为初应力以下推算伸长值, mm, 可采用相邻级的伸长值。
2) 张拉程序:
根据张拉程序, 一般测3个伸长值;0→初应力测伸长值δ1→控制张拉力测伸长值δ2→回油锚固测伸长值δ3。其中回缩值δ3-δ2, 规范要求不得超过6 mm。
3) 预应力张拉实测伸长值计算公式:
δ=P (δ2-δ1) / (P-P0) 。其中, P为设计张拉吨位;P0为初始张拉吨位;δ1为初始张拉吨位P0时实测伸长值;δ2为设计张拉吨位P时实测伸长值 (不准采用δ3计算) 。
6实测伸长值的量测
伸长值的量测应测钢绞线的伸长值, 不宜测千斤顶油缸的变位;为此应将钢绞线伸出千斤顶尾端10 cm, 以便在钢绞线上作记号进行量测。在钢绞线上直接测定张拉前、初始张拉吨位、设计张拉吨位及回油锚固后四种工况下的伸长值。
参考文献
[1]钢绞线张拉操作规范[S].
[2]阮立冬, 龚纬.榆树湾区域不良地段通用图[Z].铁道第三勘察设计集团有限公司, 2008.
[3]单白羽.榆树湾区域不良地段施工图纸设计[Z].铁道第三勘察设计集团有限公司, 2010.
[4]JTJ 041-2002, 公路桥梁施工技术规范[S].
张拉方案 篇2
底板预应力张拉裂缝修补方案
哈尔滨市第二市政工程公司
2011年8月20日
一、简介
松花江公路大桥南岸引桥工程东引桥底板预应力张拉,在DY0-DY4底板出现张拉应力产生的混凝土裂缝，针对混凝土裂缝我公司制定了相应的处理措施。
二、施工工艺： 1．施工工艺流程：
裂缝处理→埋设灌浆嘴→封闭→密封检查→配制浆液→ 灌浆→封口结束→检查 2．裂缝处理：
用钢丝等工具清除裂缝表面的灰尘、白灰、浮渣及松散层等污物，再用毛刷蘸甲苯、酒精或丙酮等有机溶液，把沿裂缝两侧20-30mm处擦洗干净并保持干燥。3．埋设灌浆嘴：
（1）沿着裂缝的开裂方向每隔150-200mm埋设灌浆嘴。
（2）埋设时，先在灌浆嘴的底盘上抹一层厚约1mm的环氧胶泥，将灌浆嘴的进浆孔骑缝粘贴在预定的位置上。
4．封闭：
先在裂缝两侧（宽20-30mm）涂一层环氧树脂基液，后抹一层厚1mm左右、宽20-30mm的环氧树脂胶泥。抹胶泥时应防止产生小孔和气泡，要刮平整，保证封闭可靠。
5．密封检查：
裂缝封闭后应进行压气试漏，检查密闭效果。试漏应待封缝胶泥有一定强度时进行。6．配制浆液：
浆液配制应按照不同浆材的配方及配制方法进行。浆液一次配备数量，需以浆液的凝固时间及进浆速度来确定。7．灌浆：
（1）灌浆机具和器具在灌浆前应进行检查，运行正常时方可使用。
（2）根据裂缝区域大小，可采用单孔灌浆或分区群孔灌浆。在一条裂缝上灌浆可由一端至另一端。（3）灌浆时应待下一个排气嘴出浆时立即停止，如此顺序进行。化学灌浆的灌浆压力常用0.2Mpa，压力逐渐升高，防止骤然加压。达到规定压力后应保持压力稳定，以满足灌浆要求。
（4）灌浆停止的标志为吸浆率小于0.1L/min，再可压注几分钟即可停止灌浆。灌浆结束后，应用丙酮冲洗管道和设备。
8．封口结束：
待缝内浆液达到初凝而不外流时，可拆下灌浆嘴，再用环氧树脂胶泥或滲入水泥的灌浆液把灌浆嘴处抹平封口。9．检查：
灌浆结束后，应检查补强效果和质量，发现缺陷应及时补救，确保工程质量。
三、检验及验收：
1.施工前应按本附录设计规定检查施工准备是否符合要求。
2.灌浆及粘结材料的质量均应符合本规范有关标准的要求。
3.用压缩空气或压力水检查灌浆是否密实。
四、安全消防保障措施：
1.进入施工现场，必须带好安全帽； 2.高空作业系好安全带，穿防滑鞋； 3.施工用电，必须由专人安装；
4.严格按本工程操作规范施工，严禁违章施工； 5.现场设专职消防人员确保安全； 6.现场严禁吸烟、喝酒、打闹。
五、工程质量保证措施：
1.建立必要的质量管理制度，在每一道工序实施前，项目部组织技术交底，组织施工方案讨论。
2.每道工序施工前，由施工员按设计图纸、《规范》、《碳纤维加固补强施工步骤》要求对施工班组进行交底，在操作过程进行检查，发现问题及时解决，在每道工序完成后，进行工序检查、验收。
3.控制过程：图纸会审→施工组织设计→开工准备→技术交底→测量定位→操作工艺→工序控制→质量评定→施工小结。
4.全面履行工程合同，严格控制施工质量，热情接受建设单位意见。
5.施工过程中及时对各重要工序进行监督，及时分析研究，及时确定，使施工的各个环节处于有效控制，确保质量和安全，使工程质量达到优良。
黑龙江施耐达建筑技术有限公司
张拉方案 篇3
宴会大厅位于酒店南部,结构形式为框架结构,跨度25.2m,高度10.75m。屋顶设置6架有粘结预应力梁,混凝土强度等级C40。
梁长:28.05m,预应力梁为1-2束,每束7、8、9根准j15.20×1860MPa低松弛有粘结预应力钢绞线。
张拉方式:两端张拉。
锚具型号:张拉端采用YM15-7、8、9型夹片式锚具及相配套的锚垫板。
预应力筋采用1860级Ф15.20低松弛有粘结预应力钢绞线。
张拉控制应力:1395MPa
单根张拉力:1395×140=195.3k N
张拉程序:0σcon-0.1σcon-1.03σcon锚固(持荷2分钟)。
2 施工机械设备
电源:220V电源或是380V电源总功率约12KW设置一个专用电闸箱,切割机一台,YCW张拉设备一套,ZB4-500型油泵一台,压力表两块。
3 施工工艺
采用顺向张拉的施工方法,即框架混凝土,养护至张拉强度100%后,开始张拉预应力混凝土框架梁,使用一套YCW-25型张拉设备,在梁一端逐根单根张拉的工艺方法,保证混凝土框架体系均匀建立预应力。
4 施工要点
4.1 钢绞线下料。
钢绞线下料前必须核对图纸,按计算好的下料长度用无齿锯下料,下料误差控制在±2cm。钢绞线要保持平等顺直,不发生交叉扭,每隔2米用20#铅丝绑扎一道,端头间距不大于50cm。钢绞线伸出锚垫板长度为70cm,并用塑料布缠绕保护,防止混凝土的污染。
4.2 安装钢绞线。
安装钢绞线定位支架必须保证钢绞线的标高和位置,非预应力筋与预应力筋的标高位置发生矛盾时,应优先保证预应力筋的标高和位置。当梁钢筋绑扎成型后,用白漆在梁筋两侧标出托架标高,托架位置除反弯点、跨中最低点、梁上最高点设罢以外,其它托架间距沿梁长方向按图纸所示尺寸设置。托架与梁箍筋的连接要牢固,以防止下滑。波纹管就位后调整好曲线形状,孔道中心线,应考虑波纹管直径,以波纹管底为准,每隔100~200cm安装定位支架。在预应力波纹管布管中非预应力筋应尽量让开波纹管。
4.3 锚垫板安装。
当预应力锚垫板与波纹管固定后,在固定端及张拉端用电焊在端部点焊固定。锚垫板应与边梁或柱钢筋贴紧,并用电焊将两点焊在一起。波纹管在锚垫板内侧30厘米区段应保持与锚垫板垂直。
4.4 穿钢绞线束。采用人工穿束。
4.5 预应力钢绞线张拉。预应力框架梁达到设计张拉强度后,经监理工程师批准后方可进行张拉施工。
张拉程序:0σcon-0.1σcon-1.0σcon锚固(持荷2分钟)。
张拉控制应力:σcon=0.75fptk 0.75×1860=1395MPa单根张拉力:1302×140=195.3k N。
5 劳动组织
共配置1个张拉作业小组,1套张拉设备,每个小组3人:司泵1人,记录1人,操作千斤测伸长值1人。
6 质量保证措施
6.1 锚具采用符合设计及规范要求的夹片式锚具,应有产品质量保证书。
6.2 钢筋采用1860级低松弛成品预应力筋,具有产品质量保证书。并按规范要求在使用前进行力学性能检验。
6.3 当预应力框架梁混凝土试块强度达到100%设计强度,并经有关部门和监理工程师确认后进行张拉施工,
6.4 张拉仪表精度不低于1.5级,并在施工前进行检定。张拉仪表及千斤顶在使用前经计量检测机构进行配套校验。
6.5 张拉时应控制加荷速度,加荷时间不少于30秒,并对锚具夹片内缩进行量测,如锚具内缩量过大时需进行二次张拉。
6.6 在张拉施工过程中,随时观测各种数据的变化。
预应力张拉实行应力和应变双控制,采用压力表控制应力,并用伸长值进行校核,张拉伸长值控制在+6%~-6%以内,
如超出此范围暂停施工、分析原因采取措施处理后,方能继续施工。
6.7 严格按张拉施工操作规程施工,张拉小组服从统一指挥,相互间协调配合,以保证预应力值均匀准确。
6.8 张拉施工应填写张拉施工记录表
7 安全施工措施
7.1 张拉时应搭设张拉施工用脚手架,脚手架的宽度大于1mm,脚手板的标高与钢绞线出口错开50cm,横杆间距1.
5m,脚手架应有护身横杆,并挂细目安全网,防止张拉作业人员,张拉设备及工具高空坠落事故发生,脚手架荷载应满足张拉设备及人员的荷载要求。
脚手架承担的荷载如下:
施工人员:3人100kg×3=300kg张拉设备:1台套150kg合计450kg
7.2 施工用电闸箱应有漏电保护器,施工用的电源线应完好无损,并防止利器划伤,并按有关规定敷设。防止人员触电。
7.3 张拉机具要有防雨措施,每天施工完毕应用塑料布苫盖油
泵,防止雨淋,雨后施工要进行张拉设备绝缘性能检测,以防触电事故发生。
7.4 张拉施工时应避免立体交叉作业,张拉施工人员上方和下
方不得有其他人员施工,如有必要应搭设防护棚,防止高空落物伤人。
7.5 预应力张拉施工应遵守操作规程,戴好安全帽并做好自身的安全防护。
千斤顶后方不得站人,以防止钢绞线及夹片断裂后飞出伤人。
7.6 张拉操作人员精神集中,在张拉过程中不得离开油泵,如必须离开时应关机后才可离开。
摘要：现重点讨论唐山国丰维景国际花园酒店预应力张拉工程的工程概况,施工机械设备,施工工艺及其施工要点,质量保证措施等方面的施工方案。
张拉碳纤维板施工工艺研究 篇4
概述
据统计截止2005年底，在我国通车公路中，有各种桥梁33.66万座，累计长度1474.75万延米，其中：特大桥876座，145.96万延米；大桥23290座，512.53万延米；其余为中小桥。从2004年全国桥梁普查资料来看，全国查出危桥13303座，达468888延米。危桥的存在，已严重影响到路网和干线的畅通。此外，随着我国交通事业的快速开展，各级公路上的交通流量均在不断增加，运输车辆的吨位有较大幅度的增长，这对我国路网中的桥梁通行能力和承载力均提出了更高更新的要求。因此，通过一定的技术措施，对技术标准低、通行能力和技术状况差及因其他原因造成的危桥进行加宽改造与加固补强，使现有桥梁在今后交通事业的开展中保持充分的适应性，是我国交通管理部门要长期进行的一项重要的工作。
桥梁加固技术改造其根本目的是为了恢复和提高承载力，方法有以下几种类型：1、加强薄弱构件。对于有严重缺陷或因通行重型车辆而不能满足平安承载要求的薄弱构件，采用以新材料，增大构件的截面尺寸、增设外部预应力或用化学粘结剂粘贴补强材料等补强措施进行加固。2、增加辅助构件。3、改变结构体系。
碳纤维板张拉施工就是通过在梁体设置碳纤维板，然后通过张拉以提高梁体承载力的一种施工技术。我公司在广东杜步大桥的加固施工中在国内公路桥梁加固施工首次采用了该技术，取得了理想的效果。
杜步大桥位于原107国道，现清〔远〕连〔州〕一级公路上，中心桩号为K2177+583.227。桥长833m，斜交角度90°，桥宽21.5m，跨径布置为27×30m，上部结构采用预制预应力混凝土T梁，下部桥台采用重力式桥台、扩大根底，桥墩采用柱式墩、桩根底，支座采用圆形板式橡胶支座。该桥设计荷载为汽车－超20级，挂车－120。
在清〔远〕连〔州〕一级公路升级改造过程中，由于路基施工标段在刷坡施工中防护不当，局部巨石砸落到杜步大桥上，造成右幅桥第一跨桥面及梁体严重破坏。依据桥梁检测及设计文件，加固措施中采用了在其中3片T梁马蹄侧面张拉预应力碳纤维板以补偿原结构承载力。
西安瑞通路桥科技根据业主批复的施工组织设计于2008年9月4日至2008年10月1日组织了该工程的施工，广东虎门技术咨询作为该工程的监理全程监理了施工全过程。
设计与施工工艺流程
2.1
设计概况
1、顺桥向在T梁马蹄位置张拉单层碳纤维板，碳纤维板设计厚度2.4mm、宽度为60mm，抗拉强度≥2800Mpa，弹性模量≥1.65*10
Mpa，极限承载力为403.2KN，张拉控制力为220KN，碳纤维板材料平安性能指标必须符合?混凝土结构加固设计标准?中强制执行条款条单向织物〔布〕高强度Ⅰ级的规定。
2、预应力碳纤维板通过固定端与张拉端钢构件与T梁马蹄侧面连接，钢构件采用Q345钢，钢构件外表采用整体镀锌防锈处理，镀锌外面再涂两道红色和银色防锈漆；固定端和张拉端钢构件与混凝土梁采用M20高强锚栓连接。
3、施工完毕后，应在碳纤维板外外表涂抹涂料作为防护。
4、只加固第一跨第1＃、2＃、3＃梁，全桥共3片梁。
2.2施工工艺流程
2.2.1主要施工步骤
a、施工准备；
b、混凝土外表处理；
c、在安装碳纤维板张拉端和固定端构件的位置按照设计图纸要求钻孔种植高强度螺杆；
d、螺杆固化到达设计强度后开始安装张拉端和固定端钢构件；
e、碳纤维板粘贴面在粘贴前用丙酮擦洗干净；
f、在碳纤维板和梁底接触面上涂抹粘结剂，锚具底板和梁底接触面上涂抹粘结剂；
g、安装碳纤维板；
h、张拉碳纤维板并对梁体挠度变化进行观测；
i、张拉完毕后，在碳纤维板两侧〔含碳纤维板〕范围内粉5mm厚粘结剂作为碳板保护层；
j、在固定锚具螺栓的螺帽处抹一层粘结剂，所有的金属件外表再抹一层防锈油脂，然后安装张拉端与固定端锚具盖帽；
k、在被加固的梁底两侧范围包括盖帽均采用高强度、高粘结砂浆保护涂料涂刷保护。
2.2.2
工艺流程图
主要工艺要点
3.1
施工准备
1、搭设施工支架、主要材料的采购及锚具钢构件的加工制造。
根据现场条件搭设适于施工的施工支架。本工程使用的碳纤维板材料为桥梁加固专用材料，设计厚度2.4mm，极限抗拉强度为2800
MPa，弹性模量为1.65x105MPa，极限承载力为403.2KN，碳纤维板张拉控制力为220KN，为碳纤维板极限拉力的55%，该材料为进口的sika供给商提供。碳纤维板与梁体粘结采用SikaDur30粘结剂；锚具底板和梁底接触面上涂抹SikaDur31CFN粘结剂。
锚具钢构件采用厂制，锚具加工所用钢板采用15mm厚A3钢，锚固螺栓采用M8高强螺栓，张拉螺杆采用8.8级钢制M24螺杆。
2、施工放样。在加固的T梁外表按照设计图纸放样，确定碳纤维板和两端锚具位置。放样采用钢尺定位，根据支座位置确定设计位置。
3.2
砼凿除及外表处理
根据施工放样确定固定锚具和张拉端锚具的位置凿除梁体外表砼，厚度为1.5cm〔即锚具钢板厚度〕，以保证粘贴锚具外表与梁体外表水平。在碳纤维板位置处采用角磨机对梁体砼外表进行打磨，再用干布拭擦，确保粘贴面平整且无粉尘。
3.3
植螺栓施工
1、植螺栓方法：采用植筋法对螺栓进行安装，钻孔直径应与螺栓直径配套的钻头进行钻孔。
2、植螺栓用胶和螺栓：植螺栓胶用瑞士喜利得植筋胶，螺栓采用高强锚栓。
3、植螺栓定位、钻孔：在钻孔前先探明梁体钢筋位置并作记号，当钻孔与钢筋位置发生冲突时，适当调整孔位，钻孔时应垂直梁体，钻孔深度为15
cm。
4、清洁孔壁及螺栓：
〔1〕、将吹风机喷嘴深入成孔底部并吹入洁净无油的空气，向外拉出喷嘴，反复3次；
〔2〕、将硬毛刷插入孔中，往返旋转清刷3次；
〔3〕、再将吹风机喷嘴深入成孔底部吹气，反复3次；
〔4〕、对要植入螺栓上的油污应进行清理；
〔5〕、植螺栓前用丙酮擦拭孔壁、孔底和螺栓。
5、植螺栓：植筋胶采用喜利得专用注射器进行灌注，灌注量为孔深的2/3，并保证在植入螺栓后有少许胶体溢出，注入胶体后应立即单向旋转插入螺栓，直至到达设计深度，确保螺杆顶端在同一平面上，并校正螺栓的垂直度。胶体完全固化前，不得触动或振动已植螺栓，以免影响其黏结性能。
3.4
固定端锚具和张拉端锚具的制作：
1、固定端锚具和张拉端锚具采用工厂自动、半自动切割和焊接方法，切割边缘外表光滑，无毛刺、咬口等现象。
2、锚具黏合面采用平砂轮打磨直至露出金属光泽，打磨纹路应与钢板受力方向垂直，锚具黏结面应有一定的粗糙度。
3、锚具螺栓孔位确定与制作
〔1〕将螺杆位置印到事先准备好的胶合板上。胶合板应与锚具底板大小相同，并在板上编号并标注方向。
〔2〕根据印在胶合板上螺杆的位置，用开孔器钻Ø
22mm的孔。
〔3〕、将开好孔的胶合板套入螺杆上。假设不行那么不断修正孔，直至能顺畅地将板套入螺杆。
〔4〕、复测胶合板的中线应于碳板轴线根本重合。
〔5〕、将锚具送到铁件加工车间，依照胶合板上孔的位置在锚具底板上开孔。
3.5
固定端锚具和张拉端锚具的安装与锚固
1、锚具与T梁混凝土间采用SikaDur
CFN粘贴，将配好的胶体正面涂抹在清洁的混凝土和锚具黏结面上，涂胶应自上而下进行。
2、锚具黏结面上抹胶应中间厚两边薄，中间涂抹胶的厚度为5mm左右，将锚具预留孔平稳对准螺栓并迅速拧紧螺帽，使锚具与混凝土紧密黏合，清理挤出的多余胶体。
3.6
张拉碳纤维板
1、把锚具与碳纤维板接触的部位范围内涂上油脂。
2、用丙酮将碳纤维板接触混凝土构件的外表擦洗干净。
3、在碳纤维板上抹2-3mm的Sikadur
30。
4、先在固定端安装上碳纤维板，然后在张拉端安装上碳纤维板和转向板。
5、在张拉端安装千斤顶，确保千斤顶中线与碳纤维板中线重合。千斤顶型号为FYRR-308，最大功率30T,行程210mm。
6、先给碳纤维板施加10%的应力，使碳纤维板绷直，然后再将力归零。记录张拉端夹具的位置，并再次检查各部件的位置。
7、再以20%和60%应力给碳纤维板施加预应力，每一级张拉结束后用扳手拧紧螺帽，每一级之间持荷5分钟，记录张拉端夹具的位置，比拟实测值与计算值之间的偏差。
8、当预应力施加到100%即张拉力为220kN时计算最终碳纤维板张拉伸长值，并持荷5分钟。
9、张拉结束后用双螺帽固定死张拉螺杆。卸除千斤顶。
10、切除过长的张拉螺杆，螺帽后端留3cm。
3.7
安装盖帽
1、将锚具外表涂上一层防锈油脂。
2、安装盖帽
3.8
成品保护
1、用Sikadur
CFN填补锚具四周的缝隙。
2、用Sikadur
CFN
在碳纤维板外表抹5mm厚，150mm宽的保护层。
3、在梁外侧和金属盖帽外表滚涂丙烯酸弹性涂料Sikagard
ElastoColor
CW两度。
3.9
施工平安及考前须知
1、施工中应严格遵守执行?公路桥涵施工技术标准?（JTJ041—2000）、?公路养护平安作业规程?〔JTG
H30－2004〕、?公路工程施工平安技术规程?进行施工，做到专用设备，专职使用。
2、为保证施工平安、结构平安及工作的顺利开展，在施工前必须对施工机具、临时设备及其它保障措施进行详细检查、核对，在确保万无一失前方可施工。
3、碳纤维板为导电材料，使用碳纤维板时应尽量远离电气设备及电源。
使用中应防止碳纤维板的弯折。
碳纤维板配套树脂的原料应密封储存，远离火源，防止阳光直接照射，树脂的配制和使用场所，应保持通风良好。现场施工人员应根据使用树脂材料采取相应的劳动保护措施。
4、在碳纤维板张拉的过程中，要对梁体挠度的变化进行观测，如果挠度变化有异常情况，应停止张拉，并检查原因。
检查与验收
由于张拉碳纤维板施工在公路施工是一项新工艺，没有成熟的工艺标准与规定，我们针对设计意图，参照相应标准制定了施工中的控制标准，在施工过程中严格执行。
1、锚具钢构件加工检查与验收
锚具钢构件的加工的材质、厚度、螺孔位置、螺杆长度是确保锚具满足设计要求关键指标，根据设计要求及?机械加工手册?、?公路桥涵施工标准?的相关规定确定钢板采用A3钢、厚度采用15mm、螺孔位置±1mm、螺杆长度±0mm。经现场检查验收，均满足设计要求。
2、碳纤维板检查与验收
碳纤维板采用sika成品，其主要指标为：设计厚度2.4mm，极限抗拉强度为2800
MPa，弹性模量为1.65x105MPa，极限承载力为403.2KN，碳纤维板张拉控制力为220KN，为碳纤维板极限拉力的55%，由sika直供商提供并确保其品质。现场的检查主要是成品的外观，经检查碳纤维板外观顺直、无毛刺、厚度均匀、与张拉固定头连接牢固，从张拉结果看sika碳纤维板质量平稳可靠，满足设计要求。
3、锚具安装检查与验收
根据设计要求，结合?公路桥涵施工标准?的相关规定，锚具安装的容许误差为±10mm，经检查验收实际施工均满足设计要求。
4、碳纤维板张拉施工与验收
根据设计要求，参照?预应力砼施工标准?的相关规定，碳纤维板张拉采用张拉力与伸长值双值控制，由于碳纤维板为多层碳纤维布粘结而成，其弹性模量差异系数相对较大，确定其张拉伸长量容许误差为10%，实际施工中经检查验收满足设计要求。
结论
张拉式膜结构简析 篇5
1.1 找形分析
张拉式膜结构作为一种柔性体系, 膜材本身并不具备抗压、抗弯以及抗剪能力, 因此其刚度和稳定性要由膜面的曲率变化以及膜材中的预张应力来提供, 仅当存在适当预应力时才膜材具有确定的形状, 而且其几何形状是随支承、边界条件和预应力分布状态而变化的, 因而膜结构设计的首要内容就是所谓的“形状生成”, 即初始形态分析, 借此来确定支承、边界条件、预应力状态一曲面形状这一综合系统在满足使用要求前提下的优化组合, 这在力学上是一个反问题。目前在国内均采用非线性有限元分析方法来解决, 但理论上远未定型。目前较为常用的是P.D.Gosling等提出的力密度法, 其基本方法是将膜结构离散为由节点和杆元组成的索网状结构模型, 在给出了离散后结构各杆件的几何拓扑关系、设定的力密度值和边界节点坐标后, 根据最小势能原理建立每一节点的静力平衡方程, 将几何非线性问题转化为线性问题, 然后解线性方程组, 求得各节点坐标;另外还有英国Barnes等提出的动力松弛法;它的基本原理是将结构体系离散为节点和节点之间的连接单元, 对各节点施加激振力使之围绕平衡位置产生振动, 然后动态跟踪各节点的每一步振动过程, 直到各节点由于阻尼的影响而最终达到的静止平衡态, 最终的平衡态即为各节点状态。除了动力松弛法和力密度法外, 目前在计算机分析中常用的还有非线性有限元法。将薄膜结构进行有限元离散, 通过求解大位移小应变几何非线性有限元方程, 求得膜结构的内力和变形。
1.2 荷载分析
膜结构的荷载分析包括静力分析和动力分析两部分。
1.2.1 静力分析
由于张拉式膜结构自身重量很轻而且为柔性结构, 因此膜结构对地震力有良好的适应性。而由于其特殊的结构形式, 对风荷载、雪荷载的荷载作用比较敏感, 同时还应该考虑活荷载的作用。由于索膜单元具有小应变、大位移的强几何非线性特点, 因此单元模型建立时, 必须考虑非线性效应。目前对膜结构的静力分析大多以非线性有限元为基础, 主要考虑材料在弹性阶段的工作分析仅考虑结合非线性。膜材不是弹性材料, 但几何非线性和材料非线性同时考虑困难较大, 一般将膜材简化为正交异性线弹性材料进行分析。张拉膜结构的分析是从预应力状态到受荷的状态, 可用三角形平板单元或四角形单元。静力分析的最大难点就是要考虑膜材受压时退出工作, 即把膜看成只能受拉、不能受压荷抗弯的只拉单元。但当膜曲面出现反向时, 松弛的膜会继续受荷。
1.2.2 动力分析
索膜结构因其自身轻、刚度小而自振频率较低, 在风荷载作用下易产生较大的变形和振动, 是一种风敏感结构。在风力作用下除产生顺风向荷横风向振动外, 还可能产生驰振荷颤振。美国瑞雷 (Raleigh) 体育馆的悬索结构就由于在风荷载作用下产生较大振动影响正常使用而不得不在内部增设抗风索, 意大利一圆形悬索结构在一场强风下发生部分倒塌。这不仅是因为向上的风吸力可能会比向下的结构自重、屋面活荷载、雪荷载更大, 而跟风荷载的特性有关。由于风荷载动力分析的复杂性, 至今没有得到很好的解决。目前国内的设计仍将风荷载等效为静荷载, 通过风洞试验, 确定风压分布系数, 用风振系数代表风的动力效用。以下为悬索屋盖结构的风荷载公式:
p=µsµzAω0+µsAωp
其中, 第一项为静力荷载, 它对膜结构作用可用静力学方法求得;第二项为脉动风荷载, 它对膜结构的作用应该用随机振动学理论求解。而由于膜结构的自重小, 使膜结构的风致动力效应与其它结构相比具有明显的特殊性。
1.3 裁减分析
1.3.1 裁剪方法简介
在荷载分析完成后, 即可进行膜材的裁剪。膜材的裁剪步骤为:裁剪线的确定→空间曲面展开平面→预应力的释放。关于膜结构的裁剪目前已有多种方法, 德国和国内的一些学者采用的方法大多是从曲面上的测地线出发, 进行裁剪线的确定, 这种方法确定的裁剪线的终点与目标值存在误差, 除此之外, 裁剪线的确定方法还有平面切割线法、有限元网格线法等。动态规划法可以近似展开任意曲面, 但这种方法不能得到唯一的结果, 并且收敛困难, 除此之外, 曲面展开的方法还有最小二乘法、几何法等;预应力的释放可采用试验方法进行, 可以较好地反映膜的应力释放过程, 但这需要较多的试验费用, 除此之外, 预应力释放的方法还有有限元法、弹性回缩比法等。而膜结构的裁剪拼接过程无论如何都是会有误差的, 这是因为首先用平面膜片拼成空间曲面就一定会有误差, 其次膜布是各向异性非线性材料, 在把它张拉成曲率变化多端的空间形状时, 不可避免的会与初始设计形状有出入。迄今为止, 已建立了很多种方法来处理这一问题。很难评价哪个方法的精确度一定就高, 但还是有几个标准可以用来判断这些裁剪方法是否实用。那就是可靠性、灵活性和完成时间。
1.3.2 裁减分析方法
(1) 裁剪线确定即将膜曲面剖分为空间膜片, 几十年来的研究和工程实践裁剪线主要应用以下三种方法:平面切割线法、有限元网格线、测地线法, 其中以测地线为基础来确定裁剪线的方法应用最多; (2) 膜片展开即将空间膜片展开为平面裁剪条元, 空间膜片平面的展开主要考虑其计算精度和效率。国内外常见做法有三角形展开法、几何法、无约束极值法、最小应变能法, 还有一种二次测地线法, 二次测地线法能够充分利用测地线简单和精确的特性, 快速准确地将空间裁剪条元展开为平面图形。由于每一种方法都有一定的局限性, 因而很难评价哪个方法的精确度更高, 但还是有几个标准可以用来判断这些裁剪方法是否实用, 那就是可靠性、灵活性和所需时间。
2 张拉膜结构的发展展望
通过对索膜结构的体系分类及分析方法的综述, 它作为21世纪最具前途的建筑结构形式之一应用前景是十分广阔的, 展望未来, 索膜结构由于其成型的特点, 首先应该加强结构形态学 (Structural Morphology) 研究 (专门研究结构承重构件与形式之间的关系, 包含了形状、材料、荷载与结构体系四大要素) 。其次, 结构优化已经被成功地运用在大量生产的汽车和飞机设计中, 而采用复杂程度更高的形状与拓朴优化对于索膜结构也具有巨大的潜力。
我们有理由相信, 随着时代的进步和科技的发展, 张拉膜结构体系以其无与伦比的优越性越来越广泛地应用于各个领域。与其他建筑不同的是, 它特别需要建筑师与结构工程师的密切配合或集于一身去进行建筑造型创造与设计。因而建筑师在张拉膜结构建筑的设计时, 要掌握基本的结构概念, 充分了解结构构成原理, 并深刻理解其结构体系特点, 将张拉膜结构体系的内在逻辑规律通过艺术的形式表达出来, 达到力与形的统一;用合理优美的膜结构形式来强化建筑自身的创作意图, 达到形与意的统一。在此基础上, 充分重视建筑的场所特性和人与空间的关系, 使张拉膜结构技术在更高层次上实现与情感的抒发融为一体, 创作出更精彩、更具生命力的建筑作品。
参考文献
智能张拉施工工艺探析 篇6
(1) 智能张拉利用电脑实现精确同步控制, 提高预应力施加准确性。智能化施工, 实现远程操作, 全过程自动控制, 系统自动保存张拉记录, 自动打印数据表, 数据真实, 张拉前后都无法修改, 保证了张拉数据的真实性。
(2) 压浆采用大循环施工技术, 持续循环压力排尽孔道中空气, 保证压浆饱满和密实性, 防止钢绞线因为压浆不密实生锈, 从而影响桥梁的耐久性。采用双孔同时压浆, 提高压浆效率。
2 适用范围
适用于所有预应力梁板的张拉施工。
3 工艺原理
(1) 智能张拉系统由系统主机、油泵、千斤顶三部分组成, 以应力控制为指标, 伸长量相核对。系统通过无线传感技术采集每台张拉设备的工作压力和伸长量等数据, 并适时将采集到的信息发送到系统主机进行分析判断, 同时张拉设备 (油泵) 接收系统指令, 实时调整变频电机的工作参数, 从而实现高精度实时调控油泵电机的转速, 实现张拉力加载速度的实时精确控制。系统还根据预设的程序, 由主机发出指令, 同步控制每台设备的每一个机械动作, 自动完成张拉过程。
(2) 压浆系统。
压浆系统由主机、测控系统、循环压浆系统组成。浆液由预应力孔道、制浆机、压浆泵组成的回路内循环以排净管道内的空气, 及时发现管道堵塞等情况, 并通过加大压力冲孔排除杂质, 消除压浆不密实因素。在管道进出浆口分别设置精密传感器实时对压力流量和浆液水胶比等各参数进行检测, 并反馈给系统主机进行判断, 测控系统根据主机指令进行压力与流量的调整, 保证预应力管道在施工技术规范要求的浆液质量、压力大小、稳压时间等指标的约束下完成压浆过程, 确保压浆密实和饱满。主机判断管道充盈的依据为进出浆口压力差在一定的时间内是否保持恒定, 同时以流量进行校核。从位置低的孔道压入, 从位置高的孔道压出, 并回流至出浆桶。
4 施工工艺流程及操作要点
4.1 工艺流程
预应力筋制作→预应力筋的穿束并编号→锚具、夹具安装→电线连接→油管连接→专用千斤顶、天线、数据线安装→输入张拉参数→开始张拉→张拉结束后保存数据→人工校核→封锚→压浆准备工作→制浆→孔道挤水→开始压浆→稳压→压浆结束→清洗压浆设备→切割预应力筋→封锚。
4.2 操作要点;张拉
(1) 钢绞线应保持清洁, 不得有锈蚀及油污。钢绞线的下料长度应保证外露梁体两端各65cm。钢绞线穿入孔道时应预先对钢绞线进行编束和编号, 编束时应将钢绞线梳理顺直, 以防止钢绞线在穿束和张拉时由于互相缠绕紊乱而导致的受力不均匀现象。
(2) 安装锚具、夹具。锚具和夹具应按设计规定采用, 并应具有可靠的锚固性能、足够的承载能力和良好的适用性。锚垫板上的对中止口应易于保证锚具和锚垫板对中, 有利于锚具和钢绞线的受力, 防止锚垫板受力不均匀发生爆裂。夹片使用时要随时进行检查, 对已经发生坏丝的夹片要坚决不得使用。
(3) 电线连接由专业电工操作, 严禁带电状态下进行电线连接操作, 并连接好地线, 防止张拉设备漏电伤到操作人员。
(4) 油管连接时要将油嘴搽拭干净, 正确安装回油管。回油管在千斤顶的安装位置为张拉时千斤顶远离梁板的一端, 即千斤顶安装了黑色安全阀的一端;油管连接处必须安装铜垫片, 以防止漏油, 油管的保护弹簧应当靠近油嘴处以延长油管使用寿命。
(5) 千斤顶要用钢丝绳起吊保证安全, 工具夹片的安装必须符合《公路桥涵施工技术规范》的相关要求, 安装时要认对夹片进行检查, 当夹片内丝有损坏时, 应及时更换夹片。天线安装时应把天线折弯成90度, 对准接头位置顺时针旋转螺母, 锁紧天线, 并保持按照好的天线竖直向上。
(6) 在需要张拉的千斤顶前放置挡板, 并安排专人负责。张拉区域内不得站人, 防止张拉时钢绞线发生滑丝, 造成不必要的伤害。
5 材料与设备
压浆材料:52.5普通硅酸盐水泥和JS-HF后张预应力混凝土孔道压浆剂。
张拉设备:联智LZ59S10。
压浆设备:联智LZJS10。
6 质量保证措施
(1) 预应力混凝土强度必须满足设计图纸要求, 达到规定强度后再进行张拉作业。
(2) 预应力张拉作业, 必须指派富有经验的技术人员, 以及通过专门训练的预应力设备操作人员。张拉前认真做好技术交底, 使其严格按照技术规程施工。
(3) 预应力张拉过程中出现异常、张拉设备使用时间超过6个月、张拉次数超过300次、千斤顶检修或更换配件后, 应对张拉设备重新进行标定。
(4) 预应力筋锚固后, 孔道应尽早压浆, 且在48h内完成, 防止预应力筋锈蚀。
(5) 采用专用的压浆料或专用压浆剂配制的浆液进行压浆, 水泥强度不应低于42.5级, 水泥和外加剂性能应符合规范要求。
(6) 压浆浆液的水胶比应控制在0.26~0.28, 初始流动度在10~17s之间。
(7) 压浆完成后, 要将压浆设备清洗干净, 直到排出的为清水为止, 防止下次张拉时浆液堵塞压浆管, 从而影响下次压浆质量。
7 安全措施
(1) 张拉预应力筋时, 应由专人负责指挥, 张拉现场周围应设置警告标志, 严禁无关人员进入。
(2) 张拉构件两侧应设有完善的安全防护措施, 在张拉预应力筋时千斤顶正面及已张拉完尚未压浆的梁体两端禁止站人。
(3) 张拉预应力筋时, 严禁摸、踩、碰撞预应力筋。
(4) 张拉过程如发现异常, 应立即停止张拉。
(5) 压浆时, 操作人员应戴防护眼镜和口罩。
8 效益分析
采用智能张拉可以节省人工、缩短张拉时间, 从而实现最大经济效益。智能化操作可以提高预应力施加准确性, 大循环压浆系统使压浆的密实性得到保证, 从而提高工程质量, 避免人为因素干扰。智能张拉和大循环压浆系统成套使用, 使桥梁的安全性和耐久性得到提高。
9 环境保护措施
施工现场应保持清洁, 施工完成后应将设备摆放整齐, 压浆水泥和外加剂应封闭存放, 防止扬尘。压浆施工应远离住宿区, 冲洗压浆设备的污水应排放到指定的地方进行处理。
摘要：预应力张拉和压浆是桥梁预应力施工中两道关键的施工工序, 张拉和压浆直接关系到预应力桥梁的耐久性和安全性。预应力桥梁质量隐患主要来源于预应力施加准确性不够, 压浆不饱满、不密实, 操作不规范。随着科技的发展, 桥梁施工也在向自动化、智能化发展。智能张拉和压浆能严格控制预应力施加的精确性和管道压浆的密实性, 对提高桥梁耐久性和安全性有重要意义。目前许多工地都已采用智能张拉设备进行施工, 参照已施工的项目, 就智能张拉施工进行探析。
关键词：智能张拉,压浆,自动化
参考文献
[1]李孝兵, 田士强, 陈化祥.预应力张拉监测设备在桥梁施工中的应用[J].公路交通科技:应用技术版, 2012 (1) :139-141.
[2]高亚军.现浇预应力混凝土连续箱梁的监理控制要点[J].山西建筑, 2010 (13) :215-216.
桥梁施工中智能张拉的运用研究 篇7
随着我国交通运输事业的大力发展, 预应力混凝土桥梁的应用更为普及, 公路上建造了大量的预应力混凝土桥。桥梁预应力施工质量是保证桥梁结构安全和耐久性的关键工序, 是结构安全的生命线, 怎样提高梁体的承载能力和保证预应力系统的耐久性是影响到整个桥梁结构安全的重要因素。为了提高桥梁预应力施工质量, 改变旧有预应力张拉施工方法, 在切实保障预应力张拉施工质量的同时, 大大提高施工管理水平和效率。本文结合工程应用效果和经验总结, 对智能张拉系统进行应用性研究, 具有一定的参考价值。
2 目前国内外现主流的张拉控制方法和其缺点
在土木工程领域中, 由油泵和千斤顶组成的张拉系统被预应力的张拉施工普遍采用。所采用的施工过程大致可概括为:
(1) 手动开启油泵;
(2) 通过压力表读数来控制张拉力;
(3) 当压力表读数至计算值时, 人工用钢尺测量张拉伸长值;
(4) 人为记录数据。
传统的张拉工艺技术中存在一些大的缺点:
(1) 不能较准确的测量张拉伸长值;
(2) 控制张拉力误差较大;
(3) 对检验预应力筋实际应力有一定的困难;
(4) 没有实现张拉伸长值和张拉力的双重同步控制;
(5) 油压表、张拉油泵与千斤顶的标定次数多, 标定结果难以保持。
在目前桥梁工程施工中, 传统的预应力张拉施工多采用传统方法, 施工时先按照计量监督部门出具的千斤顶标定证书的数据计算出张拉需要控制的初始应力、设计应力所对应的压力表读数, 按照计算的数据进行张拉过程应力控制。由于以上总结的缺点影响到张拉过程的质量控制。在对伸长量的量测时, 也存在人为量测不准确、不及时等问题, 为预应力施工质量留下隐患。还有桥梁结构安全性问题主要原因之一是桥梁梁体预应力张拉施工不规范, 有效预应力不足, 缺少有效的质量控制手段, 导致桥梁的使用寿命严重缩短, 不少桥梁因为预应力施工不合格, 被迫提前进行加固。如何改进传统的张拉工艺, 能够精确的对梁体施加预应力, 减少施工过程中的人为因素, 确保桥梁预应力施工的质量, 就成了当前桥梁施工急需解决的问题。
3 预应力信息化施工
但随着计算机新技术在土木工程中的广泛应用, 预应力张拉精度的提高势必在预应力施工中引入计算机技术。在土木工程的施工与计算机技术相融合的基础上, 数字化预应力智能张拉技术这一新概念被提出来, 并对这一技术的理论与应用研究具有很大的意义。预应力的数字化智能张拉技术的施工工艺是指通过数字化张拉设备直接进行预应力的张拉, 这一概念属于机电一体化和结构工程相交叉范畴, 是计算机信息技术在土木工程建造方面的具体应用。信息化施工与数字化智能张拉技术既相接近又有一定的差别, 主要区别表现在:利用各种施工的反馈信息指导和改进施工是信息化施工的特点, 而数字化施工则是利用数字化智能设备直接进行的预应力张拉施工工艺。预应力信息化的施工就是在施工过程中, 通过设置各种测量仪器和元件, 实时收集现场的实际数据并加以具体分析, 从分析结果对原设计与施工方案进行一定的调整与改进, 并反馈到下一阶段施工的过程中, 对下一轮的施工过程进行预测和分析, 从而确保工程施工安全和经济地进行。该工艺在钢绞线两端将永久放置力传感器, 通过计算机处理由数据采集系统采集的力传感器信号, 当设计要求与实际张拉力相对误差超过5%时, 计算机会提示用户停止进行张拉, 实现张拉施工的信息化, 最终获得精确的张拉结果。
4 智能张拉系统的工作原理
主机、油泵、千斤顶是智能张拉系统的组成三大部分, 其结构示意图如图1所示。预应力智能张拉系统以伸长量的偏差作为校核指标、应力为控制指标。每台设备钢绞线的伸长、回缩量和千斤顶的工作压力数据通过高科技传感技术收集至系统, 系统主机并实时将传输的数据进行判断分析, 同时张拉设备收到指令后, 变频电机参数将自动调整, 来实现准确实时地调控电机的转动速度, 从而实现精确控制加载速度和张拉力。图2为智能张拉系统的工作原理示意图。
5 智能张拉系统的特点
(1) 操作简单、方便。在施工前先在计算机内输入需要张拉的箱梁的基本数据, 如梁体梁号、梁型、孔道等, 并校核张拉力目标值及伸长量值。操作时, 只需按下按键, 张拉过程全自动完成, 无需配备专业技术人员, 即使是工地上文化素质不高的普工也能够轻松操作。
(2) 精确施加张拉力。智能张拉系统能精确控制千斤顶所施加的预应力力值, 将误差范围控制到±1%, 降低了由于预应力施加不足或超过引起的桥梁下挠、开裂等风险, 有利于保证结构安全, 提高耐久性, 延长使用寿命, 降低养护维修成本, 是一项具有重要社会和经济价值的优秀科研成果。
(3) 同步计算, 及时补充, 保证张拉应力数据准确智能张拉系统通过压力传感器采集千斤顶内油压, 并将信息同步传送至计算机, 计算机再根据千斤顶的标定参数, 换算成拉力值, 同时将信息同步传送至张拉设备 (油泵) , 从而实现张拉力及加载速度的精准控制, 并能自动补充应力 (即当张拉力下降1%时, 系统自动补拉至规定值) 。通过计算机控制系统, 将施工时张拉应力的误差范围从传统工艺的10~15%缩小到4~1%。
(4) 对称同步张拉。一台计算机能控制多台千斤顶同时与同步对称张拉, 消除了对称张拉的不同步对结构造成扭曲等危害。该系统还实现张拉过程控制标准化、精细化、自动化, 使预应力施工的质量更加符合使用要求。
(5) 规范张拉的过程。一键完成张拉不受环境、人为等因素的影响实现了张拉过程智能控制, 控制持荷时间、加载速率、停顿点等要素达到完全符合桥梁施工技术的规范要求。
(6) 拥有自动平衡的缓释泄压技术。能够避免冲击夹片和防止滑束的最新预应力智能张拉系统可使千斤顶张拉完成后缓慢卸压, 从而保证预应力从工具锚更稳定的过渡到工作锚具上, 尤其在卸压过程中通过缓释泄压技术避免了对工作夹片的冲击, 防止出现滑束。
(7) 自动故障检测。针对张拉过程中可能会出现的问题, 对使用过程中的传感器故障、错误操作引起的超行程或超张拉力等, 都会通过故障提示功能进行显示, 并且故障不解决、不开机, 以保证使用过程中的安全和准确。
(8) 远程监控功能。可以实现300m以内的远程监控功能, 在很大程度上降低了施工操作人员的工作难度和施工安全隐患, 并且能够做到多道工序同时进行, 大大提高了施工、管理
6 预应力材料、安装和实施要把好关, 接下来就智能张拉施工过程中需要注意的要点做简要陈述
6.1 质量要求
采用的高强钢筋、钢绞线、、钢丝和精扎螺纹钢筋等的质量和力学性能指标, 应符合现行国家标准的要求和规定才能被使用。表面带有降低混凝土和钢绞线粘结力的油渍、润滑剂等物质的钢绞线在桥梁预应力不得使用;同时表面也不有得锈蚀成目视可见的麻坑。
6.2 管道安装允许偏差
6.3 张拉设备标定要求
采用油压传感器和压力传感器作为测力计的, 油压传感器必须和泵站系统配套整体标定, 压力传感器可单独标定。油压传感器和压力传感器标定时间应按国标对测力元件标定期的规定进行。
6.4 孔道压浆
随着新的公路桥梁施工技术规范的颁布实施, 原先的预应力管道压浆用的外加剂和制浆设备不能满足新桥规的要求, 为此引进了新的制浆设备与预应力管道压浆剂是必须的。
7 结束语
在预应力桥梁施工中, 桥梁预应力施工质量智能控制系统, 改变原有施工方法, 实现了张拉全过程智能控制, 真正做到张拉施工质量管理的“智能控制、实时跟踪、及时纠错”保证了预应力张拉的规范, 为保障桥梁结构质量与安全提供了有效的技术手段, 切合工程规范要求和实际需要。让预应力施工质量符合设计与使用要求, 保证桥梁结构的耐久性和安全性, 不仅有利于减少养护资金投入, 节约桥梁建设社会资源和保护环境, 更有利于保障人民群众生命财产安全, 从而实现交通事业的科学发展, 产生经济、社会多重效益。
摘要：智能张拉系统具有施工操作便捷性和质量控制可靠性的显著特点, 实践表明, 与传统手工张拉工艺相比, 智能张拉系统优势突出, 能有效提高桥梁施工质量, 为桥梁的结构安全性和耐久性提供了保障, 具有重要的推广应用价值。因此在预应力桥梁中得到了越来越广泛的应用。
关键词：智能张拉系统,预应力桥梁,信息化应用,桥梁耐久性
参考文献
[1]预应力技术及材料设备 (第二版) .2005.
[2]田克平.公路桥涵施工技术规范实施手册.北京:人民交通出版社, 2011.
带声屏障的简支T梁张拉 篇8
天津西南环线扩能改造工程为铁道部重点工程, 其中II标为联合体中标工程, 本单位施工项目涉及两座特大桥工程、两座中桥及七座框构其余为路基及涵洞。双线, 设计时速120Km, 线路等级I级。结构类型:有砟轨道后张简支梁, 梁体混凝土C60, 双线由4片梁组成。本文探讨客货共线预制后张法简支T梁 (设声屏障) 的张拉控制要点及方法。
二、准备工作
(一) 原材料、机具检验
1) 预应力筋采用公称直径15.2mm的钢绞线, 弹性模量1.95×105MPa, 抗拉强度1860MPa。预应力筋进场后, 首先对钢绞线按要求的批次进行检测:破断负荷、弹性模量、屈服负荷、极限伸长率。2) 锚具、夹具和连接器, 也应按照规范要求对外形、尺寸、静载锚固、硬度、进行检测, 并出具检验合格报告。3) 千斤顶及油泵按照规范要求选择合适的型号。找有资质的检测单位进行校核, 并出具相关试验报告, 得出线性回归方程。校顶周期:初次使用、使用一个月、张拉作业达300次、经过维修后。校表周期:0.4级一个月、1.0级一周、张拉作业达300次、其它。4) 孔道压浆浆体的强度、流动度、凝结时间、泌水率、膨胀率、含气量等性能应符合设计要求。
(二) 伸长值计算
横向预应力筋采用单端张拉, 固定端应交错布置。张拉顺序为从跨中至两端对称交替进行张拉作业。锚具的锚口摩阻损失与锚下喇叭口摩阻损失之和按锚外控制应力的6%计算。夹片式锚具的锚具夹片回缩量不应大于6mm。
图纸给定预应力筋张拉力值为锚外张拉力, 钢束伸长值为两端锚头内侧钢束的伸长值, 未计锚具厚度及千斤顶长度的影响。
预应力筋下料长度:L=a+2b+n (c+d) +2e
a———锚下长度;b———工作锚厚度;c———千斤顶长度;d———工具锚厚度;e———长度富余量 (可取100mm) ;n———单端张拉取1, 两端取2。
理论伸长值计算根据受力状态分别计算。
ΔL=ΔL1+ΔL2
ΔL1———工作锚锚头间的钢绞线理论伸长值;
ΔL2———工具锚至工作锚间钢绞线的理论伸长值。
工作锚锚头间的钢绞线理论伸长值;应采用实测弹模、孔道摩阻。对于由多条直线段和曲线段组成的孔道, 应分段分别计算后累加:
ΔL1= (Pp×xi) / (Ay×Ey)
Pp———平均张拉力;xi———计算长度 (m) ;Ay———截面面积;Ey——实测弹模。
平均张拉力P p可按下式计算:
Pp=Pi× (1-e- (kx+μθ) / (kx+μθ) )
Pi———预应力筋张拉力;
θ———曲线孔道切线夹角 (rad) , 对于直线段θ=0;
k———实测的管道每米局部偏差对摩擦的影响系数;
μ———实测的预应力筋与管壁间的摩擦系数。
工具锚至工作锚间钢绞线的理论伸长值:
ΔL2= (F×L0) / (Ay×Ey)
三、预应力施工
预应力施工应达到的条件:预应力应在混凝土强度等级达到C45、弹模达到C50的90%以上后进行。
(一) 施工顺序
原则:梁体架设完成并就位后, 先进行梁间桥面板及横隔板的湿接缝混凝土施工, 施工完毕后, 再进行边梁外侧现浇桥面板声屏障基础的施工。
(二) 预应力施工
钢绞线应力 (MPa) :预加应力时钢绞线控制应力σcon≤0.75fpk (钢绞线之抗拉强度标准值) 。
本工程张拉分三阶段张拉, 初应力10%张拉力———20%张拉力———终张拉100%张拉力 (持荷2分钟) 。
张拉时应以压力表读数为主, 伸长值作为校核。
后张法预应力筋伸长值应从张拉至初拉力时开始测量, 预应力筋实际伸长值ΔL可按式下式计算:
ΔL=L1+L2-L3-L4
L1———从初拉力至最大张拉力间千斤顶活塞的实测伸长值;
L2———初拉力以下的推算伸长值, 可采用相邻级的伸长值;
L3———两端工具锚夹片的实测回缩值;
L4———其它需要扣除的压缩值。
实测伸长值与计算伸长值的差值不应超过6%。
后张法预应力混凝土构件的张拉应符合下列规定:
1) 施加预应力前, 应清扫孔道的灰浆杂质等。2) 注意张拉顺序应符合设计要求, 设计无要求按照规范及经验施工。3) 砼强度、弹模和龄期等要符合设计及规范的要求。4) 张拉时, 锚垫板、工具锚、工作锚和千斤顶应位于同一轴线上。且施工人员不能站在正对锚头位置。5) 控制应力达到稳定后方可锚固, 注意持荷。6) 断丝或滑丝数量不得超过预应力筋总数的千分之5, 并不得位于结构同侧。7) 切割应采用切断机或砂轮锯, 不得使用电弧切割;应保护钢绞线, 不应损伤和污染。切割后的外露长度应符合要求。
四、压浆、封锚
1) 孔道压浆的最大压力不宜超过0.6MPa, 采用一次压浆时, 最大压力宜为1.0MPa。压浆充盈度应达到孔道另一端排气孔排出与设计要求相同浓度的浆体为止, 浆液应饱满;关闭出浆口后, 应持压不少于3min。
2) 如果压浆孔流出浓度不饱满, 检查后如不密实, 应及时补浆, 以保证孔道浆体密实。
3) 终张拉后, 应在48h内进行孔道压浆作业。压浆时的浆体温度应在5℃~30℃之间, 压浆时及压浆后3d内, 梁体及环境温度不低于5℃, 否则应采取保温措施。环境温度高于35℃时, 应选择夜间温度较低的时间进行作业。
4) 封端前, 应清除锚垫板上浆体和其它杂物。并对张拉槽进行凿毛处理, 洒水润湿, 封锚混凝土应捣固密实, 及时抹面压光, 抹面后封端后混凝土面与梁端面的错台不超过2mm。
5) 封端混凝进行养生, 达到设计要求。
五、总结
通过对带声屏障简支梁进行张拉, 掌握了张拉工艺的一般程序, 对原材料质量的控制以及对钢绞线进行下料长度计算和理论伸长值的计算, 并在施工中得到实践经验, 施工中还应注意高空施工作业安全, 严格按照《铁路工程基本作业施工安全技术规程》 (TB10301) 的要求采取安全措施, 确保施工安全。
摘要：西南环带声屏障基础简支梁张拉施工, 根据以往桥梁施工经验, 对后张法预应力梁张拉施工进行论述, 为张拉施工质量控制提供参考。
张拉膜结构自振特性分析 篇9
关键词：膜结构,自振振型,自振频率,抗风
膜建筑是20世纪70年代发展起来的一种新型建筑体系,是空间结构的重要组成部分。柔性的膜结构的结构组成材料本身没有受压性能,只能通过施加预应力,使膜或者加强索获得必要的张拉刚度,从而形成抵抗外部荷载的结构抗力。膜结构体型复杂,对风振作用敏感,在风动力作用下,结构的反应除了和动荷载本身有关,结构还容易出现机构性特征,所以研究膜结构的动力特征(例如自振频率或振型)尤为重要。膜结构的自振特性是风动力特性分析的基础和关键。
1 膜结构自振特性分析的有限元方法
在采用有限元方法分析结构的振动问题时,结构的自振分无阻尼自振和阻尼自振两种情况。当不考虑外部荷载及阻尼运动时,结构的振动平衡微分方程:
[M]{US″}+[K]{US}=0 (1)
其中,[M]为结构质量矩阵;{US}为节点振幅向量;[K]为结构几何刚度矩阵。
自由振动时,各质点均做简谐运动,各质点位移及加速度可以表示成:
U=U0cosωt (2)
U=-ω2U0cosωt (3)
其中,U0为振型向量;ω为与U0相对应的频率;t为时间。
将式(2),式(3)代入式(1)中,得:
(K-ω2M)U0=0 (4)
结构自由振动时,各节点振幅U0不可能全部为零,因此式(4)的系数行列式必须等于零:
针对结构自振特性的研究,从数值分析的角度归结为式(5)的广义特征值问题,频率的平方项是特征值,振型是特征向量。本文采用Lanczos向量迭代法求解式(5)的广义特征值,计算出结构的振型向量后,为了确定各阶振型在总反应中的大小,以确定后续计算所需要的模态阶数,就需要计算结构的振型参与系数。
结构为多自由度体系,假设结构自由度数为n,由式(5)n次代数方程式必有n个根,求解得全部自振频率,每一自振频率对应相应振型。全部振型构成的振型矩阵为[V]n×n:
[Fx]=[V]T[M]{Ex}。
[Fy]=[V]T[M]{Ey}。
[Fz]=[V]T[M]{Ez}。
其中,{Ex},{Ey},{Ez}分别为x,y,z方向的选择向量;[M]为质量矩阵,振型矩阵关于质量矩阵已经已经正交化。
向量{F}的内积等于该方向向量的总和。因此,可以定义i阶模态质量为:
[Mxi]={F
模态质量是反映该模态参与动力反应大小程度的一个重要参数,因此,定义模态质量与总质量的比率为振型贡献率:
rxi=Mxi/{Ex}T{M}{Ex}。
ryi=Myi/{Ey}T{M}{Ey}。
rzi=Mzi/{Ez}T{M}{Ez}。
ri=(Mxi+Myi+Mzi)/({Ex}T[M]{Ex}+{Ex}T[M]{Ey}+{Ez}T[M]{Ez})。
其中,ri为第i阶模态的振型贡献率;rxi,ryi,rzi分别为第i阶模态在x,y,z方向的振型贡献率,Mxi,Myi,Mzi分别为模态质量x,y,z方向的分量;Ex,Ey,Ez分别为振型列向量x,y,z方向的分量。
∑rxi,∑ryi,∑rzi,∑ri,的大小反映了所取模态的数量是否足够,通常在动力设计中,要求选取模态的数量使∑r≥0.8,若初次选取的模态数量不够,则加大选取阶数,直到∑r满足要求为止。
2 ANSYS分析自振特性
2.1 ANSYS分析主要步骤
由于索膜结构的密频特性,仅求解其低阶振型是不够的,有必要求解高阶振型。Block Lanczos方法对求高阶稀疏对称矩形的广义特征值是非常有效的。本文借助于ANSYS软件用Block Lanczos法进行膜结构的自振特性分析,主要步骤如下:1)由ANSYS软件进行膜结构的初始形态分析,先建立几何模型,设定边界条件、各个支座控制点的提升位移,进行第一次找形,再设定各个边界控制点支座位移为零,输入材料真实弹性模量,重新设定结构和膜的真实预应力状态,重复若干次以后,通过结构自平衡迭代使结果达到所需精度,即为膜的初始形态。2)以找形分析所得到的最终平衡状态作为索膜结构模态分析的初始状态。3)通过一次完全约束的静力求解形成模态分析中所需要的索膜结构初始预应力刚度矩阵。4)进入ANSYS中的模态分析,选择Block Lanczos法并考虑结构的初始预应力进行求解,得到所需的相应振型。
2.2自振分析基本假定
1)所有节点均为铰接,膜单元为三角形膜单元Shell41,加强索单元为Link10,结构为空间铰接体系;2)结构边界为点或线支撑铰接边界,考虑边缘构件的参与时,按实际结构模型边界考虑,索是理想柔性的,既不能受压,也不能受拉;3)结构始终处于弹性状态,索膜的张拉为小应变,符合HOOKE定律,而实际膜结构的应力安全度均很大;4)自振参与质量仅考虑膜结构和附属构件的自重,具体可以采用等效质量密度法或质量单元法。
2.3典型算例自振振型
结构外形为正方形,对角线距离为10 m,高度为4 m,结构的材料参数为:膜面的初始预张应力σ=20 N/cm,张拉刚度Et=2 550 N/cm,剪切刚度Gt=800 N/cm,泊松比γ=0.3,结构4角点固定,4条边为柔性索边界,边索的预张拉力为30 k N,EA=3×104k N。前四阶振型图见图1～图4。
2.4影响自振振型的因素
结构的自振振型基本上表现为结构整体的对称或反对称振动,竖向振动多呈反对称,水平振动多呈对称。在实际工程中,由于风荷载几乎不可能对称分布,因此多考虑竖向振动。因为膜结构是高柔性体系,结构的自振频率较低且分布比较密集,基本周期在0.1 s～0.2 s左右。索膜结构的自振频率主要与结构的刚度矩阵和质量矩阵有关。自振频率与刚度矩阵成正比关系,与质量矩阵成反比关系。但是膜结构的自重变化不大,对自振频率的影响较小。
相对来说,结构刚度对自振频率及振型影响要大一些。
1)膜的预应力对自振频率的影响较大,随着膜中预应力的增加,自振频率大幅度提高,因为膜内的初始预应力引起的几何刚度[K]对结构的整体切线刚度矩阵的影响较大,随着预应力的增加,其几何刚度矩阵也在不断增大,从而增大了结构的整体刚度矩阵,导致自振频率的提高。2)随着边索预应力的提高,膜结构的自振频率减少趋势越来越不明显。高阶频率对边索预应力变化更加敏感。3)保持跨度不变,膜结构自振频率随矢跨比的增大而增大,随着阶数的提高,频率的增长速度减慢,表明低阶频率受矢跨比的影响比较显著。在保持矢高和矢跨比不变两种情况下,自振频率随跨度的变化趋势基本相同,都随跨度的增加表现出明显的非线性减少趋势,且频率分布越来越密集,随着阶数的提高,频率非线性减少趋势越来越明显。4)膜的张拉刚度(Et)对自振频率影响比较明显,随着膜的张拉刚度提高,第一自振频率略有提高,但不明显。5)边索的张拉刚度(EA)对算例一的自振频率影响非常小,随着张拉刚度(EA)的增大,其第一自振频率略有减小,但减小的幅度不大。
3结语
由于Block Lanczos对高阶稀疏对称矩阵的部分特征值非常有效。随着计算机的发展,采用ANSYS程序结合Block Lanczos方法对膜结构进行自振振型分析成为主流。讨论膜预应力,边索预应力,矢跨比,膜的张拉刚度,边索张拉刚度对膜结构自振频率的影响,增大结构的跨度不利于结构抗风,增大膜预应力有利于结构抗风,增加索膜刚度对结构抗风作用不大。
参考文献
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[2]温世峰,徐红炉,支希哲.索膜结构自振特性的仿真分析[J].计算机仿真,2009(4):328-331.
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