预应力张拉设备（共7篇）
预应力张拉设备 篇1
1 工程概况
京沪高速铁路设计时速350km, 其全线采用CRTSⅡ型轨道板式无砟轨道技术。中铁二局集团曲阜轨道板场承担京沪高速铁路京徐段J H T J-3 (D K 4 7 4+8 0 0~DK552+804) 范围内轨道板预制, 总铺板里程为正线78公里, 按6.5m标准板折算总计约24004块轨道板。
中铁二局曲阜轨道板场在京沪高速铁路公司号召下, 通过引进、消化和吸收, 突破常规“一场三线”预制方式, 采用“一场二线”的生产方式, 每条生产线生产41块轨道板, 日最大生产量为82块。本文以长6.45m、宽2.55m、厚0.2m (图1) 的标准轨道板为例介绍“一场二线82块轨道板”的预应力筋张拉生产工艺。
2 施工准备
2.1 预应力筋张拉值计算
单线4 1块轨道板设计总张拉力为4200kN (对应每个油缸张拉力为2100kN) , Φ10mm预应力钢丝单根预应力钢丝张拉力值为68.3kN, 张拉应力为870N/mm2。预应力钢丝采用整体张拉方式, 且在台座两端同步进行, 考虑到预应力钢丝由于摩擦阻力等条件引起的应力损失, 预应力应补偿3%~6%, 设计总张拉力计算如下:
预应力钢丝伸长值计算公式:
式中:ΔL为预应力钢丝伸长值 (mm) ;
P为设计总预应力钢丝的张拉力4200000 (N) ;
L为单根预应力钢丝长度107900 (mm) ;
A为总预应力钢丝截面面积4827.75 (mm2) ;
Ep为预应力钢丝弹性模量205000 (N/mm2) ;
ΔL0为净伸长值458mm。
(1) 60根Φ1 0 m m预应力钢丝张拉力:P1=Pp1×60×100%=68.3×60×1.0=4098kN。
(2) 6根Φ5 m m预应力钢丝张拉力:P2=Pp2×6×100%=17.0×6×1.0=102kN。
(3) 设计总张拉力:P=P1+P2=4098+102=4200kN (其中补偿力值需要通过试验确认) 。
总伸长量
(1) =4 5 8m m。净伸长值:=
(2) 补偿伸长值:20mm (取4%的补偿值计算) 。
(3) 补偿后总伸长值:ΔL=ΔL0+20=457+20=4 7 8 m m。
(4) 补偿后对应的总张拉力为:
2.2 预应力筋张拉设备配置
CRTSⅡ型无砟轨道板采用整体张拉方式、先张法生产, 且单线41块轨道板张拉预应力钢筋下料长度达到107.9m, 油缸伸长量大。且张拉位移力值较大, 需要采用专业的PC操作系统进行控制。
单线41块轨道板的预应力钢筋张拉设备如表1所示。
2.2.1 钢筋定长切断机
CRTSⅡ型轨道板专用预应力筋定长切割机工作时, 当钢筋头送到离定位块60cm左右时, 钢筋在低速状态顶到定位块, 剪切装置一起向钢筋运动方向移动, 固定在定长杆上的开关撞块碰动剪切行程开关时, PLC控制器输出信号使电磁阀 (液压) 工作, 油缸动作切断钢筋;同时气动电磁阀工作, 气缸把料槽门打开, 切断的钢筋从料槽中抛出。
2.2.2 张拉油缸
液压油缸最大行程500mm, 工作油压不超过额定值31.5MPa, 活塞直径350mm, 活塞杆端部有250mm长的梯形螺纹, 配有1个环形螺母和1个100mm宽环形支承环, 保证任何位置的负荷都能转载到支承环上。油缸内装有行程测量系统和油压测力装置, 将油缸位置和油缸压力的模拟信号传给PC系统。
2.2.3 张拉泵站
张拉泵站为液压系统的动力源, 在张拉台座两侧各有一个液压泵站分别控制两侧的四个液压缸, 减少了液压管路的铺设, 而用电信号来代替, 从而降低了因长管路铺设而造成的故障率和压力损失。系统采用高性能比例阀, 由中控柜根据位移的反馈进行PID运算, 从而达到高精度的要求, 精度可控制在同侧≤2mm, 异侧≤3mm。
2.2.4 PC系统
PC系统由一台计算机以及一个监控器组成, 装在牢固的控制柜里, 操作人员可通过监控器下方的抽屉式键盘进行操作。由于设备相距较远, 控制信号将通过现场总线技术 (INTERBUS) 传输。
2.2.5 张拉横梁
张拉横梁为一个坚固的具有有孔板的钢结构, 总共有20个梳子形向上敞开的定位滑块挂在钢结构的有孔板上。
3 工艺流程
根据CRTSⅡ型轨道板的设计要求, 结合国内外成功的施工经验和板场的实际施工情况, 制定了预应力筋张拉的工艺流程, 如图2所示。
4 轨道板预应力张拉技术
轨道板的张拉是通过一台PC控制机控制软件输入张拉控制参数, 在执行过程中按照工艺控制参数 (行程、油压允许偏差) 要求进行纠偏的调节控制, 显示并储存4个千斤顶行程和压力数值, 实现液压系统张拉操作的自动控制。
4.1 预应力筋下料
4.1.1 预应力筋切割
在预应力筋定长切割机上设制切割长度 (我场Φ10mm预应力钢丝长度为107.9m, 精度为万分之二, 即21.58mm, Φ5mm钢丝长度为107.6m, 精度为万分之二, 即21.52mm) , 由钢筋定长切割机自动进行切割。预应力钢丝不得使用电焊切割。切割时, 在定长切割机的预应力钢丝滚落的一侧每隔2m放置一根方木条, 预应力钢丝切割完后要求滚落在方木条上, 以防止预应力钢丝表面磨损。
4.1.2 预应力筋长度检测
由于预应力钢丝较长 (107.9m) 且预应力钢丝精度要求达到万分之二, 为了精确测量预应力钢丝的长度, 我场在第一条生产线旁布置一根内径为Φ15mm, 长104.769m套管, 其水平度、直线度保证精度要求的工装来校核下料长度。
4.1.3 锚具的安装
为了克服外露钢筋长短不一造成对张拉的影响, 预应力钢丝外露出锚具端部的长度设为5mm, 这是为了避免预应力钢丝长度不一致造成的张拉力和张拉位移的偏差超出允许值。
4.2 预应力筋入模
将预应力钢筋下料后以6根为一组进行编束, 通过人工转运至钢模内, 转运的过程中不能对预应力钢丝进行拖拉, 以防止钢丝表层发生磨损。通过专人将每根定位预应力钢丝安装在横梁对应的定位滑块锚固孔上, 通过多功能平车梳理预应力钢筋。
4.3 预应力筋张拉
预应力筋张拉。
张拉分两个阶段:初张拉和终张拉。在张拉前, 再次检查模型内钢筋、预埋件数量和位置是否满足产品施工图要求, 若发现问题必须重新调整、安装。
初张拉:启动自动张拉系统, 千斤顶按事先设定好位移量顶出, 即将预应力钢丝张拉至约设计值的20% (876.87kN) 。四个油缸张拉前, 应首先设置四个油缸的伸长量。先在PC机上输入四个张拉油缸的伸长量, 当PC机上显示的伸长值与理论值不相符时, 手动将其调整为同步。然后启动张拉油缸按纽, 四个油缸开始进行同步张拉。张拉时, 操作人员应密切关注四个油缸的实际伸长量和张拉力, 当四个油缸的伸长量始终保持同端千斤顶活塞伸长值间偏差不大于2mm, 异端千斤顶活塞伸长值间偏差不大于4mm时, 可继续进行张拉作业, 如与上述情况不相符时, 应将四个油缸的张拉动作同时停止, 并在PC机上手动微调四个张拉油缸至四个油缸的伸长量偏差在规定范围内。达到要求后停止手动张拉, 再次启动自动张拉系统将四个油缸同步张拉。当张拉至规定伸长值时, 操作人员检测四个油缸的实际张拉力读数, 若实际张拉力低于设计值且偏差超过5%时, 应进行补偿张拉直至达到与设计值偏差不大于5%[2]。
终张拉:将预应力钢丝从设计值的20%张拉至设计值, 总预应力值为4384.35kN。预应力钢丝采取同步张拉, 终张拉方法与初张拉相同。终张拉完成后查看单根预应力均匀检测仪表读数是否达到68.3kN (偏差不大于15%) 。张拉结束后, 立即将张拉油缸定位套安装在油缸上, 旋转环形螺母的位置, 将环形螺母压紧环形支承垫坂使液压缸止动并卸压。实际总张拉力、预应力钢丝伸长值与设计额定值偏差不大于5%, 实际单根预应力钢丝的张拉力与设计额定值偏在张拉过程中, 始终保持同端千斤顶活塞伸长值间偏差不大于2mm, 异端千斤顶活塞伸长值间偏差不大于4mm, 如发现偏差大于允许值, 应在PC机上微调以补偿伸长值, 直到伸长值偏差在允许范围内。在张拉过程中, 台座上4个千斤顶的活塞位移量、张拉力值自动在PC控制机上显示, 通过计算得出预应力钢丝总张拉力、伸长值与设计额定值偏差。当偏差量>5%时, 就需要对预先设定张拉参数 (摩擦系数和补偿量) 进行修正, 然后重新进行预应力钢丝张拉, 直到满足设计要求。偏差量≤5%时, 预应力钢丝张拉工序完成, 油缸保压。
每隔1个月用预应力检测仪检测张拉台座中4根预应力钢丝的张拉力, 实际单根预应力钢丝的张拉力与设计额定值偏差不大于15%, 当偏差量>15%时, 就需要对预先设定张拉参数 (摩擦系数) 进行修正, 然后重新进行预应力钢丝张拉, 直到满足设计要求。
5 结语
2009年5月31日, 我场已成功试制出第一块CRTSⅡ型轨道板, 经过静载试验和疲劳试验, 其各项技术指标均满足规范要求。中铁二局曲阜制板场单线41块轨道板预应力张拉技术已成功运用, 对我国自主研发CRTSⅡ型轨道板的生产及其配套设备具有一定的指导意义。
参考文献
[1]李金, 胡毅, 吴鹏.CRTSⅡ型轨道板预应力张拉技术[J].北京:铁道建筑, 2008 (增刊) :48～51.
[2]铁道部科学技术司.客运专线铁路CRTSⅡ型板式无砟轨道混凝土轨道板 (有挡肩) 暂行技术条件 (第一版) [R].北京:中国铁道出版社, 2008.
后张法预应力张拉 篇2
预应力结构在桥梁工程中广泛使用, 后张法预应力钢铰线的张拉是后张法梁板预制的关键项目之一。
1 钢铰线理论引伸量的计算
后张法预应力钢铰线孔道为曲线, 目前对钢铰线张拉采取应力和伸长量双控, 准确计算钢铰线理论引伸量是张拉前重要的技术准备工作。
1.1 计算公式
公式1:σp=σ× (1-e- (μθ+kx) ) / (μθ+kx)
σp:区段平均张拉力 (Mpa)
σ:区段端张拉应力 (Mpa)
μ:预应力筋与孔壁摩擦系数
θ:区段内曲线孔道部分切线的夹角和 (rad)
k:孔道每米局部偏差对摩擦的影响系数
x:区段长度 (m)
公式2:σsl=σ× (1-e- (μθ+kx) )
σsl:区段应力损失至计算截面时的端张拉力 (Mpa)
σ:区段未损失端端张拉应力 (Mpa)
μ:预应力筋与孔壁摩擦系数
θ:区段内曲线孔道部分切线的夹角和 (rad)
k:孔道每米局部偏差对摩擦的影响系数
x:区段长度 (m)
公式3:Δl=σp×x/Ep
Δl:钢铰线引伸量 (mm)
σp:平均张拉力 (Mpa)
Ep:钢铰线的弹性模量 (N/mm2)
x:区段长度 (m)
1.2 计算方法
1.2.1根据管道线型及对称张拉的特点, 把钢铰线划分为区段。
1.2.2根据公式2计算出某区段的端张拉力, 然后根据公式1计算区段内的平均张拉力。
1.2.3最后根据公式3计算区段的引伸量。
1.2.4各区段钢铰线引伸量之和即为总引伸量。
2 钢铰线张拉的施工工艺及注意事项
2.1 张拉工艺
2.1.1钢铰线下料。
钢绞线采用砂轮切割机切割, 禁止用电弧或氧气切割, 钢铰线下料长度为孔道长度加工作长度, 工作长度包括工具锚、工作锚, 千斤顶, 限位板安装后的组合长度及预留长度。
2.1.2钢铰线编束。
对下好料钢铰线按编束、编号存放。
2.1.3检查清洗孔道。
检查预应力孔道, 先用高压水冲洗孔道, 再用通孔器进行清孔, 确保孔径和孔道畅通。
2.1.4穿钢绞线束。
采用卷扬机辅助人工穿束, 钢绞线束两端露出锚垫板长度要大致相等。
2.1.5机具安装就位。
加工简易千斤顶提升架。钢铰线穿束完成后安装工作锚、夹片, 限位板, 再通过提升架调整千斤顶位置, 安装工具锚、夹片, 使工作锚与限位板接口吻合, 轴线重合, 然后把工具锚的夹片顶进。
2.1.6钢绞线张拉。
按设计张拉顺序和要求进行, 采用纵向、横向对称同步张拉工艺, 张拉力钢绞线伸长量双控, 以张拉力为主, 张拉程序为:0→10%σcon→量测→20%σcon→量测→100%σcon→量测→σcon (持荷2min后锚固) 。
在梁两端张拉的操作人员配备对讲机, 保证两端张拉同步。操作步骤如下:a.试运转与排气。检查油箱加足液压油, 电气接线正确后, 便可使运转。开机前泵内各容油空间都充有空气。空气混入液压油中, 产生的压力不稳定, 流量不足, 产生噪音。因此开始打开控制阀, 使油泵空运转至液流中无气泡存在为止。b.调整安全阀。封闭出油嘴, 打开送油阀, 关闭回油阀, 向左松动安全阀至最外位置, 开动电机。关闭送油阀, 缓慢右旋安全阀体, 压力表指针则随之相应上升, 待升至所需压力时为止。c.施加初应力。向右旋拧送油阀, 压力随之由零增加, 在两端确定初应力施加完成后快速打开送油阀持荷, 并及时测量钢铰线伸长量L1。d.施加和初应力相邻级应力。向右旋拧送油阀, 压力随之继续增加, 在两端确定初应力施加完成后快速打开送油阀持荷, 并及时测量钢铰线的伸长量L2做好记录。e.施加应力至张拉控制应力。关闭送油阀, 压力继续增加直至最大张拉控制力, 打开送油阀持荷2分钟, 并测量钢铰线的伸长量L3做好记录。则钢铰线实际伸长量ΔL=L2+L3-2*L1。实际伸长量与设计伸长量误差不得超过±6%。f.锚固。张拉完成后, 打开千斤顶回油阀卸荷回程。并及时测量梁体拱度, 做好记录。
2.2 注意事项
2.2.1张拉设备的选用和校验。将选用的张拉设备包括油压千斤顶、高压油泵和油压表, 编号进行配套校验, 油压表等级不低于1.5级。
对所用的油压千斤顶、高压油泵和油压表、连接管路等要试车进行检查, 如发现有漏油和不正常的情况要查明原因, 及时排除。
2.2.2张拉作业用机具检查:2.2.2.1张拉装置的检查:油量应充足, 并应使用油泵用优质矿物油;千斤顶与油泵以及高压油管两端连接器的灰尘应予以清除;应抽出高压油泵内的空气;不应该有漏油现象;应熟悉油泵的操作顺序。2.2.2.2电动油泵使用注意事项:运输过程中翻倒时, 一般不能再使用;共给油箱的油, 应使用油泵用优质矿物油;启动电动油泵的电动机时, 应确认流量调整把手并缓慢进行, 而且压力不得超过规定;事先应核对电源的电极和电压, 而且不得拆掉软线的插头来使用, 或截断软线来接线;开动张拉端控制阀时, 应一边看压力表, 一边慢慢打开。2.2.2.3张拉用临时设备:检查是否保证有所需的电源;必须检查是否确保有张拉装置的作业空间;必须检查作业脚手架是否齐备、安全;必须准备好平板车等搬运工具;用作千斤顶的起吊装置, 应准备好倒链滑车、人字扒杆、吊索、麻绳以及粗铁丝等。张拉装置不得被雨淋, 因此, 要有防雨设备;对于长钢束, 指挥者的号令很难传清楚, 此时可使用步话机。
2.3 加强对材料质量的检查
2.3.1千斤顶和油表保持良好的工作状态, 保证误差不超过规定;千斤顶的卡盘、楔块尺寸应正确, 没有磨损沟槽和污物以免影响楔紧和退楔。
2.3.2锚具尺寸应正确, 保证加工精度。锚环、夹片应逐个的进行尺寸检查, 有同符号误差的应配套使用。亦即锚环的大小两孔和夹片的粗细两端, 都只允许同时出现负误差, 以保证锥度正确。
2.3.3夹片应保证规定的硬度值, 当夹片硬度不足或不均, 张拉后有可能产生内缩过大甚至滑丝。为防止夹片端部损伤钢丝, 夹片头上的导角应做成圆弧。
2.3.4锚环不得有内部缺陷, 应逐个进行电磁探伤。锚环太软或钢度不够均会引起夹片内缩超量。
2.3.5预应力筋使用前应按规定检查:钢丝截面要圆, 粗细、强度、硬度要均匀;钢丝编束时应认真梳理, 避免交叉混乱;清除钢丝表面的油污锈蚀, 使钢丝正常楔紧和正常张拉。
2.3.6检查限位板与工作锚接口, 限位板内槽深度应稍大于夹片在工作锚外露长度, 防止张拉过程中夹片顶进抵消部分张拉力。
2.4 严格执行张拉工艺
2.4.1垫板承压面与孔道中心线不垂直时, 应当在锚圈下垫薄钢板调整垂直度。将锚圈孔对正垫板并点焊, 防止张拉时移动。
2.4.2锚具在使用前须先清楚杂物, 刷去油污。
2.4.3千斤顶给油、回油工序一般均应缓慢平稳进行。特别是要避免大缸回油过猛, 产生较大的冲击振动, 易发生滑丝。
2.4.4张拉操作要按规定进行, 防止钢丝受力超限发生拉断事故。
2.4.5在冬季施工时, 特别是在负温条件下钢丝性能发生了变化 (钢丝伸长率减少, 弹性模量提高, 锚具变硬、变脆等) 。故冬季施工较易产生滑丝和断丝。建议预应力张拉工作应在正温条件下进行。
2.4.6滑丝与断丝的处理
滑丝与断丝现象发生在顶锚以后可采用以下方法。
用带有退锚器穿心顶按张拉状态装好, 并将夹片顶紧。一端张拉, 当钢丝受力伸长时, 夹片稍被带出。这时立即用钎卡住螺纹 (钢钎可用Ф5mm的钢丝、端部磨尖制成, 长20cm~30cm) 。然后缓慢回油, 钢丝内缩, 夹片因被卡住而不能与钢丝同时内缩。再次进油, 张拉钢丝, 夹片又被带出。再用钢钎卡住, 并使主缸回油, 如此反复进行至夹片退出为止。然后拉出钢丝束更换新的钢丝束和锚具, 进行单根钢绞线补拉。
3 钢铰线实际引伸量的测定
3.1 钢铰线实际伸长量测定
钢铰线实际伸长量一般的方法为测定千斤顶油缸伸长, 理论上钢铰线若不发生滑丝现象油缸伸长量和钢铰线伸长量相等, 但在施工过程中滑丝现象普遍存在, 只是滑移量较小, 同时还考虑到工具锚夹片在10%控制应力到100%控制应力的回缩, 油缸的伸长量与钢铰线伸长量并不相等。因此在测定钢铰线伸长量采用两种方法, 一是在钢铰线外露端作标记测量伸长量, 二是测油缸伸长量, 第一种方法测量伸长量较为准确, 同时对两种测量方法的测量数据进行比较可判断钢铰线滑移方向及滑移量。
3.2 回缩量的测定
回缩量包括两部份, 即锚具、夹片回缩和钢铰线回缩。一般情况下, 设计方已经考虑了锚具、夹片回缩。钢铰线张拉到100%控制应力后回程至20%控制应力工作夹片自锚, 此时测定钢铰线的伸长量与钢铰线张拉到100%控制应力伸长量差值即为回缩量。
摘要：应力结构在桥梁工程中广泛使用, 后张法预应力钢铰线的张拉是后张法梁板预制的关键项目之一。
浅谈预应力张拉若干技术问题 篇3
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
后张法预应力筋张拉控制方法 篇4
海南三亚海棠湾出口路市政工程桥梁工程为预应力空心板梁，预应力钢筋采用普通松弛钢绞线1860级，d=15.2(75)mm，设计控制应力为1 125 MPa，锚具采用OVM自锚式体系，孔道采用金属波纹管。本文以16 m预应力梁板后张法施工为实例，对后张法预应力筋在施工中如何进行张拉控制，对伸长值的理论计算、实际伸长值的测量和校核阐述如下。
1 张拉工艺流程及施加预应力前的准备工作
本桥预应力筋张拉及锚固工艺中应力控制采用:0→0.15σ→0.3σ→1.03σ→持荷2 min→锚固。为了确保工程质量，对预应力筋施工预应力张拉之前，必须完成或检验以下工作:
1)施工现场应具备经批准的张拉程序和现场施工条件;
2)现场已具备预应力施工知识和正确操作的施工人员;
3)锚具安装正确，混凝土空心板梁外观和尺寸应符合质量标准要求，张拉时混凝土强度应符合设计要求，设计未规定时，不应低于设计强度等级值的75%;
4)施工现场已具备确保全体操作人员和设备安全的必要的预防措施;
5)实施张拉时，应使千斤顶的张拉作用线与预应力筋的轴线重合一致。
2 初应力的确定
本工程在施工前，为确定初应力及初应力时伸长值的准确性，按施工规范要求，施工前将千斤顶及压力表校核后，锚下控制应力以2.5%为一级，分级读出伸长值直至100%锚下控制张拉力。由于张拉力分级较细，压力表读数及伸长值不易读准确，操作时应特别注意，可多试拉几束，选用数据准确的1束～3束进行分析。然后以伸长值读数为纵坐标，以应力按2.5%分级为横坐标绘出应力—应变关系曲线如图1所示，从曲线可以看出，曲线后半部分近似一直线，将这一直线向坐标原点方向延长，此直线与曲线分离点对应的应力值即可定为初始张拉力。试验结果见表1。
初应力确定后，初应力时推算伸长值可按相邻阶段预应力伸长值推算。根据应力—应变曲线和以往经验，初应力在上限时推算初应力伸长值结果误差比较小，因而本工程确定初应力为15%，相邻级采用30%进行推算初应力伸长值。
3 理论伸长值计算
后张法预应力钢绞线在张拉过程中，主要受到以下两方面的因素影响:
1)管道弯曲影响引起的摩擦力;2)管道偏差影响引起的摩擦力，导致钢绞线张拉时，锚下控制应力沿着管壁向梁跨中逐渐减小，因而每一段的钢绞线的伸长值也是不相同的。
JTJ 041-2000公路桥梁施工技术规范中关于预应力筋伸长值的计算按照以下公式:
其中，ΔL为各分段预应力筋的理论伸长值，mm;Pp为各分段预应力筋的平均张拉力，N;L为预应力筋的分段长度，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;P为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为从张拉端至计算截面曲线孔道部分切线的夹角之和，分段后为每分段中各曲线段的切线夹角和，rad;x为从张拉端至计算截面的孔道长度，整个分段计算时x=L,m;k为孔道每束局部偏差对摩擦的影响系数，1/m，管道弯曲及直线部分全长均应考虑该影响;μ为预应力筋与孔道壁之间的摩擦系数。
从式(1)可以看出，钢绞线的弹性模量Es,Ap是决定计算值的重要因素，它的取值是否正确，对计算预应力筋伸长值的影响较大。因而预应力筋进场时应按规定检测频率检测所得，不能以弹性模量定值和公称面积代替。
式(2)中的k和μ是后张法钢绞线伸长量计算中的两个重要的参数，这两个值的大小取决于多方面的因素:管道的成型方式、力筋的类型、表面特征是光滑的还是有波纹的、表面是否有锈斑，波纹管的布设是否正确，偏差大小，弯道位置及角度等等，各个因素在施工中的变动很大，还有很多是不可能预先确定的，因此，摩擦系数的大小很大程度上取决于施工的精确程度。在工程实施中，最好对孔道摩擦系数进行测定，并对施工中影响摩擦系数的方面进行认真的检查，如波纹管的三维位置是否正确等等，以确保摩擦系数的大小基本一致。下面以16 m预应力空心板梁钢绞线的伸长量计算为例，进一步说明伸长量的计算方法，根据设计图纸及规范和实测数据，相关参数见表2。
本工程采用两端张拉，伸长值计算时主要考虑索上跨中平直段、起弯段、梁端斜直线及千斤顶内工作段四部分伸长值的计算问题，根据公式计算出伸长量，N1,N2采用计算一半钢绞线的伸长值然后乘以2的方法，见表3。
4 张拉时钢绞线实际伸长量的测量方法
4.1 实际伸长值的计算
其中，ΔK为两端工具锚之间的钢绞线在P拉-P初荷载作用下的伸长值(包含千斤顶内钢绞线伸长);δ油缸K为张拉控制荷载下油缸伸长度;δ夹片K为张拉控制荷载下工具锚夹片外露长度;δ油缸初为张拉初始荷载下油缸伸长度;δ夹片初为张拉初始荷载下，工具锚夹片外露长度。
在实际应用中，后张法预应力钢材实际伸长值是建立在初应力基础上，一般先张拉到初应力后再正式张拉和量测预应力钢材伸长值。通常采用两种做法:一种以15%控制张拉力作为初始点，然后用ΔK除以0.85得出总伸长值;一种以15%控制张拉力作为初始点，30%控制张拉力作为中间测量点，然后用ΔK加上30%控制张拉力与15%控制张拉力伸长值之差得出总的伸长值。
4.2 工程实例
以16 m预应力空心板梁N1束张拉为例，初张拉15%控制张拉力时张拉力为148.088 k N，两端千斤顶的油缸伸长值δ油缸K分别为23 mm,27 mm，工具夹片δ夹片K外露长度分别为4 mm及3 mm;中间测量点30%控制张拉力时张拉力为296.177 k N，两端千斤顶的油缸伸长值δ油缸K分别为32 mm及35 mm，工具夹片δ夹片K外露长度分别为3 mm及2 mm;终张拉时控制应力为987.255 k N，两端千斤顶的油缸伸长值δ油缸K分别为66 mm及69 mm，工具夹片δ夹片K外露长度分别为2 mm及2 mm。则N1束实际伸长值为:
1)N1束初张拉实际伸长值计算:
2)N1束终张拉实际伸长值计算:
3)实际伸长值:
4)偏差值:
符合施工技术规范的要求。
钢绞线实际伸长量的测量方法多种多样，以上采用直接测量张拉端千斤顶活塞伸出量的测量方法，测得的伸长值须考虑工具锚处钢束回缩及夹片滑移等影响，尤其是在钢绞线较长，必须进行分级张拉时，更为繁琐。可使用标尺固定在2根相邻的钢绞线上，不论经过几个行程均以此来量测分级张拉伸长值，累计结果即为初应力与终应力之间的实测伸长值。因而应根据施工的具体情况灵活应用。
5 结语
由于后张法预应力混凝土使用当中主要靠预应力筋受力，预应力张拉的质量直接影响到梁体的质量，因此控制好张拉工艺是保证工程质量的重中之重。而理论伸长值及实际伸长值则是衡量预应力张拉质量的标准，值得我们去深入探讨。
摘要：以16 m预应力梁板后张法施工为例,探讨了后张法预应力筋在施工中如何进行张拉控制,分别介绍了张拉工艺流程,机具设备的选择,伸长值的理论计算,实际伸长值的测量等内容,为今后后张法预应力张拉施工提供了经验。
关键词：后张法,预应力筋,伸长值,测量方法
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林溪河大桥预应力T梁张拉监理 篇5
林溪河大桥是绥道公路中的一个重点工程, 桥长200 m, 桥高64 m。上部构造为30 m预应力钢绞线T型梁, 梁高2 m。每片梁从上到下为n1、n2、n3共3束钢绞线, 边梁每束均为11股, 中梁每束均10股。钢绞线采用国家标准1×7-15.2-1860-GB/T5224-2003, 控制张拉应力≤0.75Rb (n1为1 339 MPa;n2、n3为1 395 MPa) , 初始应力为10%控制张拉应力, 采用后张法张拉。预应力钢绞线的张拉是此类桥型中最为关键的施工工序, 也是监理必须全程旁站的重点部位。该桥预应力钢绞线在张拉过程中, 全程进行旁站监理, 严格控制各程序施工, 从开始到全桥结束没有一片梁出现过异常现象, 所有梁体完好无损, 各项指标均符合设计要求。
2 准备阶段监理要点
2.1 督促施工单位作好材料试验、器具检验或标定
1) 钢绞线:
在张拉使用前, 督促施工单位按照规范要求的试验方法和频率对钢绞线进行试验, 未经检验合格不准使用。
2) 锚具、夹具:
在使用前除进行常规检查外, 还必须作硬度检验, 静载锚固性能试验等指标试验, 未经试验合格不得使用。
3) 管道:
浇筑在混凝土中的管道不允许有漏浆现象, 管道应具有足够的强度且能按要求传递粘结应力。集中荷载下的径向刚度、荷载作用后的抗渗漏及抗弯曲渗漏等检验, 满足要求方能使用。
4) 张拉设备校验标定:
千斤顶与压力表应配套校验, 确定张拉力与压力表之间的关系曲线, 校验应在经主管部门授权的法定计量技术机构定期进行。
2.2 认真审核钢绞线理论伸长值计算书
理论伸长值计算正确与否, 将影响到“伸长值”校核问题, 钢绞线理论伸长值一般由施工单位计算, 监理审核签认, 但作为监理要能发现问题, 最好是亲自计算一遍, 计算出伸长值后, 与施工单位进行核对, 如发现有差异及时查找原因, 及时纠正, 在确认无误后, 才能对施工单位上报的资料进行签认并将其作为张拉伸长值的校核依据。本桥钢绞线理论伸长值计算过程为:
1) 张拉端张拉力计算式为 P=σk×Ag×n×b. 式中:P为预应力钢绞线张拉力, N;σk为预应力钢绞线张拉控制应力, N/mm2;Ag为每股预应力钢绞线截面面积, mm2;n为同时张拉预应力钢绞线的股数;b为超张拉系数, 取值为1.0。
2) 平均张拉力计算式为
3) 预应力筋的理论伸长值计算。 本桥由于每片边板和中板预应力钢绞线设计长度一致, 同时, 均为“曲线-直线-曲线”对称布置, 其长度为 L1=2 976 cm (其中曲线段长9.11×2=18.22 m, 直线段长11.38 m) , L2=2 971 cm (其中曲线段长6.455×2=12.91 m, 直线段长16.80 m) , L3=2 964 cm (曲线段长2.51×2=5.02 m, 直线段长24.62 m) , 故仅对一片梁的n1 、n2和n3筋进行理论伸长值计算。
预应力筋的理论伸长值理ΔL理 (mm) , 计算式为ΔL理
经以上各步骤计算可得本桥钢绞线理论伸长量, n1束:L1=188 mm;n2束:L2=195 mm;n3束:L3=194 mm。在审核中, 发现施工单位与监理计算的值有差异, 经分析, 原来施工单位在计算时未按曲线、直线分段计算, 而是直接取钢绞线长度的一半按曲线段方法计算, 虽然快速, 偏差值也不大 (一般偏长1～2 mm) , 但从计算理论角度看是错误的, 不宜采用。同时发现在EP取用上, 施工单位直接取用理论值195 GPa, 而不是实测值205 GPa, 造成伸长值偏长10～15 mm, 经双方分析对比, 决定按以上计算数值作为校核依据。
2.3 认真审核控制应力油表读数计算
根据千斤顶和油泵标定得出张拉力与压力表之间的回归方程计算油表读数, 经审核无误后方能用于指导张拉, 否则严禁张拉。本桥经标定得出的回归方程为:1#千斤顶和09.8.372#油表关系式y=0.022 3x+0.271 4;2#千斤顶和09.8.369#油表关系式y=0.022 3x+0.261 9。由此算出相应油表的读数, 在张拉操作中严格按此读数控制张拉。
3 张拉过程监理要点
3.1 张拉前认真作好各项检查
混凝土浇筑前, 认真检查孔道、锚垫板尺寸与位置是否正确, 孔道应平顺, 端头锚垫板应垂直于孔道中心线。预应力张拉前需按规范要求对梁体质量进行检查:①检查预制混凝土梁的强度是否满足设计要求, 本桥张拉强度为不小于设计90% (即45MP) , 达不到要求不能张拉;②检查锚垫板下的混凝土是否饱满密实, 不符合要求则不能张拉;③检查预留孔道是否畅通, 钢绞线束是否可以在预应力孔道内串动自如;四检查工具锚增值片是否均匀楔紧;千斤顶内气体是否已排空;油路是否有漏油现象, 符合要求后方能张拉。
3.2 严格控制张拉程序和顺序
预应力钢绞线张拉采用“张拉力控制、伸长量校核”的双控措施, 两端同时分级张拉, 张拉程序为:
0→0.1σk (量测伸长值) →0.2σk (量测伸长值) →1.0σk (量测伸长值, 持荷2 min锚固) , 张拉顺序按n1→n2→n3进行, 不能混乱。
3.3 严格控制张拉操作并作好各项数据记录
1) 采取两端同时张拉, 两端千斤顶升降压、画线、测伸长、插垫等工作基本一致, 采用吹哨鸣号指挥控制。
2) 先初张拉, 梁两端同时先对千斤顶主缸充油, 使钢绞线略为拉紧, 同时调整锚圈和千斤顶位置, 使孔道、锚具和千斤顶三者之轴线互相吻合, 注意使每根钢绞线受力均匀, 当张拉力达到0.1σk时量测张拉千斤顶的活塞行程, 作伸长量ΔLa标记, 并观查有无滑丝现象;
3) 检查无滑丝现象后, 继续对千斤顶主缸充油, 当张拉力达到0.2σk时量测张拉千斤顶的活塞行程, 作伸长量ΔLb标记。当两端达到最大张拉控制力 (1.0σk ) 时鸣号, 并继续供油维持张拉力不变, 持荷2 min , 如表值下降, 应立即补足张拉力。同时量测张拉千斤顶的活塞行程, 作伸长量ΔLc标记。
4) 回油自锚后, 卸掉千斤顶, 观查有无滑丝、断丝现象, 每束钢绞线的断丝、滑丝现象不得超过一丝且每个断面断丝之和不超过该断面钢丝总数的1%。同时, 应对梁体外观进行检查, 混凝土有无开裂、挤碎现象, 梁体起拱是否符合设计要求等, 发现有异常现象应及时查找原因。
3.4 认真计算实测伸长量
钢绞线预应力张拉理论伸长量, 是以钢绞线两头锚固点之间的距离作为钢绞线的计算长度。但在预应力张拉时, 钢绞线的控制张拉力是在千斤顶工具锚处控制。钢绞线的外露部分, 大部分被锚具和千斤顶所包裹, 钢绞线的张拉伸长量无法在钢绞线上直接测量, 只能用测量张拉千斤顶的活塞行程, 实测的这个值实际包含了预应力筋张拉的实际伸长量、工具锚锚塞回缩量、工作锚锚塞回缩量、千斤顶工作长度伸长量以及张拉过程中产生的弹性压缩值 (规范规定, 对后张法构件, 此值一般可省略不计) 。为计算方便, 预应力筋张拉的实际伸长值表达式为 ΔL=ΔL1+ΔL2-b-c-d .式中: ΔL1为从初应力至最大张拉应力间的实测值即ΔL1=ΔLc-ΔLa, mm; ΔL2为初应力以下的推算伸长值;可采用相邻级的伸长值即ΔLb, mm;b为工具锚锚塞回缩量, mm;c为工作锚锚塞回缩量, mm;d为千斤顶工作长度的伸长量, mm。
1) 工具锚锚塞回缩量b的取值:
千斤顶张拉力达到钢绞线初应力时, 已把松弛的预应力钢绞线拉紧, 此时应将千斤顶充分固定, 精确量取从千斤顶工具锚锚杯外露端面至钢绞线外露端头的长度b1, 当千斤顶张拉力达到钢绞线设计控制张拉力时, 再量取从千斤顶工具锚锚杯外露端面至钢绞线外露端头的长度b2。工具锚锚塞回缩量b= b1-b2, 取其平均值进行计算, 至少不少于3根, 本桥经多次量测, 其值为2～4 mm。
2) 工作锚锚塞回缩量c的取值:
本桥使用YCQ250型液压千斤顶, 该千斤顶与工作锚接触处, 设有一块限制工作锚夹片在张拉过程位移的限位板。张拉完毕卸掉千斤顶后, 在工作锚处测量工作锚夹片在锚杯处的外露长度C2 (取平均值, 一般测量三处以上) , 千斤顶限位板凹槽深度已知为C1, 则工作锚锚塞回缩量C=C1-C2。本桥经多次量测, 其值为3～6 mm。 厂家出厂说明书上注明回缩量采用5 mm以内, 在实际工作中, 采用实测值, 如实测值超过了6 mm, 则按规范要求查找原因。
3) 千斤顶工作长度伸长值d的取值:
钢绞线在张拉千斤顶中的工作长度, 一般是指从工具锚锚杯中心至工作锚锚杯中心的距离, 有人直接丈量千斤顶的身长, 作为钢绞线在千斤顶中的工作长度, 这是错误的。因为, 一般千斤顶开启加油阀后活塞都是在活塞伸出千斤顶体外一段距离后才开始受力, 且千斤顶在一般状态下活塞都是伸出千斤顶体外有一段距离的。所以, 丈量时应将千斤顶安装好, 在千斤顶活塞启动 (即油压表指针闪动) 的瞬间即刻关闭加油阀, 此时丈量工具锚锚杯中心至工作锚锚杯中心的距离, 即可确定为钢绞线在张拉千斤顶中的工作长度。本桥所用的YCQ250型千斤顶, 量测出钢绞线在张拉千斤顶中的工作长度为385～400 mm, 经反算出其相应的伸长量为4～6 mm。
3.5 较核伸长值、分析偏差
实际伸长值计算完后, 将其与理论伸长值进行对比, 实际伸长值与理论伸长值的差值应符合设计要求, 设计无规定时, 实际伸长值与理论伸长值的差值应控制在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, 方可继续张拉。
4 张拉施工安全监理
1) 在预应力施工前, 督促施工单位作好相应的安全保障措施。张拉现场的周围应有明显警示, 警告标志, 绳索阻拦, 严禁非工作人员进入。
2) 操作台搭设牢固, 任何情况下施工人员不得站在预应力筋的两端, 同时在张拉千斤顶的后面及操作台外围应设立防护装置 (如安全网及防护板) 。
3) 张拉操作人员, 由熟悉本专业的人员进行, 并有技术熟练人员负责指挥。锚固后, 严禁摸、踩踏、撞击钢绞线或卡片以免滑丝。
4) 操作千斤顶和测量伸长值的人员, 应站在千斤顶侧面操作, 严格遵守操作规程。油泵开动过程中, 不得擅自离开岗位。如需离开, 必须把油阀全部松开或切断电路。
5) 拆卸油管时, 先放松油管内油压, 以免油压喷出伤人。
6) 切除多余预应力筋时, 必须用砂轮切割, 不准用电焊、气焊切割。
5 结束语
预应力钢绞线的张拉是预应力混凝土T型梁结构最为关键的施工工序, 也是监理必须全程旁站的重点部位, 监理通过以上各个环节的严格控制, 特别是对“双控”中的细节问题加以重视, 使该桥任何一片梁均未出现伸长量超标、梁体开裂、钢绞线滑丝、断丝或梁体起拱达不到设计要求等质量缺陷, 无安全问题, 收到了较好效果。
参考文献
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后张法预应力钢绞线张拉探讨 篇6
1.1 千斤顶的张拉能力
预应力钢绞线的最大张拉力由下式计算:
N=1.03σconApn/1 000。
其中, N为预应力钢绞线的最大张拉力, kN;σcon为预应力钢绞线的控制应力, MPa, 一般由设计图中给出;Ap为每根钢绞线的公称面积, mm2;n为钢绞线的根数。
张拉设备的额定张拉力必须大于N值。
1.2 千斤顶的行程长度
张拉时预应力筋的一次伸长值不应超过千斤顶的最大张拉行程, 当一次张拉不足时, 可采用分级重复张拉。
1.3 压力表
1.3.1 压力表最大读数的确定
压力表读数是千斤顶活塞单位面积承受的压力, 张拉力达到N值时的油表读数可由下式估算:
Pn=N/An。
其中, Pn为计算压力表读数, MPa;An为千斤顶活塞面积, mm2。
一般选用压力表的最大读数为 (1.5～2) Pn。
1.3.2 压力表的选用
压力表的精度不低于1.5级, 读盘直径不小于150 mm, 最好选用防震压力表 (刻度盘和外罩间充有液体) , 避免由于指针的抖动造成读数不准。
1.4 电动油泵
电动油泵的额定压力应不小于千斤顶的额定压力。
2 张拉设备的标定
2.1 千斤顶与压力表的配套校检
从理论上讲, 活塞面积乘以油表读数即为千斤顶的作用力, 由于油缸和活塞之间有一定的摩阻力, 此摩阻力抵消一部分作用力, 因此, 实际作用力比计算的作用力要小, 为正确控制张拉力, 一般用校验标定的方法测定千斤顶的实际作用力与压力表读数的关系, 因此千斤顶和压力表在进场使用前一定要由有资质的实验室对千斤顶和压力表进行配套校检, 确定张拉力和油表读数的关系曲线, 一般使用超过6个月或使用200次以及使用过程中出现异常现象均应重新校检。
校检千斤顶用的试验机或测力计的精度不得低于±2%, 校检时, 千斤顶活塞的运行方向与实际张拉的工作状态一致, 当采用试验机校检时, 应采用被动校检法, 即用千斤顶顶压力试验机。试验时的张拉力最好包括初应力、2倍初应力、控制应力、1.03倍控制应力时的张拉力。
2.2 锚圈口应力损失和力筋回缩的校检
对千斤顶与其配套的工作锚、夹片、钢绞线进行锚圈口应力损失和力筋回缩的校检是很重要的, 我们常用的YCQ型千斤顶用限位板代替顶压器, 限位板的作用是张拉时限制工作锚夹片的外伸长度, 外伸过长, 钢绞线和夹片的摩擦力 (即锚圈口的应力损失) 越小 (在一定范围内) , 但是放张时力筋的回缩就越大, 限位板就是保证力筋回缩合格 (6 mm以内) , 而锚圈口应力损失较小 (0%～2.5%) 。
2.3 工具锚的检验
工具锚要和千斤顶、工具锚夹片配套检验, 既要保证张拉锚固后退楔的方便, 又要保证初应力后到100%控制应力时夹片不向内滑动。
2.4 工作锚的检验
锚具要经过有资质的部门鉴定, 厂方要有出厂合格证, 对夹片的硬度要100%检测。
3 钢绞线理论伸长量的计算
钢绞线理论伸长量要分段 (按直线和曲线分段) 计算, 主要有以下3个公式:
PZ=Pqe- (kx+uθ)(3)
其中, ΔL为各分段预应力筋的理论伸长量, mm;PP为各分段预应力筋的平均张拉力, N;L为预应力筋的分段长度;AP为预应力筋的面积, 应以试验取得的数据为准, mm2;EP为预应力筋的弹性模量, 应以试验取得的数据为准, MPa;P为预应力筋的张拉力, 将钢绞线分段后, 为每段的起点张拉力, 即前段的终点张拉力, N;θ为从张拉端至计算截面曲线孔道切线的夹角之和, 分段后为每分段中各曲线的切线夹角和, rad;x为从张拉端至计算截面的孔道长度, 分段计算时, x=L, m;k为孔道每米局部偏差对摩擦的影响系数, 和施工因素有关, 可查表计算;u为预应力筋与孔道壁的摩擦系数, 最好现场测定, 也可查表计算;PZ为分段终点力, N;Pq为分段起点力, N。
在计算中不要忽略工具锚夹片和锚垫板锚环面之间的钢绞线伸长值。
4 初应力和张拉方案的确定
《公路桥涵施工技术规范》中规定初应力应为张拉控制应力σcon的10%～15%, 对于长而曲的钢绞线要取大值, 初应力必需保证所有的钢绞线拉紧, 否则实际量测伸长值偏大。
为减少预应力筋与孔道的摩擦, 长度大于25 m的直线或曲线预应力筋必须两端张拉, 长度小于25 m但仍较长的曲线筋也尽量采用两端张拉, 短的直线筋要根据设计要求确定是否两端张拉, 因为两端张拉存在两个力筋回缩, 关键是在设计上如何考虑。
5 钢绞线的穿束
为防止钢绞线在波纹管内缠绞, 扭麻花, 穿束前必需编束, 应每隔1 m～1.5 m绑扎一道铁丝, 铁丝扣应向里, 并对每一根钢绞线两头编号, 为防止钢绞线扎破波纹管, 穿束前在钢绞线端戴上一块戴圆头的塑料管, 穿束时要顺着劲穿, 穿好后每根钢绞线在一个方向上。安装工作锚前要把锚垫板锚环面、压浆孔的杂物清理干净, 安装夹片后, 要用铁管把夹片砸平。安装工具锚夹片时可在夹片上涂退锚油。
6 钢绞线张拉
夹片式锚具低松弛钢绞线一般张拉程序为:
0→初应力 (量测伸长值L1) →2倍初应力 (量测伸长值L2) →σcon (量测伸长值L3) →1.03σcon (量测伸长值L4) (持荷2 min锚固) 。
持荷过程最好补压持荷, 即将油泵节流阀适当右旋, 保持一定的进油量和恒定压力值。
实际伸长量L=L3+L2-2L1。
测得伸长量与计算伸长量之差应在±6%以内, 否则要查明原因。两端张拉时两千斤顶的速度要大致相同, 避免一方被动受力。
7 张拉中常出现的问题
7.1 断丝
当张拉到一定的吨位后, 油压回落, 加压又回落, 可能发生了断丝。
7.2 工具锚滑丝
张拉过程中要特别注意工具锚滑丝, 如发现伸长值突然超长, 就要检查一下所有钢绞线上有没有工具锚夹片的牙纹, 没有牙纹的, 一定滑丝了。
7.3 工作锚力筋回缩超标
在千斤顶回油前, 在每根钢绞线上做上记号, 量测记号到锚垫板锚环面的距离L1, 卸顶后再量测该记号到锚垫板锚环面的距离L2。
力筋回缩L3=L1-L2-L4。
其中, L4为工具锚夹片到锚垫板锚环面段钢绞线拉伸量, 可由公式 (1) 计算。
摘要：介绍了后张法预应力张拉设备的选用及张拉设备的标定, 进行了钢绞线理论伸长量的计算, 从初应力和张拉方案的确定、钢绞线的穿束和张拉几方面进行了探讨, 分析了张拉中常出现的问题, 以完善后张法预应力技术。
关键词：后张法,预应力,控制应力,钢绞线
参考文献
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现浇箱梁预应力张拉施工技术 篇7
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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