預應力張拉施工技術論文

1、預應力后張法預應力鋼絞線張拉技術 摘要：結合鄭州農業(yè)路快速通道工程(雄鷹東路金源東街）西三環(huán)互通立交預應力現(xiàn)澆連續(xù)箱梁后張法預應力鋼絞線理論伸長值計算、張拉施工、技術質量指標控制,對現(xiàn)行公路橋涵施工技術規(guī)范中預應力鋼絞線理論伸長值計算方法進行了理解和補充,對后張法預應力鋼絞線張拉理論伸長值進行示例計算,介紹了張拉時鋼絞線實際伸長值的測量方法和張拉施工工藝、技術質量要點控制，為預應力現(xiàn)澆連續(xù)箱梁施工人員提供參考。關鍵詞：預應力鋼絞線；理論伸長值；張拉施工工藝；張拉技術控制； 隨著預應力施工技術的日漸成熟，大跨度公路、鐵路、市政橋梁上部構造越來越多地使用后張法預應力混凝土箱梁。預應力張拉時采用引伸

2、量與張拉力雙控，并以張拉力為主，實測引伸量與計算引伸量容許誤差應控制在±6%以內。由于預應力鋼絞線張拉是預應力混凝土工程的關鍵技術，對控制預應力混凝土工程質量和安全起著至關重要的作用，因此后張法預應力鋼絞線張拉理論伸長值和實際伸長值的計算就顯得尤為重要。1 鋼絞線材質鄭州農業(yè)路快速通道工程采用高強度低松弛7絲捻制的預應力鋼絞線，公稱直徑15.20mm，公稱面積140mm2，標準強度fpk1860Mpa，彈性模量Ep=1.95×105Mpa。2 理論伸長量計算后張法預應力鋼絞線在張拉過程中，主要受到以下兩方面的因素影響：一是管道彎曲影響引起的摩擦力，二是管道偏差影響引起的摩擦

3、力；兩項因素導致鋼絞線張拉時，錨下控制應力沿著管壁向跨中逐漸減小，因而每一段的鋼絞線的伸長值也是不相同的。2.1 計算公式公路橋涵施工技術規(guī)范(JTJ/T F50-2011)中關于預應筋伸長值L的計算按照以下公式（1）：LPp×LAp×Ep L各分段預應力筋的理論伸長值（mm）；Pp各分段預應力筋的平均張拉力（N）；L預應力筋的分段長度（mm）；Ap預應力筋的截面面積（mm2）；Ep預應力筋的彈性模量（Mpa）；公路橋涵施工技術規(guī)范(JTJ/T F50-2011)附錄C1中規(guī)定了Pp的計算公式（2）：PpP×（1e（kx）kxP預應力筋張拉端的張拉力，將鋼絞線分段

4、計算后，為每分段的起點張拉力，即為前段的終點張拉力（N）；從張拉端至計算截面曲線孔道部分切線的夾角之和，分段后為每分段中每段曲線段的切線夾角（rad）； x從張拉端至計算截面的孔道長度，分段后為每個分段長度或為公式1中L值； k孔道每束局部偏差對摩擦的影響系數(shù)（1/m），管道內全長均應考慮該影響； 預應力筋與孔道壁之間的磨擦系數(shù)，只在管道彎曲部分考慮該系數(shù)的影響；Pz的計算公式（3）：Pz=Pq×e-(KX+) Pz分段終點力；為每分段的起點張拉力，即為前段的終點張拉力（N）；Pq分段的起點力（N）根據預應力管道成孔方法，查下表確定K、取值：表1孔道成型方式K值值預埋塑料波紋管道0.

5、00150.140.25預埋金屬波紋管道0.00150.20.25注：摘自公路橋涵施工技術規(guī)范（JTG/T F50-2011）附錄C12.2劃分計算分段鋼絞線的分段原則是將整根鋼絞線根據設計線形分成曲線連續(xù)段及直線連續(xù)段，而不能將直線段及曲線段分在同一段內。理論伸長值計算中，如果采取的是兩端張拉，鋼絞線對稱布置，在進行伸長量計算時是計算一半鋼絞線的伸長值然后乘以二的方法；如果是一端錨固一端張拉，計算時應從張拉端計算至錨固端；而對于非對稱結構，鋼絞線不對稱布置，在計算鋼絞線的伸長值時，計算原則是從兩側向中間分段計算，至某一點時鋼絞線的受力基本相等即可，而不是簡單的分中計算。整束鋼絞線在進行分段計

6、算時，首先是分段（見下圖1）：（1）工作長度：工具錨到工作錨之間的長度，圖1中工作段AB長度L，計算時不考慮、，計算力為點力，采用公式1直接進行計算，Pp千斤頂張拉力；（2）波紋管內長度：計算時要考慮、，計算一段的起點和終點力。每一段的終點力就是下一段的起點力，例如靠近張拉端第一段BC的終點C點力即為第二段CD的起點力，每段的終點力與起點力的關系如下式：Pz=Pq×e-(KX+)（公式3）Pz分段終點力（N）Pq分段的起點力（N）、x、k、意義同上各段的起終點力可以根據公式3從張拉端開始進行逐步的計算。（3）根據每一段起點力Pq代入公式2中求出每一段平均張拉力Pp。（4）根據Pp代入

7、公式1計算出每一段的伸長值L，相加后得出全長鋼絞線伸長量。2.3理論伸長值算例已知構件鋼束布置如圖1所示，曲線段鋼束半徑600cm,單束鋼絞線含9根鋼絞線，預應力筋采用15.24的鋼絞線束，fpk 1860Mpa，錨下（張拉）控制力為k=0.75 fpk 1395Mpa，Ep1.95×105 Mpa，孔道采用塑料波紋管。采用分段計算理論伸長量。解：根據圖1所示共分為：AB、BC、CD、DE、EF、GF共6段進行計算。曲線段CD的：arc tg（19.46/151.58）0.1277rad曲線段EF的：arc tg（19.46/151.58）0.1277rad 表2ABBCCDDEEF

8、FG長度x（cm）6019.94153.22100.6153.2299.03弧度（rad）000.127700.12770根據表2中參數(shù)計算當k0.0015，0.17各段伸長量： 表3分段最終長度（L)(m)(rad)KX+*e-(KX+*)Pq(KN)(分段起點力）Pz(Kz)（分段的終點力）Pp(KN)（平均張拉力）總伸長量（m）AB0.8BC0.19940.000 0.000 1.000 1757.700 1757.174 1757.255 0.0014 CD1.53220.12770.024 0.976 1757.174 1715.496 1736.072 0.0108 DE0.100

9、600.000 1.000 1715.496 1715.237 1715.189 0.0007 EF1.53220.12770.024 0.976 1715.237 1674.553 1694.638 0.0106 FG0.990300.001 0.999 1674.553 1672.068 1673.137 0.0067 理論總伸長量L1.410.80.710.66.730mm3 施工工藝千斤頂回歸方程：y=ax-b（y為油壓表控制讀數(shù)；x為張拉力，單位KN；a、b為校正系數(shù)）。3.1 預應力混凝土張拉工序流程清孔鋼束調順清理錨墊板安裝工作錨及夾片安裝限位板千斤頂安裝工具錨安裝千斤頂頂進油張

10、拉伸長值校核持荷頂壓卸荷錨固記錄3.2張拉程序縱向：0初應力（10%con）（作伸長值標記，測工具錨夾片外露）20%con（持續(xù)25分鐘、測伸長值，測工具錨夾片外露）con（持續(xù)5分鐘、測伸長值，測工具錨夾片外露）錨固回油到0（測總回縮量、測工作錨夾片外露）。con為鋼絞線控制應力。橫向：0初始應力控制應力（持荷5分鐘）張拉端卸壓自錨卸工具錨和千斤頂。4 預應力施工張拉施工過程中，技術人員要進行全程監(jiān)控。由試驗室提供混凝土的強度、彈性模量、齡期給工程管理部，由技術員編制張拉通知單，其內容包括：強度、彈性模量、齡期等，并將油表讀數(shù)、設計張拉伸長值、持荷時間等向張拉班長交底。張拉前現(xiàn)場技術人員人員

11、應仔細核對抗壓強度、彈性模量值及齡期符合要求并對張拉設備、工藝參數(shù)、以及張拉人員進行確認，張拉過程中對張拉應力、實測伸長值及靜停時間進行監(jiān)控，如出現(xiàn)問題，立即停止并認真查明原因，消除后再進行張拉。4.1預施應力前的準備工作（1）每次張拉前都對所有設備進行一次檢查，確定是否按標定的標號配套使用。（2）張拉前，對梁體作全面檢查，如有缺陷，必須征得監(jiān)理工程師同意修補完好且達到設計強度，方可進行張拉。（3）檢查梁體混凝土強度、彈性模量和齡期是否已達設計要求：（4）千斤頂和油壓表在校正期內，無異?，F(xiàn)象。（5）錨具按規(guī)定檢驗合格，不得沾有污物。（6）檢查使用的預應力鋼絞線是否準確，外露部位不得有損傷、扭結

12、。（7）清除梁體張拉端錨墊板上雜物，以保證錨具與錨墊板的密貼。（8）在兩端鋼絞線裝上錨墊板，再將夾片按順序套在鋼絞線上，用20的鋼管將夾片輕輕打入錨板孔內（要求所有夾片基本整齊一致），再安裝限位板。把鋼絞線束穿入千斤頂，錨具中心要與孔道中心對準，調整千斤頂位置，使千斤頂與孔道、錨板位于同一軸線上，并使千斤頂與限位板、錨板接觸密貼后，在千斤頂端用工具錨將鋼絞線臨時固定。 圖1：工作錨安裝 圖2：張拉前檢驗頂、表的工作性能4.2預施應力張拉4.2.1預應力張拉在梁體混凝土彈性模量不低于28天混凝土彈性模量的90%或強度達到設計要求的90%以上方可進行張拉，先張拉腹板束，后張拉頂、底板束，鋼束應對稱

13、張拉，先張拉長束，后張拉短束。預施應力采用四臺千斤頂左右對稱，兩端同步進行張拉、同時達到同一荷載值，不同步率控制在10以內，最大不平衡束不超過一束，張拉順序按照設計圖紙要求順序，對稱進行。預施應力采用雙控措施，即應力、伸長值，張拉過程中保持兩端的伸長量相差不能超過10，實際伸長值與計算伸長值相差±6，在k作用下持荷時間5min。4.2.2 鋼絞線張拉（1）張拉前必須有工程技術員下達的油表讀數(shù)通知單，并將讀數(shù)通知單按對應的油表油泵配套標定方案紙條粘貼在明顯位置，便于一目了然，鋼絞線張拉程序為：010%con (作伸長量標記）20%con (作伸長量標記）con（靜停5min）補拉con

14、（測量伸長值）錨固。（2）預應力張拉以油表讀數(shù)為主，伸長值進行校核。當實測伸長值與計算伸長值偏差超過±6時，應停止張拉待查明原因后方可繼續(xù)張拉。（3）張拉：兩端同時對主缸送油，使鋼絞線束略為拉緊。并調整錨板和千斤頂位置，進一步使孔道軸線、錨具軸線和千斤頂軸線三軸同心，同時觀察各根鋼絞線的松緊度，并隨時調整，務求各根鋼絞線松緊度一致，以使其受力均勻。隨后將兩端同時對千斤頂主缸送油，兩端千斤頂送油加載至鋼絞線的初始應力（10con）后，停止進油，在工具錨口處用筆在各股劃線，以檢查有無滑絲的標記，檢查鋼絞線有無滑絲，若有則檢查具體是哪一根，對該根的夾片實施退錨處理（將千斤頂與限位板退除,在

15、千斤頂與錨板之間安裝上特制的退錨處理器，重新張拉），重新更換鋼絞線或夾片；若無滑絲，則兩端同步張拉到次級應力（20con），然后到控制應力（100con），穩(wěn)定進油量持荷5min以減少鋼絞線松弛損失，并量取大缸伸長值L100。對鋼鉸線的實際伸長量與計算伸長量進行對比檢算，兩者誤差在±6以內時張拉有效，然后打開回油閥回油錨固，張拉完成，若兩者誤差超出±6，則需查找原因，重新張拉；鋼絞線實際伸長值按下式計算：L=（L100%伸長值- L10%伸長值）+（L20%伸長值- L10%伸長值） （方法一） L=L油缸kL夾片kL油缸初夾片初+L20%理論伸長值 （方法二）式中：L兩端

16、工具錨之間的鋼絞線在P=P控P初荷載作用下的伸長值（包含千斤頂內的鋼絞線伸長）L油缸k張拉控制荷載下，油缸伸出長度L夾片k張拉控制荷載下，工具錨夾片外露長度L油缸初張拉初始荷載下，油缸伸出長度夾片初張拉初始荷載下，工具錨夾片外露長度L10%伸長值 10%張拉控制荷載下，油缸伸出長度L20%伸長值 20%張拉控制荷載下，油缸伸出長度L100%伸長值100%張拉控制荷載下，油缸伸出長度（4）在持荷5min狀態(tài)下，如發(fā)現(xiàn)油壓下降，立即補至規(guī)定油壓，認真檢查有無滑絲、斷絲現(xiàn)象。（5）在張拉過程中，預施應力以油表讀數(shù)為主，以預應力鋼絞線伸長作校核的雙控法。如鋼絞線伸長值偏差超過規(guī)定范圍，查明原因后重新張

17、拉。（6）在實際張拉控制過程中，在張拉并持荷完畢后千斤頂放松過程中對于夾片式錨具,預應力筋回縮、錨具變形，使錨下控制應力有所損失，根據公路橋涵施工技術規(guī)范（JTJ/T F50-2011）表7.6.3規(guī)定夾片式錨具容許預應力筋回縮量不大于6mm。但是各個廠家設計是不一樣的，基本在36mm之間，所以在錨具使用前應詳細查閱產品使用說明書，明確夾片的回縮量，具體施工過程中建議在最后一步持荷并測量完伸長量在控制范圍內后應再把每端鋼絞線拉長36mm（補足夾片回縮量），這樣最終的錨固應力才是設計的錨下控制應力。（7）整個張拉工序完成，在錨板口處的鋼絞線束做上記號，以供張拉后對鋼絞線錨固的質量情況的觀察。（8

18、）油泵用油采用機械油，根據氣候分別采用32（夏天），但油中不得含有水、酸類及其他雜質。事先對油箱、泵體、管路等清除干凈。灌油時嚴格過濾。使用時油溫不得超過60。（9）每次預應力張拉以后，將張拉過程中的各項數(shù)據記錄，如：油壓表、油泵、千斤頂?shù)蔫b定號；測量預應力鋼絞線伸長值的初始應力；張拉完成時的最后拉力及測得的伸長值；千斤頂放松后的回縮值；在張拉中間階段測量的伸長值及相應的拉力。圖3：預應力筋張拉及伸長值量測5 鋼絞線束張拉質量要求（1）鋼絞線伸長值（兩端之和），不得超過計算值的±6%。（2）兩端伸長量相差不超過10%，否則證明兩端張拉不同步。（3）每片梁的滑、斷絲張拉后24小時不得超

19、過鋼絞線總數(shù)的0.5%，且一束內斷絲不得超過1根并不得出現(xiàn)在同側。（4）因處理滑、斷絲而引起鋼絞線束重復張拉時，同一束鋼絞線張拉次數(shù)不得超過3次。若鋼絞線與錨具因滑絲而留有明顯刻痕時，必需更換夾片、鋼絞線。（5）張拉過程中出現(xiàn)以下情況之一者，需要換鋼絞線（或夾片）重新張拉。a. 終張拉時發(fā)現(xiàn)初張拉的錨具當中夾片斷裂者；b. 錨具內夾片錯牙在2mm以上者；c. 錨具產生裂紋損壞者；d. 切割鋼絞線或者壓漿時發(fā)現(xiàn)又發(fā)生滑絲者。（6）連續(xù)梁終張拉應對稱進行，最大不平衡束不超過1束。6 滑絲與斷絲處理6.1在張拉過程中如發(fā)生斷（滑）絲現(xiàn)象，立即停止張拉，將千斤頂與限位板退除,在千斤頂與錨板之間安裝上特

20、制的退錨處理器，重新張拉，其張拉應緩慢進行。張拉中注意觀察，其退錨張拉應力大于原張拉噸位，但不得大于0.8倍鋼絞線抗拉極限強度（即1488Mpa）。借張拉鋼絞線束帶出夾片，然后用小鋼針（5mm高強鋼絲端頭磨尖制成），從退錨處理器的空口處取出夾片，不讓夾片在千斤頂回油時隨鋼絞線內縮。取完所有夾片，兩端千斤頂回油，拔掉退錨處理器，檢查錨板，重新裝上新夾片，重新張拉。6.2滑絲發(fā)生在張拉完畢錨固后，其處理方法同上。但退錨的力量應予控制。一般拔力略大于張拉力量，即可拔出。兩端不能同時進行，一端增壓施拔時，另一端的千斤頂充油保險，待兩端均拔完后，方可卸頂，以保安全。6.3斷絲多數(shù)發(fā)生于夾片范圍內，其主要

21、原因是張拉錨固時不對中。有時也在孔道內發(fā)生斷絲，其主要原因是鋼絞線本身有暗傷。斷絲和滑絲的處理方法相同。6.4張拉完成后，在錨具口處的鋼絞線做上記號，以作為張拉后對鋼絞線錨固情況的觀察依據。7 割絲張拉完畢經過24小時復查，確認無滑、斷絲時可進行鋼絞線頭的切割，割絲保留長度為夾片外4050mm。且要保證封端鋼筋保護層厚度不小于35mm。鋼絞線的切割采用砂輪鋸切除。嚴禁用電弧及火焰切割鋼絞線。8 安全操作注意事項（1）安全閥調整至規(guī)定值后方可開始張拉作業(yè)。（2）張拉時千斤頂送油或回油速度要緩慢均勻。兩端張拉力要求同步，切忌突然加壓或卸壓。（3）測量伸長值必須兩端同時進行。（4）預應力鋼絞線的錨固在控制張拉應力處于穩(wěn)定狀態(tài)下進行。張拉時不得使鋼絞線束應力超過抗拉極限強度的80%（即1488Mpa），同時也不得小于規(guī)定張拉控制應力con。（5）操作高壓油泵人員戴護目鏡，防止油管破裂時或接頭不嚴時噴油傷眼。張拉過程中