大跨张拉(轻轨论坛)

单轨跨座式大跨PC轨道梁的张拉工艺摘要本文主要介绍了单轨跨座式大跨PC轨道梁的特殊张拉施工工艺关键词线型影响现场测定合理的早期张拉1施工概况五跨倒T梁为入段线DTL-1＃、DTL-2＃梁和出段线DTL-3＃、DTL-4＃、DTL-5＃梁，均为后张法施工的预应力简支倒T型PC轨道梁。入段线：DTL-1＃梁为长33.021m的直线梁，设计纵坡3.343%；DTL-2＃梁长29.211m，直曲结合（11.417m+17.794m），平曲线半径100m，无缓和曲线，设计纵坡3.343%。入段线梁体高度2.6m，上部1.85m范围为车辆走行需要，采用I字型截面，梁宽0.85m；下部0.75m梁高范围为结构抗扭和抗倾覆需要，支座处梁宽3.0m，跨中宽度1.8m。为减轻结构自重，梁体截面挖空形成单箱多室箱形截面。出段线：DTL-3＃梁长39.417m，起终里程CIDK0+198.045～237.440m；DTL-4＃梁长38.902m，起终里程CIDK0+238.560～277.440m；DTL-5＃梁长39.397m，起终里程CIDK0+278.560～317.955m。出段线平曲线要素为：ZYCIDK0+214.483m，YZCIDK0+316.854m，R=100m，无缓和曲线。竖曲线要素为：ZYCIDK0+268.294m，YZCIDK0+301.715m，R=1000m，无缓和曲线。出段线梁体高度2.8m，上部1.85m范围为车辆走行需要，采用I字型截面，梁宽0.85m；下部0.95m梁高范围为结构抗扭和抗倾覆需要，支座处梁宽5.0m，跨中宽度3.0m。为减轻结构自重，梁体截面挖空形成单箱多室箱形截面。五跨倒T梁线形要素表表9-1梁号项目DTL-1＃DTL-2＃DTL-3＃DTL-4＃DTL-5＃备注梁总长（m）33.02129.21139.41738.90239.397/直线长（m）33.02111.41716.247/38.296/平曲线长（m）/17.79423.17038.9021.101R=100m竖曲线长（m）/0.705/9.14623.155R=1000m设计纵坡3.343%3.343%3.343%3.343%平坡梁平面纵坡线型直线梁直曲结合直曲结合曲线梁直曲结合平面线型预应力筋采用7φ5（公称直径15.24mm）预应力钢绞线，强度级别1860MP，Ⅱ级松弛。入段线倒T梁纵向预应力筋采用每束9与12根φ15.24mm两种规格钢绞线，锚具采用YM15-9和YM15-12，波纹管采用镀锌波纹管，外径分别为87mm和92mm，千斤顶采用YCL250。出段线纵向预应力筋采用每束12与15根φ15.24mm两种规格钢绞线，锚具采用YM15-12和YM15-15，波纹管采用镀锌波纹管，外径分别为92mm和102mm，千斤顶采用YCW400E；横向预应力筋每束由12根φ15.24mm的钢绞线组成，锚具采用YM15-12，波纹管采用镀锌波纹管，外径为92mm。2钢绞线、波纹管施工2.1波纹管安装、定位钢束波纹管位置采用定位网钢筋固定，定位网钢筋间距50㎝。定位网钢筋的布设严格按设计图纸提供的“定位网参数表”定位，点焊成型，且与梁体钢筋焊接在一起。在梁体钢筋与定位网钢筋相碰时，适当移动梁体钢筋以避开其位置。波纹管的接长套管长度不小于400㎜，每端套入一半长度，套接管两端用黑胶布缠紧以防漏浆。2.2钢绞线下料、穿束钢绞线的下料用砂轮机切割。下料长度为设计长度加工作长度（为考虑摩阻测试，工作长度每端取1.5m），每束中根与根之间误差不大于10㎜。钢绞线编束时用事先作好的滤孔器进行过滤编束，并每米一道铁丝绑扎成束，以防止钢束出现扭麻花现象影响预应力的正式张拉。成束的钢绞线端头用黑胶布包裹缠紧，防止穿钢绞线时划破波纹管。钢绞线的穿束采用人工穿束，穿束后检查波纹管有无偏移划伤，以便及时补救。钢绞线穿束后对两头伸出梁体部分用彩条布缠裹以防外物划伤及防锈。2.3混凝土浇筑过程中波纹管保护混凝土浇筑前，对波纹管进行一次全面检查，有孔洞、受损的部位提前处理，以免砼施工时波纹管漏浆造成后续压浆工作的困难。在砼浇筑前对工人实施的模拟振捣演练中，教育振捣工熟记波纹管位置以在振捣时避开波纹管，并在砼浇筑中派专人盯梢波纹管。砼浇筑过程中至砼初凝前，组织人力对钢绞线作来回串动，以活动钢绞线防止漏浆粘结管道。3施加早期预应力3.1早期预应力方案制定由于五跨倒T梁地处交通枢纽，交通流量大，车辆震动对梁体的影响非常剧烈，且隐有车辆撞击脚手架的可能性，故在砼浇筑完成后，为防止倒T梁在正式张拉前受到不利外界因素影响产生裂缝，因此进行早期张拉。在梁体砼达到设计强度85%且龄期不少于3天时，对N5-1、N5-2和N4-1、N4-2共4束预应力钢绞线（以出段线为例，如下图）进行张拉，张拉力为设计张拉力的30%，此时梁体砼下缘产生约1.0Mpa的预压应力，上缘拉应力接近0。正式张拉时，该4束钢绞线重新补足至设计张拉力。曲线外侧曲线内侧N4-1N4-2N3-1N3-2N4-3N4-4N1-1N2-1N5-1N1-2N2-2N5-2图4.7-1纵向预应力筋截面图图9-1纵向预应力筋截面图3.2早期预应力施工首先委托计量部门对千斤顶和压力表进行配套标定，然后根据检测报告计算各级张拉力下相应的油表读数，填在卡上供张拉人员使用。安装千斤顶、油泵、压力表，试运转使其能正常工作，油管密封良好。依次安装工作锚具、工作夹片、限位板、千斤顶、工具锚、工具夹片（工具锚和工具夹片之间可用黄油做退锚剂），限位板安装时要注意正、反面之分，向工作锚方向槽深7.4mm。油表安装时要注意和千斤顶的配套安装。施工时为防止油顶负压作用及出现问题时可以及时卸顶，在安装工具夹片前先将千斤顶活塞伸出20mm左右。其次张拉过程：A加压0→0.1σcon（持荷2min、打紧工具夹片，测张拉活塞外露量L1、工具夹片外露量X1）→0.2σcon（测张拉活塞外露量L2）→0.3σcon（测张拉活塞外露量L3、工具夹片外露量X2并持荷5min）→回油锚固0.1σcon（测张拉活塞外露量L4）。伸长量计算（一端）：（L3-L1）+（L2-L1）-（X1-X2）（测量工具采用钢直尺，估读至0.1mm）第三将所得伸长量记录，待正式张拉补足后与所测伸长量相加即为总伸长量。4预应力摩阻损失测试4.1方案制定为确定合理的张拉顺序及张拉控制应力，准确控制梁体线形，依据设计图纸要求，在正式张拉前对孔道摩阻系数k值和μ值进行测试。主要试验仪器：1台千斤顶，1台高压油泵，1块0.4级精密压力表，2台传感器，2台应变仪，2根配套连接线缆等；试验仪器布置（如下图）：钢绞线千斤顶应变仪垫板喇叭口主动端工具锚传感器喇叭口垫板应变仪被动端传感器工具锚图4.7-2摩阻测试试验仪器布置图图9-2摩阻测试试验仪器布置图（注：本图仪器布置方式仅能测出孔道摩阻损失值，锚口摩阻损失值按设计图纸提供的0.075δcon计算。）4.2预应力摩阻损失测试施工4.2.1根据试验仪器布置图安装传感器、锚环、锚塞、千斤顶，接线应变仪。并确保两端装置准确对中；4.2.2根据张拉分级表，张拉端（主动端）千斤顶进油分级张拉，两端同时记录有关数据。4.2.3分级张拉到达规定值后，张拉端千斤顶退回油、退锚；4.2.4将钢束窜动数次，做第二次；数据收集。包括孔道钢束参数（钢束施工长度、工作长度、起弯角、锚固时的控制力、钢束组成、设计钢束伸长值）、成孔方式、钢绞线参数（型号规格、实测弹性模量），分级张拉时油表及应变仪读数、工具夹片回缩量、实测钢束伸长值等；数据处理方法。采用“二元线性回归法”计算k、μ值，计算公式为：k·∑xi2＋μ·∑xiθi＝∑xiLnrik·∑xiθi＋μ·∑θi2＝∑θiLnri其中：xi------第i束孔道长度，单位为m；θi------第i束曲线孔道切线夹角之和，单位rad；ri------第i束主动端与被动端传感器压力之比；(Ln即自然对数)μ------钢束与管道壁间的摩擦系数；k------管道每米局部偏差对摩擦的影响系数；孔道摩阻系数k值和μ值确定后，即可计算调整后的张拉控制应力和钢束伸长值：P＝K‘·P设计L＝K‘‘·L设计其中：K‘------张拉控制应力调整系数，K‘＝e－（k实测·x＋μ实测·θ）/e－（k设计·x＋μ设计·θ）；K‘‘-----钢束伸长值调整系数，K‘‘＝K1·K’·K2；K1------钢绞线施工长度L施与工作长度L工之比；（L施＝L工＋2×工作锚外表面至工具锚外表面的距离）K2------钢绞线实测弹性模量值与设计弹性模量值之比；5预应力张拉5.1张拉工艺制定砼浇筑完成后，取两组试件置于梁上与梁体砼同环境养护或养生，在梁体砼强度达到设计强度85%且龄期不少于3天时，对梁体进行早期预应力张拉。待砼强度达到100%且龄期不少于14天后，进行预应力的正式张拉。张拉采用“双控”，即张拉力控制和伸长量校核。因梁体轴线线形为曲线，在业主、设计、监理及各方专家讨论后确定：张拉后的梁体要保证线条圆顺，对于因张拉对梁体产生的径向力而造成的曲线曲率变化不做考虑。因此张拉施工中只保证曲线圆顺，保证梁体在张拉过程中不产生扭转变形。张拉工艺为：①单束两端对称张拉；②分批分次张拉，分批即分初张拉和终张拉两批，分次即两次张拉至控制应力，一次拉约50%或70%控制应力；③按照从上往下，由腹板外侧向里侧，由翼板中间向两边的原则确定张拉顺序。5.2张拉过程控制以出段线为例，有纵向束和横向束，因横向预应力筋管道长度为4.5m，单端张拉，另一端锚固，故施工张拉控制应力按照设计计算。纵向束的施工张拉控制应力则取调整后的张拉控制应力。张拉前检查锚垫板上压浆孔是否被水泥浆堵死，并清除锚垫板上砼（包括锚口、压浆孔、锚垫板上锚槽，并且压浆孔丝扣不许损坏），清除锚口内多余波纹管，清洁钢绞线、锚夹具，使其无油污、无砂粒等影响钢绞线锚固的物质。图9-3横向预应力筋截面图纵向束、横向束张拉顺序：第一批：张拉四根中部横向束N1-2、N1-3、N2-2、N2-3至100%；第二批：张拉纵向束；第三批：张拉四根外侧横向束N1-1、N1-4、N2-1、N2-4至100%；其中，纵向束张拉作业顺序：N5-1至50%→N5-2至70%→N5-1至100%→N5-2至100%→N2-1至50%→N2-2至70%→N2-1至100%→N2-2至100%→N1-1至50%→N1-2至70%→N1-1至100%→N1-2至100%→N3-1至50%→N3-2至70%→N3-1至100%→N3-2至100%→N4-2至50%→N4-3至70%→N4-2至100%→N4-3至100%→N4-1至50%→N4-4至70%→N4-1至100%→N4-4至100%依上述张拉作业顺序，除N4-2、N4-3、N4-1、N4-4四束外，每张拉完一个批次对梁体观测点（观测点布置见下图）进行观测，以便及时了解梁体变化情况。待张拉至预留四束时若梁体变化在预想结果之内，则按原顺序继续张拉，若梁体变化与预想结果不符则利用预留束进行调整，调整原则为尽量减少非预想变形量。另外，在张拉过程中，应严格注视张拉情况，若有断、滑丝情况，立即停止张拉，原因分析清楚后方可继续进行施工。张拉过程：A、加压0→0.1σcon（持荷2min、打紧工具夹片，测张拉活塞外露量L1、工具夹片外露量X1）→0.2σcon（测张拉活塞外露量L2）→1.00σcon（测张拉活塞外露量L3、工具夹片外露量X2并持荷5min）→回油锚固0.1σcon（测张拉活塞外露量L4）。B、在张拉到0.1σcon时，量测钢绞线（工作锚外表面至工具锚外表面的距离）长度并且量测出到1.00σcon时的长度，其长度的伸长量L5。（中间停顿时的伸长量计算依此原理，不再多述）伸长量计算（一端）：（L3-L1）+（L2-L1）-L5-（X1-X2）锚具变形与钢束回缩值（一端）：L3-L4-L5（测量工具采用钢直尺，估读至0.1mm）张拉完成后，在钢绞线上作印记以观察钢绞线有无收缩