后张法预应力钢绞线张拉施工

后张法预应力钢绞线张拉施工摘要：介绍了后张法预应力钢绞线张拉的施工准备、张拉用到的各种数据的计算方法以及施工工艺和要求。关键词：后张法预应力钢绞线张拉施工1前言后张法预应力，指在混凝土构件内按预应力筋的位置预留相应的孔道，待构件的混凝土达到规定强度（一般不低于设计强度的75%）并拆除非承重模板后，在预留孔道中穿入预应力筋进行张拉，依靠构件端部的锚具将预应力筋的预张拉力传递给混凝土，使其产生预压应力，最后在孔道中灌入水泥浆，使预应力筋与混凝土构件形成整体。预应力后张法相对于先张法在设计上具有可以根据结构受弯情况曲线布置预应力筋的特点，在施工上具有操作相对安全灵活、对施工现场作业条件要求相对较低等特点，广泛应用于各种桥梁现浇和预制预应力梁体上。下面结合笔者在后张桥梁张拉施工中的实践经验，对低松弛钢绞线夹片锚固体系的张拉工艺予以介绍。2张拉施工前期准备张拉前期须要准备的工作有计算预应力钢束设计控制张拉力、计算钢束张拉理论伸长值、准备张拉设备和工具、校验标定千斤顶及油表、根据标定的回归方程计算钢束张拉各阶段控制力及对应的油表读数。2.1计算预应力钢束设计控制张拉力根据钢束截面积A(mm2)和设计最大张拉控制应力δcon(MPa)可计算出最大张拉控制力P(N)，P=A·δcon，钢束截面积A可根据钢束包含的钢绞线根数m和钢绞线公称面积A0(mm2)计算得出，A=m·A0。，即P=m·A0·δcon（2.1-1）2.2计算钢束张拉理论伸长值预应力钢束通常为直线和曲线组合布置，需将其进行分段计算伸长值，然后将各段钢束的伸长值求和即得出整条钢束的伸长值。当采用单端张拉时，从张拉端开始将各段钢束依次编号：第1段、第2段……第n段(n≥2)……，直至锚固端。第n段钢束张拉理论伸长值∆L𝑛(mm)可按式(2.2-1)计算：∆𝐿𝑛=𝑃𝑃·𝐿𝑛𝐴·𝐸（2.2-1）𝑃𝑃=𝑃𝑛·1−𝑒−(𝑘𝐿𝑛+𝜇𝜃𝑛)𝑘𝐿𝑛+𝜇𝜃𝑛（2.2-2）𝑃𝑛=𝑃𝑛−1·𝑒−(𝑘𝐿𝑛−1+𝜇𝜃𝑛−1)（2.2-2）式中：PP——第n段预应力钢束的平均张拉力(N)，直线段钢束其值等于该段钢束起点处的张拉力Pn，曲线段钢束，可按式(2.2-2)计算；Ln——第n段预应力钢束的长度(mm)；A——预应力钢束的截面面积(mm2)；E——预应力钢绞线的弹性模量(N／mm2)；Pn——第n段预应力钢束起点处的张拉力(N)；k——孔道每米局部偏差对摩擦的影响系数，参见附表1；μ——预应力钢束与孔道壁的摩擦系数，参见附表1；e——自然对数底，e=2.718281828；θn——第n段预应力钢束起点至终点曲线转向角(rad)。需要注意的是，第1段钢束的长度L1需考虑其在限位板、千斤顶和工具锚中的长度。当采用两端张拉时，可将钢束中点看做锚固端，将钢束一分为二，两部分均视作单端张拉，即可采用上述公式计算钢束张拉理论伸长值。附表1孔道成型方式kμ预埋铁皮管道0.00300.35抽芯成型孔道0.00150.55预埋金属螺旋管道0.00150.2～0.252.3张拉设备和工具准备需要准备的张拉设备和工具有千斤顶、油泵、油压表、高压油管（千斤顶充油和回油管）、工作锚及夹片（永久锚固钢绞线，将钢绞线张拉力传递给混凝土构件形成预应力混凝土构件）、限位板（限定工作锚夹片活动空间，使钢绞线在千斤顶充油张拉时能自由伸长，而回油锚固时能收缩带动夹片自锚）、工具锚及夹片（临时握裹钢绞线，将千斤顶顶推力传递给钢绞线产生张拉力）、手拉葫芦（配合钢管架用于装卸千斤顶）、扳手（装卸油管）、钢直尺（测量钢绞线伸长值）等。张拉千斤顶的选择对于准确控制预应力十分关键，在选择千斤顶时应注意以下几点：①锚具和千斤顶通常须配套使用，须根据设计要求选择锚具和千斤顶；②千斤顶的张拉力一般应比预应力钢束最大控制张拉力大30%至50%；③千斤顶的行程一般宜比钢束张拉伸长量大，尽量使千斤顶的行程一次满足使用要求；④根据所选定的千斤顶的最大张拉力及额定油压,配套选择油泵，油泵邮箱容量应不小于千斤顶一个行程所需油量的1.5倍，⑤千斤顶外观尺寸应满足预应力构件所能提供的张拉操作空间。油压表的选择应注意以下几个问题:①压力表的正常允许使用范围在静载下不应超过测量上限值的3/4，在动载下不应超过测量上限值的2/3；②最低测压值一般不应低于测量上限值的1/4；③表壳的直径不小于150mm；④压力表精度选用应不低于1.5级。2.4千斤顶和油压表的校验标定校验标定千斤顶和油表的目的是为了测定油压表读数与千斤顶实际张拉力的关系，通常须委托具有相关资质的计量检定机构进行标定，标定结果包含千斤顶张拉力和油压表读数的线性回归方程Y=aX+b(Y为油压表读数,单位为MPa、X为千斤顶张拉力，单位为KN、a和b为常数）。对使用超过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的千斤顶应重新标定。2.5计算钢束张拉各阶段控制力及对应的油表读数张拉施工时，为了准确测量钢绞线实际伸长值，每束钢绞线须按初始张拉控制力P0、2倍的初始张拉控制力2P0、设计张拉控制力P三个阶段进行控制，因此须分别计算三个阶段的张拉控制力及其对应的油压表读数。一般P0取10%P～15%P，将各阶段的张拉控制力代入回归方程即可得出对应的油压表读数，将各组数据制成表格（可参照附表2格式）交给油泵操作人员，张拉施工中则通过观察油压表读数来控制千斤顶张拉力。3张拉实际伸长值的测定和计算千斤顶开始充油前，测量工具锚夹片外露长度s0；当张拉进行到阶段1时，测定千斤顶活塞伸出长度S0；张拉进行到阶段2时，测定千斤顶活塞伸出长度S1；张拉进行到阶段3时，持荷2分钟，测定千斤顶活塞伸出长度S2，并测量工具锚夹片外露长度s1。则钢绞线实测伸长值ΔS可按下式计算：∆𝑆=(𝑆1−𝑆0)+(𝑆2−𝑆0)–(𝑠0−𝑠1)（3-1）如采用两端张拉，则两端均按上述方法测量和计算伸长值并取其和。附表2千斤顶编号：NO.001油压表编号：NO.001回归方程：Y=aX+b阶段1阶段2阶段3张拉控制力X(KN)10%P20%PP油压表读数Y(MPa)Y1Y2Y3注：表中斜体字部分应根据实际情况和计算数据填写4张拉施工工艺及要求4.1张拉前检查张拉前必须进行以下检查，且均符合要求后，方可进行张拉作业。①检查梁体是否存在缺陷或缺陷处理情况，确认不影响张拉质量。②检查梁体砼强度和弹性模量，确认符合设计张拉要求。③检查锚具，确认已按规定检验合格，且无污物。④检查钢绞线确认有技术合格证并已按规定检验合格，且外表无损伤、扭结及油污等。⑤检查孔道情况，确认无积水和污物。⑥检查锚垫板平面，确认干净且与孔道轴线垂直。⑦检查张拉设备，确认运转正常，且千斤顶和油表均已校验标定并在有效期内。⑧检查张拉油表读数计算，确认正确无误。⑨检查操作人员是否培训上岗。4.2钢绞线下料、编束及穿束钢绞线下料长度，等于孔道净长加两端的预留长度，其预留长度为工作锚厚度、限位板厚度千斤顶工作长度、工具锚厚度及钢绞线露出工具锚的长度（一般取10～20cm）之和。根据千斤顶和锚具型号而定。一般两端张拉每端取60～120cm。一端张拉的，其锚固端预留长度为工作锚厚度加3cm。钢绞线的切断应采用砂轮切割机，以保证切口平整。钢绞线下料后应顺直平放。钢绞线可单根穿入孔道，也可整束同时穿入孔道，采用人工单根穿人时，应避免钢绞线在孔内出现纽结现象。采用卷扬机整束穿束时，应用带孔眼的梳板进行理顺编束，同时沿长度方向每隔2～3m用铁丝捆扎一道。并在钢束前端安装特制的牵引头，以确保钢束顺利拉人孔道。4.3张拉顺序及步骤钢束张拉时，必须对称进行，以梁中线对称左、右钢束之差不得超过一束，并按先中间后两边的顺序进行。根据张拉顺序，按以下步骤及方法进行张拉作业。(1)检查确认孔道内的钢绞线根数无误后，安装与之配套的工作锚及夹片，并用短钢管套在钢绞线上，沿着钢绞线将夹片敲击整齐，然后安装限位板。(2)用手拉葫芦配合简易支架吊装千斤顶，使之与孔道中心对位。再安装工具锚及夹片，夹紧钢绞线，使夹片端部平齐，无高低错台情况。(3)两端张拉时，两端的油泵操作人员应保持联系，油表读数每上升一个刻度，双方应互通读数，使两端张拉尽量同步。(4)按第3章所述进行三个阶段的张拉和测量钢绞线伸长值并做好张拉记录。(5)计算实际伸长值，并与理论伸长值比较，确认其差值在±6％范围内。否则应退锚，待查明原因确定对策后，重新张拉。(6)持荷2分钟内，若油压稍有下降，须补油至控制应力的油压值。确认伸长值符合要求，持荷结束后，千斤顶回油，夹片自动锚固。对于两端同时张拉的预应力筋锚固时采用取一端先锚固,另一端补足到控制应力后再锚固的方法,以减少锚固时预应力的损失。(7)检查有无滑丝、断丝现象，确认符合要求后，退除张拉设备。则该钢束张拉结束。4.4端头钢绞线切割当钢束全部张拉完，并按规范要求检查滑丝、断丝，均符合要求后，方可进行端头钢绞线切割。切割处距锚具30～40mm。采用手提砂轮机切割，严禁使用气焊或电焊烧割。切割完成后如不能及时封锚，应对锚具头进行防锈处理。4.5张拉质量要求(1)张拉实测伸长值不超过理论伸长值的±6％。(2)每个断面断丝数之和不超过该断面钢丝总数的1%，且一束内滑丝断丝不超过一丝。4.6张拉滑丝、断丝处理在张拉过程中或锚固时，预应力筋滑丝、断丝数量超过设计或规范时，应予以处理。滑丝处理一般采用YDC240Q千斤顶和卸锚座单根卸锚，即将卸锚座支承在工作锚上，用YDC240Q千斤顶张拉滑丝钢绞线，直到将滑丝夹片取出，换上新夹片，再张拉至设计控制力即可。如滑丝过程中钢绞线受到严重损伤或发生断丝时，则应将锚具上的钢绞线全部卸荷退锚，找出原因并解决，更换夹片及受损钢绞线后重新张拉。也可征得设计同意后，采取提高其他钢绞线或其他钢束的控制张拉力，补偿断丝应力的方法进行处理。4.7张拉安全要求(1)张拉现场应有明显标志，非工作人员严禁入内。(2)张拉或退锚时，千斤顶后面不得站人，以防断筋或夹片弹出伤人。(3)油泵运转不正常时，应立即停机检查。在有压力情况下，不得进行检修操作。(4)作业应有专人指挥，操作时严禁摸踩、碰撞钢绞线。(5)高压油管的接头应加防护套，以防喷油伤人。(6)已张拉完而尚未压浆时，严禁剧烈震动梁体，以防预应力筋裂断发生事故。5结语预应力钢绞线张拉技术是整个预应力施工中最关键的技术，涉及的环节较多，控制好张拉技术的每一个环节,对保证预应力钢绞线张拉质量和施工安全都是十分关键。本文涉及到的施工方法和工艺要求均在实践中得到检验，能较好的满足要求。参考文献[1]中华人民共和国交通部．公路桥涵施工技术规范（JTJ041-2000）[S]．北京：人民交通出版社，2000．