后张法预应力张拉施工技术

后张法预应力张拉施工技术1工程概况乌锡铁路黄河特大桥DK14+447.0～DK14+593.0段为一联（40+64+40）m预应力混凝土连续箱梁，该连续梁跨越黄河北岸大坝。桥上为有碴轨道，设计时速为120Km/h。采用悬臂灌筑法。2箱梁结构设计2.1箱梁构造梁体采用单箱单室变高度直腹板箱形截面，中支点处梁高4.80m，跨中及边墩现浇段处梁高2.80m，梁底曲线为二次抛物线，抛物线方程为y＝0.0024623x2。箱梁顶宽7.00m，底宽4.0m，中支点处梁底加宽至4.6m，单侧悬臂长1.5m，悬臂端厚15cm。箱梁腹板厚40～70cm；底板厚38～65cm；顶板厚36cm。2箱梁结构设计2.1箱梁构造顶板厚36cm。顶板设60×30cm的梗肋，底板设30×30cm的梗肋。箱梁中支点设置厚180cm横隔墙，横隔墙设置（高）160cm×（宽）140cm的过人洞；边支点横隔墙厚120cm，横隔墙设置（高）120cm×（宽）140cm的过人洞。2箱梁结构设计2.1箱梁构造梁段划分：梁段按施工顺序共划分为9种共35个梁段。两中支点桥墩上为0号段，梁段长8m，1、2号梁段长3.5m，3～7号梁段长4.0m，8号梁段为合龙段，长2.0m，9号梁段为边跨现浇段，长7.73m。其中采用挂篮施工时最重梁段为1号梁段，重89.6t。2箱梁结构设计2.2预应力体系箱梁设纵向、竖向预应力，按全预应力理论设计。箱梁纵向钢束：边跨和中跨顶板合龙束、腹板束均采用9φ15.2mm钢绞线，内径φ80mm金属波纹管成孔，M15-9锚具锚固；顶板T束采用12φ15.2mm钢绞线，内径φ90mm金属波纹管成孔，M15-12锚具锚固；边跨和中跨底板板合龙束采用15φ15.2mm钢绞线，2箱梁结构设计2.2预应力体系钢铰线,标准强度为1860MPa。内径φ90mm金属波纹管成孔，M15-15锚具锚固；所有钢束均采用双端张拉。箱梁竖向预应力钢筋：采用直径25mm的PSB830预应力混凝土用螺纹钢筋，JLM-25锚具锚固，采用内径φ40mm铁皮波纹管成孔。箱梁每道腹板根据腹板厚度设置一根或两根竖向预应力钢筋，顺桥向间距50cm左右。3箱梁预应力计算参数及设计要求纵向预应力钢筋；纵向预应力钢束管道摩阻系数µ=0.23，管道偏差系数K=0.0025,一端锚具回缩6mm，松弛损失0.03бcon.锚圈口及喇叭口产生的应力损失通过现场实验确定，损失补偿值取0.05fpk,符合设计规范要求。纵向预应力单根钢筋的计算所用截面面积为140mm2。弹性模量E=195000Mpa。3箱梁预应力计算参数及设计要求竖向预应力钢筋；竖向预应力钢筋张拉控制力бcon=0.9fpk,管道摩阻系数µ=0.25，管道偏差系数K=0.003,一端锚具回缩1mm，松弛损失0.05бcon.锚圈口及喇叭口产生的应力损失通过现场实验确定，损失补偿值取0fpk,符合设计规范要求。采用二次张拉工艺，确保竖向预应力钢筋预应力值。竖向预应力单根钢筋的计算所用截面面积为490mm2。弹性模量E=200000MPa。4梁体预应力张拉前准备工作4.1预应力张拉前检查梁体砼实际强度。在梁体混凝土强度达到设计的90%和弹性模量达到90%后进行，且龄期不少于10d（合龙段强度和弹模达到100%，龄期不少于10d）方可进行预应力张拉施工。4.2预应力钢筋已穿孔完毕。钢铰线上的水泥浆等杂物，预留排气孔、排水孔、灌浆孔要已清理干净、畅通。4梁体预应力张拉前准备工作4.3梁体带模张拉时，内膜应松开，不应对梁体压缩造成阻碍。张拉后梁体方可拆除外模。4.4张拉前完成孔道摩阻、喇叭口摩阻等预应力瞬时损失测试，以保证预施应力准确。4.5千斤顶和油压表、油泵均已校正，并且在规定使用期限内。预应力的设备如油泵、压力表、张拉千斤顶油管路及其阀门接头等，必须处于良好工作状态。4梁体预应力张拉前准备工作4.5压力表采用精度为0.4级的精度压力表，校验的有效期为一月或200次张拉。张拉千斤顶的摩擦阻力不得大于张拉吨位的5%，张拉吨位宜为张拉力的1.05倍，且不得小于1.2倍。计算钢铰线的下料长度（根据预制砼构件孔道长度、锚具、夹片及千斤顶工作长度计算下料长度），并计算其理论伸长（后附表）值与张拉力的对应关系。4梁体预应力张拉前准备工作4.6清除锚具下支承垫板上灰浆，孔口锚下垫板不垂直度大于1度时，用垫板垫平，防止刻断钢绞线。4.7纵向预应力张拉流程：清理孔道→穿束→安装锚具→张拉设备就位→预张拉至20%控制张拉应力并持荷5min（画标线）→100%控制张拉应力并持荷5min（量测伸长值）→锚固→切除多余钢绞线→压浆→封锚。4梁体预应力张拉前准备工作4.8竖向束预应力筋张拉工序：0→预张拉至36.7KN并持荷5min（画标线）→锚固→第二次张拉至367KN并持荷5min→锚固→压浆→封锚。每延米伸长量为0.374cm。4.9张拉预应力钢绞线时，应力和伸长量双控制，预应力值以油压表读数为主，以钢绞线伸长值进行校核。实际伸长值与理论伸长值之差控制在±6%以内。4梁体预应力张拉前准备工作4.10预应力采用两端同时张拉，并左右对称进行，最大不平衡不应超过1束。张拉施工以先腹板束，后顶板束，从外到内左右对称，各节段先纵向后竖向再横向的原则进行。4.11预应力张拉控制应力以油压表读数为主，以预应力伸长值进行校核。4梁体预应力张拉前准备工作4.13钢绞线张拉完毕后，应在锚具附近钢绞线上环周作出明显标记，经24小时后复查，确认无新的断滑丝并经监理认可，方可压浆，压浆达要求后切割多余钢绞线，并保证其外露量为3～4cm，切割钢绞线时，应先将钢丝根部用浸湿石棉布加以防护，避免锚具内钢绞线受到损伤孔。5、施工方法5.1钢铰线下料为精确其下料长度，在实际施工中常采用钢管限位法下料，钢管内径稍大于钢丝直径（一般采用6分钢管即可），使钢丝穿过钢管时易控制等长下料。根据计算的下料长度应用砂轮切割机切割，以保证切口平整、线头不散。切口用胶带纸包裹好，切割好的钢铰线要顺直堆放，不得有弯折。下料长度=构件孔道长度+2*锚夹具厚度*4+千斤顶长度+限位板厚*2+20cm。5、施工方法5.2孔道检查制孔后，应用通孔器检查孔道畅通情况，检查时一般用大小不同的两种直径通孔器（直径相差10mm左右），先用大直径的试通，若通不过，再用小直径的试通，并用芯棒检查堵孔位置作好标记，对仅能通过小直径的孔道可采用螺纹钢筋在孔内通捣（或来回拉孔）；对不通的孔道，查明原因后，分别采取措施，若是由于断胶管、水泥浆或铁皮接头堵塞，则可在芯棒上焊制钢钩将其钩出或用力将其捣通；5、施工方法5.2孔道检查若是金属伸缩套管或其他接头因拉断残留在孔中等原因，堵塞比较严重，则要标出准确位置，从侧面凿开取出，疏通孔道，重设制孔器，修补缺口。5、施工方法5.3组束穿束将钢绞线一端穿入锚环并镦头，在另一端离端部约20cm处用细铁丝将内外圈钢丝按锚杯处相同顺序分别用胶带纸分别作好记号，然后将整束钢丝的端头扎紧并沿通长的钢丝束适当编扎几道，以确保两端张拉时每根钢绞线的位置相对应。5、施工方法5.3组束穿束钢绞线捆绑时要求排列顺序一致，无扭曲、线头松散现象。穿孔时应将其端部扎紧，整束对号穿孔入道，如人工穿束较困难时，可借助一根φ5的长钢丝作为引线，用卷扬机进行穿束。直至端部露出所需长度为止。5、施工方法5.4锚具、夹片的安装在安装锚具前钢绞线表面粘着的泥浆用钢丝刷清除干净，锚环或锚板锥形内的防锈油需擦干净，预留排气孔、排水孔、灌浆孔要清理干净达到畅通无阻。安装锚具时，锚具要与锚垫板中心对中，夹片均匀打紧并外露一致，对于群锚体系，可采用穿在钢绞线上的工具套管打紧。注意锚具与夹片上不得有杂物残留。5、施工方法5.5钢绞线张拉与锚固5.5.1对千斤顶与油泵要进行空载性能检验，调节换向阀或节流阀、截止阀，使千斤顶在空载状态下往复运动，直至油泵的回油管内不再出现气泡、千斤顶活塞没有爬行、跳动为止。5、施工方法5.5钢绞线张拉与锚固5.5.2千斤顶的安装，如人工能够拿动千斤顶时，可用人工安装，这样比较方便，可节省工作时间，提高工作效率。如果千斤顶较重时，可用三角架与吊链配合提升千斤顶。其方向与实际张拉工作状态一致，高压油泵放到板的一侧，电源引至施工地点，安装张拉千斤顶时，张拉力的作用线、锚具中心线、锚垫板中心线与孔道中心线末端的切线必须重合。5、施工方法5.5钢绞线张拉与锚固5.5.3预应力钢铰线张拉程序一般为：0→0.2→1.00(持荷5min锚固)。5.5.4张拉时要尽量减少钢铰线与孔道的摩擦力，以免造成过大的应力损失或使构件出现裂缝、翘曲变形。钢铰线孔位的张拉顺序应按设计规定进行，若无规定时，应综合以下两方面因素进行核算确定：其一避免张拉过中出现过大的偏心受力状态。5、施工方法5.5.4应使张拉的合力线处在受压区内，边缘不产生拉应力；其二应计算分批张拉的预应力损失值，分别加到先张拉的控制力бk中，但бk不能超过有关规定。否则应在全部张拉后进行第二次张拉，补足预应力损失。5、施工方法5.5钢绞线张拉与锚固5.5.5对于长度大于或等于25m的直线和曲线预应力应在两端张拉。若设备不足时可先张拉一端，后张拉另一端。如采用两端同时张拉时,两端千斤顶升降压、画线、测伸长值、插垫等工作应同时进行,防治预应力损失。预应力的张拉控制力要符合设计要求，需要超张拉时，可比设计要求增高5%，但不得超过钢铰线最大拉应力的要求。5、施工方法5.5钢绞线张拉与锚固5.5.6持荷。按预应力筋的类型选定持荷时间2min~5min，使预应力筋完成部分徐舒，完成量约为全部量的20%~50%，以减少钢丝锚固后的应力损失。5.5.7锚固。补足或放松预应力筋的拉力至控制应力。测量、记录预应力筋的延伸量，并核对实测值与理论计算值，其误差应在6%范围内，如不符合规定，则应找出原因及时处理。张拉满足要求后，锚固预应力筋，千斤顶回油至零。5、施工方法5.6滑丝和断丝处理5.6.1提高其它钢丝束的控制张拉力作为补偿。但在任何情况下张拉力不超过钢铰线的屈服应力。5.6.2换束，卸荷、松锚、换束、重新张拉至设计应力值。6、理论伸长值计算公式6.1直线段：ΔL=（Pp*L）/（AP*EP）（6.1.1-1）6.2曲线段：ΔL={P*[1-e-（KX+μθ）]/（KX+μθ）}*L/（AP*EP）（6.2.1-1）注：ΔL为预应力筋理论伸长值（mm）P为预应力筋张拉端的张拉力（N）PP为预应力筋平均张拉力（N）L为预应力筋的长度（mm）6、理论伸长值计算公式6.2曲线段：AP为预应力筋的截面积（mm2）EP为预应筋的弹性模量（N/mm2）X为从张拉端至直线计算截面面积的孔道长度（m）θ为从张拉端至计算截面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磨擦影响系数，波纹管取0.0008μ为预应力筋与孔道壁的影响系数,μ为0.2-0.257、张拉伸长值测量计算公式：ΔL=（ΔL1-ΔL2）/0.8-C（7.1.1-1）注：ΔL1为初应力至最大应力之间的实测伸长值（mm）ΔL2为初应力伸长值至20%应力伸长值之差（mm）C为构件在张拉过程中的弹性压缩值和固定端锚具引起的预应力筋的内缩量。当实测伸长值超过理论伸长值的6%时，应暂停张拉。查明原因并采取措施，方可继续进行张拉。在锚固阶段，张拉端预应力筋的内缩量不得大于5mm。8、孔道压浆孔道压浆是将水泥浆用压浆机压入预应力筋束孔道内。使水泥浆填满预应力与孔道间的空隙，让预应力筋与砼牢固粘结为一整体。8.1孔道压浆前准备工作8.1.1清除压浆孔道、灌浆孔和排气孔的泥浆与杂物使之畅通。8.1.2切割锚外钢丝，锚具外部多余的预应力需切割，切割时要严禁使用气割或焊割，以免预应力筋与锚具过热而产生滑丝现象。预应力筋切割后的余留长度不得超过3cm。8、孔道压浆8.1.3锚具外面的预应力筋、夹片与锚具的间隙要用