预应力张拉及压浆技术总结.docx
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预应力张拉及压浆技术总结
预应力张拉及压浆技术总结
二〇一一年十月
预应力张拉及压浆技术总结
中铁二局四工程青岛北客站项目部郑军涛张博钟有盛
1.工程概况
青岛北站站内承轨梁跨径布置为（10.6＋19.9＋10.6）m，共54跨，总长779.4米，其边跨采用LP=10.6m钢筋混凝土简支整孔箱梁（合计36片），中跨为LP=19.9m预应力钢筋混凝土简支整孔箱梁（合计18片），梁体为单箱单室、变高度、变截面箱梁。
梁端梁高1.35m，箱梁顶板全宽4.9m,底板宽度为3.0m，梁顶板厚35cm，底板厚35cm，腹板厚80cm，跨中位置梁高1.65m，梁顶板厚24cm，底板厚25cm，腹板厚25cm。
梁高从距梁端1.0m处开始渐变，渐变长度为3.0m。
支座采用盆式橡胶支座，伸缩缝设置在边跨梁体和中跨梁体梁端之间。
梁体混凝土强度等级为C50。
预应力采用公称直径φ15.20mm高强度低松弛预应力钢铰线，每束为9Φ15.2钢绞线,梁体施工采用支架现浇后张法逐孔施工。
2.预应力施工设计要点
青岛北站承轨梁中跨仅设纵向预应力，预应力采用公称直径φ15.20mm高强度低松弛预应力钢铰线,其技术条件符合GB/T5224-2003标准。
标准强度f=1860MPa，EP=1.95×105MPa，张拉控制应力σ=0.7f=1302MPa，σ为锚下控制应力，纵向预应力钢束孔道采用塑料波纹管成型，纵向钢束管道采用内径为70mm，外径为83mm塑料波纹管。
中跨梁体纵向预应力采用两端同时张拉工艺。
预应力张拉须待梁部混凝土灌注3天以后，且混凝土强度达到50%以上进行预张拉，钢束张拉应力值不大于该钢束应力的30%。
终张拉在混凝土10天龄期后，且混凝土强度及弹性模量不低于90%确保施工工艺和质量的前提下进行，管道压浆采用真空辅助压浆施工，压浆料为微膨胀M40水泥浆。
3.工程数量及张拉设备规格
青岛北站承轨梁工程和张拉设备规格见表3-1
表3-1预应力部分主要材料数量表
名称
规格
单位
数量
备注
钢绞线
9-15.2
t
48.42
ƒpk=1860MPa
塑料波纹管
内径70mm，外径83mm
m
4533.12
锚具
M15-9
套
432
三件式
千斤顶
YCW250B
台
4
压力表
60MPa
台
4
管道压浆
M40水泥砂浆
m³
17.46
固态阻锈剂
JDL-MCL-2005
kg
10.44
管道压降用
液态阻锈剂
JDL-MCL-2005A
Kg
10.08
涂刷锚头
4.后张法预应力张拉施工
4.1后张法工艺流程
图4-1后张法工艺流程框图
4.2锚下垫板、螺旋筋预埋
预应力梁体采用YEZl5-9锚下垫板、YSl5-9螺旋筋。
锚下垫板应与螺旋筋中轴线垂直,并预先焊好。
4.3钢绞线的下料、编束和穿束
（1）无轴包装的钢绞线在立放状态从内圈抽头放线,抽出后的绞线呈弹簧形,并自动伸直,注意抽头后弹簧形的螺旋方向应与绞线的捻向一致,否则会打麻花或乱线,放线时使用放线架（放线架现场用钢筋焊制）,放线架起约束作用。
（2）钢绞线下料采用砂轮切割机,在切口处两端100mm范围内用细铁丝绑扎牢,防止头部松散,禁止电、气切割,以防热损伤。
（3）为使成束钢绞线在穿孔和张拉时不致紊乱,通过梳板逐根排列理顺,用18号～20号铁丝每隔1m左右以单层密排螺旋线绕扎牢固,绑扎长度为2cm,绑扎铁丝扣应弯向钢线束内侧,以免影响穿束。
（4）将钢绞线束按设计要求编号（铁牌用红油漆注明）注明,内容符合贯标要求,为便于穿束,将穿入端用胶布包裹成锥体状,以防穿坏波纹管。
穿插束前用压力水冲洗池内杂物,观察有无串孔现象,再用空压机吹干孔内水分。
4.4张拉前的检查工作
（1）张拉前，应清除锚垫板上的水泥浆，检查锚垫板上的注浆孔是否畅通，并检查锚垫板是否垂直于孔道。
调整钢绞线外露长度，使得两端外露长度大致相等。
（2）检查千斤顶、高压油表是否在有效的使用期内，高压油泵上的安全阀调到最大工作油压时，能自动打开。
（3）检查张拉梁体混凝土强度,按照设计要求锚下混凝土强度是否达到张拉条件,方可进行张拉。
（4）张拉机具就位：
首先安装好工作锚，装上夹片，按钢绞线自然状态依顺时针方向插入夹片，并用直径为φ20的套管轻轻将夹片打入锚环内，使得夹片夹紧钢绞线，并且外露量一致，夹片间隙均匀，不得有错牙。
再安装限位板，套上顶环，安装千斤顶并与孔道中心对位，安装工具锚于千斤顶后盖上，精确对中。
做到“三心”同轴，钢绞线在工作锚与工具锚之间顺直无扭结，为使工具锚卸脱方便，在工具锚平片上缠上一层封口胶涂少许黄油。
安装油管及压力表。
（5）检查工作锚具是否紧贴锚垫板的凹槽内，千斤顶轴线是否与锚垫板孔道轴线一致。
检查各种油管接头是否上紧，压力表与千斤顶是否配套。
检查高压输油胶管是否完好，使用时有无小半径弯曲。
4.5操作要点及施工工艺
4.5.1操作要点
后张梁预施应力应按预张拉、初张拉和终张拉三个阶段进行。
（1）预应力束张拉前，应清除管道内的杂物和积水。
带模预张拉时，模板应松开，不应对梁体压缩造成阻碍。
（2）本桥纵向预应力钢束张拉须待梁体混凝土灌注3天后，且混凝土强度达到50%以上时进行预张拉，钢束张拉力应力不大于该钢束应力的30%。
（3）终张拉在混凝土10天龄期后，且混凝土强度及弹性模量不低于90%后方可进行预应力张拉。
（4）为先腹板束，后底板束，顺桥向底板对称张拉，两个腹板从上而下对称张拉的原则（两端张拉千斤顶升、降压速度接近相等）。
先对称张拉1#，然后2#，以此类推详见图4-2。
图4-2LP=19.9m承轨梁预应力筋梁端布置图
（5）预施应力值以油压表读数为主，以预应力筋伸长值进行校核。
4.5.2施工工艺
预应力施工是桥梁工程中的最为关键的工序之一，其施工质量的好坏将直接影响到箱梁的最终质量及有效预应力值，本工程后张梁预应力成孔采用塑料波纹管。
4.6张拉程序
箱梁张拉按预张拉、初张拉和终张拉三个阶段进行。
（1）张拉程序：
0→0.1σk（作伸长值标记）→0.3δK（初张拉）→1δK（持荷5分钟）→补油至σk，测伸长值，校核伸长值→切束→锚固
（2）张拉设备仪表
①千斤顶和油表使用前应进行校正，千斤顶校正后有效使用期限不得超过一个月或200次。
每次进行检修后均应重新进行校正后方可使用。
②采用ZB4-500电动油泵，高压油表采用不低于1.0级的表，表盘直径不小于150mm，表面最大读数应为张拉力的1.5～3.0倍。
使用前必须校正，在正常情况下，高压油表校正后的使用期限为一周。
在特殊情况下，如指针松动，油压指针不回零或其它异常情况，均应拆修重校。
③压力表应与张拉千斤顶配套校正、配套使用。
预应力设备应建立台帐及卡片并定期检查。
（3）张拉前的准备工作
（4）各阶段张拉顺序及张拉力见附表
（5）张拉过程中的注意事项
①张拉具体相关参数由技术人员根据每次千斤顶校正后数据和所用每批钢绞线的弹模，分别计算各阶段张拉油表读数和伸长直，以张拉通知单的形式下发。
②预应力张拉工序属关键工序，也属重要隐蔽工程，施工人员自检并及时填写张拉记录。
专职检查部门应对其张拉程序、张拉顺序、张拉力值、静停、伸长值、断丝滑丝等进行监督性的旁站检查。
③采用两端同步、对称张拉，张拉过程中应保持两端的伸长量基本一致。
如一端油泵过快，另一端油泵较慢，就让油泵快的一端先停一下再启动，尽量保持一致；操作指令听不清，导致两端启动油泵不一致，应加强两端之间的协调；预施应力值以油表读数为主，钢绞线伸长值作校核，同一束两端伸长值大致相等，实际伸长值与理论伸长值之差控制在±6%以内。
④张拉施工必须检查三同心两同步：
三同心：
预应力管道与锚下垫板的锚口同心、锚垫板锚口与锚圈同心、锚圈与千斤顶同心。
两同步：
张拉时两端及两边必须同步、对称张拉。
保证张拉工作顺利进行，不致增加孔道摩擦损失。
⑤断、滑丝数量不超过预应筋总数的0.5%，并不得位于梁体的同一侧，且一束内断丝数量不得超过一丝。
钢绞线断丝是指单根钢绞线内钢丝的断丝。
张拉千斤顶中心、锚具中心与预留孔道中心不重合，锚具的夹片硬度较低，下雨天进行张拉，钢绞线表面有雨水等情况都可能会引起断、滑丝。
如张拉过程中的断丝数量超过规范要求时，采用小千斤顶进行单根放张，更换钢绞线（锚具），重新进行张拉。
当不能更换时，在许可得条件下。
可采取补救措施，如提高束预应力值，但须满足设计对各阶段极限状态的要求。
张拉过程中出现以下情况之一者，需要更换钢绞线重新张拉：
后期张拉时发现早期张拉的锚具当中夹片断裂者
锚具内错牙在3mm以上者
锚具内夹片断裂者
锚环裂纹损坏者
切割钢绞线或者压浆时发生滑丝者
⑥初（预）张拉后的钢束应用防水材料包裹或套上塑料套管，避免锚具、预应力筋受雨水、养护用水浇淋，防止锚具及钢绞线出现锈蚀。
4.7预应力配套张拉机具的选定及配套数量
4.7.1圆锚张拉机的选用
查设计文件得：
钢绞线张拉控制应力σK＝1302MPa，钢绞线截面积AY＝140mm2，钢绞线根数N＝9。
计算张拉力：
NY＝σK×AY×N＝1302×140×9＝1640520（N）；
据此：
张拉机具吨位必须选用200t以上拉伸机，现我作业队根据设计图纸的要求，采用250t千斤顶，以满足施工要求。
计算如下：
200t油压千斤顶的张拉活塞面积AU＝2192×3.14/4＝37649mm2
计算压力表读数为PU＝NY/AU＝1640520/37649＝43.57MPa
所以可以选用60MPa的压力表
注：
AU—千斤顶的张拉活塞面积（mm2）
PU—压力表读数（MPa）
NY—张拉力（N）
4.7.2张拉机具数量表
表4-1张拉机具数量表
名称
规格
数量（套）
备注
油压千斤顶
250t
4
电动高压油泵
4
与千斤顶配套
压力表
60MPa
8
与千斤顶配套
其它
与张拉设备配套的附属设备
4.7.3千斤顶的标定和压力表读数的确定
（1）千斤顶的标定：
千斤顶、压力表（1块进油表、1块回油表）高压油泵三者必须固定配套使用。
在标定250t千斤顶过程中，压力机每250kN的读数对应一个压力表读数。
根据标定结果，用内插法求出压力表读数（30%和100%张拉力对应的）。
每个千斤顶校核三次取平均值。
（2）张拉：
在张拉过程中，实际伸长量与理论伸长量差值控制在±6%之内。
4.7.4波纹管内径的确定
卷制9根钢绞线束的波纹管内径为:
所以采用内径为75mm的塑料波纹管。
4.7张拉注意事项
（1）每级张拉到位后及时读数，避免停顿过长影响张拉效果；
（2）两端张拉时操作手必须统一指挥，同步进行，保证两端伸长量基本一致，一般情况下，两端伸长量差值控制在10mm（较长钢束）或5mm（较短钢束）以内，否则更换油泵设备；
（3）张拉时的持荷5min，即维持油表压力不减少5min。
（4）张拉采用应力应变双控，即油表读数和伸长量双控，控制伸长量误差在±6%以内；
5.真空辅助压浆施工
5.1孔道压浆的重要性
在后张法预应力混凝土结构中，孔道压浆主要目的是防止预应力筋的腐蚀及实现预应力筋与结构混凝土之间提供有效的粘结；孔道压浆的密实性是孔道压浆成功与否的首要技术要点。
传统的在混凝土内预埋波纹管，用压浆机直接压入水泥浆的施工工艺，普遍存在着压过的管道内浆体不密实，不饱满，容易产生离析，干硬收缩，泌水等质量通病，导致预应力筋受到锈蚀、使得桥梁倒塌、重建或加固。
鉴于上述情况，为保证预应力结构的耐久性和预应力孔道的压浆质量。
孔道的浆体作为空隙的填充料、提供预应力系统和结构的粘结以及预应力筋的防腐作用其质量直接影响到结
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