后张法预应力施工控制要点.docx
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后张法预应力施工控制要点
后张法预应力混凝土箱梁张拉施工控制要点
摘要：
针对后张法预应力混凝土箱梁张拉施工技术进行总结，并对施工过程中遇到问题进行浅析。
关键词：
后张法、伸长量、波纹管、钢绞线、油表读数。
引言：
郑石高速No.3合同段，起点桩号为k17+750,终点桩号为k28+200（其中k23+250～k24+400为独立特大桥No.4合同段），No.3合同段全长9.300324公里。
道路等级为山区高速公路，设计时速100km/h，桥面宽26m。
其中包括：
大桥7座，共计84孔，全长2115.68m；分离式立交4座，全长1541.36m。
大桥上部结构采用先简支后连续后张法预应力混凝土箱梁，下部结构采用柱式墩台，或肋板式桥台，钻孔灌注桩基础。
其中预制箱梁1024片。
本文主要以箱梁腹板束、底板束的预应力张拉施工为例，兼顾二次张拉计算，浅谈后张法预应力张拉施工控制。
正文：
一、张拉前的准备工作
1、波纹管
㈠布置波纹管时首先用钢筋加工环形架作为波纹管的定位架，纵向间距为1m，横向位置按设计图纸上的坐标定位，波纹管中穿有内衬管，以保证波纹管成孔质量。
㈡筑混凝土前应检查波纹管是否有孔洞或变形，接头处是否用胶带密封好，在与锚垫板接头处，一定要用磁带或其它东西堵塞好，以防水泥浆渗进波纹管或锚孔内。
㈢筑混凝土时应尽量避免振捣棒直接接触波纹管，以防漏浆堵孔。
2、钢绞线
㈠钢绞线采用湖北汉川金属制口有限公司生产的φs15.2（STM416-94a，270级，低松弛），标准强度Ryb=1860Mpa。
㈡钢绞线下料要在干净整洁的地面上进行，并清除表面上的锈迹及杂物，下料时用砂轮切割机切割。
㈢穿束前，将钢绞线理顺，用扎丝绑扎好，以防在穿束过程中钢绞线打绞，张拉时受力不均，导致有的钢绞线达不到张拉控制应力而有的则可能被拉断。
㈣穿束时，将钢束中单根钢绞线编号，以便张拉时做到对应编号，对称张拉。
3、预应力筋控制力计算
㈠计算依据
①设计图纸
预应力钢绞线标准强度R
为1860Mpa；
公算面积为1.4cm2
1Mpa＝0.1KN/cm2
μ在此采用0.23见两阶段施工图设计第三册总说明第三页
②《公路桥涵施工技术规范》JTJ041-2000
㈡理伦计算
①计算公式：
钢绞线理论延伸量：
△L＝
式中：
Pp为预应力钢绞线平均张拉力（KN）；
L为预应力钢绞线的工作长度（m）；
Ap为预应力钢绞线的截面面积（mm2）；
Ep为预应力钢绞线的弹性模量（N/mm2）。
Pp=P（1－e-（kx+μθ））/（kx＋μθ）
式中：
P为预应力钢绞线张拉端的张拉力（KN）；
Pp为预应力钢绞线平均张拉力（KN）；
X为从张拉端至计算截面的孔道长度（M）；
θ为从张拉端至计算截面的曲线孔道部分切线的夹角之和（rad）；
μ为预应力筋与孔道壁的磨擦系数；
K为孔道每米局部偏差对磨擦的影响系数。
Ap=140mm2 K为0.0015
Ep=1.95×105N/mm2 μ在此采用0.23
控制张拉力张拉控制应力p=1700KN
②钢绞线理论延伸量计算
a、中跨
N1
L为25.45m,θ为0.3072，X为24.55m
采用4φj15.24夹片锚
Pp=P[1－e-（kx+μθ）]/（kx＋μθ）=750.4×[1－e-（0.0015×24.55+0.23×0.3072）]/（0.0015×24.55+0.23×0.3072）≈711.48KN
△L＝
＝
≈0.166m＝166mm
N2
L为25.51m,θ为0.3072，X为24.61m
采用5φj15.24夹片锚
Pp=P[1－e-（kx+μθ）]/（kx＋μθ）=938×[1－e-（0.0015×24.61+0.23×0.3072）]/（0.0015×24.61+0.23×0.3072）≈889.3106KN
△L＝
＝
≈0.166m＝166mm
N3
L为25.3m,θ为0.0489，X为24.4m
采用4φj15.24夹片锚
Pp=P[1－e-（kx+μθ）]/（kx＋μθ）=750.4×[1－e-（0.0015×24.63+0.23×0.3072）]/（0.0015×24.63+0.23×0.3072）≈732.7307KN
△L＝
＝
≈0.17m＝170mm
b、边跨
N1
L为25.485m,θ为0.3072，X为24.585m
采用5φj15.24夹片锚
Pp=P[1－e-（kx+μθ）]/（kx＋μθ）=938×[1－e-（0.0015×24.585+0.23×0.3072）]/（0.0015×24.585+0.23×0.3072）≈889.327KN
△L＝
＝
≈0.166m＝166mm
N2
L为25.52m,θ为0.3072，X为24.62m
采用5φj15.24夹片锚
Pp=P[1－e-（kx+μθ）]/（kx＋μθ）=938×[1－e-（0.0015×24.62+0.23×0.3072）]/（0.0015×24.62+0.23×0.3072）≈889.304KN
△L＝
＝
≈0.166m＝166mm
N3
L为25.35m,θ为0.0489，X为24.45m
采用5φj15.24夹片锚
Pp=P[1－e-（kx+μθ）]/（kx＋μθ）=938×[1－e-（0.0015×24.45+0.23×0.0489）]/（0.0015×24.45+0.23×0.0489）
≈915.879KN
△L＝
＝
≈0.17m＝170mm
c、齿板负弯距（桥面二次张拉）
T1
L为9.3m,θ为0.0998，X为8m
采用5φj15.24夹片锚
Pp=P[1－e-（kx+μθ）]/（kx＋μθ）=976.5×[1－e-（0.0015×8+0.23×0.0998）]/（0.0015×8+0.23×0.0998）≈959.6308KN
△L＝
＝
≈0.063m＝63mm
T2
L为14.9m,θ为0.0998，X为14m
采用4φj15.24夹片锚
Pp=P[1－e-（kx+μθ）]/（kx＋μθ）=750.4×[1－e-（0.0015×14+0.23×0.0998）]/（0.0015×14+0.23×0.0998）≈734.1475KN
△L＝
＝
≈0.1m＝100mm
T3
L为14.9m,θ为0.0988，X为14m
采用5φj15.24夹片锚
Pp=P[1－e-（kx+μθ）]/（kx＋μθ）=938×[1－e-（0.0015×14+0.23×0.0998）]/（0.0015×14+0.23×0.0998）≈917.6843KN
△L＝
＝
≈0.1m＝100mm
③钢绞线理论延伸量结论
钢绞线理论延伸量一览表单位：
mm
N1
N2
N3
T1
T2
T3
25米
中跨
166
166
170
60
100
100
边跨
166
166
170
④钢绞线实际伸长值△L的计算：
初应力以下推算伸长值在此采用“比例计算法”。
根据钢铰线材质均匀，在屈服强度以内弹性变形的特性，利用初应力至最大应力阶段变形伸长量占全部伸长量比例的方法计算预应力筋伸长量，即将起讫阶段量测伸长量除以本阶段施加应力占全部施加应力的比值。
预应力筋实际伸长量ΔL=ΔL1/k计算（另外不能忽略回缩值）。
K——计算时选取的应力区间占锚固应力的比值。
如从0.1ócon 张拉至1.00ócon时锚固，则k取0.9
△L=△L1＋△L2=△L1÷0.9
⑤压力表读数
a．采用5φj15.24夹片锚
张拉控制应力为1340Mpa
千斤顶编号：
1＃ 压力表编号：
2009
其线性回归方程式为p=0.03566f+0.38,p为压力表读数单位是MPa，f为压力机读数单位是KN（见千斤顶标定报告）；
预应力钢绞线张拉端的张拉力与压力机读数相等
将P代入线性回归方程式求得压力表读数y=0.03566×938+0.38≈33.8MPa
将10%P代入线性回归方程式求得压力表读数y=0.03566×938×0.1+0.38≈3.7MPa
千斤顶编号：
1＃ 压力表编号：
2019
其线性回归方程式为p=0.03525f+0.47,p为压力表读数单位是MPa，f为压力机读数单位是KN（见千斤顶标定报告）；
预应力钢绞线张拉端的张拉力与压力机读数相等
将P代入线性回归方程式求得压力表读数y=0.03525×938+0.47≈33.5MPa
将10%P代入线性回归方程式求得压力表读数y=0.03525×938×0.1+0.47≈3.8MPa
千斤顶编号：
2＃ 压力表编号：
2018
其线性回归方程式为p=0.03531f+0.16,p为压力表读数单位是MPa，f为压力机读数单位是KN（见千斤顶标定报告）；
预应力钢绞线张拉端的张拉力与压力机读数相等
将P代入线性回归方程式求得压力表读数y=0.03531×938+0.16≈33.3MPa
将10%P代入线性回归方程式求得压力表读数y=0.03531×938×0.1+0.16≈3.5MPa
千斤顶编号：
2＃ 压力表编号：
2026
其线性回归方程式为p=0.03538f+0.37,p为压力表读数单位是MPa，f为压力机读数单位是KN（见千斤顶标定报告）；
预应力钢绞线张拉端的张拉力与压力机读数相等
将P代入线性回归方程式求得压力表读数y=0.03538×938+0.37≈33.6MPa
将10%P代入线性回归方程式求得压力表读数y=0.03538×938×0.1+0.37≈3.7MPa
千斤顶编号：
3＃ 压力表编号：
4138
其线性回归方程式为p=0.03081f+0.99,p为压力表读数单位是MPa，f为压力机读数单位是KN（见千斤顶标定报告）；
预应力钢绞线张拉端的张拉力与压力机读数相等
将P代入线性回归方程式求得压力表读数y=0.03081×938+0.99≈29.9MPa
将10%P代入线性回归方程式求得压力表读数y=0.03081×938×0.1+0.99≈3.9MPa
千斤顶编号：
3＃ 压力表编号：
4139
其线性回归方程式为p=0.03151f+0.57,p为压力表读数单位是MPa，f为压力机读数单位是KN（见千斤顶标定报告）；
预应力钢绞线张拉端的张拉力与压力机读数相等
将P代入线性回归方程式求得压力表读数y=0.03151×938+0.57≈30.1MPa
将10%P代入线性回归方程式求得压力表读数y=0.03151×938×0.1+0.57≈3.5MPa
千斤顶编号：
4＃ 压力表编号：
4116
其线性回归方程式为p=0.03149f+0.22,p为压力表读数单位是MPa，f为压力机读数单位是KN（见千斤顶标定报告）；
预应力钢绞线张拉端的张拉力与压力机读数相等
将P代入线性回归方程式求得压力表读数y=0.03149×938+0.22≈29.8MPa
将10%P代入线性回归方程式求得压力表读数y=0.03149×938×0.1+0.22≈3.2MPa
千斤顶编号：
4＃ 压力表编号：
4123
其线性回归方程式为p=0.03155f+0.32,p为压力表读数单位是MPa，f为压力机读数单位是KN（见千斤顶标定报告）；
预应力钢绞线张拉端的张拉力与压力机读数相等
将P代入线性回归方程式求得压力表读数y=0.03155×938+0.32≈29.9MPa
将10%P代入线性回归方程式求得压力表读数y=0.03155×938×0.1+0.32≈3.3MPa
张拉控制应力为1395Mpa
千斤顶编号：
1＃ 压力表编号：
2009
其线性回归方程式为p=0.03566f+0.38,p为压力表读数单位是MPa，f为压力机读数单位是KN（见千斤顶标定报告）；
预应力钢绞线张拉端的张拉力与压力机读数相等
将P代入线性回归方程式求得压力表读数y=0.03566×976.5+0.38≈35.2MPa
将10%P代入线性回归方程式求得压力表读数y=0.03566×976.5×0.1+0.38≈3.9MPa
千斤顶编号：
1＃ 压力表编号：
2019
其线性回归方程式为p=0.03525f+0.47,p为压力表读数单位是MPa，f为压力机读数单位是KN（见千斤顶标定报告）；
预应力钢绞线张拉端的张拉力与压力机读数相等
将P代入线性回归方程式求得压力表读数y=0.03525×976.5+0.47≈34.9MPa
将10%P代入线性回归方程式求得压力表读数y=0.03525×976.5×0.1+0.47≈3.9MPa
千斤顶编号：
2＃ 压力表编号：
2018
其线性回归方程式为p=0.03531f+0.16,p为压力表读数单位是MPa，f为压力机读数单位是KN（见千斤顶标定报告）；
预应力钢绞线张拉端的张拉力与压力机读数相等
将P代入线性回归方程式求得压力表读数y=0.03531×976.5+0.16≈34.6MPa
将10%P代入线性回归方程式求得压力表读数y=0.03531×976.5×0.1+0.16≈3.6MPa
千斤顶编号：
2＃ 压力表编号：
2026
其线性回归方程式为p=0.03538f+0.37,p为压力表读数单位是MPa，f为压力机读数单位是KN（见千斤顶标定报告）；
预应力钢绞线张拉端的张拉力与压力机读数相等
将P代入线性回归方程式求得压力表读数y=0.03538×976.5+0.37≈34.9MPa
将10%P代入线性回归方程式求得压力表读数y=0.03538×976.5×0.1+0.37≈3.8MPa
千斤顶编号：
3＃ 压力表编号：
4138
其线性回归方程式为p=0.03081f+0.99,p为压力表读数单位是MPa，f为压力机读数单位是KN（见千斤顶标定报告）；
预应力钢绞线张拉端的张拉力与压力机读数相等
将P代入线性回归方程式求得压力表读数y=0.03081×976.5+0.99≈31.1MPa
将10%P代入线性回归方程式求得压力表读数y=0.03081×976.5×0.1+0.99≈4MPa
千斤顶编号：
3＃ 压力表编号：
4139
其线性回归方程式为p=0.03151f+0.57,p为压力表读数单位是MPa，f为压力机读数单位是KN（见千斤顶标定报告）；
预应力钢绞线张拉端的张拉力与压力机读数相等
将P代入线性回归方程式求得压力表读数y=0.03151×976.5+0.57≈31.3MPa
将10%P代入线性回归方程式求得压力表读数y=0.03151×976.5×0.1+0.57≈3.6MPa
千斤顶编号：
4＃ 压力表编号：
4116
其线性回归方程式为p=0.03149f+0.22,p为压力表读数单位是MPa，f为压力机读数单位是KN（见千斤顶标定报告）；
预应力钢绞线张拉端的张拉力与压力机读数相等
将P代入线性回归方程式求得压力表读数y=0.03149×976.5+0.22≈31MPa
将10%P代入线性回归方程式求得压力表读数y=0.03149×976.5×0.1+0.22≈3.3MPa
千斤顶编号：
4＃ 压力表编号：
4123
其线性回归方程式为p=0.03155f+0.32,p为压力表读数单位是MPa，f为压力机读数单位是KN（见千斤顶标定报告）；
预应力钢绞线张拉端的张拉力与压力机读数相等
将P代入线性回归方程式求得压力表读数y=0.03155×976.5+0.32≈31.1MPa
将10%P代入线性回归方程式求得压力表读数y=0.03155×976.5×0.1+0.32≈3.4MPa
b．采用4φj15.24夹片锚
张拉控制应力为1340Mpa
千斤顶编号：
1＃ 压力表编号：
2009
其线性回归方程式为p=0.03566f+0.38,p为压力表读数单位是MPa，f为压力机读数单位是KN（见千斤顶标定报告）；
预应力钢绞线张拉端的张拉力与压力机读数相等
将P代入线性回归方程式求得压力表读数y=0.03566×750.4+0.38≈27.1MPa
将10%P代入线性回归方程式求得压力表读数y=0.03566×750.4×0.1+0.38≈3.1MPa
千斤顶编号：
1＃ 压力表编号：
2019
其线性回归方程式为p=0.03525f+0.47,p为压力表读数单位是MPa，f为压力机读数单位是KN（见千斤顶标定报告）；
预应力钢绞线张拉端的张拉力与压力机读数相等
将P代入线性回归方程式求得压力表读数y=0.03525×750.4+0.47≈26.9MPa
将10%P代入线性回归方程式求得压力表读数y=0.03525×750.4×0.1+0.47≈3.1MPa
千斤顶编号：
2＃ 压力表编号：
2018
其线性回归方程式为p=0.03531f+0.16,p为压力表读数单位是MPa，f为压力机读数单位是KN（见千斤顶标定报告）；
预应力钢绞线张拉端的张拉力与压力机读数相等
将P代入线性回归方程式求得压力表读数y=0.03531×750.4+0.16≈26.7MPa
将10%P代入线性回归方程式求得压力表读数y=0.03531×750.4×0.1+0.16≈2.8MPa
千斤顶编号：
2＃ 压力表编号：
2026
其线性回归方程式为p=0.03538f+0.37,p为压力表读数单位是MPa，f为压力机读数单位是KN（见千斤顶标定报告）；
预应力钢绞线张拉端的张拉力与压力机读数相等
将P代入线性回归方程式求得压力表读数y=0.03538×750.4+0.37≈26.9MPa
将10%P代入线性回归方程式求得压力表读数y=0.03538×750.4×0.1+0.37≈3.0MPa
千斤顶编号：
3＃ 压力表编号：
4138
其线性回归方程式为p=0.03081f+0.99,p为压力表读数单位是MPa，f为压力机读数单位是KN（见千斤顶标定报告）；
预应力钢绞线张拉端的张拉力与压力机读数相等
将P代入线性回归方程式求得压力表读数y=0.03081×750.4+0.99≈24.1MPa
将10%P代入线性回归方程式求得压力表读数y=0.03081×750.4×0.1+0.99≈3.3MPa
千斤顶编号：
3＃ 压力表编号：
4139
其线性回归方程式为p=0.03151f+0.57,p为压力表读数单位是MPa，f为压力机读数单位是KN（见千斤顶标定报告）；
预应力钢绞线张拉端的张拉力与压力机读数相等
将P代入线性回归方程式求得压力表读数y=0.03151×750.4+0.57≈24.2MPa
将10%P代入线性回归方程式求得压力表读数y=0.03151×750.4×0.1+0.57≈2.9MPa
千斤顶编号：
4＃ 压力表编号：
4116
其线性回归方程式为p=0.03149f+0.22,p为压力表读数单位是MPa，f为压力机读数单位是KN（见千斤顶标定报告）；
预应力钢绞线张拉端的张拉力与压力机读数相等
将P代入线性回归方程式求得压力表读数y=0.03149×750.4+0.22≈23.9MPa
将10%P代入线性回归方程式求得压力表读数y=0.03149×750.4×0.1+0.22≈2.6MPa
千斤顶编号：
4＃ 压力表编号：
4123
其线性回归方程式为p=0.03155f+0.32,p为压力表读数单位是MPa，f为压力机读数单位是KN（见千斤顶标定报告）；
预应力钢绞线张拉端的张拉力与压力机读数相等
将P代入线性回归方程式求得压力表读数y=0.03155×750.4+0.32≈24MPa
将10%P代入线性回归方程式求得压力表读数y=0.03155×750.4×0.1+0.32≈2.7MPa
张拉油表读数重要数据统计详见附表一
二、张拉
1、当浇筑混凝土强度达到设计强度的90%，同时龄期必须为三天以上方可进行张拉，张拉顺序为N1，N2，N3。
2、张拉程序：
参照《桥涵施工技术规范》JTJ041-2000和施工设计图纸，因设计所用钢绞线为φs15.2（STM416-94a，270级，低松弛），标准强度Ryb=1860Mpa。
弹性模量E=1.95×105Mpa；公称面积A=140mm2的钢绞线。
锚具为夹片式自锚式锚具，所以不需要超张拉。
张拉过程为：
0～初应力～δcon（持茶2min锚固）。
3、张拉采用两端对称张拉，钢束张拉采用双控即张拉力和伸长值。
伸长率容许误差控制在±6%以内。
为保证在张拉过程中的两端能同步进行，同时为便于张拉过程中实际伸长率计算，张拉过程分阶段进行，具体如下：
0～初应力～2初应力～δcon（持茶2min锚固）。
4、张拉时，应先调整到初应力δo，初应力宜为张拉控制应力的10%。
三、事故分析
1、滑丝
㈠、可能在张拉时锚具锥孔与夹片之间有杂物。
㈡、钢绞线有油污，锚垫板喇叭口内有混凝土和其它杂物。
㈢、锚固效北系数小于规范要求值。
㈣、初应力小，可能钢束中钢绞线受力不均匀，引起钢绞线收缩变形。
㈤、切割锚头钢绞线的留的太短，或未采取降温措施。
㈥、塞片、锚具的强度不够。
2、断丝
㈠、钢束在孔道内部变曲，张拉时部分受力大于钢绞线的破坏力。
㈡、钢绞线本身质量有问题。
㈢、油顶重复多次使用，导致张拉力不准确，应重新标定油顶。
结束语：
在预应力张拉施工中，钢绞线伸长量的量测和记录尤为重要。
工程应同时采用两种方法对钢绞线进行测量，并对此两种方法进行比较核对，最大偏差不超过4mm，且张拉伸长率的误差均在控制范围内。
预应力张拉施工中仍有很多现象很难准确分析，还需要不断求索。
张拉压力表读数统计表附表一
张拉控制应力（Mpa）
1340
1395
束数
5
4
5
千斤顶编号
1
2
1
2
1
2
压力表编号
2009
2019
2018
2026
2009
2019
2018
2026
2009
2019
2018
2026
10%P压力表读数（Mpa）
3.7
3.8
3.5
3.7
3.1
3.1
2.8
3
3.9
3.9
3.6
3.8
100%P压力表读数（Mpa）
33.8
33.5
33.3
33.6
27.1
26.9
26.7
26.9
35.2
34.9
34.6
34.9
张拉控制应力（Mpa）
1340
1395
束数
5
4
5
千斤顶编号
3
4
3
4
3
4
压力表编号
4138
4139
4116
4123
4138
4139
4116
4123
4138
4139
4116
4123
10%P压力表读数（Mpa）
3.9
3.5
3.2
3.3
3.3
2.9
2.6
2.7
4
3.6
3.3
3.4
100%P压力表读数（Mpa）
29.9
30.1
29.8
29.9
24.1
24.2
23.9
24
31.1
31.3
31
31.1
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