预应力张拉专项施工方案.docx
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预应力张拉专项施工方案
德州客运总站工程
张拉施工方案
编制：
审核：
审定：
北京市建筑工程研究院有限责任公司
2011年9月
质量目标和编制依据
1.本工程的质量目标：
工程质量实现“三个一”目标：
单位工程一次验收合格率100%；基础设施达到设计速度目标值，一次开通成功；要求竣工文件做到真实可靠，齐全整洁，实现一次交接合格。
质量标准：
达到国家和铁道部现行的工程质量标准；
质量奖项：
创安济杯或工程鲁班奖。
2.编制依据
《德州客运站施工图》
《建筑工程预应力施工规程》CECS180:
2005
《预应力混凝土用钢丝》GB/T5223-2003
《预应力混凝土用钢绞线》GB/T5224-2003
《预应力筋用锚具、夹具和连接器》GB/T14370-2000
《混凝土结构设计规范》GB50010-2002
《混凝土强度检验评定标准》GBJ107-87
《预应力混凝土用金属螺旋管》JG/T3013
3.本工程的质量验收标准：
符合国家和铁道部有关标准、规范及设计文件的要求。
4.工程概况
德州客运站位于德州市，采用现浇钢筋混凝土框架结构体系，预应力梁的混凝土强度等级为C40。
本工程由北京市设计研究院负责设计，预应力部分由北京市建筑工程研究院有限责任公司负责施工。
在本工程的一层设有缓粘结预应力框架梁和次梁，以解决承载力、裂缝和挠度问题要求。
本工程预应力技术含量较高，施工难度较大。
本工程中预应力筋均采用φs15.2高强低松弛钢绞线，抗拉强度标准值fptk=1860MPa，直径d=15.2mm。
锚具采用国家I类锚具，张拉端采用张拉锚具B&SZ15-1；固定端采用B&SZp15-1。
在预应力混凝土强度达到100%的设计强度后方可进行张拉。
5.张拉施工模拟计算
本工程张拉前实际情况为覆土荷载尚未施加，结构的活荷载尚未完全施加。
结构本身仅承担本身重力，在此情况下，计算施加完全的预应力是否会对结构产生不利状况，对跨中上表皮及支座下表皮产生裂缝。
计算结果如下：
一层顶YKL1
（2）跨度为13.5m截面为700X1400的框架梁
（一）计算参数
1）材料参数：
预应力筋:
强度标准值fptk=1860Mpa；单束面积Ap=140mm2；弹性模
量Ep=1.95x105Mpa；摩擦系数κ=0.0015/m,μ=0.25/rad。
混凝土C40：
抗拉强度标准值ftk=2.39Mpa；抗压强度fc=19.1Mpa；
普通钢筋：
采用三级钢fy=360Mpa。
2）几何参数：
梁跨度为L、梁截面宽为b、高为h，则梁截面面积A=bh，截面抗弯系数W=bh2/6。
L（mm）
b（mm）
h（mm）
A（mm2）
W（mm3）
13500
700
1400
9.8E+05
2.29E+08
预应力筋各控制点高度分别为：
h左、h中、h右
预应力筋矢高为:
δ=（h左+h右）/2-h中。
预应力筋摩擦角度为:
θ=8（h左-h中）/L+8（h右-h中）/L。
h左（mm）
h中（mm）
h右（mm）
δ（mm）
θ（rad）
张拉端
550
250
300
725
1.72
1
（二）预应力配筋计算
1）预应力筋计有效应力
张拉控制应力比例为K；张拉控制应力σcon=K×fptk
锚具回缩损失σl1=5×Ep/L
摩擦损失σl2=σcon（1-exp（-0.25θ-0.0015L））
钢筋应力松弛σl4=σcon×3%，砼收缩徐变取σl5=50MPa
总损失σlsum，单束有效应力σe=σcon-σlsum
K
σcon
σl1
σl2
σl4
σl5
σlsum
σe
70%
1302
35.84
488.61
32.55
46.82
603.81
698.2
取σe=690Mpa
（三）预应力平衡荷载内力及外荷载内力
框架梁中单束预应力筋的等效荷载为
单束预应力筋等效荷载q=3.07kN/m作用下产生的综合弯矩（由PKPM中PREC计算得出）：
支座弯矩（KN·m）（最不利支座）
跨中弯矩（KN·m）
63.06
-48.08
荷载作用下的弯矩值（由所给PKPM导出）
支座弯矩（KN·m）（最不利支座）
跨中弯矩（KN·m）
恒载
活载
恒载
活载
-796.0
0
492.0
0
（四）抗裂验算
配置预应力筋24束
短期组合下M组合=M恒+M活+M预
长期组合下M组合=M恒+0.5M活+M预
根据荷载作用下弯矩值及预应力产生综合弯矩分析,表中M支代表右支座弯矩,M中代表跨中弯矩
部位
截面面积A
mm2
抗弯模量Wmm3
Ms
Kn.m
Ml
Kn.m
预应力平衡弯矩kn.m
平均压应力
短期应力
抗拉应力
支座
9.8E+05
2.29E+08
-796.0
-796.0
1513.44
-2.4
0.73
2.39
跨中
9.8E+05
2.29E+08
492.0
492.0
-1153.86
-2.4
0.49
2.39
跨中和支座拉应力满足二级抗裂要求，即标准组合下：
σ/ftk≤1.0；无需验算裂缝宽度。
以下是其他截面梁计算
一层顶YL
（2）跨度13.5m截面为700X1400的框架梁
部位
截面面积A
mm2
抗弯模量Wmm3
Ms
Kn.m
Ml
Kn.m
预应力平衡弯矩kn.m
平均压应力
短期应力
抗拉应力
支座
9.8E+05
2.29E+08
-802.7
-802.7
1640.68
-2.5
1.16
2.39
跨中
9.8E+05
2.29E+08
489.2
489.2
-1081.86
-2.5
0.08
2.39
跨中和支座无需验算裂缝
一层顶YKL
（2）跨度13.5m截面为500X1600的框架梁
部位
截面面积A
mm2
抗弯模量Wmm3
Ms
Kn.m
Ml
Kn.m
预应力平衡弯矩kn.m
平均压应力
短期应力
抗拉应力
支座
8.0E+05
2.13E+08
-665
-665
1259.08
-1.7
1.09
2.39
跨中
8.0E+05
2.13E+08
375.2
375.2
-892.03
-1.7
0.73
2.39
跨中和支座无需验算裂缝
一层顶YL（3）跨度13.5m截面为500X1600的框架梁
部位
截面面积A
mm2
抗弯模量Wmm3
Ms
Kn.m
Ml
Kn.m
预应力平衡弯矩kn.m
平均压应力
短期应力
抗拉应力
支座
8.0E+05
2.13E+08
-509.8
-509.8
1329.18
-1.8
2.05
2.39
跨中
8.0E+05
2.13E+08
492.0
492.0
-925.60
-1.8
0.24
2.39
跨中和支座无需验算裂缝
一层顶YKL（6）跨度12.0m截面为500X1500的框架梁
部位
截面面积A
mm2
抗弯模量Wmm3
Ms
Kn.m
Ml
Kn.m
预应力平衡弯矩kn.m
平均压应力
短期应力
抗拉应力
支座
7.5E+05
1.88E+08
-219.9
-219.9
568.02
-1.9
-0.05
2.39
跨中
7.5E+05
1.88E+08
381.1
381.1
-559.48
-1.9
-0.95
2.39
跨中和支座无需验算裂缝
一层顶YL（5）跨度12.0m截面为400X1200的框架梁
部位
截面面积A
mm2
抗弯模量Wmm3
Ms
Kn.m
Ml
Kn.m
预应力平衡弯矩kn.m
平均压应力
短期应力
抗拉应力
支座
4.8E+05
9.60E+07
-163.4
-163.4
347.83
-2.8
-0.88
2.39
跨中
4.8E+05
9.60E+07
459.3
459.3
-322.44
-2.8
-4.22
2.39
跨中和支座无需验算裂缝
一层顶YKL（9）跨度12.0m截面为500X1400的框架梁
部位
截面面积A
mm2
抗弯模量Wmm3
Ms
Kn.m
Ml
Kn.m
预应力平衡弯矩kn.m
平均压应力
短期应力
抗拉应力
支座
7.0E+05
1.63E+08
-873.6
-873.6
457.77
-1.8
-4.35
2.39
跨中
7.0E+05
1.63E+08
626.3
626.3
-308.72
-1.8
-3.75
2.39
跨中和支座无需验算裂缝
一层顶YL（13）跨度12.0m截面为500X1400的框架梁
部位
截面面积A
mm2
抗弯模量Wmm3
Ms
Kn.m
Ml
Kn.m
预应力平衡弯矩kn.m
平均压应力
短期应力
抗拉应力
支座
7.0E+05
1.63E+08
-109.0
-109.0
308.72
-1.8
-0.57
2.39
跨中
7.0E+05
1.63E+08
509.7
509.7
-507.20
-1.8
-1.82
2.39
跨中和支座无需验算裂缝
经计算可知，在考虑覆土及活荷载的情况下，结构本身仅承担本身重力，在此情况下，计算施加完全的预应力不会对结构产生不利状况，对跨中上表皮及支座下表皮不会产生裂缝，预应力不会对结构产生不利反拱。
6.机具准备及设备需用量计划
6.1张拉设备采用北京市建筑工程研究院生产的配套张拉产品，其产品为国家、建设部新技术推广产品。
缓粘结预应力筋的张拉采用YCN-25千斤顶及配套油泵。
6.2设备需用量计划
机械名称
规格型号
额定功率（kw）或
容量（m3）或吨位（t）
厂牌及出厂时间
数量（台）
新旧程度（%）
千斤顶
YCN-25
25T
北京
6
80%
砂轮锯
S1M-SD02/
J1G-SF1
180mm
进口/1999-5
2
80%
7.材料准备及材料计划
7.1预应力筋
钢绞线尺寸及性能
钢绞线结构
钢绞线公称直径mm
强度级别㎡
截面面积
整根钢绞线的最大负荷kN
屈服强度kN
伸长率%
1×7
15.20
1860
140
260
234
3.5
（1）本工程预应力筋为高强低松弛钢绞线，直径φs15.20，抗拉强度标准值
。
（2）本工程采用的预应力筋由北京市建筑工程研究院按照工程图纸下料组装成所需规格后，分类编号标识。
7.2预应力锚具
预应力锚具采用北京市建筑工程研究院生产的B&S锚具，该体系锚具是Ⅰ类锚具，已应用在上百项工程中。
其产品为国家、建设部新技术推广产品。
锚具采用I类锚具：
锚具效率系数
0.95，试件破断时的总应变εapu2%。
张拉端：
采用单孔夹片锚具，由张拉锚具、承压板组成。
固定端：
采用单孔挤压锚，由挤压锚具、承压板组成。
以上所有材料均采用通过ISO9001认证的产品。
8.张拉施工工艺
本工程中预应力的张拉采用双控，以控制张拉力为主，伸长值做为校核。
同条件养护的混凝土试块强度达到设计强度的100%后方可进行预应力筋的张拉。
由总包单位出具混凝土强度试验报告单，并具备张拉作业条件后，通知预应力施工方张拉。
对于张拉采用YCN-25千斤顶对缓粘结梁分束张拉，以保证其受力均匀。
8.1预应力筋张拉前标定张拉机具
张拉前根据设计和预应力工艺要求的实际张拉力对张拉机具进行标定。
实际使用时，根据此标定值作出“张拉力-油压力”曲线，根据该曲线找到控制张拉力值相对应的油压表读值，并将其打在相应的泵顶标牌上，以方便操作和查验。
标定书在张拉资料中给出，张拉前向总包单位提供张拉机具的标定书。
8.2张拉前准备
8.2.1在张拉端要准备操作平台，张拉端在楼外侧的可以利用原有的爬架，预应力张拉完毕之前该层爬架不得拆卸；张拉端在楼内侧的平台可以单独搭设，也可以利用原有的脚手架，其操作面宽度要求≥1200mm，低于张拉面300mm,以便操作。
平台设计承载力不得小于800KG，要求操作平台安全牢固。
并应搭设悬挂千斤顶的门架。
8.2.2张拉端清理干净。
8.2.3张拉前要检查混凝土质量，尤其重要的是端部混凝土，不得有孔洞等缺陷，如发现问题应及时采取补救措施。
8.2.4根据设计要求确定预应力筋控制张拉力值，计算出其理论伸长值。
8.2.5张拉用千斤顶和油泵根据设计要求事先由预应力专业施工分包单位负责标定好。
8.2.6应就近准备380V（220v）/20A（15A）电源箱各二个，地下室或夜间施工应提供照明。
8.2.7总包单位出具同条件养护的混凝土试块强度达到设计强度100%的强度报告单。
8.3张拉顺序与流程
根据设计要求，预应力筋的张拉控制应力为0.70fptk=1302MPa，施工时进行3%超张拉，每束预应力筋的实际张拉值为1302×140×1.03=188kN；
8.3.1缓粘结框架梁预应力筋张拉流程如下：
从力为0开始张拉至1.03倍预应力筋的张拉控制力，即188kN。
8.3.2预应力筋张拉伸长值
张拉前逐根测量外露缓粘结筋的长度，依次记录，作为张拉前的原始长度。
张拉后再次测量缓粘结筋的外露长度，减去张拉前测量的长度，所得之差即为实际伸长值，用以校核计算伸长值。
8.3.3对张拉施工工艺的几点说明：
a.预应力超张拉3％为施工措施，用以弥补在施工中产生的各种情况所带来的预应力损失。
b.单根主梁左右非同步张拉，临时产生的偏心力不会对梁本身或结构产生不利影响，在梁的承受范围之内。
c.同一根梁中或在同一层中后张拉预应力筋的会对先张拉的产生一定的影响，但该影响很小，属于超张拉3％的涵盖范围。
8.4张拉操作要点：
8.4.1.穿筋：
将预应力筋从千斤顶的前端穿入，直至千斤顶的顶压器顶住锚具为止。
如果需用斜垫片或变角器，则先将其穿入，再穿千斤顶。
8.4.2.张拉：
油泵启动供油正常后，开始加压，当压力达到2.5MPa时，停止加压。
调整千斤顶的位置，继续加压，直至达到设计要求的张拉力。
当千斤顶行程满足不了所需伸长值时，中途可停止张拉，作临时锚固，倒回千斤顶行程，再进行第二次张拉。
张拉时，要控制给油速度，给油时间不应低于0.5min。
8.4.3.测量记录：
张拉前逐根测量外露预应力筋的长度，依次记录，作为张拉前的原始长度。
张拉后再次测量预应力筋的外露长度，减去张拉前测量的原始长度，所得之差即为实际伸长值，用以校核计算伸长值。
9预应力筋张拉事故预防及处理办法
在预应力梁施工中，做好张拉端的检查后再施工，避免张拉端拐角偏大。
预应力张拉前严格检查预应力筋，防止预应力筋发生绞纽现象。
群锚安装工作由工长亲自指挥操作，确保预应力筋与锚具在张拉中保持垂直后，再进行张拉。
张拉过程中要控制好张拉速度，张拉过程中如发生异常，应立即停止张拉，待查明原因后再继续施工。
张拉应保证同一束中各根预应力筋的应力一致；逐根或逐束张拉时应保证各阶段不出现对结构不利的应力状态。
若出现预应力筋断丝或断筋现象，且超出规范要求，按以下步骤处理：
首先停止张拉，分析事故原因。
若有必要对本批次的预应力筋及锚具再作复试，看是否材质本身的原因。
检查张拉机具的标定记录是否正确，若有必要再次标定张拉设备。
首先考虑超张拉其余的预应力筋，若超张拉能够弥补断筋的损失就超张拉，否则就要更换预应力筋。
对于两端张拉的预应力筋，用气割切除锚具，重穿预应力筋；对于一端张拉的预应力筋，切除锚具后，还应将锚固端剔凿出来，将损伤的预应力筋抽出，将新的预应力筋锚固端加工好；重新穿好预应力筋，用高强膨胀混凝土修补好剔凿处。
再次张拉替换的预应力筋。
10.张拉安全注意事项
10.1与总包单位安全生产管理体系挂钩，同时建立自身的安全保障体系，由项目负责人全面管理，每个班组设安全员一名，具体负责预应力施工的安全。
10.2在进行技术交底时，同时进行安全施工交底
10.3施工人员进场作业必须戴安全帽，系帽带。
10.4施工中应注意防止漏电，接电由专业电工操作。
10.5施工过程中，发现问题遇到特殊情况应及时向安全员，施工队长汇报，
消除事故隐患。
10.6注意工地洞口、坠物、楼面突起物，防止坠落、砸伤、拌倒。
10.7认真检查张拉端清理情况，不能夹带杂物张拉。
10.8张拉时控制给油速度，给油时间不应低于0.5min。
10.9千斤顶安装位置应与预应力筋在同一轴线上，并与承压板保持垂直，否则，应采用变角器进行张拉。
10.10张拉中钢丝发生断裂，应报告工程师，由工程师视具体情况决定处理。
10.11实测伸长值与计算伸长值相差超过允许误差时，应停止张拉，报告工、程师进行处理。
10.12在四外临空，高空作业时，应具备每平方米载重100公斤的挑脚手架，并设有防身栏，操作面下面5米左右设有3米宽的水平安全网。
额定25吨及以上的张拉设备及灌浆设备不得放置在挑脚手架上或爬架上。
10.13当结构脚手架局部作业面维护有缺陷及高空作业时或在爬架上作业时，操作人员必须系安全带，安全带挂在结构内安全的立管上。
在爬架作业时，操作人员站立的爬架应搭设临时木板，临时木板要牢固稳定。
操作人员移位时，应该拆除临时木板，以免临时木板坠下砸伤人。
10.14在结构端头穿筋及张拉时，上下垂直方向应避免与其它工种同时施工。
10.15当预应力张拉时，千斤顶后端不得接触爬架，以免把荷载加载到爬架上。
10.16张拉作业时，放置保管好锚夹具、工具及机具，严防高空坠落伤人。
在任何情况下，千斤顶油缸后面，预应力筋端部正后方位置严禁占人；油管接头处和张拉油缸端部严禁手触站人。
在张拉过程中，施工作业人员不得离开岗位。
10.17油泵与千斤顶的操作者必须紧密配合，只有在千斤顶就位妥当后方可开动油泵。
油泵操作人员必须精神集中，平稳给油、回油，密切注视油表读数，张拉到位或缸体到最大行程时，需及时回油，避免油压瞬间增大，造成缸体爆裂伤人。
10.18现场施工作业人员必须遵守现场施工单位和本单位的安全管理规定和安
全措施的要求，作业符合《有粘结预应力结构施工作业指导书》《预应力张拉及切割机具安全操作手册》及与总包签订的有关安全规定要求。
10.19不具备安全条件的、没接受安全交底的人不得进入现场进行施工作业。
10.20油泵使用前进行常规检查，重点应检查安全阀在千斤顶、油泵额定油压下和施工最高油压三者最低压下能自动开通。
10.21输油路“三不用”：
输油管损伤不用，接口损伤不用，接口螺母不扭紧到位不用。
“一不准”：
不准带压检修油路。
10.22使用千斤顶不准超过额定油压或超过规定张拉行程。
10.23如两端张拉可同步或先后进行，千斤顶升压或降压速度应缓慢、均匀，切忌突然加压或卸压。
10.24张拉中，经标定的配套设备不允许随意更换。
张拉应力包括超张拉不应超过预应力筋抗拉强度的80％。
10.25预应力筋的锚固应在张拉应力处于稳定状态下进行。
有顶压夹片时，主缸油压会因而随之增加，这时不应使预应力筋的应力超过0.85fptk。
10.26从预应力筋开始张拉至管道压浆完毕的全过程中，不得敲击锚具和碰撞张拉设备。
10.27输浆管接口必须牢固可靠，不准带压检修。
10.28电器要做到：
接地良好，电源不裸露，不带点检修，检修工作应由电工操作。
10.29使用砂轮锯切割预应力筋时，要先让砂轮转动再切割，切割时注意砂轮破碎飞出方向不得站人。
10.30多根钢绞线夹片锚固体系如遇到个别钢绞线滑移，可更换夹片，用小型千斤顶单根张拉。
10.31预应力筋张拉过程中应避免断裂或滑脱。
如发生断裂或滑脱，对后张法预应力结构构件，其数量严禁超过同一截面上预应力筋总根数的3%，且每束钢丝不超过1根。
10.32预应力筋张拉伸长实测值与计算值的偏差不应超过±6%，其合格点率应达到95%，且最大偏差不应超过±10%。
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