河南20m跨后张预应力混凝土梁施工方案.docx
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河南20m跨后张预应力混凝土梁施工方案
编制依据
编制依据一览表表1-1
序号
类别
名称
编号
1
文件
施工招标文件
2
合同
建设工程施工合同示范文本
GF-1999-0201
3
图纸
施工图纸
HJS2003-54
4
标准
图集
混凝土结构施工图平面整体表示方法制图
规则和构造详图
03G101-1
5
规
范
规
程
标
准
建筑工程施工质量验收统一标准
GB50300-2001
混凝土结构工程施工质量验收规范
GB50204-2002
预应力混凝土用钢绞线
GB/T5224-1995
预应力混凝土用金属螺旋管
GB/T3013-94
预应力筋用锚具、夹具和连接器
GB/T14370-2000
预应力筋用锚具、夹具和连接器应用技术规程
JGJ85-2002
混凝土结构设计规范
GB50010-2002
建设工程文件归档整理规范
GB/T50328-2001
预拌混凝土
GB14902-94
建设工程施工现场供用电安全规范
GB50194-93
建筑施工安全检查标准
JGJ95-95
建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范
JGJl30-2001
建筑机械使用安全技术规程
JGJ33-2001
建筑施工高处作业安全技术规范
JGJ80-91
钢筋焊接及验收规程
JGJl8-96
普通混凝土用砂质量标准及检验方法
JGJ52-92
普通混凝土用碎石或卵石质量标准及检验方法
JGJ53-92
普通混凝土配合比设计规程
JGJ55-2000
（续表）
序号
类别
名称
编号
6
法规
中华人民共和国建筑法
中华人民共和国安全生产法
建设工程安全生产管理条例
建筑安装工程安全技术规程
建筑安装工程承包合同条例
建设工程质量监督管理规定
建设工程施工现场管理规定
中华人民共和国环境噪声污染防治法
中华人民共和国固体废物污染防治法
7
其他
本公司质量管理手册
本公司质量体系管理程序文件
本公司施工方案编制指导书
本公司混凝土工程施工工艺标准
工程概况
第一节工程简介
2.1.1某师范专科学校位于某市西南，本工程为新建室内篮球训练场馆，一层框架结构，建筑面积1965.7m2。
建设场地地势平坦。
地表无积水。
土质主要为砂土、粉土、粉质粘土。
。
2.1.2建筑场地属暖温带大陆性气候，四季分明，年平均气温14.4℃。
7月最热，平均27.3℃；1月最冷,平均0.2℃；年平均降雨量640.9mm，无霜期220d，全年日照时间约2400h。
年平均相对湿度为60%，年平均风速为3m/s，最大风速38m/s，盛行东北风和东南风。
。
第一节结构设计要求
2.2.1本工程为框架结构，工程结构的合理使用年限为50年，建筑结构安全等级为二级，建筑抗震设防类别为丙类，按七度抗震设防，框架结构抗震等级为三级。
。
2.2.2本工程屋面为现浇梁板结构（图2-1），其中的5榀屋面梁（b×h=300㎜×1200㎜）采用后张部分预应力混凝土结构（图2-2）。
每榀预应力屋面梁采用2束6根直径Φs15.2mm、1860级7φ5高强度低松弛钢绞线作为纵向受力钢筋。
混凝土强度等级C40。
。
2.2.3锚具采用QM锚具体系，预埋φ65金属螺旋成孔。
图2-1屋面结构平面图
图2-2预应力钢绞线配筋示意图
2.2.4预应力梁箍筋加密区长度取0.2Ln（Ln为净跨）和3hb（hb为预应力梁截面高度）中的最大值，本工程中为3500mm。
。
2.2.5孔道灌浆采用PO52.5普通硅酸盐水泥,水灰比0.45，并掺入0.25%水质素磺酸钙。
。
2.2.6设计要求预应力钢铰线必须待混凝土强度达到100%后方可进行张拉。
预应力钢铰线张拉后用C40微膨胀混凝土封锚。
。
2.2.7设计要求混凝土结构施工前应根据结构设计特点、预应力体系与施工条件，按设计图纸提供的预应力筋索形图做出预应力筋曲线坐标与端部构造图，编制预应力施工方案，送设计院审核后实施。
。
2.2.8张拉过程采用应力和伸长值双控制，在QM体系中用顶压器增强锚固效果。
。
第一节主要工程量清单
主要工程量清单表2-1
序号
材料名称
规格型号
单位
数量
1
预应力钢绞线
Φs15.2
t
1.52
2
非预应力钢筋
HPB、HRB
t
7.29
3
金属螺旋管
Φ65
m
230
4
喇叭型垫板
个
20
5
螺旋筋
Φ14
个
20
6
锚具
QM
套
20
7
商品混凝土
C40
m3
43
8
水泥
PＯ52.5
t
1
9
膨胀剂
UEA
t
0.1
施工计划
劳动力计划表3-1
序号
岗位
人数
分工
1
分项工程负责人
1
全面负责预应力工程的施工
2
张拉技术负责人
1
负责方案编制、张拉过程的技术工作
3
张拉指挥
1
使各机械设备统一协调工作
4
质检员
1
施工质量检验、填写并收集质量记录
5
安全员
1
负责施工过程中的安全管理
6
试验员
1
负责原材料复试、制作试块
7
机械管理员
1
负责检查机械运转是否正常
8
张拉工
4
负责锚具、顶压器、千斤顶的安拆
9
模板工
6
负责模板支设、拆除
10
钢筋工
4
负责螺旋管安装、非预应力筋绑扎
11
混凝土工
4
负责混凝土浇筑、灌水泥浆
12
油泵操作工
2
负责油泵的操作、记录油压
13
机修工
1
负责施工机械的维修、保养
14
架子工
2
负责搭设脚手架、安全防护架和网
15
机械工
1
负责机械设备安装、排除故障
16
电工
1
负责为用电设备接电源
17
电焊工
1
负责非预应力筋钢筋对焊
18
力工
4
负责穿钢绞线、搬运设备等
施工机械设备计划表3-2
序号
种类（名称）
数量
型号
产地
1
灰浆搅拌机
1
UJ325
郑州
2
插入式振动器
2
ZX50
安阳
3
插入式振动器
2
ZX25
安阳
4
钢筋对焊机
1
UN125
上海
5
钢筋切断机
1
GJ32-13
许昌
6
钢筋成型机
1
GW40
许昌
7
木工电刨
1
MIB2/1
上海
8
木工电锯
1
MJ104
上海
9
交流电焊机
1
BX300
上海
10
穿心千斤顶
2
YCD120
开封
11
顶压器
2
开封
12
高压油泵
2
Z82×2/49
上海
13
油压表
4
1.5级
天津
14
压浆泵
1
UB-3
郑州
15
砂轮锯
1
郑州
16
手动葫芦
2
17
手提式切割机
1
18
对讲机
4
施工准备
第一节材料准备
4.1.1钢绞线：
选用江西新华金属制品股份有限公司生产的钢绞线，公称直径ΦＳ15.24，标准强度1860N/mm2，技术参数详见表4-1：
钢绞线技术参数表4-1
直径（mm）
面积（㎜）
fptk（N/㎜）
fpy（N/㎜）
fpy'（N/㎜）
Es（N/㎜）
15.24
138.7
1860
1320
390
1.95×105
4.1.2金属螺旋管：
由0.3mm厚钢带卷制而成，选用内径φ65（接头套管φ70）规格，每根长6m,详见图4-1：
图4-1金属螺旋管
第一节机具、设备准备
4.2.1锚具：
选用群锚体系QM15－7型（详见图4-2）
包括锚板、夹片喇叭型垫板（铸钢件、成品）和螺旋筋，配套夹片为三片式直开缝夹片，如果用斜开缝夹片则转角方向包括锚板、夹片喇叭型垫板（铸钢件、成品）和螺旋筋，配套夹片为三片式直开缝夹片，如果用斜开缝夹片则转角方向应与钢绞线的捻向（一般为左向）相反。
由开封某预应力有限责任公司供应。
。
4.2.2千斤顶：
选用YCD－120型穿心液压千斤顶，由于千斤顶穿心孔直径较大，在工具锚与缸体之间加一钢套环，配套使用（详见图4-3），技术参数详见表4-2。
。
千斤顶技术参数表4-2
额定油压
50MPa
张拉缸活塞面积
290cm2
张拉行程
180mm
理论张拉力
1450kN
回程油压
20MPa
穿心孔直径
128mm
外形尺寸
315mm×489mm
自重
190kg
4.2.3顶压器：
选用QM15－7锚具和YCD－120千斤顶相配套的顶压器2台。
。
4.2.4高压油泵：
选用ZB2×2/49型双油路电动高压油泵2台，额定油压50MPa，与千斤顶油压相匹配。
千斤顶和顶压器可以公用一台油泵。
。
4.2.5油压表：
选用精度1.5级60MPa量程表。
。
4.2.6压浆泵：
选用UB－3型灰浆泵一台，水平输送距离150m，电动机功率4kW，工作压力1.5MPa，满足要求。
。
第一节技术准备
4.3.1本工程需要满足的强制性条文详见表4-3，施工之前由项目技术负责人组织全体人员学习掌握有关强制性条文和施工方案。
。
4.3.2张拉设备标定：
对千斤顶、高压油泵、油表配套校验，标定、确定张拉力与油压（油表读数）的关系，作为张拉依据。
采用千斤顶顶压压力机方式。
。
4.3.3钢绞线下料长度计算
（1）钢绞线下料长度＝梁内长度L＋两端伸出长度（伸出长度考虑千斤顶长度、锚具厚度和外露长度取1.35m）；
（2）钢绞线在梁内呈抛物线形布置，并在距两端2m处各有一反弯点，见图4-4，从反弯点分开L的计算分二部分，
需满足的强制性条文表4-3
序号
标准编号
条款编号
内容简介
1
GB50204-2002
6.2.1
预应力筋进场时，应按GB/T5224等的规定抽取试件作力学性能检验，其质量必须符合有关标准的规定
2
GB50204-2002
6.3.1
预应力筋安装时，其品种、级别、规格、数量必须符合设计要求
3
GB50204-2002
6.4.4
后张法预应力结构构件，预应力筋断裂或滑脱的数量严禁超过同一截面预应力筋总根数的3％，且每束钢丝不得超过一根
4
GB50204-2002
7.2.2
预应力混凝土结构中，严禁使用含氯化物的外加剂
5
JGJ85-2002
3.0.2
预应力筋-锚具组装件的静载锚固性能试验结果，应同时满足锚具效率系数等于或大于0.95和预应力筋总应变等于或大于2.0%两项要求
6
JGJ85-2002
3.0.3
锚具的静载锚固性能，应由预应力筋-锚具组装件静载试验测定的锚具效率系数和达到实测极限拉力时组装件受力长度的总应变确定
（3）钢绞线下料长度＝20.094+1.35×2＝22.79（m）
4.3.4张拉控制应力6con＝0.7fptk=1302MPa，每束张拉力取1083kN，超张拉5％取1130kN。
。
4.3.5张拉方式采用两端张拉的施工工艺，张拉伸长值计算如下：
（1）初始拉力的确定：
一般要求为张拉控制应力的5～10％，该工程跨度不大，并埋设有金属螺旋管，取下限5％，即1302kN×5％＝65kN，实际初始应力取60kN；
（2）钢绞线计算长度：
钢绞线弹性模量为1.95×105MPa计算长度为两只工具锚间的距离，即21＋0.7×2＝22.40（m）；
（3）钢绞线摩擦损失：
式中代入上式得：
（4）张拉端至跨中之间钢绞线的平均应力：
（5）钢绞线理论伸长值：
施工方案
第一节工艺流程
5.1.1工艺流程（详见图5-1）
图5-1施工工艺流程图
第一节模板支设
5.2.1梁端模板应使用竹模板，喇叭型垫板固定在模板上，孔道用泡沫塑料封闭。
在确定梁钢筋、模板和波纹管位置、尺寸准确无误后，方可合梁端模板。
。
5.2.2预应力混凝土梁的支撑系统应与次梁、板分开，便于张拉前拆除除预应力混凝土梁以外其余的模板和支撑系统，保持预应力混凝土梁底模板和梁的支撑系统。
。
5.2.3预应力混凝土梁的起拱高度按1.5‰，取30㎜。
。
第一节安装波纹管
5.3.1非预应力钢筋骨架绑扎后，穿螺旋管（波纹管）。
为保证螺旋管的位置符合设计坐标的要求，用ф8钢筋焊成井字形支架，每500mm一支，绑在大梁腰筋或主筋上，用来托架螺旋管，要求误差不大于5mm，螺旋管固定在支架或钢筋上。
详见图5-2。
。
图5-2WYKL梁配筋示意图
图5-3预应力钢绞线索形图（间距500）
5.3.2螺旋管在梁内呈抛物线设置，螺旋管索形图详见图5-3。
。
5.3.3螺旋管用大一号管连接，接头处用防水胶带缠绕三层，防止水泥浆渗入管内，组塞孔道,详见图5-4。
。
图5-4螺旋管接头示意图
5.3.4喇叭型垫板与梁端面必须在一个平面，垂直于孔道轴线，并固定于梁端模板和梁端主筋上，不得松动。
用泡沫塑料将喇叭口堵严，防止掉进杂物。
设计安放的螺旋筋，如果梁端钢筋太密无法安放时，经业主、监理工程师同意可改为Φ8钢筋网片，网孔50mm×50mm，距梁端500mm以内为间距50mm，距梁端500～1500范围内为间距100mm。
。
第一节混凝土浇筑
5.4.1由于现浇结构端部的梁柱交接和安放喇叭口、螺旋管，使梁端钢筋过于密集，浇筑困难，而梁端部在张拉过程中承受较大的局部压力，为保证混凝土质量，避免端部裂缝或喇叭型垫板下陷等不良情况的发生，端部混凝土使用0.5～1㎝和1～3㎝两种石子粒径的配合比，同时配备2.5㎝直径小型振动棒，浇注前先铺垫与混凝土同样水灰比的水泥砂浆，保证混凝土施工缝处的质量。
。
5.4.2混凝土振捣过程中注意震动棒不应碰螺旋管，特别应该与螺旋管接头保持一定距离。
。
5.4.3每根预应力混凝土梁的混凝土必须一次连续浇筑完成，浇筑的同时还必须及时清理螺旋管预留孔道。
用12号钢丝中间系一个直径60㎜的橡皮球，定时往返拉送，清除管道内可能渗进的水泥浆，保证管道畅通，清理后重新堵塞喇叭口。
。
5.4.4浇筑完成的混凝土应加强养护，并准备预应力张拉，按照设计要求待混凝土强度达到设计强度的100％后开始进行张拉。
。
第一节预应力钢绞线制作、穿束
5.5.1将钢绞线按下料长度切割下料，在两端头部50㎜处用钢丝绑扎以防端部松股。
。
5.5.2每6根钢绞线为一束，采用人工、后穿束方式将钢绞线逐根穿入孔道，穿入后来回拉拨几次使其通顺，防止钢绞线互相缠绕。
每根钢绞线两端应作对应标记，同一根钢绞线在锚板上的位置相同。
。
5.5.3穿束前再进行一次外观检查，特别注意钢绞线端部松股的不能使用，表面污物清除干净，注意梁两端外伸长度
第一节预应力钢绞线张拉
5.6.1张拉工艺流程：
穿入工作锚板→塞紧工作锚夹片→穿入顶压器→穿千斤顶→穿工具锚→塞工具锚夹片。
。
5.6.2千斤顶安装：
首先搭设操作台和千斤顶吊架，高压油泵、灰浆泵安装在屋面平台上，接通电源试车待用，注意顶压器不能空载试顶。
。
5.6.3钢绞线在千斤顶穿心孔内不能相交；夹片锚孔要保持清洁，在工具锚的夹片和锚孔壁内涂石蜡，使其润滑便于退下；夹片三个为一组，出厂前已用弹簧或橡皮圈套在一起，不能混乱，塞夹片时三片一齐送进，工作锚和工具锚夹片用D25钢管套在钢绞线上用力敲紧夹片，注意务使其结合严密。
。
5.6.4张拉工序由张拉班实施，张拉前进行技术交底，并模拟演练，张拉前应先拆除板底及梁侧模板，不得拆除梁底支撑。
。
5.6.5预应力梁采用两端张拉工艺，自中部向两端对称张拉。
张拉指挥长指挥两端台油泵同时启动，按设备标定时给定的油表读数，先拉至初始拉力，检查锚具、夹片、千斤顶和油管等无异常现象，然后将第一束钢绞线先拉伸至0.5σcon（取560kN），接着换拉第二束至1130kN，再拉第一束至1130kN，持荷2min，再次检查锚具、夹片和千斤顶等有无异常，确认正常后顶紧夹片，完成张拉。
在初始应力、560kN和1130kN时分别测量钢绞线的伸长值。
。
5.6.6实际伸长值ΔL按下式计算：
式中ΔL1——从初始应力至最大张拉力之间的实测伸长值；
ΔL2——初始应力时的推算伸长值；
a——锚具楔紧引起的预应力筋内缩值；
b——工作锚至工具锚之间钢绞线的伸长值；
c——混凝土梁的弹性压缩值。
。
其中b和c两项由于很小可略去不计，ΔL2根据实测数据和弹性范围内张拉力与伸长值成正比的关系间接推算，可用图5-5所示的图解法确定。
。
图5-5初始应力时钢绞线伸长值推算
5.6.7钢绞线锚固后的回缩值的测量：
在钢绞线延长方向一定距离设立“标杆”，顶紧夹片后量测标杆至工具锚夹片的距离（或量取一定距离在每根钢绞线上做出标记）。
千斤顶回程后，钢绞线开始回缩，再次测量标记与标杆之间的距离，两者之差即为回缩值，规范要求不超过5mm。
若回缩值超出正常值，应对单根进行补张拉。
。
5.6.8实际伸长值和理论伸长值比较误差在6％以内即为合格，否则必须停止张拉分析原因，必要时重新张拉。
。
5.6.9由于施加预应力的作用，预应力混凝土梁会出现反拱现象，在屋面用水平仪测量跨中水准点，由于梁板整体结构和钢绞线呈抛物线设置，根据经验反拱高度不大于10㎜。
。
5.6.10预应力梁的两束钢绞线分两次张拉，可能造成梁发生侧向弯曲，在梁底部垂直于梁轴线拉一道横向通线，梁底侧面作出标记，测量张拉过程中梁跨中底部的侧向侧弯曲，当最终完成张拉后预应力混凝土梁应无侧向弯曲。
。
5.6.11油泵操作：
该工程用两台油泵，每端一台。
每台油泵的一个油路接千斤顶，另一个油路接顶压器，回油管直通油泵的油箱。
当千斤顶回油时，回油管再接到供油咀，原供油管直接到油箱。
顶压器能自动回油，无回油管。
。
5.6.12油泵操作程序：
（1）启动油泵，向A路供油，开始张拉，回油管接至油箱，张拉至初始拉力65kN停车，测量千斤顶活塞伸长值；
（2）张拉第一束至650kN停车，侧伸长值；
（3）启动油泵向C路供油，完成对夹片的顶压，顶力为45kN，自动回油；
（4）倒换油管，原回油管接至A路油咀，原供油管接至油箱。
供油、千斤顶活塞回程，卸下工具锚夹片、工具锚、千斤顶和顶压器，完成一次张拉（见图5-6）。
。
图5-6千斤顶、顶压器、锚板安装示意图
5.6.13记录整理和观察：
全部张拉完成后，对现场记录进行整理计算。
在锚具夹片处做出标记，观察有无异常，如无异常用素水泥浆封闭夹片缝隙，一天后便可灌浆。
。
第一节孔道灌浆、封锚
5.7.1预应力筋张拉后，堵塞锚板中间没用的锚孔，用水泥浆密封锚板、夹片的缝隙，密封后12h即可进行灌浆。
5.7.2在喇叭型垫板边有M18内螺纹孔，一端作为灌浆孔，另一端作为出浆孔，出浆孔用管子接到在屋面放置的灰桶，以便回收多余的水泥浆；灌浆孔与注浆机连接，灰浆机出浆管接入注浆机料斗，连接注浆机的回浆管、闸阀等。
管路接好后，先用清水冲洗、湿润管道，用压缩空气吹出螺旋管内的积水准备灌浆。
。
5.7.3水泥浆用PO52.5级普通硅酸盐水泥，使用前应过细筛，水灰比0.45，加U型膨胀剂。
进入压浆机的灰浆应用1.2㎜滤网过滤。
压浆应缓慢均匀进行，从一端开始压浆，每孔应一次压满不得中断，灰浆流速控制在0.2m/s，灌浆压力控制在0.5～0.6MPa。
灌浆过程中不停搅拌储浆筒内浆体，以免析水沉淀。
出浆口排出的水和稀浆流入灰桶收集。
当出浆孔稳定排出与灌浆孔稠度一致的水泥浆后，封闭出浆口，调节进浆阀控制进浆量，使灌浆压力维持在0.5MPa左右保持2min，然后立即堵塞灌浆孔和出浆孔，完成一个孔道的灌浆。
最后关闭进浆阀，打开回浆阀，浆液在压浆机内循环，拆除压浆管继续下一个孔道灌浆。
由于梁的跨度不大原设计要求的泌水孔、排气孔，根据经验可不设。
。
5.7.4灌浆完毕至少待水泥浆终凝后用砂轮切割机（严禁用电气焊切割）切除多余的钢绞线，预留长度30～50mm。
拧下灌浆孔和出浆孔的镀锌钢管，将锚具上的水泥浮浆清除，用水冲洗干净，然后按设计要求绑扎梁端钢筋、支模，用C40微膨胀混凝土将锚具封闭在混凝土内。
。
5.7.5当水泥浆强度达C40以上时，即可拆除梁的支撑系统和梁底板，进行下道工序。
。
质量保证措施
第一节分项工程检验计划
6.1.1预应力钢绞线
（1）外观检查：
表面不得带有油污；不得有锈蚀，允许有轻微的浮锈；不得有裂纹、毛刺和其它损伤；开卷后的钢绞线应自然伸直，Ⅱ级松弛钢丝在弦长1m时其弦与弧的最大自然矢高在不大于25㎜。
。
（2）抽样复试：
每60t为一检验批，从中任意抽取3盘，每盘中抽取一根试件，本工程钢绞线用量较少，随机抽取3根（每根长度0.9m）复试检验屈服强度、抗拉强度和伸长率。
。
（3）检验标准：
应符合《预应力用钢绞线》（GB/T5224-1995）的规定，应检查产品质量证书、出厂检验报告和复验报告，几何尺寸和力学性能标准见表6-1、6-2：
预应力钢绞线几何尺寸和偏差表6-1
钢绞线
结构
公称直径（mm）
直径允许
偏差（mm）
公称截面
面积（㎜2）
理论重量（kg/m）
中心钢丝直径加大不小于（%）
1×7
15.24
+0.40-0.20
139
1.101
2.0
预应力钢绞线力学性能表6-2
强度等级（MPa）
破断负荷（kN）
屈服负荷（kN）
伸长率（%）
1000h松弛率，不大于（%）
Ⅰ级松弛
Ⅱ级松弛
初始负荷（最大负荷比率%）
不小于
70
80
70
80
1860
260.7
234.6
3.5
8.0
12
2.5
4.5
6.1.2预应力锚具、夹具
（1）外观检查：
本工程总共20套，全数作外观检查，锚具尺寸应符合设计要求，表面无裂缝，外观检查要逐个、逐片严格检查；
（2）抽样复试：
根据以往使用经验决定不做硬度和静载锚固能力检验，但应认真检验产品质量证明文件，检查出厂检验报告中锚具效率系数，应符合强制性条文的规定；
（3）检验标准：
产品应符合《预应力筋用锚具、夹具和连接器》（GB/T14370-2000）和《预应力锚具、夹具、连接器应用技术规程》（JGJ85-2002）的规定。
锚具静载锚固性能应同时满足：
ηa≥0.95、εapu≥20.%。
应检查产品质量证书、出厂检验报告。
。
6.1.3预应力用金属螺旋管
（1）外观检查：
其内外表面应清洁，无锈蚀，不应有油污、孔洞、凹陷和不规则的褶皱，咬口不应有开裂或脱扣。
。
（2）抽样复试：
由于数量很少不作径向刚度、抗渗漏性能的进场复验，注意外观检验，同时浇筑混凝土时注意通球检验渗漏并及时疏通。
。
（3）检验标准：
产品应符合《预应力混凝土用金属螺旋管》（JG
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