后张法简支箱梁预应力施工工艺及质量控制.docx

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后张法简支箱梁预应力施工工艺及质量控制

后张法简支箱梁预应力

施工工艺及质量控制

摘要本文以预制后张法简支箱梁为背景，从原材料控制、施工工艺及质量控制等方面

，对预应力管道成孔、预应力束张拉和管道压浆技术进行了详细的论述，指出了预应力施

工应注意的事项，为类似工程的施工提供参考。

文中也对预应力筋理论伸长量的计算进行

了十分有益的探索，以通桥<2008）2224A-Ⅳ局部修改图，跨度31.5m梁二期恒载为100～

110为例，对计算过程作了说明。

关键词后张法简支箱梁预应力施工工艺质量控制

1概述

为确保梁体混凝土轴心受压和变形符合设计要求，后张梁预应力值的准确与否起着决定性的控制作用。

现以后张法预应力混凝土铁路桥简支箱梁—跨度31.5m梁二期恒载为100~110为例【图号：

<2008）2224A-Ⅳ局部修改图】，来谈谈后张法预应力施工工艺及质量控制。

　　该梁预应力筋采用抗拉强度为1860MPa的低松弛钢绞线，自锚式拉丝体系锚固，锚具采用YJM15—9XZ/10XZ夹片式锚具。

<详见图１　梁端预应力钢束布置示意图）。

预应力钢束共25束，其中2•N6b采用9—7φ5钢绞线，孔道直径为φ80mm；2•N1a~2•N1e，2•N2b~2•N5b，N2a~N5a采用10—7φ5钢绞线，孔道直径为φ80mm。

预张拉<仅对2•N5b、N5a、2•N1c、2•N4b钢束进行预张）控制应力800.0MPa，初张<仅对2•N1e、N4a、2•N1b、2•N2b、2•N1d、N2a、2•N1a钢束进行初张）控制应力851.0MPa，终张控制应力1362MPa，采用YDC250、YDC300穿心自锁式千斤顶，分级、对称、同步张拉工艺进行后张作业。

预应力管道采用抽拔橡胶管成孔，管道内注M50水泥浆。

2预应力管道抽拔橡胶管成孔

2.1准备工作

按设计及工艺要求定制外径为80mm内径为20mm长度为19m<略大于梁长的一半）的胶管，要求其弹性恢复性能较好，外表光洁，承受工作拉力大于5KN，极限抗拉力大于7.5KN；在胶管内插入公称直径为15.2mm长度为19.2m的钢绞线，使胶管有一定的变形刚度，减小因胶管过度变形而产生断管的风险；制作内径为φ82mm长度为40cm的铁皮套管；备一定数量的胶布；顺孔道轴线位置，在端模上焊接胶管托架；按设计要求在已成型的腹板钢筋骨架上焊接好预应力管道定位网片；采购5T慢速卷扬机；制作外径为76mm的检孔器。

2.2穿管

预应力管道由两根胶管抽拔形成，胶管的接头设在跨中并且要错开，接头用铁皮管

套接。

穿管前，先要对胶管直径作划分标记，以免混淆；在梁的两端顺长所需之胶管。

穿管时按照由下而上的原则逐根进行。

先托起胶管<注意不使胶管着地以防损伤胶管）并施一定推力，前方予以导向，使之通过定位网上对应的网眼。

胶管穿至跨中时，为保证两胶管靠拢并使接触面居于套管中面，在胶管端部按照铁皮套管半长划线，划线与套管边对齐说明管已接好，胶管与铁皮套管之间用胶布裹严。

伸出梁端的胶管顺孔道轴线置于托架上。

穿管后，按设计要求调整管道整体线形。

2.3抽拔胶管

在混凝土浇筑过程中，要谨防插入式振捣器碰到胶管，以免管道跑位。

当梁体混凝土终凝后强度达到4~8MPa<全部混凝土浇筑完毕后100℃•h）时，即可进行胶管抽拔作业。

抽拔过早易产生孔道坍塌，过晚则不利于胶管抽拔，易形成卡管、断管等不良后果。

拔管采用5T慢速卷扬机，卷扬机上带φ12mm钢丝绳。

拔管时，先将梁端外露胶管受力部位用麻袋裹住，再接上卷扬机钢丝绳，然后开动卷扬机达到一定拉力稍作稳定之后，才徐徐加力，促使胶管从外向里逐渐剥离混凝土而顺利拔出。

注意抽拔时设专人观察胶管的变形情况，并与卷扬机操作者保持密切联系，拉力过大容易拔断胶管。

拔管从梁体混凝土先浇筑的一端开始，自下而上进行，每次拔管的根数最多为2根。

遇拉拔困难时应暂停作业，待查明原因后再继续，不可强拉。

拔管时如遇到胶管被拔断，可根据被抽拔出的橡胶管长度判断断头位置，并用φ8mm钢筋插入孔道进行确认，待模板拆除后，将断头位置凿开一个小口，从洞内用卷扬机将胶管拔出，最后将梁体凿开部位用环氧树脂砼修补，注意养护。

全部胶管抽拔完毕后，用检孔器对梁体孔道逐孔检查，不能通过者立即处理。

当夏季施工时，可在孔道内注水养护，在钢绞线穿束前4~8h，再用高压风管将水吹干。

拔出来的胶管，清洗理顺搁好覆盖，以备下次再用。

如检查时发现胶管表面破损剥皮，则禁止再用。

禁止在胶管上施压重物，防止胶管局部变形。

3预应力钢绞线束张拉前要具备的条件及准备工作

3.1原材料

采购公称直径为15.2mm、抗拉强度为1860MPa、弹性模量为19.5×105MPa的低松弛钢绞线，进场外观验收合格后，再对其破断负荷、屈服负荷、弹性模量、极限伸长率、松弛率进行实验，技术条件要符合GB/T5224-2003的要求。

按设计要求采购AM15—9/10夹片式锚具，进场外观验收合格后，再对其锚固效率系数、极限拉力总应变、锚口摩阻、喇叭口摩阻进行实验，技术条件要符合GB/T14370—2000的要求。

3.2钢绞线的下料、编束和穿孔

将钢绞线内圈头抽出，由人力牵引至规定长度后用切割机切断，钢绞线的端头在切断前用铁线绑扎，切断后将铁线和毛刺清理干净。

编束时，先使一端平齐，再由平齐端向另一端每隔1.5m用铁线绑扎一道。

编束后，按预应力孔道编号挂牌分类存放，并要有离地覆盖措施，防止错用锈蚀污染。

在自由放置的情况下，确保钢束顺直，不扭转。

穿束前吹干孔道内的水分，清除孔口锚垫板上的水泥浆、止浆带等杂物。

钢绞线束

在运输过程中，采用多支点支承，要求支点距离不大于3m，两端悬出长度不大于1.5m。

钢绞线束穿入预应力孔道采用卷扬机引拉，具体方法是：

先用一根单钢绞线将卷扬机钢丝绳引进孔道，钢丝绳从另一端拉出后，采用联结套筒方式与钢绞线束联结，然后开动卷扬机即可完成穿束作业。

3.3张拉设备的采购及校正

3.3.1选购千斤顶及配套油泵和压力表

采购YDC250、YDC300千斤顶。

千斤顶的选择与张拉工艺、设计控制张拉力和钢绞线伸长量有关，千斤顶的张拉力要求达到钢绞线控制张拉力的1.2倍以上，千斤顶最大行程要大于钢绞线计算理论伸长量的60%<两端对称张拉）。

与千斤顶配套，采购YBZ4-5电动油泵及0.4级防振型压力表，两者的选用与钢绞线的张拉力和千斤顶油压面积<活塞面积）有关，即：

Pu=P/Fu×1.5

式中Pu：

计算油压表表面的最大读数或油泵的额定油压数

P：

预应力钢绞线的张拉力

Fu：

张拉千斤顶工作油压面积

同时，还要考虑油泵的油箱容量在张拉千斤顶总输油量的1.5倍以上，联结油泵和张拉千斤顶的油管，应选用耐高压紫铜管或耐高压橡胶管，其工作压力应与油泵额定油压配套。

3.3.2张拉设备的校正

<1）压力表的校正

压力表<精度0.4级）校正有效期为一个月，可委托具有相应资质的单位校正，亦可现场进行。

油压表校正有两种方法：

一为标准表比较法；一为砝码校正法。

前者适用于于普通压力表的校正，后者适用于标准压力表的校正。

现场普通压力表的校正可在手摇油泵上进行，方法是：

在油泵出口接一个三通管，分别接上标准表和被校正的油压表，按每2MPa一级逐级升压，分别记录两只表的读数，直到超过最大使用压力为止。

依此重复三次取平均值，则其校正系数K=P校/P标，校正系数K应在该被校正压力表等级最大允许偏差范围内。

使用时要特别注意保护好压力表。

当压力表发生故障时必须重校，当破损时必须更换新表并校正。

<2）千斤顶、油泵与压力表配套校正

张拉千斤顶、油泵与压力表配套校正使用，校正有效期为一个月且不超过200次张拉作业，拆修更换配件的张拉千斤顶要重新校正。

校正前，安装好千斤顶、油压表、油泵后，试压三次，每次加压至最大使用压力的110%，加压后维持5min，其压力下降不超过3%，即可进行正式校正工作。

校正有两种方法，一为压力环校正法：

将千斤顶及压力环安装在固定的框架中，向千斤顶内充油，按压力表每5MPa压一级，测出相应的压力环的压力，其校正系数=【压力表应力

将千斤顶安装在压

力机上，先向千斤顶内充油约1/3行程，将油泵的回路关紧，然后用压力机压千斤顶，每50KN一级，测出相应的压力表读数，其校正系数=压力机压力

当千斤顶校正系数小于1.02时，按1.02采用；当校正系数在1.02～1.05之间，则按实际值采用；当校正系数大于1.05时，则该千斤顶不能使用。

当千斤顶校正系数不大于1.05时，求出线性回归方程。

3.4预应力钢绞线束施工理论伸长量的计算

3.4.1钢绞线弹性变形量的计算

在计算之前，首先要做几个实验：

管道每M局部偏差对摩阻的影响系数、钢束与管道壁之间的摩阻系数、锚具的锚口摩阻损失及锚下喇叭口摩阻损失，并将实验报告提交设计院调整张拉力。

经设计院检算，该梁控制张拉力从1335.1MPa调整到1362MPa。

根据上述实验结果和钢绞线实测弹性模量，即可进行弹性变形量的计算：

△L弹=

式中△L弹：

钢绞线计算长度的弹性变形量

P：

预应力筋张拉端的张拉力

MZ：

锚口摩阻及锚下喇叭口摩阻对张拉力的折减系数

AP：

预应力筋截面积

EP：

实测钢绞线的弹性模量

KZ：

孔道摩阻对张拉力的折减系数

KZ=【1—e—

K：

管道每M局部偏差对摩阻的影响系数

L：

从锚口至跨中计算截面的孔道长度

μ：

钢束与管道壁之间的摩阻系数

θ：

从张拉端至计算截面曲线孔道部分切线夹角之和

3.4.2施工理论伸长量的计算

钢绞线从自然松弛状态张拉至控制张拉力，其伸长量不仅包含两工作锚之间孔内钢绞线的弹性变形，还包括其自由伸长量以及梁端工作锚至工具锚夹片之间钢绞线的伸长量。

在实际测量伸长量时，同时也含有工具锚夹片的回缩量和梁体弹性压缩量以及工作锚、工具锚、限位板、垫板的压缩量。

即：

△L施=△L弹+△L自+△L端+△L压

现以跨度31.5m二期恒载为100~110的N1a钢束为例，其施工理论伸长量计算如下：

<1）计算两工作锚之间孔内钢绞线的弹性变形量△L弹

首先，求孔道摩阻对张拉力的折减系数KZ=【1—e—

然后查设计图，得P=1795013N；AP=1400mm2，EP、MZ取实验值，分别为

EP=195000MPa；MZ=0.9265。

由此得，△L弹=

<2）钢绞线的自由伸长量△L自，已在伸长量测量时剔除。

因实际仅测量20%~100%控制应力之间的伸长量，0~20%控制应力之间的伸长量用后级取代，故不计。

<3）梁端工作锚至工具锚夹片之间钢绞线的伸长量△L端=

=<1906800/1400）×<600/195000）×2=8.4mm，式中L为工作锚至工具锚之间钢绞

线的长度。

<4）计算钢绞线的回缩量△L回=张拉力100%时持荷油缸的外露量-卸载时<在未回油之前）油缸的外露量-两端自由端的伸长值。

<5）计算梁体以及工作锚、工具锚、限位板、垫板的弹性压缩量△L压

先计算梁体的弹性压缩量△L压1=