箱梁预应力张拉施工方案.docx
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箱梁预应力张拉施工方案
箱梁预应力张拉施工方案
一、工程概述
1、工程简介
XX区仙岩街道莘一路东段一期建设工程桥梁起点桩号为K0+061.768，终点桩号为K0+142.232，全长约80.5米。
本桥为25+27+25m部分预应力砼组合箱型梁桥，梁高为1.4m。
桥轴线与河道成85º斜交角。
二、编制依据
1、仙岩街道莘一路东段一期建设工程施工图设计文件。
2、《城市桥梁工程施工与质量验收规范》CJJ2-2008。
3、《公路桥涵施工技术规范》JTJ041-2000。
4、《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》
三、施工方案及施工工艺
1施工方案
预应力钢绞线按下料单下料、编束、编号存放；检查预应力孔道，先用高压水冲洗孔道，再用通孔器进行清孔，确保孔道畅通，人工穿
束；千斤顶、高压油泵和油表配套标定。
砼强度达到设计值后，方可进行张拉，采用两端对称同步张拉工艺，张拉实行应力和钢绞线伸长量双控。
张拉完后及时进行压浆。
2施工准备
1、预应力的张拉设备经配套标定，确定得出张拉力与压力表的关系曲线。
2、结构构件混凝土的强度试压报告，结构构件混凝土立方体强度满足设计要求。
3、检查砼质量，如果该处砼有空鼓现象，应在张拉前修补。
4、经计算得出预应力施工张拉力。
预应力施工张拉值通过千斤顶、油压表配套标定的油压值－张拉力关系曲线换算成的相应张拉油压表数值。
5、构件端头清理及钢绞线清理。
6、动力电源及照明电源的布置：
驱动油泵电源为380V，配电盘至少15A，要求电源拉至张拉平台位置。
7、张拉班组布置及安全技术交底。
8、工具锚、顶压器等配套设备及配套工具准备完毕。
3张拉顺序
预应力的张拉顺序，应考虑结构的受力特点、施工方便、操作安全等因素。
具体按N１→N3→N2→N４进行张拉。
4张拉程序
0→10%σcon→20%σcon→100%σcon（持荷2min锚固）。
5张拉施工工艺
纵向预应力束施工工艺流程见图1。
图1纵向预应力束施工工艺流程
1、清理垫板及钢绞线表面的杂物；
2、安装锚板，夹片；
3、千斤顶就位，千斤顶上的工具锚孔位与构件端部工作锚的孔位排列要一致；
4、工具锚夹片打紧，将夹片均匀打紧并外露一致；
5、油泵供油给千斤顶张拉油缸，并随时检查伸长值与计算值的偏差。
6、张拉到规定油压后，持荷复验伸长值，合格后实施锚固；
7、千斤顶活塞回程；
8、拆除千斤顶；
9、切除多余的钢绞线；
6施工要点
1、采用人工的方法将钢束穿入孔道，钢绞线要及时张拉、压浆，不得长时间暴露，防止锈蚀，雨季时外露部分采用胶带缠裹，张拉前拆掉。
2、在钢束的一端或两端安装工作锚锚杯及夹片，并轻轻地敲紧夹片。
这时应注意钢绞线的排列顺序尽量相互平行，不要交叉；同时锚杯要有定位措施，以保证与孔道的同轴度。
3、在千斤顶的后部安装工具锚，为卸锚方便，锚孔中的夹片的圆锥面应均匀涂抹润滑物质，如石蜡。
为保证高位孔道的钢绞线张拉方便及安全，要加工定型支撑支架承托千斤顶。
4、张拉前，千斤顶和油表应配套检验。
5、张拉采用两端对称同时进行，锚下控制应力为σ=0.75fpk=1395MPa。
先对钢绞线施加初始应力，使锚具及夹片将钢绞线锚紧，且保证束内每根钢绞线均匀受力。
6、张拉时先由施加初始应力，消除钢绞线的不均匀伸长及松弛度，量取伸长量，再由初应力至二倍初应力，量取初应力伸长量，最后由二倍初应力张拉至设计应力值，量取伸长量。
油表应逐步加压，循序渐进进行，不得使油门过大或过小，使油压升高过快，以免钢绞线受力过快，局部伸长。
7、张拉采用双控法，以油表读数为依据，以钢束伸长值作校对，实际伸长量与设计伸长量之差控制在±6%之内。
8、若断丝、滑丝超过规定，应退锚重新张拉。
9、持荷时间时勤观察油表，若压力下降，应补足至规定压力，再进行预压。
10、预应力张拉完成后，即可卸下工具锚、千斤顶，然后切除锚后伸长的钢束，及时压浆、封锚。
11、钢绞线理论伸长量要认真计算并换人进行仔细复核，确认无误后再用于现场指导施工，理论伸长量ΔL按下式计算。
ΔL=PpL/ApEp
Pp—预应力束的平均张拉力；
L—预应力束的长度；
Ap—预应力束截面面积（mm2）；
Ep—预应力束弹性模量。
其中平均应力Pp=P[1-e-（kx+μθ）]/（kx+μθ）
P—油表显示预应力束张拉端的拉力；
K=0.0015，μ=0.25；根据《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》推荐取值。
k——孔道每米局部偏差对摩擦的影响系数（1/m）；
μ——预应力筋与孔道壁之间的磨擦系数；
x—张拉端至计算截面的孔道长度；
θ—从张拉端至计算孔道部分切线的夹角之和。
张拉过程中及时量取实际伸长量ΔL′并与理论伸长量ΔL对比，实际伸长量与设计伸长量之差控制在±6%之内。
13当实际伸量与理论延伸值相差超过规范要求时，应按以下步骤检查：
a.检验张拉设备；
b.测定预应力钢绞线的弹性模量；
c.放张后再行张拉；
d.预应力筋加润滑剂，以减少摩阻损失，管道内可涂刷水溶性油剂，但在灌浆前须清除干净。
根据钢绞线外检结果，钢绞线检测指标符合《预应力砼用钢绞线》GB/T5224-2003的技术要求。
7张拉伸长量计算
1、张拉力计算（校核图纸）
1、钢绞线参数：
Øj15.24钢绞线截面积：
A=140mm2，标准强度：
Rby=1860Mpa，弹性模量Ey=1.95×105Mpa
2、张拉力计算
每束钢绞线张拉力P=0.75Rby×A×n=0.75×1860×140×4=781.2Kn
2、设计图纸中钢绞线中有直线和曲线分布，且有故P≠PP
1、边跨箱梁非连续端查表可知系数K=0.0015、u=0.25根据图纸计算角度θ=0.087276（为弧度）竖弯和平弯。
计算钢束长度时考虑千斤顶工作长度0.35m及夹具长0.07m，根据公式：
伸长量ΔL=PpL/ApEp，终点力Pp（KN）=P[1-e-（kx+μθ）]/（kx+μθ），计算时，靠近张拉端第一段的终点力即为第二段的起点力，分段计算得出以下结果。
N1：
理论计算值
夹角α=5º，故换算弧度θ=2ΠR*α/360/R=0.08727
分段钢束长L（m）由设计图电子版线型标注得出。
Pp（ab）=P[1-e-（kx+μθ）]/（kx+μθ）=781.2*（1-0.9901607）/0.009888=777.35KN
Pp（bc）=Pp（ab）[1-e-（kx+μθ）]/（kx+μθ）=777.35*（1-0.9733087）/0.027054=766.93KN
Pp（cd）=Pp（bc）[1-e-（kx+μθ）]/（kx+μθ）=766.93*（1-0.9959492）/0.004059=765.37KN
ab段ΔL（m）=PpL/ApEp=777.35*6.592/560/195000*106=46.93mm
bc段ΔL（m）=PpL/ApEp=766.83*3.491/560/195000*106=24.52mm
cd段ΔL（m）=PpL/ApEp=765.28*2.706/560/195000*106=18.97mm
依此计算N2.N3.N4钢束伸长量如下表：
钢束编号
钢束
L（m）
θ（rad）
kx+μθ
e-（kx+μθ）
终点力Pp（KN）
分段伸长量ΔL（mm）
单端长量ΔL（mm
N1
ab段
6.592
0
0.009258
0.9907847
777.25
46.93.
90.42
bc段
3.491
0.08727
0.027054
0.9733087
766.83
24.52
cd段
2.706
0
0.004059
0.9959492
765.28
18.97
N2
ab段
4.98
0
0.00747
0.9925578
778.29
35.49
89.22
bc段
3.491
0.087276
0.0270055
0.9733073
767.86
24.55
cd段
4.306
0
0.006459
0.9935618
765.38
30.18
N3
ab段
3.378
0
0.005067
0.9949458
779.22
24.10
90.08
bc段
3.491
0.087276
0.0270554
0.9733073
768.78
24.58
cd段
5.906
0
0.008859
0.9911801
765.38
41.4
N4
ab段
1.486
0
0.002229
0.9977735
780.33
10.62
90.3
bc段
0.733
0.024437
0.0072088
0.9928171
777.52
5.22
cd段
10.541
0
0.0158115
0.9843128
765.62
74.46
非连续端钢束伸长量
2、边跨箱梁连续端
查表可知系数K=0.0015、u=0.25根据图纸计算角度θ=0.087276（为弧度）竖弯和平弯。
计算钢束长度时考虑千斤顶工作长度0.35m及夹具长0.07m，根据公式：
伸长量ΔL=PpL/ApEp，终点力Pp（KN）=P[1-e-（kx+μθ）]/（kx+μθ），计算时，靠近张拉端第一段的终点力即为第二段的起点力，分段计算得出以下结果：
连续端及整段钢束伸长量
钢束编号
钢束
L（m）
θ（rad）
kx+μθ
e-（kx+μθ）
终点力Pp（KN）
分段伸长量ΔL（mm）
单端长量ΔL（m
总伸长量ΔL（m
N1
ab段
8.311
0
0.012467
0.9876109
776.35
59.09
89.85
180.27
bc段
3.491
0.087276
0.0270554
0.9733073
765.94
24.49
cd段
0.895
0
0.0013425
0.9986584
765.43
6.27
N2
ab段
6.705
0
0.010058
0.9899929
777.28
47.73
89.89
179.02
bc段
3.491
0.087276
0.0270554
0.9733073
766.86
24.52
cd段
2.517
0
0.0037755
0.9962316
765.42
17.64
N3
ab段
5.099
0
0.007649
0.9923807
778.22
36.34
89.9
179.98
bc段
3.491
0.087276
0.0270554
0.9733073
767.79
24.55
cd段
4.139
0
0.0062085
0.9938107
765.41
29.01
N4
ab段
1.486
0
0.002229
0.9977735
780.33
10.62
89.24
179.5
bc段
0.733
0.024437
0.0072088
0.9928171
777.52
5.22
cd段
10.389
0
0.0155835
0.9845373
771.5
73.40
3、中跨箱梁钢绞线经查表：
k=0.0015μ=0.25弹性模量Ep=1.95×105MPa，公称面积S=140mm²，查表可知系数K=0.0015、u=0.25根据图纸计算角度θ=0.087276（为弧度）竖弯和平弯
N1：
理论计算值
夹角α=5º，故换算弧度θ=2ΠR*α/360/R=0.08727
分段钢束长L（m）由设计图电子版线型标注得出。
根据公式Pp=P[1-e-（kx+μθ）]/（kx+μθ）
ΔL=PpL/ApEp计算得出以下结果：
分段钢束长L（m）由设计图电子版线型标注得出。
Pp（ab）=P[1-e-（kx+μθ）]/（kx+μθ）=781.2*（1-0.9876109）/0.012467=776.35KN
Pp（bc）=Pp（ab）[1-e-（kx+μθ）]/（kx+μθ）=777.35*（1-0.9733073）/0.0270554=765.94KN
Pp（cd）=Pp（bc）[1-e-（kx+μθ）]/（kx+μθ）=766.93*（1-0.9971615）/0.0028425=764.86KN
ab段ΔL（m）=PpL/ApEp=776.35*8.311/560/195000=59.09mm
bc段ΔL（m）=PpL/ApEp=765.94*3.491/560/195000=24.49mm
cd段ΔL（m）=PpL/ApEp=764.86*1.895/560/195000=13.27mm
依此计算N2.N3.N4钢束伸长量如下表：
钢束编号
钢束
L（m）
θ（rad）
kx+μθ
e-（kx+μθ）
终点力Pp（KN）
分段伸长量ΔL（m）
总伸长量ΔL（m）=分段总长*2
N1
ab段
8.311
0
0.012467
0.9876109
776.35
59.09
193.7mm
bc段
3.491
0.087276
0.0270554
0.9733073
765.94
24.49
cd段
1.895
0
0.0028425
0.9971615
764.86
13.27
N2
ab段
6.705
0
0.010058
0.9899929
777.28
47.73
193.78mm
bc段
3.491
0.087276
0.0270554
0.9733073
766.86
24.52
cd段
3.517
0
0.0052755
0.9947384
765.09
24.64
N3
ab段
5.099
0
0.007649
0.9923807
778.22
36.34
193.76mm
bc段
3.491
0.087276
0.0270554
0.9733073
767.79
24.55
cd段
5.139
0
0.0077085
0.9923211
764.84
35.99
N4
ab段
1.486
0
0.002229
0.9977735
780.33
10.62
192.48mm
bc段
0.733
0.024437
0.0072088
0.9928171
777.52
5.22
cd段
11.389
0
0.0170835
0.9830616
770.92
80.40
单端伸长量通过计算与设计图纸对比一览表：
单位：
mm
部位
N1
N2
N3
N4
中跨（两端）
设计图纸伸长量
193.2
192.7
192.2
192.4
计算伸长量
193.7
193.78
193.76
192.48
差值
5
1.08
1.56
0.08
边跨（两端）
设计图纸伸长量
174
173
173
173
计算伸长量
177.24
179.02
179.98
179.5
差值
3.24
6.02
6.98
6.5
符合规范要求
（八）千斤顶张拉力与对应油表读数的计算。
5.1、钢绞线张拉控制应力的计算
根据设计图提供的数据，张拉控制应力σcon=0.75*Ryb=1395MPa，截面积Ap=139mm2，低松驰预应力筋不考虑超张拉，则按公式计算得各预应力张拉端的张拉力P值：
4φs15.2锚下张拉力P=781.2KN。
5.2、油表检测结果
本工程使用的油压千斤顶的型号为YC100（60MPa），是预应力穿心式通用万能型千斤顶，与M15型锚具配套使用，其公称张拉力1000KN，张拉行程200mm。
千斤顶共2套，编号分别为01#千斤顶配套使用的油压表编号为141198226，2#千斤顶配套使用的油压表编号为140384378。
油表的检测结果如下表：
1#千斤顶油表检测结果
负荷（KN）
实测油表读数（MPa）
回归方程计算的油表读数（MPa）
油表偏差（%）
0
---
---
---
326.6
10
10.09
0.9
614.6
20
19.74
-1.3
912.6
30
29.72
-0.9
1223.6
40
40.14
0.35
回归方程：
Y=（X-25.507）/29.85X:
力值（KN）Y=油表读数（MPa）R2=0.9998
2#千斤顶油表检测结果
负荷（KN）
实测油表读数（MPa）
回归方程计算的油表读数（MPa）
油表偏差（%）
0
---
---
---
331.2
10
9.94
-0.6
632
20
20.04
0.2
928.1
30
29.98
-0.06
1224.1
40
39.92
-0.2
回归方程：
Y=（X-35.194）/29.782X:
力值（KN）Y=油表读数（MPa）R2=0.9998
5.3、油表读数的计算
按不同的钢束区分使用不同的油压千斤顶分别计算10%σcon、20%σcon、100%σcon的油表读数，用回归方程计算，计算结果如下表：
1#千斤顶张拉时各阶段的油表读数单位：
MPa
钢束规格
10%σcon
20%σcon
100%σcon
力值（KN）
读数
力值（KN）
读数
力值（KN）
读数
4φs15.2
78.12
1.76
156.24
4.38
781.2
25.32
2#千斤顶张拉时各阶段的油表读数单位：
MPa
钢束规格
10%σcon
20%σcon
100%σcon
力值（KN）
读数
力值（KN）
读数
力值（KN）
读数
4φs15.2
78.12
1.44
156.24
4.06
781.2
25.05
四、劳动力配置
具体施工班组见下表：
序号
职务
姓名
1
施工负责人
袁嵘
2
技术负责人
陈前明
3
质检负责人
吕晓萍
4
材料科
吴晓娟
5
现场安全负责
林锡法
6
施工员
周建宙
7
箱梁张拉班组长
周军
8
其他人员
12人
五、机械设备配置
箱梁机械设备配备见下表：
序号
机械类型
型号
台数
1
千斤顶
150T
2台
2
发电机
90KW
1台
3
压力表
Y-100
各1个
4
高压油泵
ZB4-500
2台
5
净浆搅拌机
HJB-180
1台
6
压浆机
2KHB-3
1台
7
龙门吊
2T
1台
六、孔道压浆
（1）、孔道的准备：
1、预应力筋张拉完毕后，应及时压浆（应尽量在48小时内完成）。
2、灌浆前应检查灌浆孔是否畅通，不允许发生堵孔现象
3、根据试验数据准备压浆材料。
（2）、水泥浆的强度满足设计、试验及规范要求，通常情况下:
1、灰浆水灰比宜采用0.40-0.45；
2、水泥浆泌水率在预先试验合格，其最大泌水率不超过3%，拌合后3小时泌水率控制在2%，24小时后泌水应全部被浆吸收；
3、试验合格，水泥浆稠度宜控制在14S-18S之间。
（3）、灌浆:
1、压浆采用活塞式压浆泵，用压力表控制压浆压力在0.3～0.4Mpa。
2、当孔道灌浆时气温低于5℃时，为了保证灌浆质量，采用热水拌制水泥浆。
3、水泥浆自调制到灌入孔道的延续时间一般不宜超过30-45min。
水泥浆在使用前和灌浆过程中应经常进行搅拌，以保持稠度一致。
4、压浆应从排气孔压出与规定稠度相同水泥浆为止，为保证管道中充满灰浆，关闭出浆口时，应保持不小于0.5Mpa的一个稳定期，稳压期不宜少于2min。
如无水泥浆反溢现象，则拆卸压浆联接管。
5、压满浆的管道应进行保护，使在一天内不受震动。
在压浆后两天内，应检查注入端及出气孔的水泥浆密实情况，必要时及时进行处理。
（4）、封锚:
1、封锚前，应先将已凿毛的混凝土面和锚具周围冲洗干净。
2、锚固完毕，经监理验收后即可用砂轮机切割端头多余的预应力筋，锚固后的外露长度不宜小于30mm。
3、注意封锚砼的养护。
4、进行顶板的注浆，然后将顶板开口进行恢复处理。
七、预应力张拉安全规定
（一）、张拉时的安全要求：
1、张拉施工中，要求施工人员严格按各项安全操作规程施工，保证张拉全过程安全施工。
2、张拉区应有明显标志，非工作人员禁止入内。
3、钢铰线开盘，应放在简易钢筋笼内，防止回弹伤人，操作时应站好位置，保证安全。
4、张拉中的预应力筋持有很大的能量，在任何情况下禁止作业人员不得正对预应力筋，同时在千斤顶的后面应设立挡板作为防护装置。
5、操作千斤顶的人员，应站在千斤顶侧面进行操作，严格遵守操作工艺。
6、高压油泵连接必须牢固可靠，油泵操作人员要戴防护眼镜，防止油管破裂或油表连接处喷油伤眼。
油泵开动过程中不得擅自离开工作岗位，正式张拉前要做满负荷试验，一切正常后方可使用。
7、张拉时应认真做到孔道、锚环与千斤顶三对中，以便张拉工作顺利进行，并不致增加孔道摩损。
8、千斤顶张拉缸进油时，回程缸必须处于回油状态。
千斤顶回程缸进油时，张拉缸必须处于回油状态。
千斤顶油压不得超过最大油压。
9、张拉过程中，若发现咔咔响声，或预应力断丝，飞片等现象，要停下来检查原因。
10、张拉后灌浆前，不得用重物去敲击锚头，不得随意碰撞锚头及钢铰线，以防止飞锚伤人。
11、千斤顶上吊钩丝扣要拧紧，严防滑扣脱钩掉落伤人，挂顶电缆要随时注意检查，防止破皮漏电伤人，不用时要关电闸。
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