客运专线箱梁预应力自动张拉施工准则.docx
《客运专线箱梁预应力自动张拉施工准则.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《客运专线箱梁预应力自动张拉施工准则.docx（16页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
客运专线箱梁预应力自动张拉施工准则
箱梁预应力张拉自动控制系统
施工准则
大西铁路客运专线有限责任公司
2010年12月
1目的
为了明确箱梁预应力张拉自动控制系统作业的工艺流程、操作要点和相应的工艺标准，加强对预应力施工的技术质量控制，使自动控制系统张拉控制工艺流程及结果满足设计、施工规范和验标的规定要求。
2编制依据
铁科技（2004）120号《客运专线预应力混凝土预制梁暂行技术条件》；
GB/T5224-2003《预应力混凝土用钢绞线》；
TB/T3193-2008《铁路工程预应力筋用夹片式锚具、夹具和连接器技术条件》；
TBl0203—2002《铁路桥涵施工规范》；
TZ213—2005《客运专线铁路桥涵工程施工技术指南》；
TBl0415-2003《铁路桥涵工程质量检验评定标准》；
铁建设（2005）160号《客运专线铁路桥涵工程施工质量验收暂行标准》。
3适用范围
适用于新建铁路客运专线箱梁的预应力张拉施工自动控制作业。
4箱梁预应力张拉自动控制系统组成及技术要求
4.1设备组成
序号
设备名称
简要内容
单位
数量
一
测量系统
1
采集模块
DVP04AD-E2
台
4
2
位移传感器
精度±0.2mm
支
4
3
压力传感器
60MPa0.5%F.S
支
8
二
控制系统
1
控制主机
套
1
2
辅助控制柜
套
1
三
液压系统
1
液压站
50Mpa,2L/min
台
4
2
千斤顶
2500～3000KN
台
4
3
高压油管
10m带接头
根
8
四
数据上报系统
1
无线电台传输发射系统
传输距离2km
套
1
2
无线电台传输接收系统
对应多台设备
套
1
3
张拉数据管理系统软件
对应多台设备
套
1
4.2技术指标
测力系统精度1%F.S
位移测量精度0.2mm
单束两端张拉不平衡度（控制应力）20KN
液压站工作电压380±10%
控制系统工作电压220±10%
使用温度－20℃～50℃
4.3功能要求
4.3.1自动平衡同步张拉
张拉过程中自动控制预应力钢束两端伸长量保持一致，同步张拉，最终以设计张拉力为控制目标，严禁张拉不到位或超张拉。
4.3.2方便的输入功能
可方便地输入箱梁编号、型号、张拉力目标值及伸长量校核值、持荷时间等。
4.3.3标定功能
可连接标准测力环系统对系统张拉力进行标定和检测。
4.3.4直接显示拉力值及自动测量张拉伸长值
系统标定完成由压力传感器测量并直接显示张拉力值，由位移传感器测钢绞线伸长量，直接在触摸屏上显示。
4.3.5打印功能
张拉完成，打印张拉记录表。
4.3.6数据传输功能
张拉实时数据通过通讯接口以无线方式传入信息化管理系统，可以实时显示张拉数据、张拉力曲线及伸长量曲线，并保存记录。
同时通过网络可以上传。
5系统标定
5.1张拉设备在使用前须进行校正并满足精度要求才能使用。
箱梁预应力张拉自动控制系统首次使用前、使用有效期超过一个月或使用次数超过200次以及系统维修后须进行校正。
5.2采用标准测力环标定。
标准测力环必须在标定有效期内。
5.3千斤顶与箱梁预应力张拉自动控制系统配套编号，千斤顶与系统安装好后试压3次，每次加压至最大使用压力的110%；加压后持压5min，其压力下降不超过3%，即进行正式标定工作。
在反力架或测力机上进行系统的张拉力标定，将千斤顶、测力环安装在固定的框架中，标定系统仪表调至零位；当箱梁预应力张拉自动控制系统配置的千斤顶为新的或久置不用时,标定前先将千斤顶空载往复运动2～3次，以排除其中空气；开始标定时，先控制千斤顶的行程，使其伸长值与张拉时一致，然后在测力环、千斤顶、反力架三者之间加垫板，预留与反力架约10mm的空隙，控制系统向千斤顶内注油，按测力环的读数200kN一级，对系统张拉力的示值进行校准。
标定的最大压力不小于千斤顶在张拉过程中的最大张拉力的110%；系统标定时油缸内压力做到缓慢增压，速度均匀。
5.4系统标定工作由专职计量人员进行，试验室根据标定结果写出标定报告并通知工程技术部，将标定结果列入系统校验台帐中。
6张拉工艺流程及施工要点
6.1张拉程序
6.1.1按照设计要求分预张拉、初张拉、终张拉三个阶段进行施工。
6.1.2张拉顺序：
箱梁采用左右对称张拉，其不平衡束最大不超过一束，张拉同束钢绞线由两端对称同步进行，且按箱梁设计图纸要求的编号及张拉顺序张拉。
如下，以350km/h客专32m直线梁设计张拉参数表为例：
32m直线梁设计张拉参数表
张拉阶段
张拉顺序
钢束编号
锚外控制应力（MPa）
锚外张拉力（kN）
直线、无声屏障
直线、有声屏障
预张拉
1
2N6
930
1171.80
1171.80
2
2N2a
930
1171.80
1171.80
3
2N1b
930
1171.80
1171.80
初张拉
4
2N2c
930
1171.80
1171.80
5
2N3
930
1171.80
1171.80
6
2N7
930
1171.80
1171.80
7
2N10
930
1171.80
1171.80
8
2N2d
930
1171.80
1562.40
终张拉
1
2N9
1372.43
1729.26
1729.26
2
2N8
1342.95
1692.12
1692.12
3
N1a
1339.20
2249.86
1687.39
4
2N2d
1339.20
1687.39
2249.86
5
2N5
1372.43
1729.26
1729.26
6
2N4
1342.95
1692.12
1692.12
7
2N2b
1339.20
1687.39
2249.86
8
2N10
1342.95
1692.12
1692.12
9
2N7
1372.43
1729.26
1729.26
10
2N6
1342.95
1692.12
1692.12
11
2N3
1372.43
1729.26
1729.26
12
2N1b
1339.20
1687.39
1687.39
13
2N2c
1339.20
1683.39
1687.39
14
2N2a
1339.20
1683.39
1687.39
6.2张拉工艺流程
预（初）张拉工艺流程：
0→0.2σ预、初（初始应力，持荷，记录钢绞线伸长量）→预（初）张拉控制应力σ预、初（持荷,自动补压控制张拉力到σ预、初，记录钢绞线伸长量）→卸荷锚固（记录钢绞线伸长量）→回顶（测工作锚夹片外露长度）。
终张拉（未预、初张拉）钢束操作流程：
0→0.2σcon（初始应力，持荷，记录钢绞线伸长量）→终张拉控制应力σcon（持荷，自动补压控制张拉力到σcon，记录钢绞线伸长量）→卸荷锚固（记录钢绞线伸长量）→回顶（测工作锚夹片外露长度）。
终张拉（已预、初张拉）钢束操作流程：
0→预、初张拉时的控制应力σ预、初（持荷，记录钢绞线伸长量）→终张拉控制应力σcon（持荷，自动补压控制张拉力到σcon，记录钢绞线伸长量）→卸荷锚固（记录钢绞线伸长量）→回顶（测工作锚夹片外露长度）。
6.3张拉施工前准备
6.3.1检查梁体混凝土实际强度，确保张拉前已达到设计强度、弹模和龄期要求。
接到张拉通知单后方可施工，否则不允许施加应力。
6.3.2确定千斤顶和箱梁预应力张拉自动控制系统均已配套校验合格，并且在规定使用期限内。
油管要连接紧密。
安全警示牌、警戒围栏要安放好。
6.3.3检查梁体混凝土是否有较大缺陷，如果有，要预先修补好，方可施加预应力。
6.3.4清除锚垫板上的灰浆，当锚具与锚垫板不垂直度大于l°时，用垫板垫平，防止切断钢绞线。
6.3.5检查预应力锚具、夹片与锚垫板是否配套使用。
6.4安装工装
6.4.1调整两侧钢绞线外露长度使两端长度基本一致。
将工作锚的锚环套入钢绞线束，将钢绞线按自然状态依顺时针方向插入夹片。
用限位板挤推夹片使其进人锚环内，并使其端部整齐，外露长度一致。
6.4.2安装过渡套及千斤顶。
6.4.3安装工具锚于千斤顶后盖，精确对中，使预留孔道、锚具、千斤顶三者同心，工作锚与工具锚之间的钢绞线要顺直无扭结。
工具锚夹片安装完成后，用特制的铝质套管挤压工具夹片，使其进入工具锚环内，并使端部整齐，外露长度基本一致。
为使工具锚拆除方便，可在工具锚夹片涂少许蜡。
6.5自动化张拉系统操作
6.5.1开机启动进入自动化张拉系统操作界面，根据要求操作相应的按钮。
点击【预张】、【初张】、【终张】分别进入预、初、终张拉任务操作界面，点击【设置】进入系统参数设置界面进行参数修改或系统标定，点击【手动】进入手动测试操作界面，检测系统工作情况或进行应急操作。
6.5.2工艺参数输入
由技术人员设置系统基本控制参数，然后输入箱梁预应力张拉记录表上的相关参数及各个张拉阶段的控制应力、计算伸长值等相应的张拉工艺参数。
表中“初始应力（%）”指采用控制应力的百分比作为初始控制张拉力的目标值，取值应为2O％。
初始阶段持荷时间为达到初始应力时的持荷时间，一般设定为60秒。
控制阶段持荷时间根据图纸设计要求设定。
卸荷锚固控制力值为锚固结束时测量伸长量时的力值，在保持千斤顶不下垂的情况下越小越好，可通过实验来确定。
在此界面输入经孔道磨阻试验调整后的控制张拉力值及理论伸长值，输入完成确认无误后顺序点击“启动任务”下的控制按钮，选择要进行张拉的钢束编号，点击【确定】按钮启动对应钢束的张拉。
已张拉后的钢束任务项颜色变为灰色并打对勾。
6.5.3张拉界面
①点击【启动】按钮进入初始应力张拉控制阶段，目标值为初始应力值，系统自动控制张拉力值达到目标值进入持荷计时阶段，自动补压控制张拉力保持在目标值上下1%范围内，持荷完成后记录实际张拉力和实测钢绞线伸长量。
②初始持荷计时完成后进入控制应力张拉控制阶段，目标值自动显示为理论控制应力值，自动控制张拉力值达到目标值进入持荷计时阶段，系统自动补压控制张拉力保持在目标值上下1%范围内，持荷完成后记录实际张拉力和实测钢绞线伸长量。
③持荷计时完成后进入锚固控制阶段，系统自动控制卸荷锚固，同时启动锚固计时，计时完成，记录实测锚固时钢绞线伸长量。
④锚固结束后系统自动控制千斤顶回顶，卸除工具锚及千斤顶，千斤顶操作员测量工作锚夹片的外露量，由系统操作员输入对应钢束编号端头的工作夹片外露量。
6.5.4各阶段控制要求
初始应力阶段：
初始应力主要是为了使钢绞线从松弛状态达到受力状态，消除伸长值测量误差，并使同束各根钢绞线受力趋于一致。
当钢绞线张拉到初始应力值时，持荷，同时松开千斤顶吊绳，使千斤顶自动对中，用套管挤紧工具锚夹片，使夹片紧紧握裹钢绞线，以减少钢绞线的回缩。
箱梁预应力张拉自动控制系统自动记录钢绞线伸长量。
张拉阶段：
箱梁预应力张拉自动控制系统自动控制升压速度，平稳升压，自动平衡同一束预应力钢绞线两端张拉力值，同步张拉。
当张拉力接近控制应力时自动减缓升压速度，精确控制，防止超张拉。
持荷阶段：
当张拉力达到控制应力时静停持荷（持荷时间参照图纸设计要求），箱梁预应力张拉自动控制系统自动补压，控制张拉力保持在控制应力上下1%范围内，持荷完毕系统自动记录钢绞线伸长量。
锚固阶段：
持荷时间到，箱梁预应力张拉自动控制系统控制缓释系统自动卸荷锚固，同时记录锚固时钢绞线伸长量。
回顶阶段：
锚固结束后系统自动控制千斤顶回顶，卸除工具锚及千斤顶，测量工作锚夹片的外露量，并在距离夹片端头2～3cm处的钢绞线上用石笔划出标记，观察24小时再次测量，以判断是否存在滑丝断丝情况。
6.5.5张拉结果上报
张拉过程中箱梁预应力张拉自动控制系统通过无线传输方式自动上传张拉力和伸长值的变化曲线，张拉完成时自动上传张拉结果。
梁场管理计算机同时将张拉过程曲线和张拉结果通过网络上报到客专信息监控中心，以便查阅和审核。
6.5.6预、初、终张拉结果记录表见附表（1-4）。
6.6张拉质量要求
6.6.1张拉过程中要严格按照应力、应变、时间三控制。
应力——按管道摩阻实测并调整的锚外应力来控制张拉应力。
应变——两端伸长量不得相差10%，两端总伸长量不超过理论计算值的±6％。
时间——自动控制张拉速度及各阶段持荷时间。
6.6.2每孔后张预制梁断丝，滑丝总数不得超过预应力钢丝总数的0.5％，且一束内断丝不得超过一丝，也不得在同一侧。
6.6.3每端钢绞线回缩量不得大于6mm，工作锚夹片外露量2～3mm。
6.6.4张拉过程中出现以下情况之一者，需更换锚具或钢绞线来重新张拉：
后期张拉时发现早期张拉的锚具中夹片断裂者；
锚具内夹片错牙在2mm以上者；
锚具内夹片断裂在两片以上者（含有错牙的两片断裂）；
一孔梁中断滑丝量超过规定，选最不利的一束进行处理；
锚环存在裂纹损坏者；
切割钢绞线或压浆时又发生滑丝者。
6.7实测及理论伸长值计算
6.7.1预、初张拉实测伸长值计算公式
ΔL预、初=（ΔLA+ΔLB）/（1-F初始/F控制）-（ΔLA回+ΔLB回）
式中：
ΔL预、初——预、初张拉实测伸长值
ΔLA——A端实测伸长值（ΔLA=LA控制-LA初始）
ΔLB——B端实测伸长值（ΔLB=LB控制-LB初始）
ΔLA回——A端钢绞线回缩值（ΔLA回=LA控制-LA锚固）
ΔLB回——B端钢绞线回缩值（ΔLB回=LB控制-LB锚固）
F初始——初始应力
F控制——控制应力
6.7.2未经过预、初张拉的钢绞线终张拉实测伸长值计算公式。
ΔL=（ΔLA+ΔLB）/（1-F初始/F控制）-（ΔLA回+ΔLB回）
式中：
ΔL——终张拉实测伸长值
ΔLA——A端实测伸长值（ΔLA=LA控制-LA初始）
ΔLB——B端实测伸长值（ΔLB=LB控制-LB初始）
ΔLA回——A端钢绞线回缩值（ΔLA回=LA控制-LA锚固）
ΔLB回——B端钢绞线回缩值（ΔLB回=LB控制-LB锚固）
F初始——初始应力
F控制——控制应力
6.7.3经过预、初张拉的钢绞线终张拉实测伸长值计算公式
ΔL=（ΔLA+ΔLB）+ΔL预、初
式中：
ΔL——经过预、初张拉的钢绞线终张拉实测伸长值
ΔL预、初——预、初张拉实测伸长值
ΔLA——A端实测伸长值（ΔLA=LA锚固-LA初始）
ΔLB——B端实测伸长值（ΔLB=LB锚固-LB初始）
6.7.4钢绞线回缩量计算公式
ΔL=ΔL回-ΔL自由
式中：
ΔL——单端钢绞线回缩量
ΔL回——单端钢绞线实测回缩量（ΔL回=L控制-L锚固）
ΔL自由——单端钢绞线自由段计算回缩量
6.7.5偏差值=[（ΔL实测-ΔL理论）/ΔL理论]*100%
6.7.6不同步率=（ΔL大/ΔL小-1）*100%
式中：
ΔL大——A端实测伸长值与B端实测伸长值中的大者。
ΔL小——A端实测伸长值与B端实测伸长值中的小者。
6.7.7理论伸长值计算公式
ΔL=P控×L（1-e-（μθ+kx））/（A×Ei×（μθ+kx））
式中：
ΔL—预应力筋的理论伸长值（mm）；
P控—预应力筋的控制张拉力（kN）；
L—预应力筋的长度（mm）；
A—预应力筋的截面面积（mm2）；
Ei—预应力筋的弹性模量（MPa）；
θ—从张拉端至计算截面曲线孔道部分切线的夹角之和；
x—从张拉端至计算截面的孔道长度；
k—孔道每束局部偏差对摩擦的影响系数（1/m），管道弯曲及直线部分全长均应考虑该影响；
μ—预应力筋与孔道壁之间的磨擦系数，只在管道弯曲部分考虑该系数的影响。
7流程图
附表1
附表2
附表3
附表4
升级会员 