预应力张拉方案.docx
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预应力张拉方案
福州市霞洲路道路工程
箱梁预应力张拉方案
编制：
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复核：
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审批：
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中铁二十四局集团福建铁路建设有限公司
福州市霞洲路道路工程项目经理部
二〇〇九年四月二十四日
预应力张拉方案
一、工程概况
本工程K0+569桥梁位于直线段，全长126.82米，桥梁分为左右两幅，单幅宽度为25.5米，第三跨为25.5m曲线过渡到28.798m。
跨径组合为25+60+25米三跨预应力钢筋混凝土连续箱梁。
单幅箱梁断面为单箱三室截面，混凝土强度为C50。
梁高为2～4m，直腹板，顶板厚度为30cm，底板厚度边跨为40cm，中跨为30cm，腹板厚度边跨为80cm，中跨为60cm。
悬臂长3～3.2m，悬臂部分厚度为0.2～0.55m。
中横梁宽为3m，端横梁宽为2.5m。
桥面横坡为1.5%。
梁底曲线中跨采用跨径L=50米，矢高f=2米，拱轴系数m=6的悬链线；边跨采用跨径L=36米，矢高f=1.8米，拱轴系数m=6的悬链线。
预应力钢束采用符合《预应力混凝土用钢绞线》（GB/T5224-95）的规定，钢绞线直径15.24mm，标准强度为1860MPa。
其中预应力钢束锚具规格15-19、15-15夹片锚；预应力束采用塑料波纹管，15-19钢束波纹管外径116mm、壁厚3mm；15-15钢束波纹管外径91mm、壁厚2.5mm。
所有夹片锚具均应符合真空辅助吸浆工艺要求。
主要工程量如下表：
桥梁预应力钢束数量表
序号
名称
单位
单幅数量
备注
1
钢铰线φs15.2
t
113.33
2
φ内100mm
m
2965.54
3
φ内90mm
m
2917.3
4
锚具15-19M
套
80
5
锚具15-15M
套
100
二、施工工艺流程
三、施工方法
预应力工程分为预应力管道锚座预埋、张拉和压浆三项主要内容。
待箱梁砼强度等级和弹性模量达到90%设计值以上进行预应力张拉，采用张拉吨位与延伸量双控张拉。
张拉采用两端同时张拉。
压浆采用真空压浆，波纹管采用塑料波纹管。
张拉顺序：
F1-F2-F3-T-B-F4-F5-T1。
除预应力F4、F5钢束为后穿梭，其他预应力钢束均为砼浇灌前穿梭。
F1、F2、F3张拉完毕后，才能开挖F4、F5钢束的张拉工作面。
1、波纹管及锚座埋设
（1）波纹管埋设
箱梁预应力管道采用塑料波纹管，波纹管使用前必须进行外观质量检查，检查合格后方可使用。
虽然采用塑料波纹管成本较高，但是塑料波纹管与金属波纹管比较，具有以下优点。
1摩擦阻力小；
2耐疲劳性能好；
3密封性好，可使用真空辅助压浆；
4耐腐蚀，不生锈，利于钢绞线的保护；
5不导电，能保护预应力筋抗杂散电流；
6强度高、刚度大，不易被振动棒振破。
波纹管安装工艺：
波纹管采用钢筋定位网片定位，预应力管道定位筋应设置准确，管道半径小于50m时每间隔50㎝设一处，其余部分每隔100cm设一处。
预应力管道安装允许偏差
项目
允许偏差（mm）
管道坐标
梁长方向
30
梁高方向
10
管道间距
同排
10
上下层
10
安装波纹管时的注意事项：
安装塑料波纹管时，要注意对塑料波纹管进行保护，不能损伤塑料波纹管或使其粘上油污。
特别是动用气割和点焊时更要注意不能伤及塑料波纹管。
塑料波纹管受伤将会导致混凝土进入管道内，引起张拉、压浆困难或根本不能张拉和压浆。
在调整波纹管的位置时，禁止采用生拉硬撬的办法，防止塑料波纹管受伤或挤瘪，从而影响穿束。
（2）锚垫板安装
预应力锚垫板通过槽口模板进行定位，锚垫板用螺栓固定在槽口模板上然后通过测量定位将槽口模板和锚垫板一并固定在箱梁端头模板上。
槽口模板与锚垫板接触面要密实，严禁在砼浇注过程中水泥浮浆进入管道影响预应力张拉施工。
为了防止混凝土进入锚座、管道、螺丝孔内，在封模前要在锚座内塞入海绵或纱头等，并在锚座的螺丝孔内涂满黄油后再塞入海绵。
所有预应力张拉端槽口、锚座均应与预应力钢束垂直。
（3）钢绞线下料、人工穿束
本工程是采用先穿束后浇注混凝土的施工工艺。
在普通钢筋安放基本完成后，应对预应力钢材的平面和高度进行放样，并在钢筋上标出明显的标记。
放样完成即进行穿波纹管，波纹管连接处的缝隙应用胶带纸包缠牢，防止水泥浆渗入；并用定位钢筋将波纹管牢固固定于钢筋骨架上，确保其平面位置和高度准确。
当预应力钢筋与普通钢筋有冲突时，可适当挪动普通钢筋或切断，并在其它位置得以恢复。
张拉端锚垫板等的预埋，先制作满足设计图纸要求的角度和端头模板，将锚垫板用螺栓固定于端头模板上。
钢绞线下料长度时应考虑张拉端的工作长度，下料时，切割口的两侧各5cm先用铅丝绑扎，然后用切割机切割。
在确保锚垫板位置正确、孔道内畅通、无杂物后进行人工穿束，穿束时应注意不要捅破波纹管。
钢绞线外露部分用塑料膜包缠，防止污染。
2、钢绞线的张拉
（1）张拉程序
在施加预应力前应做好钢绞线进场后的报验、千斤顶和油表以及配套油泵的校验工作。
预应力施工时采用两端同时张拉方式，以张拉应力和张拉伸长量进行“双控”控制，并以张拉应力控制为主。
张拉时必须在混凝土强度达到设计强度的90％以上才可进行预应力张拉。
每束张拉工序：
0～10%σk（开始量伸长量）～103%σk（持荷2min）～锚固。
初张拉时预应力钢绞束张拉端先对千斤顶主缸充油，使钢绞束略为拉紧，同时调整锚圈及千斤顶位置，使孔道、锚具和千斤顶三者之轴线互相吻合，注意使每股钢绞线受力均匀，当钢绞束达初应力时两端作伸长量标记，并借以观察有无滑丝情况发生。
张拉采用逐级加压的方法进行，当张拉达到控制应力时，继续供油维持张拉力不变，持荷2分钟，同时在两端分别测量实际伸长量，比较是否与计算值相符。
张拉过程中如有滑丝、断丝、伸长量不够的情况发生，则需分析原因并处理后重新张拉。
预应力筋的实际伸长值ΔL的计算公式如下：
ΔL=ΔL1-ΔL2
式中：
ΔL1—最大控制应力伸长值（mm）；
ΔL2—初应力伸长值（mm）。
钢绞线实际张拉伸长值与理论计算张拉伸长值的差值应在±6%范围内，张拉过程中做好记录。
预应力钢束的张拉顺序：
F1-F2-F3-T-B-F4-F5-T1。
张拉原则：
先拉中腹板束，再拉两侧腹板束。
钢束的张拉应力控制：
设计钢绞线锚下张拉控制应力为1395MPa，腹板预应力钢束采用规格为Φs15.2-19，其张拉控制力为3710.7kN，顶底板钢束采用Φs15.2-15预应力钢束，张拉控制力为2929.5kN。
（2）张拉注意事项
1）张拉开始前，向监理工程师提供张拉详细说明，图纸张拉应力和延伸量的计算，请求审核。
2）张拉设备设专人保管使用，并定期检验、标定、维护；锚具应保持干净并不得有油污。
张拉前，所有张拉设备均通过有资质计量部门校验，合格后方可使用。
同时，施工时应对实际钢束进行孔道摩阻实验，以确定最终合适的伸长量。
3）张拉是整个工程施工重要环节，选派有经验的技术人员现场管理预应力张拉作业，所有操作预应力设备和进行预应力张拉的工人均为经过正式培训的熟练工人。
4）张拉工作均在监理工程师在场时进行。
5）钢束张拉采用张拉力和延伸量双控制，以张拉力控制为主。
预应力张拉的顺序严格按施工图提供的顺序进行。
6）每次锚具安装好后必须及时张拉以防其在张拉前生锈。
7）在砼浇筑前要在箱梁顶预埋测量观测点以观测混凝土浇筑前后及预应力张拉前后的标高变化。
8）当两束或两束以上钢束的位置相互影响张拉时，必须征求设计、监理的同意方可适当挪动钢绞线束位置或加大槽口的深度。
9）张拉前检查锚具锥孔与夹片之间、锚垫板喇叭口内有无杂物。
10）预应力束在同一截面上的断丝率不超过1%，在任何情况下，一根钢绞线不得断丝1根。
11）安装预应力锚具时，要逐一检查核对，不能将锚具安装错误。
如连接锚错误的安装成张拉锚。
12）张拉时，施工人员禁止正对钢束锚头，以免断丝伤人。
3、真空压浆
（1）真空辅助压浆工艺原理
真空辅助压浆工艺是在传统压浆的基础上将原有的金属波纹管改进成塑料波纹管，将孔道系统密封；一端用抽真空机将孔道内80%以上的空气抽出，并保证孔道真空度在80%左右，同时压浆端压入水灰比为0.35左右的水泥浆。
当水泥浆从真空端流出且稠度与压浆端基本相同，再经过特定位的排浆（排水及微末浆）、保压以保证孔道内水泥浆体饱满。
（2）工艺特点
1）可以消除普通压浆法引起的气泡。
同时，孔道中残留的水珠在接近真空的情况下被汽化，随同空气一起被抽出，增强了浆体的密实度。
2）消除混在浆体中的气泡。
这样就避免了有害水积聚在预应力筋附近的可能性，防止预应力筋的腐蚀。
3）改进浆体的设计，使其不会发生析水、干硬收缩等问题。
4）孔道在真空状态下，减小了由于孔道高低弯曲而使浆体自身形成的压力差，便于浆体充盈整个孔道，尤其是一些关键部位。
对于弯型、U型、竖向预应力筋更能体现真空辅助压浆的优越性。
5）作为一种全面的技术，真空辅助压浆要求施工现场具有高水平的管理人员和操作队伍。
虽然，真空辅助吸浆的材料成本及用工量明显加大，但这种方法本身的性质决定了它具有高水平的质量控制。
（3）成功的实施真空辅助压浆的控制因数
1）在管道内正确完成和营造真空条件。
①能自身提供密封条件的锚具组装件；
②在成孔内能正确达到并维持真空度的成孔材料—塑料波纹管保证管道内与大气之间、管道与管道之间与裂缝；
③保证成孔的质量；
④浆体中无空气；
⑤管道内无水。
2）合理的浆体的设计。
3）优良的浆体助剂。
4）专用设备：
真空泵等。
5）正确的施工规程和严谨、熟练的操作人员。
（4）水泥浆的设计
水泥浆的设计是真空辅助压浆的关键之处，配制真空辅助压浆浆体的基本原则：
低水化热、高流动性、泌水率低，低水灰比，减少孔隙、泌水，消除离析现象；减少和补偿水泥浆在凝结过程中的收缩变形，防止裂缝的产生；具有较高的抗压强度和有效的粘结强度。
预应力钢束张拉后，压浆宜用净水泥浆，10天强度达到40MPa，不准掺氯盐。
（5）孔道压浆、封锚
预应力管道在张拉完成后24小时之内要进行压浆。
真空吸浆的步骤：
1）张拉工序完成后，严禁碰撞锚头，切割外露钢绞线，保证钢绞线外露长度不超过25mm。
2）清理装配螺栓孔内、锚座底面的水泥浆，保证锚座底面平整。
清理盖帽的密封口及封锚槽并保持清洁。
3）在密封槽内均匀涂上一层玻璃胶，装入“O”形密封圈。
4）装配盖帽，将螺栓加垫片旋入螺孔内并紧固，并将排气孔垂直向上放置。
5）定出吸真空端和压浆端（吸真空端的出浆孔置于锚座上方，压浆端的压浆孔置于锚座下方）。
6）盖帽安装完毕，用高压气将管道内残留的水分吹出。
7）认真安装压浆设备与管道。
8）在真空吸浆前用真空泵试吸真空，当真空度检测达到要求的标准后，即可开始真空吸浆。
9）关掉阀3、阀4，打开阀11、阀2，启动真空泵进行抽真空，当真空度达到-0.09Mpa～-0.1Mpa时，可打开阀4，启动灌浆泵开始灌浆。
10）保持真空泵开启状态，当观察到阀1、阀2、阀3之间的透明三通管内有浆体通过时，立即关掉真空泵及阀2，并打开阀3。
11）通向废浆桶内的管道出浆情况，当浆体稠度和灌入前一样时，关掉阀3，仍继续灌浆，使管道内有0.5～0.6Mpa的压力，持压1～2分钟，再关掉阀4。
12）将除阀1、阀4之外的部件拆除，并清洗，然后接到另一组孔道压浆。
孔道真空吸浆要连续，一次完成。
若出现无法及时排除的故障时，应立即拆下压浆管道，用高压水冲洗孔道，待故障排除后重新压浆。
4、施工注意事项
（1）预应力钢铰线及预应力锚具选用质量高、信誉好的厂家的产品，并严格按照有关规范和标准进行验收。
（2）预应力的施工为本桥关键工序之一，需注意以下几点：
1）孔道定位准确，严禁波纹管上浮，却忌振捣棒碰穿孔道，预埋垫板时应保证其与孔道垂直。
2）预应力钢束张拉后，应尽快压浆，应采用真空压浆技术。
压浆嘴和排气孔可根据施工实际需要设置，压浆前用压缩空气清除管道内杂质。
管道压浆要求密实，压浆配合比要仔细比选，采用最优化配合比。
3）预应力钢束张拉压浆后，严禁碰撞锚头和钢束，钢铰线多余的长度应用圆盘锯切割，严禁电焊切割，切割后留下的长度50～60mm。
4）梁端封锚混凝土应在压浆后尽快施工，浇注封锚混凝土时应注意伸缩缝处缝隙尺寸及伸缩预埋件。
5）预应力钢束施工时应格外注意，及时检查锚具质量，确保锚具、连接器的安装精度。
锚固端使用P锚，须注意波纹管封头，防止浇筑混凝土时，混凝土涌入波纹管，导致预应力损失。
（3）预应力施加应待箱梁混凝土强度等级和弹性模量达到90%设计值以上进行，要求采用张拉吨位与延伸量双控。
钢束张拉在初始张拉力状态下注出标记，以便直接测定各钢绞线的引伸量。
引伸量扣除钢束非弹性变形的影响，误差在±6%以内，如引伸量超过±6%，应停止张拉，查明原因，同一断面断丝不允许大于1%。
预应力张拉顺序严格按施工图要求进行预应力钢束张拉。
为减少构件的过量变形，应加强对龄期的控制要求。
（4）波纹管及其连接处应保证密封性要求，安装前应整形去毛刺，最高点及不大于40m间距应设排气管。
（5）千斤顶需要配套标定并配套使用，使用四个月或100次后或千斤顶出现问题时应重新标定。
四、安全质量保证措施
1、预应力的施工是连续梁施工的关键，因此很有必要对预应力钢材、锚具、夹具和张拉设备进行检验。
2、每批预应力钢材进场应附有证明生产厂家、性能、尺寸、熔炉次和日期的明显标志，每批预应力钢材的进场应分批验收，检验其质量证明书、包装方法及标志内容是否齐全、正确；钢材表面质量及规格是否符合要求，经运输、存放后有无损伤、锈蚀或影响与水泥粘结的油污。
为确保工程质量，对用本桥的预应力钢材及锚具、夹具进行力学性能试验。
3、锚具、夹具
外观检查：
从每批中抽取10%但不少于10套的锚具，检查其外观尺寸。
当有一套表面有裂纹或超过产品标准，应另取双倍数量的锚具重新检查，如仍有一套不符合要求，则不得使用或逐套检查，合格者可使用。
硬度检查：
从每批中抽取5%但不少于5件的锚具的夹片，每套至少抽5片，每个零件测试三点，其硬度应在设计要求范围内，当有一个零件不合格时，则不得使用或逐个检查，合格者使用。
4、张拉机具与锚具应配套使用，千斤顶与压力表在张拉前进行配套校验，校验设备送到国家认可的计量部门进行校验， 并使千斤顶活塞的运行方向与实际张拉工作状态一致，以确定张拉力与压力表读数之间的关系曲线或线性回归议程。
从而计算出各束钢绞线的张拉控制应力相对的压力表读数值，并由专人负责使用、管理和维护。
5、钢束张拉如发现伸长量不足或过大，也应及时分析原因，一般是管道布置不准，增大孔道摩阻，应力损失大，有时也有可能设计计算使用的钢绞线的弹模值与实际使用的弹模值不相同。
6、在张拉过程中如发现滑丝、断丝、伸长量不够等情况后要及时查明原因，报告监理采取相应的措施后方可进行下一步施工。
7、锚具外（锚具外留3～5cm）多余的钢绞线采用砂轮切割机切除，绝对不准电、气焊焊烧割。
8、全部预应力钢筋张拉完成后24小时内进行孔道压浆，孔道压浆顺序是先下后上一次压完，孔道压浆后，应立即将梁端水泥浆冲洗干净，同时清除支承垫板、锚具及端面砼的污物，并将端面凿毛，设置端部钢筋网，立模浇注砼封端完成。
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