后张法预应力计算书.docx
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后张法预应力计算书
首件工程T梁后张法预应力计算书
一、工程概述
克塔高速公路KT-1标二工区起点桩号K31+571,终点桩号K49+240,全长,工区内共10座桥梁:
分别为特大桥1010m/1座,上部结构采用40m预应力混凝土T梁;大桥140m/1座,上部结构采用装配式预应力混凝土箱梁;中桥128m/2座,上部结构采用预应力混凝土空心板/预应力混凝土箱梁;小桥78m/5座,上部结构采用预应力混凝土空心板;分离式立交75m/1座,上部结构采用装配式预应力混凝土箱梁。
现进行达尔布特特大桥首件工程左幅24-3#T梁预应力张拉,达尔布特特大桥位于新疆塔城托里县铁厂沟镇达尔布特河上,桥长1010米,起点桩号为K31+571,终点桩号为K32+581。
本桥平面位于直线上,纵面位于i=和i=%的竖曲线下坡段。
上部采用300片40m预应力砼T形梁,下部结构采用薄壁空心墩、实心墩、双柱墩配桩基础;两岸均为重力式U型台扩大基础。
桥布置为:
4×(3×40m)+4×40m+3×(3×40m),全桥为八联。
该桥半幅设计6片梁,主梁梁肋间距为,其中中梁预制宽度为,边梁预制宽度为;腹板中部厚度为20cm,底部厚度为60cm;马鞍部底宽中部为48cm,端部60cm;边跨预制梁长,中跨预制梁长;预制梁高。
预制T梁采用C50混凝土,T梁重量:
边梁,中梁134T。
设计要求预制梁混凝土达到设计强度的90%时张拉,且龄期不小于7天,张拉时采取张拉力与伸长量双控,以钢束的伸长量进行校核。
通过该首件工程T梁后张法预应力张拉,用以指导后续T梁后张法预应力施工,待智能张拉施工工艺成熟后使用智能张拉,优质、安全的完成我工区所有的T梁预制施工。
二、计算所用常量
弹性模量Ep=×105Mpa=×105N/mm2
公称截面积Ap=139mm2
标准强度fpk=1860Mpa
偏差系数k=
摩阻系数μ=
锚下张拉控制应力σcon==1395Mpa
单股张拉控制力P=
三、计算所用公式
1.P的计算
P=σcon×Ap×n×
×b=P′×n×b(KN)
(1)
式中:
σcon---预应力钢材的张拉控制应力(Mpa);
Ap---预应力单束钢筋截面面积(mm2);
P′---单股张拉控制力,取;
n---同时张拉预应力筋的根数;
b---超张拉系数,不超张拉取。
2.Pp的计算
(2)
式中:
Pp---预应力筋平均张拉力(N);
P---预应力筋张拉端的张拉力(N);
x---从张拉端至计算截面的孔道长度(m);
---从张拉端至计算截面曲线孔道部分切线的夹角之和(rad);
k---孔道每米局部偏差对摩擦的影响系数;
μ---预应力筋与孔道壁的摩擦系数。
3.预应力钢材张拉时理论伸长值的计算
(3)
式中:
PP---预应力钢材的平均张拉力(N);
L---预应力筋的长度(mm);
Ap---预应力筋的截面面积(mm2);
Ep---预应力筋的弹性模量(N/mm2)。
四、计算过程
T梁采用Фs15.2mm钢绞线作为预应力钢材,依据设计图纸,钢束的组成形式一共有2种,边梁的N1、N2、N3、N4钢束和中梁的N1、N2、N3钢束由8根Фs15.2mm钢绞线组成,中梁的N4钢束由7根Фs15.2mm钢绞线组成。
以边跨主梁上的钢束N1为例进行计算:
1.P的计算
采用ø规格的钢绞线,超张拉系数b=1,则根据公式
(1)有
P=σcon×Ap×n×
×b=P′×n×b
=×8×1
=KN
2.理论伸长量的计算
钢绞线在张拉时伸长量分为直线部分和曲线部分分别计算,然后进行叠加。
N1钢绞线共分为6段,分段进行计算
第1段:
直线段
L1=1194mm=1.194mθ=0rad
起点张拉力P1==193900N
终点张拉力
平均张拉力Pp1=(193900+193726)/2=193813N
理论伸长量
第2段:
曲线段
L2=1466mm=1.466mθ=7×180=
起点张拉力P2=193726N
终点张拉力
平均张拉力Pp2=(193726+192043)/2=192885N
理论伸长量
第3段:
直线段
L3=17010mm=17.01mθ=0rad
起点张拉力P3=192043N
终点张拉力
平均张拉力Pp3=(192043+191447)/2=191745N
理论伸长量
第4段:
直线段
L4=17050mm=17.05mθ=0rad
起点张拉力P4=192043N
终点张拉力
平均张拉力Pp4=(192043+189446)/2=190743N
理论伸长量
第5段和第6段分别与第2段和第1段对称
N1钢束的理论伸长量
同理可进行边跨主梁预应力钢束N2、N3、N4理论伸长量的计算;对于中跨主梁预应力钢束理论伸长量的计算可以取跨中到一端的长度计算伸长量,然后乘以2,即是整根钢束张拉伸长量。
经过计算得到如下钢绞线伸长量计算表:
40米T梁边跨边梁
钢束编号
孔道长
度(m)
工作长度(m)
钢绞线根数(根)
夹角
(rad)
理论伸长量
(mm)
正
弯
矩
N1
8
N2
8
N3
8
N4
8
40米T梁边跨中梁
钢束编号
孔道长
度(m)
工作长度(m)
钢绞线根数(根)
夹角
(rad)
理论伸长量
(mm)
正
弯
矩
N1
8
N2
8
N3
8
N4
7
40米T梁中跨边梁
钢束编号
孔道长
度(m)
工作长度(m)
钢绞线根数(根)
夹角
(rad)
理论伸长量
(mm)
正
弯
矩
N1
8
N2
8
N3
8
N4
8
40米T梁中跨中梁
钢束编号
孔道长
度(m)
工作长度(m)
钢绞线根数(根)
夹角
(rad)
理论伸长量
(mm)
正
弯
矩
N1
8
N2
8
N3
8
N4
7
五、各阶段张拉力及油表读数控制
T梁张拉采用两台YCW250G型千斤顶和两台YBZ2×2/50高压电动油泵及配套油表进行,编号104291千斤顶配套油表编号为01153107;编号104292千斤顶配套油表编号为,整套张拉设备已经新疆计量测试研究院检测。
1.钢绞线为8根/束
边跨边梁N1、N2、N3、N4,边跨中梁N1、N2、N3,中跨边梁N1、N2、N3、N4,中跨中梁N1、N2、N3的张拉控制力:
P=σcon×Ap×n=×1860×139×8=
A.千斤顶编号为104291
⑴对应压力表编号01153107,校验回归方程式为
压力表读数P=+
分级张拉
顺序
控制张拉力(KN)
张拉控制应力(Mpa)
油表读数(MPa)
备注
10%张拉力
20%张拉力
50%张拉力
100%张拉力
B.千斤顶编号为104292
⑴对应于压力表编号,校验回归方程式为
压力表读数P=+0.0212f
分级张拉
顺序
控制张拉力(KN)
张拉控制应力(Mpa)
油表读数(MPa)
备注
10%张拉力
20%张拉力
50%张拉力
100%张拉力
2.钢绞线为7根/束
边跨中梁N4,中跨中梁N4的张拉控制力:
P=σcon×Ap×n=×1860×139×7=
A.千斤顶编号为104291
⑴对应压力表编号01153107,校验回归方程式为
压力表读数P=+0.0217f
分级张拉
顺序
控制张拉力(KN)
张拉控制应力(Mpa)
油表读数(MPa)
备注
10%张拉力
20%张拉力
100%张拉力
B.千斤顶编号为104292
⑴对应于压力表编号,校验回归方程式为
压力表读数P=+0.0212f
分级张拉
顺序
控制张拉力(KN)
张拉控制应力(Mpa)
油表读数(MPa)
备注
10%张拉力
20%张拉力
100%张拉力
六、实际预应力筋伸长值的量测及计算方法
预应力筋张拉前,先调整到初应力
(取控制应力值的10%)再开始张拉和量测伸长值。
实际伸长值为张拉时量测的伸长值加上初应力时的推算伸长值。
式中:
——从初应力至最大张拉应力间的实测伸长值,mm;
——初应力时推算伸长值,mm。
(采用应力值10%到20%的实测伸长值替代)
七、张拉施工
1.设备选择、使用、保管
千斤顶的额定张拉力宜为所需张拉力的倍,且不得小于倍。
与千斤顶配套使用的压力表应选用防震型产品,其最大读数应为张拉力的~倍标定精度不得低于级。
预应力张拉机具设备必须由专人使用和管理,并应定期维护和校验,千斤顶与压力表应配套校验标定后使用,当千斤顶使用超过6个月或300次或在使用过程中出现不正常现象或检修以后应重新校验。
2.张拉
纵向预应力筋的张拉遵循“同步、对称、偏心荷载小”的原则,按设计图顺序和施工顺序逐束张拉。
钢束张拉顺序为:
100%N3→50%N2→100%N2、N4→100%N1。
(1)顺序安装:
安装工作锚锚板和夹片;安装限位板;安装千斤顶;安装工具锚组件;锚板不垂直度不得大于1°(见下图)
锚环及夹片使用前用煤油或柴油逐件清洗干净,不得有油污、铁屑、泥砂等杂物。
钢绞线外伸部分要保持干净,施工人员不得随意进行踩蹋。
工作锚必须准确放在锚垫板的定位槽内,并与孔道对中,每个锚孔中,每个锚孔装入夹片拼用胶圈套好。
穿入工作锚的钢绞线要顺直,对号入座,不得使钢绞线扭结交叉。
先安装内圈的夹片,再安装外圈的夹片,最后用内径稍大于钢绞线的铁管穿入钢绞线,向前轻击顶紧夹片。
限位板要与锚环对中,不得错开。
安装千斤顶于孔道中线对位,注意不要接错大、小油缸。
安装千斤顶时,不要推拉油管及接头,油管要顺畅,不得扭结成团。
工具锚安装前,应将千斤顶活塞伸出3~5cm,钢绞线穿入工具锚时,要对号入座,钢绞线的位置要与工具锚孔的位置对应,千斤顶内钢绞线要相互平行。
为保证完成张拉后,工具锚能顺利退下,必须在工具锚的夹片光滑面均匀地涂一层厚约1mm的润滑剂,也可在工具锚的锚孔中涂润滑剂。
工具锚的夹片与工作锚的夹片应分开放置,不得混淆。
每次安装前要对夹片进行检查,如有裂纹及齿尖损坏等现象,应及时更换。
(2)将B路回油阀打开,A路截止阀关闭即可启动油泵电机,向张拉缸供油进行张拉;同时调节节流阀,以控制油压高低和张拉速度。
(3)在活塞外伸时,工具锚夹片可自行夹紧钢绞线。
工作锚中的夹片此时因受限位板的支托,只可被带出一些而不会退出很多。
(4)先调整到初应力
(取控制应力值的10%),再开始按10%σcon~20%σcon~σcon(持荷5min锚固)张拉和量测伸长值,并做好伸长量记录。
(5)当活塞行程还余10mm~20mm时,即停止向A路供油,此时可将节流阀回旋,同进转回回油阀,A路压力降至零点。
由于钢绞线束的加缩,活塞被接回若干长度,这时工作锚的夹片被带入锚板内而自行夹紧。
钢绞线的回缩量不得大于6mm。
(6)B路关闭截止阀,节流阀控制升压,活塞回程,留10mm~20mm即可停泵。
(7)如果钢绞线张拉长度较短,一次张拉就可达到张拉控制应力
;如果一次张拉达不到设计要求,则进行多次张拉;此时,自动工具锚的夹片已与锚板自行脱离,因此二次张拉前需将工具锚平片重新推入工具板锥孔中,然后重复以上步骤,直到达到设计张拉力。
张拉至控制应力持荷5分钟,如油压有点下降则加油到张拉力后可锚固。
当张拉的钢绞线为一端张拉时锚固可直接缓慢释放油缸压力到零;当两端张拉钢绞线时必须分端锚固,即先将一端张拉锚固后,再将别一端补足控制应力值后进行锚固。
(8)张拉时进行双控,以张拉力控制为主,以张拉时的实际伸长值与理论伸长值进行校核,钢绞线束实际伸长值与理论伸长值相差要控制在±6%以内方可进行锚固,否则暂停张拉,查明原因并采取措施加以调整后,再续继张拉。
3.张拉时易出现问题的原因分析和防治措施
(1)、钢绞线出现滑丝现象,可能由于以下原因:
①锚环锥孔、夹片生锈或有杂质造成夹片回缩不到位。
②夹片或锚环硬度不足,发生变形造成夹片夹不牢。
③穿束时钢绞线混乱,造成钢束中钢绞线受力不均匀,个别钢绞线受力大于设计张拉应力。
④锚具和夹片的锚固性能不符合要求。
⑤钢绞线弹性模量较大,夹片夹不牢固。
(2)张拉中发生断丝现象一般有以下原因
①穿束时钢绞线绞在一起,在波纹管中顺序较乱,张拉后个别钢绞线受力较大,超过钢绞线极限抗拉强度。
②夹片硬度太大,对钢绞线线产生损伤。
③钢绞线穿束前受到损伤。
④孔道阻塞,钢绞线受力不均匀。
⑤钢绞线存在质量问题。
(3)、发生夹片回缩不均匀、端部不齐可能由于以下原因
①锚具和夹片之间摩阻太大,卸载时回缩不均匀。
②锚具和夹片的锚固效率系数不符合要求。
③夹片质量不一致、硬度不同。
④限位板和锚具之间空隙不适当,夹片滑出太多或者不能自由滑出,锚固时回缩不一致。
防治措施:
严格控制钢绞线质量及下料长度,钢绞线一定要有质量鉴定合格证书;穿束顺序要合理,不能发生窜孔、扭绞现象;夹片、锚具质量和硬度等性能指标经过严格鉴定,符合要求方能使用,必要时更换;张拉前冲洗干净波纹管内附着物,以减小孔道壁摩擦;限位扳、锚具等的安装严格按说明书和作业指导书进行;控制张拉力缓慢均匀增加且不能过多超张拉。
八、压浆
预应力筋张拉后,孔道应尽早压浆。
且应在48h内完成,否则应采取措施,避免预应力筋不出现锈蚀。
压浆采用真空辅助压浆工艺。
1、压浆
压浆前,应对孔道进行清洁处理。
对抽芯成型的混凝土空心孔道应冲洗干净并使孔壁完全湿润;金属管道、塑料管道必要时亦应冲洗以清除有害材料;对孔道内可能发生的油污等,可采用已知对预应力筋和管道无腐蚀作用的中性洗涤剂或皂液,用水稀释后进行冲洗。
冲洗后,应使用不含油的压缩空气将孔道内的所有积水吹出。
浆体自拌制至压人孔道的延续时间,视浆体的性质和气温情况而定,一般不宜超过40min。
浆体在使用前和压注过程中应连续搅拌,对于因延迟使用所致的流动度降低的水泥浆,不得通过加水来增加其流动度。
孔道压浆采用强度不低于50Mpa的水泥浆,按批准的配合比进行拌制。
水泥浆采用灰浆泵拌制,流入储浆筒的水泥浆经过筛网过滤,筛网孔眼不大于5mm。
真空辅助压浆工艺:
①两端抽真空管及灌浆管安装完毕后,关闭进浆管球阀,开启真空泵。
真空泵工作一分钟后压力稳定在Mpa至Mpa,继续稳压1分钟后,开启进浆管球阀并同时压浆。
②对于圆管,从开始灌浆至出浆口真空泵透明喉管冒浆历时5分钟零10秒左右,各管道比较一致;对于扁管,灌浆历时2分钟30秒左右,各管道也比较一致。
③补压及稳压:
真空泵、灌浆机停机,将抽真空连接管卸下,将出浆端球阀关闭,用预先准备的4磅铁锤将出浆端封锚水泥敲散,露出钢绞线间隙。
再用灌浆机正常补压稳压。
此时,从钢绞线缝隙中会被逼出水泥浆,再持续补压稳压过程中,水泥浆由浓变稀,由稀变清,由流量大至滴出清水,此时灌浆及压力表稳定在Mpa。
补压稳压结束,关闭球阀(这里需要说明的是,我们利用了水泥浆在高压下易泌水的特点,通过排除多余水分,降低孔道内浆液的实际水灰比,从而进一步提高孔道内浆液的物理化学性质)。
球阀拆除清洗在半小时后至一个小时之间进行,然后转入下一孔道压浆。
整个压浆过程缓慢、均匀进行,没有特殊原因中途不得停止。
如发现孔道堵塞,则改由另一端补压。
压浆时戴防护眼镜,以免灰浆喷出时射伤眼晴,压浆完毕后认真填写压浆记录。
压浆过程中及压浆后48小时内,结构混凝土温度不得低于+5℃,否则采取保温措施。
当温度超过+35℃时,不进行孔道压浆作业,改在夜间或早上进行。
九、封锚
孔道压浆后将梁端水泥浆冲洗干净,同时清除支承垫板,锚具及端面混凝土表面的污垢,并将端面混凝土凿毛,封端混凝土的灌注程序如下:
先在锚具上套上封锚套,并将封锚套固定,采用高标号砂浆将锚具与封锚套之间缝隙填塞密实,将外露钢绞线和锚具封闭密实,待砂浆初凝后再拆除封锚套。
然后按设计要求绑扎端部钢筋网,将部分箍筋点焊在支承垫板上。
固定好封端模板。
所用封端混凝土,其配合比及强度要求与梁体混凝土完全相同,灌注封端混凝土时,插捣密实、到位,静置1~2小时后,浇水养护。
十、吊运
当梁体砼达到吊装要求时,一般考虑在压浆、封锚后5天左右,吊运至存梁场。
主梁吊运按兜托梁底起吊法考虑,不设吊环。
吊点位置距梁端不大于米,预制T梁横向刚度较小,吊运过程中平行匀速移动,倾斜角小于5度,防止出现扭偏。
十一、存梁
在存梁处两端部位浇筑片石砼台座做梁支点。
梁存放好后将梁的横隔板上的钢筋电焊在一起,至少点焊三处,以增加其横向稳定性,待吊梁时再行割断分离,每片梁的两侧加方木斜腿支撑。
存梁期不应大于90天,同一跨桥不同位置的存梁时间应基本一致,防止预制梁间高差过大。
十二、安全保证措施
1.保证体系
贯彻“安全第一、预防为主”的方针,坚持“管生产必须管安全”的原则进行安全生产管理。
以加强施工现场控制和职工生产安全教育为重点,以定期检查为主,建立安全保证体系,深入开展创建安全标准工地活动,确保本合同段安全、优质、高效地完成施工任务。
2.制度保证
(1)贯彻执行国家安全生产、劳动保护方面的方针、政策和法规。
对职工进行安全教育,牢固树立“安全第一”的思想,坚持“安全生产、预防为主的”方针。
(2)建立健全安全生产保证体系,建立和实施安全生产责任制。
项目经理是安全第一负责人,主管施工生产的项目副经理是安全生产直接责任人,项目主抓安全的副经理对劳动保护和安全生产的工作负责。
(3)根据实际情况,编制详细的安全操作规程、细则、并制定切实可行的安全技术措施,分发至工班,组织逐条学习、落实,抓好“安全五同时”(即:
在计划、布置、检查、总结、评比生产的同时,计划、布置、检查、总结、评比安全工作)和“三级安全教育”。
(4)严格执行交接班制度,坚持工前讲安全、工中检查安全、工后评安全的“三工制”活动。
坚持每周一的安全活动日活动。
(5)坚持特殊工种持证上岗。
(6)坚持定期安全检查制度。
项目部每月检查一次,工区每半个月检查一次,工班每天检查一次,发现不安全因素,立即指定专人限期整改。
(7)设立安全专项基金,对安全生产好的个人和班组给予重奖,对违章指挥、违章操作忽视安全的行为给予重罚,对造成安全事故者视其情节严肃处理。
(8)全员加强防雷电、防火、防洪等防灾期意识,建立防洪组织,配备消防设施,制订措施和管理制度,并落到实处。
减少自然灾害造成损失。
(9)加强安全教育,提高员工安全意识,树立安全第一的思想,培养安全生产所必须具备的操作技能。
(10)做好职工的定期教育及新工人、变换工种工人、特种作业人员的安全教育,新进场工人(包括民工)未经三级教育不得上岗。
新工法、新工艺、新设备、新材料及技术难度复杂的作业和危险较大的作业,要进行专门的安全教育,采取可靠的保证措施。
(11)坚持每个安全活动日的安全学习活动。
(12)规范执行安全检查制度。
项目经理部保证检查制度的落实,规定检查时间和参加检查的人员。
经理部每月检查一次,作业班组每天检查一次,非定期检查视工程情况进行,在施工准备前、危险性大、季节变化、节假日前后等情况下100%检查。
(13)对检查发现的安全问题、安全隐患,要建立登记、整改、消项制度。
定措施、定经费、定完成日期,在隐患没有消除前,必须采取可靠的仿护措施。
如有危及人身安全的险情,立即停止施工,处理合格后方可施工。
3.安全技术措施
(1)特殊作业工种必须坚持持证上岗。
(2)严禁酒后上岗。
(3)定期对施工机械、电器设备检查、维护,严防漏电和机械伤人。
(4)所有施工人员一律不允许穿拖鞋上班,必须佩戴安全帽,电气焊工等特殊工种必须有相应的防护设备。
(5)张拉现场设立明显标志,与该工作无关人员严禁入内,尤其是张拉操作地点必须清除一切障碍物,并适当平整附近的场地,以供张拉设备车行走和张拉操作。
(6)张拉退楔时,千斤顶后不得站人,以防预应力钢绞线拉断或夹片弹出伤人;
(7)油泵运转有不正常情况时,应立即停机进行检查。
在有压力情况下,不能随意拧动油泵或千斤顶各部位的螺丝;
(8)高压油管接头应牢固,以防喷油伤人;
(9)施工现场必须设置明显标志,禁止非施工人员入内。
(10)张拉时一切行动听从专职指挥人员,凡在作业区范围内的人员必须按规范穿戴好劳动保护用品。
严禁跨越张拉设备及钢绞束,夜间照明到位,必要时应设红灯。
(11)张拉时,两端不准站人,并设置防护罩。
高压油泵应放在离张拉端部的左右两侧,操作人员应站在预应力钢绞线位置的侧面。
张拉完毕后,稍等几分钟再拆卸张拉设备。
(12)在预应力束的端头范围内及其两侧各1.5m作为禁区,设立明显标志,并用带小旗的绳子围栏,严禁非张拉人员进入。
张拉人员操作时须站于张拉部位两侧,严禁在预应力钢绞线的端部以及中间行走和操作。
(13)孔道灌浆时,掌握喷嘴的人必须戴防护眼镜,穿雨鞋,戴手套,喷嘴插入孔道后,喷嘴后面的胶皮垫圈要压紧在孔洞上,胶皮管与灰浆泵要连接牢固,才能开动灰浆泵,堵灌浆孔时应站在孔的侧面,以防灰浆喷出伤人。
十三、质量保证措施
1、T梁施工前由项目总工组织,对所有参与此次施工的技术管理人员、机手,一线工人进行全面的技术交底,确保一线操作工人熟悉施工中每道工序、工艺,知道质量问题产生的原因,和防治措施,并对第一片T梁施工关键工序全过程旁站指导。
2、每道工序有专职质检员、技术员跟班检查。
对出现的质量问题及时处理,并随时向专职质检工程师、项目总工、项目经理报告。
对不符合质量要求的施工班组,责令其整顿,并对其实施经济处罚。
3、建立健全各项质量检查制度,项目经理部专职质检员互相配合,随时检查,进行对质量的控制和监督。
积极配合监理工程师,对其质量工作方面的指示,要坚决执行并落实。
4、建立建全检测过程质量保证体系。
加强试验及检测工作,特别是影响张拉和压浆质量的各种材料试验,常规试验等工作,严格要求施工人员,对原材料称量、拌制、压浆、养护按操作规程施工,以确保施工质量。
5、凡用于本次工程的所有材料,均须有出厂合格证或材料试验合格报告。
严禁不合格料进入施工场地。
并对各种材料在使用前进行抽查,发现不符合要求的,坚决不予使用。
6、各项隐蔽工程,需经监理工程师检查的工程,经监理工程师检查,同意并签证后,进行隐蔽工作或进入下一道工序施工。
8、工程质量与经济承包挂钩,对质量好的施工班组实行重奖。
十三、环境保护及文明施工
1、施工区域拉设警戒绳。
2、所有施工人员带好安全帽和其他劳工防护用品。
3、安全警告牌放到醒目、重要的施工区域。
4、施工区域内工器具、机械构件应摆放整齐、有序、定点放置。
5、每日工作