某高速公路互通立交桥梁板预应力张拉施工控制(论文)正式版.doc

1、某互通立交桥预应力混凝土空心梁板施工技术浅谈许 磊【安徽省华通路桥工程有限责任公司，安徽铜陵244000】摘 要：预应力混凝土空心梁板是一种简支结构，具有吊装重量轻、施工简单、投入设备少等特点。本文结合高速公路互通分离立交主线上跨桥的施工实践，简要介绍了空心梁板的预制、预应力张拉方法的选择及控制等施工技术和施工要点。关键词：预应力 混凝土 空心梁板 施工技术1 工程概况庐铜高速公路11标铜陵互通分离立交主线上跨桥为4跨20米预应力梁板桥,中心桩号为K76+457.97。该桥下部结构桥台为U型台,扩大基础,混凝土标号为C20片石砼，台帽采用C25混凝土,台帽底以上侧墙部分采用C20现浇混凝土；中

2、墩结构为12个直径1.2m的钻孔灌注群桩+C25片石砼承台+6个直径1.5m的C25砼墩柱。上部结构为简支梁板，共184片PC空心梁板组成，混凝土标号为C40，预应力钢筋采用直径15.24mm，截面积140mm2，标准强度Rby1860MPa的钢绞线，所有梁板全部采用预制安装法施工。全桥砼浇筑全部采用集中拌和，泵送入模。由于工期紧，场地小，梁板采用间隔叠浇预制法，后张预应力施工。保证预应力的正确施加是质量控制的关键。2 梁板张拉施工前准备2.1控制张拉力计算本工程梁板预应孔道为曲线配筋，预应力筋采用高强低松驰钢绞线每片梁4束预应力筋，每束6根钢绞绞线，连续曲线布置，金属波纹管预埋成形。钢绞线设

3、计强度标准值fpu=1860N/mm2， 直径d=15.24mm，面积As=140mm2。采用波纹管、YM15-6预应力筋采用高强低松驰钢绞线，连续曲线布置，设计强度标准值fpu=1860N/mm2， d=15.24mm， As=140mm2，施工机具主要有YCW150及YBDC240千斤顶及高压油泵、灌浆机。为保证预应力张拉施工质量，合理确定施工张拉应力和张拉顺序，可以有效的避免滑丝、断丝等质量事故。通过计算确定的各束进行施工张拉时的控制应力为1-1#和1-2#施P施1202.53KN；2-1#和2-2#P施1202.53KN（计算过程见下表）张拉部位钢束号P设（KN）设（MPa）A(mm2

4、)P施（KN）施（MPa）梁板11173.21396.676*1408401202.531431.5821173.21396.676*1408401202.531431.582-11-11-22-2预应力筋布置图说明：（1）P设（KN）：设计张拉控制拉力（2）设（MPa）：设计张拉控制应力（3）As(mm2)：每束钢绞线截面积（4）P施（KN）：施工张拉控制拉力，P施P设*（1+R），式中R为锚口摩阻系数（R2.5%） ：式1-1（5）施（MPa）：施工张拉控制应力，施（MPa）P施/As ：式1-2（6）1钢束为上层钢绞线，2钢束为下层钢绞线。（如上图）2.2张拉油表读数的计算为保证预应力的

5、准确施加，避免设备误差导致的质量事故，张拉设备使用前必须经过有相关资质的机构进行校验和标定，并每隔1个月至少进行一次检查和保养，超过3个月必须重新标定，本工程张拉设备由合工大建筑结构试验室标定（标定报告略）。按公路桥涵施工技术规范（JTJ041-2000）的规范要求，本互通立交梁板的预应力施加采用采用两端对称张拉；为了使测量的伸长量更接近实际，采用如下张拉工艺：010%施20%施100%施，张拉时油表控制读数的计算见下表：P张拉力张拉应力（施1202.53）油表读数张拉设备千斤顶编号：A油表号：01千斤顶编号：B油表号：02千斤顶编号：C油表号：0310%施120.25(KN)4.643.32

6、3.3020%施240.51(KN)8.836.586.53100%施1202.53(KN)42.4132.6732.37张拉设备回归方程(式中：油表读数Y-MPa,张拉应力x-KN)Y0.44+0.03490xY0.06+0.02712xY0.07+0.02686x说明:(1) 采用千斤顶油表配套标定，配套使用；(2) 表中数据为千斤顶被动标定结果2.3 伸长值（L）的计算计算式：L（PL）/（AyEg） ：式1-3式中：L预应力钢材理论伸长值（mm）； P预应力钢材的张拉力（N）； L钢绞线长度（M）； Ay预应力钢材截面积（mm2）； Eg预应力钢材的弹性模量MPa(N/mm2)；2.3

7、.1 平均张拉力P的确定：计算式：PP设1-e-(+)/( + ) ：式1-4式中：P设预应力钢材张拉端的设计张拉力（N）；预应力钢材与孔道壁的摩擦系数，对于波纹管取0.175从张拉商至设计算截面孔道的长度（M）；孔道每局部偏差对摩擦的影响系数，对于波纹管取0.00082钢束1钢束B1Z1C1B2C2Z2A1A2计算图示从张拉端至计算截面曲线孔道部分切线的夹角之和（rad）；计算表计算数据一览（数据来源为设计图纸和钢绞线检测报告） 计算参数钢束号及截面P(KN)（M）（rad）(+)P(KN)(平均值)Li1A11431.580.1751.110.00080.0000 0.0000886414

8、31.52 0.83 B11431.450.1752.430.00080.2443 0.0427800071401.27 1.80 C11371.510.1756.310.00080.0000 0.000504481371.16 4.55 Z11370.821钢束总伸长量L总2*Li14.38cm7.19 Li2A21431.580.1750.6060.00080.0000 0.000048481431.55 0.46 B21431.580.1751.3090.00080.0436 0.0077405351425.98 0.98 C21431.510.1757.8860.00080.0000

9、0.000630841420.02 5.89 Z21420.472钢束总伸长量L总2*Li14.66cm7.33 Li项目类别L(钢绞线长度)Ag（钢绞线截面积）Eg（钢绞线弹性模量）119.714M840mm2190GPa2#19.602M840mm2190Gpa2.4伸长值的修正2.4.1 在施工中，为方便测量，通常采用测量千斤顶油缸行程：L10%（10%施，L100%（100%施）的办法来推测L值以进行伸长量的校核与控制。计算式：LL100%-L10%+L10% 注：式中L10% 千手顶张拉力到初应力时油缸行程； L100% 张拉力从0到控制应力时的油缸行程； L10% 张拉力从0到初应

10、力时钢铰线的推算伸长量，取控制张拉应力的10%为初应力，即： 1：L10% 10%1431.58MPa/（190103MPa）1971.4mm14.8 2：L10% 10%1431.58MPa/（190103MPa）1960.2mm14.8实际上上式计算得到的伸长值并不量钢铰线的实际伸长量，实际测量中应扣除：工作锚与工具锚间钢铰的伸长量L3；工具锚的内滑量L4；张拉时主梁的弹性压缩值C；上述修正量的计算及取值见下表：钢束号L3L4C18.9(mm)32(mm)0.7(mm)28.9(mm)32(mm)0.7(mm)说明：(1)L3（施/Eg）LM2,式中LM为工作锚与工具锚间钢铰线长度，取60

11、CM；(2)L4的确定要据“YM15-6”锚具“质量保证书”说明取值为3mm；(3)C=(P施L梁)/（EcA梁），因取值及计算如下表：钢束号P施L梁EcA梁11202.53(KN)19.30 (M)0.33105(MPa)10.5105(mm2)21202.53(KN)19.30(M)0.33105(MPa)10.5105(mm2)2.4.2 修正后允许伸长量计算结果如下：钢束号L理论理论容许伸长范围(mm)伸长修正(L3L4+C)实测容许总伸长范围(mm)1143.8135.2152.415.6150.8168.02146.6137.8155.415.6153.4171.0说明：(1)表中

12、容许总伸长范围以6%L理论为限 (2)若实测值与上表偏差较大应暂停张拉并查明原因进行分析解决。3 预应力的施加及测控3.1采用砂轮切割机或气割机对钢铰线下料，下料长度需满足规范及张拉设备要求；3.2采用人工或机械的方法将已工编号的钢不穿入孔道；在钢束的两端安装工作锚、锚板、夹片的限位板，并轻轻敲紧夹片。此时应注意钢铰线的排列顺序，尽量与之平行，不要交叉，同时锚板要有定位措施，以保证与孔道同轴度；3.3安装千斤顶，同时用挡板推紧工具锚夹片；3.4在千斤顶的后部安装工具锚，注意锥孔内不得有污物，为卸锚方便，锚孔中和夹片的圆锥面应均匀涂抺润滑物质；3.5采用两端对称张拉；为了使测量的伸长量更接近实际

13、，采用如下张拉工艺：010%施20%施100%施3.6按上述计算的成果，向千斤顶张拉缸供油，进行张拉，同时测量伸长值：分别测张拉应力为10%施、20%施、100%施的伸长量L10%、L20%、L100%，按下式计算实测伸长量，L实测=(L20%-L10%)+(L100%-L10%)，并与实测容许总伸长范围比较，若超过该值则应分析原因，采取措施。当各项指标符合要求后，打开截止阀，主张拉缸回油锚固，向千斤顶回油缸供油，活塞回程；3.7张拉完成后，拆除千斤顶及多余钢铰线，然后压浆、封锚。4 施工时注意事项4.1钢束在锚固时回缩值较大在设计时需作考虑；4.2在预应力张拉时，锚具部分的摩阻损失按2.5%考虑；4.3限位板上不同的规格钢绞线作明确标识，不可用错；4.4在切割张拉后多余的钢铰线，一般用砂轮切割机；若采用气割机时必须用挡板将锚具隔开，避免锚具受热变形；4.5构件端部锚座布置应符合规范要求。4.6推行安全生产责任制，搞好现场标准化作业，挂牌施工；4.7注意安全用电，做好防火准备；4.8梁板张拉时两端操作人员不能正对钢绞线。5 结语5.1由于计算合理，制定的方案结合工程实际，本工程的所有184片梁板均保质保量完成，张拉过程中没有出现一起断丝、滑移、指标超限等质量事故，全部一次张拉成功。5.2以上简要介绍后张预应力在施工过程中的计算及控制方法