从莞线预应力张拉施工技术培训

1、 (1) (1) 为什么要施加预应力（为什么要施加预应力（被动受力变为主动受力被动受力变为主动受力） 普通钢筋砼普通钢筋砼: : 抗拉极限应变抗拉极限应变 0.00010.00010.00150.0015，易开裂。，易开裂。 受拉钢筋应力受拉钢筋应力30Mpa,30Mpa,混凝土开裂。混凝土开裂。 普通钢筋混凝土施加预应力普通钢筋混凝土施加预应力: : 可避免混凝土可避免混凝土过早出现裂缝过早出现裂缝; ; 充分钢筋发挥作用。充分钢筋发挥作用。1.2 1.2 预应力工作原理预应力工作原理1.2 1.2 预应力工作原理预应力工作原理1.2 1.2 预应力工作原理预应力工作原理1.2 1.2 预应

2、力工作原理预应力工作原理1.2 1.2 预应力工作原理（预应力工作原理（）2 2、预应力施工工艺、预应力施工工艺2 2、预应力施工工艺、预应力施工工艺钢绞线加工钢绞线加工 式中：式中： l l 构件的孔道长度；构件的孔道长度； l l1 1 夹片式工作锚厚度；夹片式工作锚厚度； l l2 2 穿心式千斤顶长度；穿心式千斤顶长度； l l3 3 夹片式工具锚厚度。夹片式工具锚厚度。预制构件预留孔道预制构件预留孔道现浇构件预留孔道现浇构件预留孔道 波纹管要求：波纹管要求：在在1KN1KN径向力作用下不变形，使用前进行径向力作用下不变形，使用前进行灌水试验灌水试验，检查有无渗漏，防止水泥浆流入管内堵

3、塞孔道；安装就位过程中检查有无渗漏，防止水泥浆流入管内堵塞孔道；安装就位过程中避免反复弯曲，以防管壁开裂。避免反复弯曲，以防管壁开裂。塑料波纹塑料波纹管管 金属螺旋管金属螺旋管2 2、预应力施工工艺、预应力施工工艺构件中固定：构件中固定：用钢筋井字架用钢筋井字架, ,间距不大于间距不大于0.80.81.0m1.0m;螺旋管固定螺旋管固定后，必须用铅丝与钢筋后，必须用铅丝与钢筋扎牢扎牢，防止浇筑砼时，防止浇筑砼时螺旋管上浮螺旋管上浮而造而造成严重事故。成严重事故。曲线孔道的固定曲线孔道的固定灌浆孔、排气孔与泌水孔灌浆孔、排气孔与泌水孔 曲线孔道应曲线孔道应在最低点设置灌浆孔在最低点设置灌浆孔，以

4、利于，以利于排出排出空气空气, ,保证灌浆密实；保证灌浆密实； 一个构件有多根孔道时，其灌浆孔不应集中留一个构件有多根孔道时，其灌浆孔不应集中留在构件的在构件的同一截面上同一截面上，以免构件，以免构件截面削弱截面削弱过大。过大。 灌浆孔的方向应使灌浆时水泥浆灌浆孔的方向应使灌浆时水泥浆至上而下垂直至上而下垂直或或倾斜注入孔道倾斜注入孔道；木塞留设木塞留设灌浆孔灌浆孔波纹管上留设灌浆孔波纹管上留设灌浆孔 灌浆孔的灌浆孔的最大间距最大间距，抽芯，抽芯成孔的不宜大于成孔的不宜大于12m12m，预埋预埋波纹管不大于波纹管不大于30m30m。 箱梁的人工后穿束箱梁的人工后穿束 预应力筋穿插入孔道的箱梁预

5、应力筋穿插入孔道的箱梁 先穿束先穿束 在砼浇筑前穿束，省力，但穿束占用工期，预在砼浇筑前穿束，省力，但穿束占用工期，预应力筋保护不当易生锈；应力筋保护不当易生锈；后穿束后穿束 在砼浇筑后进行，不占用工在砼浇筑后进行，不占用工期，穿筋后即进行张拉，但较费力。期，穿筋后即进行张拉，但较费力。XXXX工程新式工程新式U U型预应力锚索穿索试验型预应力锚索穿索试验1 1 准备工作准备工作5 5 封封端端4 4 锚锚固固2.5 2.5 预应力筋张拉预应力筋张拉张拉示意动画张拉示意动画 构件端头清理构件端头清理； 搭设张拉台，安装搭设张拉台，安装锚具与张拉设备。锚具与张拉设备。张拉台搭设张拉台搭设 一端张

6、拉方式：一端张拉方式：张拉设备放在构件的一张拉设备放在构件的一端进行张拉，适用于端进行张拉，适用于长度长度30m30m的直线预应力筋的直线预应力筋与与锚锚固损失影响长度固损失影响长度L Lf f 0.5L(L0.5L(L为预应力筋长度为预应力筋长度) )的曲线的曲线预应力筋；预应力筋； 两端张拉方式：两端张拉方式：张拉设备放在构件的两张拉设备放在构件的两端进行张拉，适用于端进行张拉，适用于长度长度30m30m的直线预应力筋的直线预应力筋与与锚锚固损失影响长度固损失影响长度L Lf f0.5L0.5L的曲线预应力筋；的曲线预应力筋； 分批张拉方式：分批张拉方式：对配有多束预应力筋的对配有多束预应

7、力筋的构件分批进行张拉，由于后批预应力筋张拉所产生构件分批进行张拉，由于后批预应力筋张拉所产生的的砼弹性压缩砼弹性压缩对先批张拉的预应力筋造成对先批张拉的预应力筋造成预应力损预应力损失失，所以先批张拉的预应力筋应，所以先批张拉的预应力筋应加上该弹性压缩损加上该弹性压缩损失值失值，使分批张拉的，使分批张拉的每根预应力筋的张拉力基本相每根预应力筋的张拉力基本相等等。预应力箱梁的分批、对称张拉预应力箱梁的分批、对称张拉 预应力预应力T T梁的分批张拉梁的分批张拉 分阶段张拉方式：分阶段张拉方式：为平衡各阶段的不同为平衡各阶段的不同荷载荷载, ,采取采取分阶段逐步施加预应力分阶段逐步施加预应力的方式。

8、的方式。 补偿张拉方式：补偿张拉方式：在早期预应力损失基本完在早期预应力损失基本完成后，再进行张拉的方式。成后，再进行张拉的方式。梁段的分段张拉施工梁段的分段张拉施工预应力箱梁预应力箱梁的对称张拉的对称张拉 对于重要预应力对于重要预应力砼构件，可砼构件，可分阶段建立分阶段建立预应力预应力，即全部预应力，即全部预应力先张拉先张拉50%50%之后，再第之后，再第二次拉至二次拉至100%100%。 为解决砼弹性压缩损失问题，可采用同一张为解决砼弹性压缩损失问题，可采用同一张拉值拉值, ,逐根复拉补足张拉力逐根复拉补足张拉力；预应力钢绞线的逐根张拉预应力钢绞线的逐根张拉锚具安装锚具安装 千斤顶安装千斤

9、顶安装 夹片安装夹片安装 张拉施工张拉施工压力表读数压力表读数张拉控制张拉控制2 2、预应力施工工艺预应力施工工艺伸长值校核伸长值校核伸长值校核伸长值校核 灌浆料应采用强度等级不低灌浆料应采用强度等级不低于于42.542.5的的普通硅酸盐水泥普通硅酸盐水泥配制，配制，水灰比水灰比不大于不大于0.450.45，其他指标见，其他指标见下表。下表。灌浆管灌浆管 对孔道直径较大且不掺减水剂或膨胀剂进行灌对孔道直径较大且不掺减水剂或膨胀剂进行灌浆时浆时, ,可采取可采取“二次压浆法二次压浆法” 或或“重力补浆法重力补浆法”。超长孔道、大曲率孔道、扁管孔道、腐蚀环境的孔超长孔道、大曲率孔道、扁管孔道、腐蚀

10、环境的孔道可采用道可采用“真空辅助压浆法真空辅助压浆法”。真空辅助压浆方法真空辅助压浆方法：采用真空泵抽吸预应力孔道中的空气，：采用真空泵抽吸预应力孔道中的空气，真空孔道达到真空孔道达到-0.08Mpa-0.08Mpa的左右的负压力，然后在孔道的另一的左右的负压力，然后在孔道的另一端用压浆机以不小于端用压浆机以不小于0.7Mpa0.7Mpa的正压力将水泥浆压入预应力孔的正压力将水泥浆压入预应力孔道，以此来提高孔道压浆的密实度。道，以此来提高孔道压浆的密实度。2 2、预应力施工工艺、预应力施工工艺 预应力筋张拉锚固后实际建立的预应力值与设计规预应力筋张拉锚固后实际建立的预应力值与设计规定检验值的

11、定检验值的相对允许误差为相对允许误差为5%5%。同一断面预应力束其有效。同一断面预应力束其有效预应力值不均匀度不超过预应力值不均匀度不超过2% 。 后张法预应力筋锚固后的外露部分宜用后张法预应力筋锚固后的外露部分宜用机械机械方法切割方法切割，其，其外露长度不宜小于外露长度不宜小于预应力筋直径的预应力筋直径的1.51.5倍倍，且，且不小于不小于30mm30mm。长期的锚具，可涂刷防锈油漆。长期的锚具，可涂刷防锈油漆或用封端砼封裹。或用封端砼封裹。 波纹管事故波纹管事故锚垫板事故锚垫板事故危险的堆放危险的堆放 砼振捣事砼振捣事故故 金属波纹管或无粘结预应力筋铺设后，其附近不得进行金属波纹管或无粘结

12、预应力筋铺设后，其附近不得进行电焊作业电焊作业，否则应采取防护措施。，否则应采取防护措施。 砼浇筑时，应防止振动砼浇筑时，应防止振动器触碰器触碰金属波纹管、无粘结预金属波纹管、无粘结预应力筋应力筋或或端部预埋件端部预埋件，不得踏，不得踏压或撞碰压或撞碰预应力筋、钢筋支架预应力筋、钢筋支架。3 3、预应力施工质量病害、预应力施工质量病害（1 1）波纹管线形与设计要求偏差较大（管道未）波纹管线形与设计要求偏差较大（管道未固定牢靠固定牢靠，混凝土，混凝土浇筑时出现浇筑时出现移位移位、上浮上浮、踩压踩压等）；等）；（2 2）锚垫板与孔道轴线）锚垫板与孔道轴线不垂直不垂直；（3 3）孔道连接部位）孔道连

13、接部位密封不牢密封不牢（管道之间、管道与锚垫板之间、泌（管道之间、管道与锚垫板之间、泌水管与管道之间等）；水管与管道之间等）；（4 4）孔道）孔道漏浆漏浆、堵塞堵塞（原因包括管道本身有孔洞、孔道连接部位（原因包括管道本身有孔洞、孔道连接部位密封不牢以及锚垫板喇叭口和灌浆孔密封不严等）；密封不牢以及锚垫板喇叭口和灌浆孔密封不严等）；（5 5）后穿束情况下，塑料管道高温下浇筑混凝土宜造成）后穿束情况下，塑料管道高温下浇筑混凝土宜造成孔道堵塞孔道堵塞。3 3、预应力施工质量病害、预应力施工质量病害 经检测发现问题、进行整改，采取规范的施工工艺进行整束穿束后，经检测发现问题、进行整改，采取规范的施工工

14、艺进行整束穿束后，预应力施工质量有了明显的改观，同束索力不均匀度完全合格。预应力施工质量有了明显的改观，同束索力不均匀度完全合格。 u 保护预应力筋免遭锈蚀，保证结构物的耐保护预应力筋免遭锈蚀，保证结构物的耐久性。预应力筋在高应力状态下更易锈蚀久性。预应力筋在高应力状态下更易锈蚀（约是普通状态下的（约是普通状态下的6 6倍倍) )；预应力孔道压浆不密实将导致钢绞线锈蚀。预应力孔道压浆不密实将导致钢绞线锈蚀。u 预应力筋通过预应力筋通过灰浆灰浆与周围混凝土结成整体，与周围混凝土结成整体，增加增加锚固锚固的的可靠性可靠性，提高结构的，提高结构的抗裂性抗裂性和和承承载能力载能力。灌入孔道的水泥浆，既

15、。灌入孔道的水泥浆，既包裹预应力包裹预应力筋筋，又，又接触孔道壁接触孔道壁，把预应力筋和孔道壁，把预应力筋和孔道壁粘粘结结起来，起来，共同作用共同作用。原因二：管道压浆不密实原因二：管道压浆不密实危桥拆除：预应力管道压浆缺陷危桥拆除：预应力管道压浆缺陷四川宜宾小南桥四川宜宾小南桥主跨主跨240240米中承式拱桥，米中承式拱桥，19901990年年1111月建成通车，月建成通车，20012001年年1111月因吊杆月因吊杆严重锈蚀断裂，造成部分桥面跨严重锈蚀断裂，造成部分桥面跨塌。塌。 预应力管道压浆不密实将严重影响结构的预应力管道压浆不密实将严重影响结构的耐久性，使得桥梁结构可能在毫无征兆的情

16、况耐久性，使得桥梁结构可能在毫无征兆的情况下突然坍塌。下突然坍塌。19851985年年2 2月月1 1日，英国威尔士的日，英国威尔士的Ynys-GwasYnys-Gwas桥在正常使桥在正常使用阶段、在没有受到任何外在冲击、在毫无征兆的情况下用阶段、在没有受到任何外在冲击、在毫无征兆的情况下突然倒塌，引起人们对灌浆质量的重视，必须重新审视预突然倒塌，引起人们对灌浆质量的重视，必须重新审视预应力桥梁的孔道灌浆问题。曾于应力桥梁的孔道灌浆问题。曾于19921992年年9 9月月发布紧急通知，发布紧急通知，由于由于后张法预应力体系后张法预应力体系在压浆方法上在压浆方法上不能确保不能确保其其安全性安全性

17、，在安全性得不到保证之前，英国在安全性得不到保证之前，英国不得使用压浆不得使用压浆的的后张法预后张法预应力结构应力结构。 该桥由该桥由9 9根根I I形纵梁和边箱梁组成，倒塌时形纵梁和边箱梁组成，倒塌时9 9根梁根梁全部破坏。事后英国运输与道路研究实验室对该桥全部破坏。事后英国运输与道路研究实验室对该桥的倒塌原因做了进一步的调查。在的倒塌原因做了进一步的调查。在2424根纵向预应力根纵向预应力孔道孔道中，有中，有4 4根根孔道存在孔道存在较大的孔隙较大的孔隙，使钢绞线暴露使钢绞线暴露在空气中，另有在空气中，另有2 2根根管道在管道在一定长度内中空一定长度内中空，钢绞线钢绞线完全没有水泥浆的包裹

18、，而且完全没有水泥浆的包裹，而且最大的孔隙通常出现最大的孔隙通常出现在曲线管道的锚固端在曲线管道的锚固端。在检查的在检查的1414根横向预应力孔根横向预应力孔道中，道中，3 3根根孔道存在钢绞线束孔道存在钢绞线束暴露暴露在空气中的在空气中的大空隙大空隙，另外另外3 3根根孔道几乎孔道几乎全部全部是是空空的的。 2020世纪世纪8080年代中期年代中期, ,欧洲几座预应力混凝土大桥的结欧洲几座预应力混凝土大桥的结构失稳构失稳, ,就是由于预应力钢筋受到腐蚀而造成的。就是由于预应力钢筋受到腐蚀而造成的。英国英国Ynys-y-Gwas大桥大桥该桥孔道压浆情况示意图该桥孔道压浆情况示意图 该桥预应力筋

19、锈蚀情况该桥预应力筋锈蚀情况 孔道压浆不密实主要原因：孔道压浆不密实主要原因：1 1、管道堵塞管道堵塞；2 2、浆液质量差，水胶比大，泌水浆液质量差，水胶比大，泌水；3 3、压浆工艺不能保证管道充盈压浆工艺不能保证管道充盈。波纹管破裂波纹管破裂 管接长不符合要求管接长不符合要求 管道与锚具处没有接好管道与锚具处没有接好 管道有拐点，穿索容易损坏。管道有拐点，穿索容易损坏。压浆管安装位置不对压浆管安装位置不对原因三：预应力施工质量通病原因三：预应力施工质量通病 预应力施工质量通病主要体现在：预应力施工质量通病主要体现在：断丝、滑断丝、滑丝；锚下开裂、下陷；张拉强度和时间失控；锚丝；锚下开裂、下陷

20、；张拉强度和时间失控；锚夹具质量差；绞线在孔道内缠绕；多穿或少穿绞夹具质量差；绞线在孔道内缠绕；多穿或少穿绞线；砼质量、材料质量问题；张拉、压浆作业不线；砼质量、材料质量问题；张拉、压浆作业不规范规范等等方面。等等方面。 有问题并不可怕，可怕的是这些问题被隐有问题并不可怕，可怕的是这些问题被隐瞒，将给结构留下了很大质量、安全隐患瞒，将给结构留下了很大质量、安全隐患！1 1、 断丝和滑丝断丝和滑丝 造成断丝和滑丝的原因造成断丝和滑丝的原因预应力钢筋表面或锚具夹片预应力钢筋表面或锚具夹片生锈生锈或有或有油污油污；夹片丝距过小夹片丝距过小硬度不够硬度不够。预应力筋预应力筋安装不规范安装不规范，张拉中

21、预应力筋受力不均，张拉中预应力筋受力不均张拉力过大，失控；张拉力过大，失控；锚具锚具发散锥度尺寸不够；发散锥度尺寸不够；锚垫板锚垫板安装安装倾斜不与管道倾斜不与管道垂直垂直；张拉机具（特别是限位板）与锚具张拉机具（特别是限位板）与锚具不配套不配套造成夹片咬伤造成夹片咬伤钢束或者锚具夹片硬度过大。钢束或者锚具夹片硬度过大。钢绞线表面浮锈或水泥浆，张拉前要清理；钢绞线表面浮锈或水泥浆，张拉前要清理；锚具与夹片安装后没有及时张拉，造成生锈锚固不牢。锚具与夹片安装后没有及时张拉，造成生锈锚固不牢。2 2、 锚垫板下陷和破裂，锚后混凝土局部开裂锚垫板下陷和破裂，锚后混凝土局部开裂 锚垫板后砼不密实或者有

22、空洞，引桥锚垫板下陷，甚至破裂锚垫板后砼不密实或者有空洞，引桥锚垫板下陷，甚至破裂。锚垫板后弹簧螺旋筋过小，且没有紧贴锚垫板，锚垫板承力不够，开裂。锚垫板后弹簧螺旋筋过小，且没有紧贴锚垫板，锚垫板承力不够，开裂。锚板没有安装在锚垫板的限位圈内，张拉锚板倾斜锚板没有安装在锚垫板的限位圈内，张拉锚板倾斜3 3、 张拉强度与张拉时间失控张拉强度与张拉时间失控为了加快工期，构件砼采用早强剂或提高混凝土配置比强为了加快工期，构件砼采用早强剂或提高混凝土配置比强度，一般度，一般3434天混凝土强度就能达到设计强度的天混凝土强度就能达到设计强度的80%80%以上，以上，有的甚至达到有的甚至达到95%95%以

23、上，结果梁体混凝土浇筑以上，结果梁体混凝土浇筑3434天后即开天后即开始张拉。在此龄期内混凝土的始张拉。在此龄期内混凝土的收缩和徐变并未完成收缩和徐变并未完成，随着，随着龄期的增加龄期的增加所引起的所引起的预应力损失过大预应力损失过大，且会导致张拉后梁，且会导致张拉后梁体反拱度过大。体反拱度过大。用用标养砼试件强度标养砼试件强度代替结构代替结构实际强度实际强度，张拉强度张拉强度没有达到没有达到要求。要求。4 4、 钢绞线穿束时没有钢绞线穿束时没有梳编梳编，导致绞线在管道内，导致绞线在管道内相互相互缠绕打绞缠绕打绞导致单索导致单索张拉力不均匀张拉力不均匀。有的甚至。有的甚至少穿少穿或或多穿钢绞线

24、多穿钢绞线。5 5、 材料质量问题：材料质量问题： 主要材料，如钢绞线、锚、夹具、水泥主要材料，如钢绞线、锚、夹具、水泥及外加剂、波纹管、压浆材料等未按及外加剂、波纹管、压浆材料等未按规定频率送规定频率送检检，导致，导致质量失控质量失控，埋下了结构质量隐患。，埋下了结构质量隐患。1 1）最终成型的）最终成型的预应力孔道线形预应力孔道线形与与设计线形相差较大设计线形相差较大。2 2）在现场加工时，采用了）在现场加工时，采用了加热加热、焊接焊接或或电弧切割电弧切割等错等错误方法，造成张拉时钢绞线误方法，造成张拉时钢绞线脆性断裂脆性断裂。3 3）张拉机具质量较差，未按规定标定和使用。千斤顶、）张拉机具质量较差，未按规定标定和使用。千斤顶、压力表和油泵应当是一个完整的张拉施力系统，必须压力表和油泵应当是一个完整的张拉施力系统，必须现场整体标定现场整体标定，实际上却是分割标定，实际上却是分割标定只标定只标定千斤千斤顶与压力表顶与压力表，往往导致张拉张拉力偏大或偏小。，往往导致张拉张拉力偏