现浇箱梁预应力张拉控制要点45

现浇浇箱箱梁梁预预应应力力张张拉拉控控制制要要点点前言言当当今今国国内内公公路路预预应应力力砼砼桥桥梁梁中中，，大大部部分分为为后后张张法法预预应应力力砼砼桥桥梁梁。。后后张张法法桥桥梁梁预预应应力力张张拉拉是是待待砼砼达达到到一一定定强强度度和和拆拆模模后后，，在在梁梁体体预预留留孔孔道道中中穿穿入入预预应应力力筋筋（（钢钢绞绞线线）），，安安装装锚锚具具，，用用千千斤斤顶顶张张拉拉锚锚固固，，使使预预应应力力筋筋对对梁梁体体施施加加应应力力。。下下面面结结合合某某桥桥梁梁箱箱梁梁，，对对后后张张法法张张拉拉控控制制数数据据的的计计算算及及张张拉拉施施工工工工艺艺做做一一简简单单介介绍绍，，以以供供参参考考。。目录录1、张张拉拉前前期期准准备备工工作作2、张张拉拉实实际际伸伸长长值值的的量量测测及及计计算算3、张张拉拉工工艺艺及及要要求求4、提提高高钢钢绞绞线线张张拉拉质质量量的的控控制制措措施施5、张张拉拉其其他他问问题题探探讨讨1、张张拉拉前前期期准准备备工工作作1.1、张张拉拉控控制制力力的的计计算算设计图图纸纸已已提提供供纵纵向向预预应应力力锚锚下下控控制制应应力力σK（1395MPa）,锚下下张张拉拉控控制制力力根根据据公公式式：：P=A×σK求得得（（式式中中：：A为钢钢束束截截面面面面积积，，理理论论面面积积为为140mm2，σK为设设计计锚锚下下控控制制应应力力。））1.2、张张拉拉理理论论伸伸长长值值的的计计算算设计计图图纸纸已已初初步步提提供供各各种种编编号号钢钢束束理理论论伸伸长长值值（（即即表表内内延延伸伸量量）），，但但为为确确保保钢钢绞绞线线张张拉拉时时达达到到张张拉拉力力和和伸伸长长值值的的双双控控目目的的，，我我们们必必须须对对每每束束钢钢束束进进一一步步进进行行复复核核计计算算。。理理论论伸伸长长值值△L（mm）按如如下下公公式式计算算：式中中：：Pp—预应应力力钢钢筋筋的的平平均均张张拉拉力力，，N；直直线线筋筋取取张张拉拉端端的的拉拉力力，，曲曲线线筋筋计计算算方方法法见见JTG/TF50-2011《《公路路桥桥涵涵施施工工技技术术规规范范》中的公式，见下页；；L—预应力钢筋的的长度，m；Ep－预应力钢筋筋的弹性模量量，N/mm2；Ap—预应力钢筋截截面面积，mm2。1.3、平均张拉力力的计算采用JT G/TF50-2011《《公路桥涵施工工技术规范》附录C-1中的公式，即：：式中：PP—预应力筋平均均张拉力，N；P—预应力筋张拉拉端的张拉力力，N；x—从张拉端至计计算截面的孔孔道长度，m；θ—从张拉端至计计算截面曲线线孔道部分切切线的夹角之之和，rad；k—孔道每米局部部偏差对摩擦擦的影响系数;(见表C1)μ—预应力钢筋与与孔道壁的摩摩擦系数。(见表C1)!注意：当预应应力筋为直线线时，PP=P.表C1系数K及μ值管道成型方式Kμ值钢丝束、钢绞线螺纹钢筋预埋铁皮管道0.00300.350.40预埋钢管0.00100.25一抽芯成型孔道0.00150.550.60预埋金属波纹管0.00150.20~0.250.50预埋塑料波纹管0.00150.14~0.170.45预制箱梁、预预制T梁、预制盖梁梁及预制空心心板等钢绞线线只存在竖向向变化时可直直接采用此公公式。当钢绞线位于于现浇箱梁内内，且现浇箱箱梁在平面位位置位于圆曲曲线或者缓和和曲线上时，，对此公式中中θ的解读：1、在圆曲线或或者缓和曲线线时θ角此时在平面面上和竖向均均存在相关角角度，故取值值采用平面和和纵向所形成成的空间角度度θ空。2、按照竖向对对钢绞线区段段进行划分，，如图1所示：3、针对竖向钢钢绞线区段划划分进行平面面位置的分段段，如图2所示：4、从图1可简单计算出出各线段在垂垂直投影面的的转角角度：：5、从图2水平转角用各各节段水平投投影在线路中中线上的对应转角和钢钢束水平转角角之和代替，，中线上的转转角即线段节节点间切线偏偏角的差值。。可计算出对应应平面转角角角度。6、7、8、按照计算公公式即可求出出AB两端伸长量1)千斤顶的选择择。对于夹片片式锚具的张张拉，目前采采用较为广泛泛的为穿心式式千斤顶进行行张拉。根据据钢束张拉控控制力和钢束束张拉伸长量量选择千斤顶顶的张拉力和和行程。1.4、张拉设备的的选择YCD穿心式千斤顶顶示意图及各各项参数两种吨位的千千斤顶，行程程均为20cm2)张拉油泵的选选择：应与张张拉千斤顶配配套，根据钢钢束最大张拉拉控制力P和千斤顶油缸缸活塞受力面面积A进行选择。油油泵与千斤顶顶配套实质为为压力表与千千斤顶配套，，压力表一般般都固定在油油泵上。3）其他配件的的选择：主要要为限位板，，限位板根据据千斤顶型号号、钢绞线支支架一般从厂厂家订做，需需严格控制其其孔眼直径及及槽口深度，，确保钢绞线线张拉端钢绞绞线表面只有有夹片的牙痕痕而无刮伤。。限位板两个压力表：：主表和副表表，分别为施施压时和回油油时用油泵1.5、千斤顶及油油表的标定千斤顶和油表表必须配套标标定，即一个个千斤顶编号号对应一个油油表编号（主主表），一般般送往有检测测资质的机构构进行标定，如市地地级计量所等等。标定的目的:得出一元回归归方程中中的参数a、b值。式中：ｙ为油表表读数(MPa)；ｘ为张拉力力(kN)。下面以某标定完毕编号为为0320的千斤顶（对对应油表编号号为1053）为例，求得相应油表的读读数：对于19根钢绞线钢束束，张拉力为为3710.7KN,若采用编号为为0320的千斤顶进行行张拉，标定定后一元回归归方程为：（见标定证书））按其公式算得张张拉至设计吨吨位后油表读读数为：51.35MP若初张拉采用用20%张拉控制力（（20%σk），即3710.7×20%=742.14KN，代入公式，则则相应油表读读数为：10.98MPa，同样，张拉至至40%张拉控制力（（40%σk），求得油表读数数为：21.07MPa，根据以上计计算结果，列列表如下：序号张拉控制力（KN）油表读数（MPa）120%σk10.98240%σk21.073100%σk51.35注意：图纸或或规范规定，，初张拉一般般采用10--15%σk，但对于长钢钢束，由于其其孔道长，摩摩阻大，预应应力损失大，，因此实践中中一般取值20--30%σk的初张拉力，，以保证初张张拉后钢绞线线处于弹性变变形状态。2、张拉实际伸伸长值的量测测及计算钢束张拉时实际际伸长值的量量测是一项重重要的操作，，按要求应以以梁端为基点点，量测张拉拉过程中钢束束的实际伸长长值，以免使使滑丝现象被被忽略。但此此量测方法具具体操作时大大多较为困难难，在钢绞线线预应力张拉拉时,钢绞线的外露露部分，大部部分被锚具和和千斤顶所包包裹，钢绞线线的张拉伸长长量无法在钢钢绞线上直接接测量，而仍仍以量测千斤斤顶张拉缸的的外伸量来计计算钢束的实实际伸长值。。预应力钢束张拉拉时的实际伸伸长值，应在在建立初应力力后方可开始始量测，量得得的伸长值，，还应加上初初应力以下的的推算伸长值值，对后张法法尚应扣除：：钢束在锚具具和千斤顶中中的工作长度度伸长值、工工作锚、工具具锚锚塞回缩缩值、混凝土土构件在张拉拉过程中的弹弹性压缩值，，实际伸长值值精确计算公公式如下：式中：△ｌ—实际伸长值；；△ｌ1—由初张拉张拉拉到控制应力力时，在千千斤顶活塞上上量测伸长值值；△ｌ2—从零张拉至初初始应力时的的推算伸长值值；△ｌ3—钢束在锚具和千斤斤顶中的工作作长度伸长值值；δ1—工作锚锚塞回回缩值；δ2—工具锚锚塞回回缩值；C—混凝土弹性压压缩值。（一一般忽略不计计）若初张拉采用用20%的张拉控制力力(σk)，则从零张拉至初初始应力时的的推算伸长值值采用从20%σk张拉至40%σk的实测伸长值值，即张拉至至40%σk时对千斤顶稳稳压，量取千千斤顶活塞行行程即为推算算值。以该桥桥为例，采用用0320千斤顶张拉腹腹板钢束（19根），推算伸伸长值为油表表读数分别为为21.07、10.98时量取的千斤斤顶活塞行程程的差值。2.2、千斤顶工作作长度伸长值值（△ｌ3）的计算钢绞线在千斤斤顶中的工作作长度，一般般为工作锚和和工具锚之间间的直线长度度，不同型号号的千斤顶和和锚具，其工工作长度也不不同，根据现现场采用的千千斤顶来确定定。其伸长值值计算按直线线段钢束来计计算，式中：P—张拉端的张拉拉控制力，N；L—千斤顶工作长长度，m；Ep－预应力钢束束的弹性模量量，MPa；Ap—预应力钢束截截面面积，mm2。2.3、工作锚锚塞塞回缩值（δ1）的量测目前钢绞线预预应力张拉施施工以使用YCW型液压千斤顶顶为主，该千千斤顶与工作作锚接触处，，设有一块限限制工作锚夹夹片在张拉过过程位移的限限位板，钢绞绞线在张拉时时工作锚夹片片跟随钢绞线线的拉伸，向向后移动至限限位板凹槽的的底部，对钢钢绞线失去约约束，当千斤斤顶将钢绞线线张拉至设计计控制张拉力力，在回油放放松钢绞线的的瞬时，钢绞绞线弹性收缩缩，工作锚夹夹片跟随收缩缩向锚环孔内内位移，随即即将钢绞线锚锚固，这就是是工作锚锚塞塞回缩的全过过程。张拉完完毕卸掉千斤斤顶后，在工工作锚处测量量工作锚夹片片在锚环处的的外露长度a2，当预应力钢钢绞线由很多多单根组成时时应每根量测测，取其平均均值，一般至至少测量三处处，千斤顶限限位板凹槽深深度已知为a1，则工作锚锚锚塞回缩量：：δ1=a1-a2工作锚锚塞回回缩量除与锚锚具硬度等有有关外，还与与钢绞线直径径有关，工作作锚回缩量大大小与钢绞线线直径大小成成反比。！！！注意：：工作锚锚塞回回缩不仅对伸伸长值有影响响，还将引起起钢绞线张拉拉力的减小，，其影响值可可按下式计算算：ΔP=P/ΔL×δ1式中：ΔL：理论计算伸伸长值；P：为设计控制制张拉力；δ1：工作锚回缩缩量为补偿该部分分预应力损失失及其他预应应力损失（如如张拉时梁体体混凝土弹性性压缩等），，在实际施工工中，需考虑2.5%的张拉力进行行预应力补偿偿，因此控制制张拉力为设设计的1.025倍。注意！1.025倍控制张拉力力不属于超张张拉，而是对对损失应力进进行补偿。2.4、工具锚锚塞塞回缩值（δ2）的量测在钢绞线开始始张拉，当千千斤顶张拉力力，达到钢绞绞线张拉至初初始拉力（设设计控制拉力力的10～15%），已把松弛弛的预应力钢钢绞线拉紧，，此时应将千千斤顶充分固固定，精确量量取从千斤顶顶工具锚锚环环外露端面至至钢绞线外露露端头的长度度b1，当千斤顶张张拉力达到钢钢绞线预应力力张拉设计控控制拉力时，，再量取从千千斤顶工具锚锚锚环外露端端面至钢绞线线外露端头的的长度b2，工具锚锚塞塞回缩量即为为：δ2=b1-b2当预应力钢绞绞线由很多单单根组成时应应每根量测，，取其平均值值进行计算，，最少不得少少于三根。注意：此回缩的出现现仅对张拉伸伸长值的计算算有影响，不不引起张拉力力的减小。3、张拉工艺及及要求3.1、张拉工艺流流程此两步为预制制时采用，现现浇时同钢筋筋绑扎一起完完成1)张拉前检查：：a、检查梁体缺缺陷处理情况况，确认不影影响张拉质量量；b、检查梁体砼砼强度是否达达到设计张拉拉强度，本标标段箱梁为达达到90%的设计强度才才能张拉；c、检查锚具，，确认已按规规定检验合格格，且无污物物；d、检查钢绞线线，确认有技技术合格证并并已按规定检检验合格，且且外表无损伤伤、扭结、油油污等；e、检查孔道情情况，确认无无积水和污物物；f、检查锚垫板板平面，确认认干净且与孔孔道轴线垂直直；g、检查张拉设设备，确认运运转正常，且且千斤顶和油油表均已配套套校验标定并并在有效期内内。2)钢绞线下料、、编束及穿束束及锚具安装装：对于现浇箱梁梁该工序同钢钢筋绑扎一起起完成，即在在箱梁混凝土土浇筑前完成成。锚具安装装在砼浇筑后后钢绞线张拉拉前完成。钢绞线下料长长度等于孔道道净长加两端端的预留长度度，预留长度度为工作锚长长、千斤顶工工作长度、工工具锚长及钢钢绞线露出锚锚具的长度(取10~20cm)之和。一般两两端张拉时每每端取60～120cm；一端张拉时时，锚固端预预留长度为锚锚具长度加3cm。钢绞线可单根根穿入孔道，，也可整束同同时穿入孔道道。单根穿人人时，应防止止出现扭结现现象；整束入入束时，应理理顺编束，同同时沿长度方方向每隔2～3m用铁丝捆扎一一道，并在钢钢束前端安装装特制的牵引引头。钢束较较短时，可采采用人工穿束束，较长时则则采用穿束机机。张拉端锚固体体系构造图固定端锚固体体系构造图连接器锚固构构造图张拉端锚具与与千斤顶安装装示意图夹片锚板钢绞线锚板锚板锚板夹片三分式夹片锚锚具喇叭形铸铁垫垫板两分式夹片夹片式锚具示示意图施工缝位置张张拉示意图3)张拉顺序及步步骤:对称张拉，梁梁中线左、右右钢束之差不不得超过一束束，按先中间间后两边、先先下后上的顺顺序张拉：①确认孔道道内的钢绞线线根数后，安安装与之配套套的锚板及夹夹片，并用短短钢管套在钢钢绞线上，沿沿着钢绞线将将夹片敲击整整齐，然后安安装限位板;②用手拉支架上上的倒链滑链链吊装千斤顶顶，使之与孔孔道中心对中中。再安装工工具锚，夹紧紧钢绞线，务务必使钢绞线线顺直无扭结结;③千斤顶缓慢进进油至初始油油压，在此过过程中拨正千千斤顶，使千千斤顶与锚具具对中，确保保孔道、锚具具、千斤顶三三者同心，两两端张拉尽量量同步;④张拉到初始应应力时停止进进油，检查夹夹片情况，量量测孔道口至至工具锚的长长度、活塞及及工具锚夹片片外露值，然然后千斤顶缓缓慢进油张拉拉;3)张拉顺序及步步骤:⑤张拉至控制应应力时停止进进油，并持荷荷5min，量测千斤顶顶活塞伸长值值及夹片外露露值;⑥计算实际伸长长值，并与理理论伸长值比比较，误差应应在±6%范围内。否则则应退锚，待待查明原因、、确定对策后后，重新张拉拉;⑦确认伸长值符符合要求后，，千斤顶回油油，夹片自动动锚固;⑧检查有无滑丝丝、断丝现象象，确认符合合要求后，退退除张拉设备备，该钢束张张拉结束。量测千斤顶活活塞延伸量，，以此作为计计算实际伸长长值的依据4)端头钢绞线切切割钢束全部张拉拉完且确认符符合要求后，，切割端头钢钢绞线。切割割处距锚具30～40mm，使用手提砂砂轮机切割，，严禁使用气气焊。施工缝位置锚锚固示意图钢绞线锚固后后外露长度一一般为30~40mm3.2张拉质量要求求1)张拉实际伸长长值不超过理理论伸长值的的±6%。2)全梁断面断丝丝之和不超过过该断面钢丝丝总数的1%，并不得位于于梁体同一侧侧，且不影响响整根钢绞线线拉断；每束束滑丝或断丝丝数不超过一一丝。注意！钢绞线线断丝是指单单根钢绞线内内钢丝的断丝丝。3.3钢束滑丝的判判断及滑丝、、断丝的处理理1)滑丝的判断：：张拉前先将所所有钢绞线尾尾端切割成一一个平面或采采用与钢绞线线颜色反差较较大的颜料标标出一个平面面，钢束张拉拉锚固后若工工作锚回缩量量大于8mm，则说明钢绞线线束出现了整整体滑丝，应应更换工具锚锚夹片或限位位板后再行张张拉。工作锚回缩值值可按下列公公式计算：δ1=限位板深度—工作锚夹片的的外露量。再检查钢绞线线尾端标记是是否仍为一个个平面，如平平面出现变化化，说明有个个别钢绞线出出现了滑丝现现象，必须采采取措施及时时处理。限位板由厂家家特制，槽口口深度与不同同千斤顶型号号有关张拉锚固卸完完千斤顶后量量测锚固后夹片外外露量可用直直尺量测2)滑丝的处理：：将卸锚座支支承在锚具上上，用YC250前卡式小千斤斤顶放张滑丝丝钢绞线，直直到将滑丝夹夹片取出，换换上新夹片，，再张拉至设设计控制力。。如遇严重滑滑丝或在滑丝丝过程中钢绞绞线受到严重重损伤，应将将锚具上的钢钢绞线全部卸卸荷、退锚。。3)断丝的处理：：常用方法：：卸荷→退锚→换钢束→重新张拉。也也可采取提高高其他钢绞线线或其他钢束束的控制张拉拉力以补偿断断丝损失应力力的方法进行行处理。退锚、放张常常用的前卡式式手持千斤顶顶4、提高钢绞线线张拉质量的的控制措施梁体内建立的的最终有效预预应力是通过过预应力钢束束的实测伸长长值来校核的的，特别是对对于逐段现浇浇施工的连续续箱梁来说，，要使其长钢钢束的张拉质质量满足要求求，更必须从从影响钢束伸伸长值的各个个因素、各个个环节出发，，即从施工前前的准备阶段段、孔道成型型留设阶段以以及预应力钢钢束的张拉阶阶段采取措施施加以控制，，下面从以下下措施加以控控制：(1)施工前前把好好设备备关。。千斤斤顶与与油泵泵及压压力表表应定定期或或根据据张拉拉次数数配套套校验验标定定，建建立起起张拉拉力与与压力力表读读数的的曲线线关系系。在在施工工过程程中，，张拉拉设备备出现现反常常现象象或发发生与与前期期标定定时的的正常常状态态不同同时，，均应应重新新标定定，以以保证证张拉拉力准准确性性。张张拉设设备设设专人人使用用和管管理，，做好好千斤斤顶和和油压压表的的编号号，保保证张张拉设设备的的配套套使用用。(2)施工前前把好好材料料关。。箱梁梁钢束束较长长，换换束工工作难难度相相当大大，应应避免免因为为使用用不合合格的的钢绞绞线而而进行行换束束，且且长束束张拉拉增加加了千千斤顶顶的张张拉回回程和和锚具具的临临时锚锚固次次数，，必须须加强强对原原材料料锚固固能力力的检检验，，避免免因原原材料料不合合格而而造成成张拉拉失败败。(3)提高长长束孔孔道的的成型型精度度。这这一点点对于于分阶阶段现现浇施施工的的连续续箱梁梁桥来来说，，钢束束孔道道的成成型精精度显显得尤尤为关关键。。孔道道实际际线形形与设设计线线形偏偏差大大，无无端增增加了了预应应力损损失，，直接接影响响了梁梁体建建立的的有效效预应应力，，降低低结构构的应应力储储备，，严重重者将将出现现钢绞绞线拉拉断的的现象象。因因此更更应重重视孔孔道的的成型型质量量，做做好如如下几几个方方面的的工作作：①孔道的的定位位钢筋筋必须须牢固固准确确，并并将其其点焊焊在稳稳定的的结构构钢筋筋上，，孔道道破损损处和和接管管处须须用胶胶布缠缠裹密密封，，以免免引起起漏浆浆。②孔道与与普通通钢筋筋发生生位置置干扰扰时，，可适适当移移动或或弯折折普通通钢筋筋，避避免孔孔道发发生局局部弯弯曲现现象。。③严格控控制波波纹管管的接接管连连接质质量，，特别别是梁梁段分分段处处孔道道的连连接质质量，，严禁禁孔道道在分分段处处出现现折角角的不不平顺顺连接接。④保证孔孔道与与端部部喇叭叭管的的顺直直度，，绝不不允许许有折折角存存在。。安装装封头头模板板时，，必须须按喇喇叭管管张拉拉平面面的准准确倾倾角进进行固固定。。⑤混凝土土浇筑筑时，，在波波纹管管的两两侧应应尽量量对称称下料料，振振动棒棒不可可碰撞撞到波波纹管管，注注意控控制波波纹管管上浮浮现象象的发发生，，避免免孔道道的局局部变变形、、偏摆摆。(4)设专人人统一一指挥挥，严严格按按既定定的张张拉工工艺进进行操操作。。长束束张拉拉施工工人员员多，，分布布面广广，容容易造造成施施工混混乱，，影响响质量量，为为了避避免这这一现现象的的发生生，必必须设设专人人进行行统一一指挥挥，固固定张张拉操操作人人员，，两端端张拉拉操作作使用用对讲讲机进进行清清晰联联系。。在张张拉过过程中中，应应注意意是否否有异异常现现象如如响声声、油油压表表指针针抖动动等，，精神神要集集中，，张拉拉完成成后检检查钢钢绞线线上夹夹片留留下的的咬痕痕，对对比钢钢绞线线束上上作标标记的的颜料料平面面，以以尽早早发现现有否否滑丝丝、断断丝问问题。。如出出现滑滑丝，，按上上述方方法及及时处处理。。经常常检查查工具具锚夹夹片和和限位位板，，以及及时进进行更更换。。(5)重视钢绞绞线束伸伸长值的的量测与与计算。。在现浇浇箱梁长长钢束的的张拉施施工中，，伸长值值的量测测和记录录尤为重重要。5、张拉其其他问题题探讨5.1理论伸长长值计算算参数的的取用Eg、k和μ的取用对对张拉理理论伸长长值计算算结果的的可靠性性影响较较大，而而在实际际计算中中，对Eg、k和μ的取用很很不一致致。对Eg有的取用用钢绞线线抽样检检测值，，有的取取用规范范提供的的参考值值；对k和μ，有的取取用首次次张拉前前的检测测值，有有的取用用规范提提供值。。建议Eg计算采用用设计提提供值，，伸长值值修正时时取用钢钢绞线出出厂技术术合格证证给出值值，k和μ若设计已已提供则则采用设设计值，，否则取取用规范范提供值值。注意：另另外进场场钢绞线线每捆附附有铁牌牌合格证证，其参参数与出出厂书面面合格证证相对应应，施工工时需做做好保存存并做好好每捆的的跟踪记记录！伸长值的的修正公公式为：：式中：E、A为计算采采用的钢钢绞线弹弹性模量量及截面面积；E′、A′为实测钢钢绞线弹弹性模量量及截面面积；E=1.95×105MPa；A=140mm2；△为计算算得到的的伸长值值；△′为为修正正后的伸伸长值。5.2锚固时工工作锚回回缩造成成的应力力损失锚固时工工作锚夹夹片回缩缩产生应应力损失失。设计计上一般般考虑4～6mm的钢绞线线回缩值值（本桥桥设计提提供为6mm，可按公公式δ1=限位板