现浇箱梁预应力张拉控制要点

现浇箱梁预应力张拉控制要点

前言

当今国内公路预应力砼桥梁中，大部分为后张法预应力砼桥梁。后张法桥梁预应力张拉是待砼达到一定强度和拆模后，在梁体预留孔道中穿入预应力筋（钢绞线），安装锚具，用千斤顶张拉锚固，使预应力筋对梁体施加应力。下面结合某桥梁箱梁，对后张法张拉控制数据的计算及张拉施工工艺做一简单介绍，以供参考。

目录1、张拉前期准备工作2、张拉实际伸长值的量测及计算3、张拉工艺及要求4、提高钢绞线张拉质量的控制措施5、张拉其他问题探讨1、张拉前期准备工作1.1、张拉控制力的计算设计图纸已提供纵向预应力锚下控制应力σK（1395MPa）,锚下张拉控制力根据公式：P=A×σK求得（式中：A为钢束截面面积，理论面积为140mm2，σK

为设计锚下控制应力。）1.2、张拉理论伸长值的计算

设计图纸已初步提供各种编号钢束理论伸长值（即表内延伸量），但为确保钢绞线张拉时达到张拉力和伸长值的双控目的，我们必须对每束钢束进一步进行复核计算。理论伸长值△L（mm）按如下公式计算：

式中：

Pp—预应力钢筋的平均张拉力，N；直线筋取张拉端的拉力，曲线筋计算方法见JT G/TF50-2011《公路桥涵施工技术规范》中的公式，见下页；

L—预应力钢筋的长度，m；

Ep－预应力钢筋的弹性模量，N/mm2；

Ap—预应力钢筋截面面积，mm2。

1.3、平均张拉力的计算采用JT G/TF50-2011《公路桥涵施工技术规范》附录C-1中的公式，即：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；

θ—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;(见表C1)

μ—预应力钢筋与孔道壁的摩擦系数。(见表C1)!注意：当预应力筋为直线时，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、预制T梁、预制盖梁及预制空心板等钢绞线只存在竖向变化时可直接采用此公式。当钢绞线位于现浇箱梁内，且现浇箱梁在平面位置位于圆曲线或者缓和曲线上时，对此公式中θ的解读：

1、在圆曲线或者缓和曲线时θ角此时在平面上和竖向均存在相关角度，故取值采用平面和纵向所形成的空间角度θ空。

2、按照竖向对钢绞线区段进行划分，如图1所示：

3、针对竖向钢绞线区段划分进行平面位置的分段，如图2所示：

4、从图1可简单计算出各线段在垂直投影面的转角角度：

5、从图2水平转角用各节段水平投影在线路中线上的对应转角和钢束水平转角之和代替，中线上的转角即线段节点间切线偏角的差值。可计算出对应平面转角角度。

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