客运专线预应力箱梁张拉工艺控制

客运专线预应力箱梁张拉工艺控制预应力施工是预制箱梁工程中的最为关键的工序之一，其施工质量的好坏将直接影响到箱梁的最终质量及有效预应力值，而影响预应力施工施工质量概括起来有以下几点：1预应力原材料和配件质量，2孔道定位的准确性，3张拉前的准备工作；4张拉程序和张拉数据的准确性，5张拉资料的整理。一、预应力原材料和配件检验控制根据合同规定预应力钢绞线属甲供材料，但应作好进厂的检验，将预应力钢绞线外委送检至具有检测资质的单位，出具了正式报告，具体的检测项分别如下：1、预应力钢绞线（1）钢绞线的允许偏差和力学性能预应力钢绞线采用抗拉强度标准值为1860MPa，公称直径为15.2mm高强度低松弛钢绞线，其技术性能符合GB/T5224-2003《预应力混凝土用钢绞线》的规定。其尺寸和允许偏差及力学性能分别符合表1、表2的规定。桥梁用预应力钢绞线尺寸及允许偏差表1钢绞线公称直径（mmm）直径允许偏差（mmm）钢绞线公称截面积（mmm2）中心钢丝直径加大范围（%）每1000m钢绞绞线理论重量（kg）15.2+0.4,--0.2140≥2.51101（2）存放钢绞线存放于干燥处，避免潮湿锈蚀。工地存放应高出地面200mm并及时盖好。（3）验收预应力钢绞线成批验收，每批不大于30t、同厂家、同品种、同规格、同批号钢绞线，在盘端取样做拉力（整根破断）试验。如每批少与30t，则逐盘进行外观质量、尺寸及力学性能的检验。桥梁用预应力钢绞线力学性能表表2钢绞线直直径（mm）弹性模量（GPa）强度级别(MPa)整根钢绞线的最最大负荷kN屈服负荷kN伸长率%应力松驰性能初始负荷相当于于公称最大大力的百分分数/%1000h后应应力松弛率率r/%不小于不大于15.2195±1018602602343.5804.52锚具（1）技术条件锚具符合TB/T3193-2008《铁路工程预应力筋用夹片式锚具、夹具和连接器技术条件》，物设部建立严格的入库检验、登记、保管、领用、发放制度。锚具配套齐全与之相应的锚垫板、夹片及螺旋筋。①一般要求生产厂为衡阳新德力预应力有限公司，有设计文件、产品合格文件、该文件具有追溯性。预应力筋锚具具有可靠的锚固性能、足够的承载能力和良好的适用性。限位板限位高度说明：7.9mm，钢绞线直径每增加或减少0.1mm，限位板高度就增加或减少0.4mm。锚固直径Φ15.2mm钢绞线的锚具6～12孔锚板，锚板最外侧锥孔大口外边缘的锚板边缘的距离大于或等于13.0mm。生产锚板用的原材料性能指标不低于45号钢的要求，锚具零件表面裂缝采用磁粉探伤的方法进行检测。②锚具的基本性能要求静载锚固性能：根据预应力筋－锚具组装件静载试验测定的锚具效率系数达到实测极限拉力时组装件受力长度的总应变来判定锚具的静载锚固性能是否合格。疲劳荷载性能：满足循环次数200万次的疲劳性能试验要求。试件经受200万次循环荷载后，锚具零件不发生疲劳破坏，预应力筋因锚具夹持作用发生疲劳破断的截面面积不大于试件总截面面积的5％。周期荷载性能：满足循环次数为50次的周期荷载试验要求。试件经50次循环荷载后预应力筋在锚具夹持区域不发生破断。锚板强度要求：在荷载达到预应力筋抗拉强度标准值fptk的95％之后释放荷载，锚板挠度残余变形不大于1/600；在荷载达到预应力筋抗拉强度标准值fptk的1.2倍时，锚板不发生肉眼可见的裂纹或破坏。夹片间距要求：在预应力筋－锚具组装件张拉到0.8fptk时，相邻两孔外露夹片间的距离大于或等于5.0mm。③锚垫板要求：锚垫板长度保证钢绞线在锚具底口处的最大折角不大于4°，锚垫板的构造尺寸满足使用功能要求，锚垫板下设置螺旋筋。锚垫板底口直径与橡胶抽拔直径配合间隙不大于5mm，锚垫板端面的平面度不大于0.5mm。④锚具的辅助性能及其他要求锚具夹片的回缩量不大于6mm。限位板和工具锚采用同一锚具生产厂的配套产品。工作锚不代替工具锚（2）检验批次每批产品的数量是指同一类产品，同一批原材料，用同一种工艺一次投料生产的数量，每批不得超过1000套。（3）检验规定①外观检验：同规格、同批材料、同工艺，外观检查抽取5％～10％。受检零件的外形尺寸和外观质量符合图纸规定，全部样品均不允许有裂缝出现，如发现一件有裂纹，即对本批全部产品进行逐件检验。②硬度检验：按热处理每炉装炉量的3％～5％抽样，静载试验在外形外观及硬度检验合格后，按锚具成套产品抽样，每批抽取3个组装件的样品。锚板强度试验每批抽取3个样品。对表面位置和硬度范围检验和判定，如有一件不合格，则另取双倍数量的零件重做检验；如仍有一件不合格，则对本批零件逐个检验。3橡胶抽拔管我场预应力筋成孔管道采用全胶软管成孔，选用“河南开封胶管制品厂”生产的胶管型号主要有Φ80和Φ90两种，在砼初凝完成后抽拔出梁成孔。订货后送河南省橡胶产品质量监督检验站合格，其质量要求符合《客运专线预应力混凝土预制梁暂行技术条件》具体见下表3。成孔胶管质量要求表3序号检验项目质量要求1外观无表面裂口、表表面热胶粒粒、胶层海海绵、胶层层气泡、表表面杂质、痕痕迹长度不不大于3mmm，深度度不大于11.5mmm，每米不不多于一处处2外径偏差±4mm3不圆率＜20％4硬度65±5邵氏AA5拉伸强度≥12MPa6扯断伸长率≥350％7300％定伸强强度≥6MPa8直径误差±2mm各种材料只有检验合格后方可用于工程实体。二、孔道定位的准确性，（1）预应力成孔采用抽拔橡胶管成孔。在跨中处用铁皮管连接，接头管的长度为300mm，接头两端用密封胶带封裹并用铁丝绑扎牢固。（2）抽拔橡胶管的安装，按设计图中预应力筋的曲线坐标，在梁底腹板箍筋上定出具体位置，通过定位网钢筋固定定位。定位网钢筋必须焊接绑扎牢固。橡胶管与定位网钢筋用细铁丝绑牢，以防止浇筑混凝土时橡胶管位置偏移或上浮，但禁止绑丝太紧而肋入橡胶抽拔棒内。相邻两片定位网钢筋间距为500mm。（3）在橡胶管内穿入预应力钢绞线，以提高橡胶管的刚度（4）在混凝土的浇注过程中，要注意对管道的保护，杜绝振捣棒触及。但应加强管道周围混凝土的振捣，特别是锚板后混凝土，确保其密实，（5）胶管抽拔时间的确定：胶管抽拔时间以不造成孔道变形、塌陷、裂纹或无法抽拔事故为准。要根据混凝土强度的增长情况，决定抽拔的具体时间，杜绝塌孔和拔不出现象的发生。在常温下，“宁早不晚”，当强度达到6～8MPa，即抽拔胶管，约10个小时，后浇筑混凝土手触不留凹坑即抽拔胶管。按经验，混凝土邻近环境温度和抽拔时间的关系如下：环境温度（℃）抽拔胶管的时间（h）30℃以上330～203～620～106～10（6）注意事项①利用卷扬机抽拔胶管。抽拔时，捆绑处要用软物包扎，用粗绳连接，防止损伤胶管。②抽拔时，同时梁端附近两米范围内严禁站人，防止胶管回弹伤人。③拔管后，及时清除锚垫板上喇叭口内残余水泥浆和压浆孔填塞物。④拔出后经清理的胶管堆放整齐，严禁乱放。⑤拔管后，及时检查孔道内有无堵塞、塌孔，并如有异常及时处理。⑥损伤和直径小于设计4mm的胶管不能继续使用，必须及时运出施工现场。三、张拉前的准备1、制束钢绞线下料，应按设计孔道长度加张拉设备长度，设计图每边工作长度82cm，下料应用砂轮机平放切割。断后平放在地面上，采取措施防止钢绞线散头。钢绞线切割完后须按各束理顺，并间隔1.5m用铁丝捆扎编束。同一束钢绞线应顺畅不扭结。同一孔道穿束应整束整穿。，使编扎成束的钢绞线顺直不扭转，将制好的钢绞线分类存放整齐，并作好标识。并应注意以下几点：（1）每片梁内钢绞线由同一厂家、同一规格、同品种、同批号的钢绞线组成，不混用。（2）下料后的钢绞线长度一致，无死弯，无粘染油污，成束后两端应整齐。（3）每束钢绞线根数必须与施工图一致。2、穿束穿束前清除支撑锚垫板上残留砂浆并修正管口，将制好的钢绞线运至梁体的一端，机械穿束。抬运支点间距＜3.0m，端部悬出长度＜1.5m，在运送钢绞线时不允许沾染油污等杂物，运束时不得在地上拖拉，钢绞线穿入孔道后两端露出长度应大致相等。3、张拉机具的标定（1）张拉机具①我场使用的千斤顶是采用四平市力拓机械有限公司生产的YDCW3000B型穿心式自锁千斤顶，张拉千斤顶在整拉整放工艺中，单束初调及张拉宜采用穿心式双作用千斤顶。整体张拉和整体放张宜采用自锁式千斤顶，且不得小于1.2倍，张拉千斤顶在张拉前必须经过校正，校正系数不得大于1.05。校正有效期为一个月且不超过200次张拉作业，拆修更换配件的张拉千斤顶必须重新校正。②油泵和高压油表：我场使用的电动油泵是四平市力括预应力机械有限公司生产，采用ZB4-500电动油泵，压力表应选用防震型，表面最大读数应为张拉力的1.5～2.0倍，油表选用0.4级精密压力表（防震型）表盘直径150mm,配套油表最大量程为60MPa。最小刻度值为0.5MPa。校正有效期为一个月，自校时间为一周。油表发生故障后必须重新校正。③油泵的油箱容量宜为张拉千斤顶总输油量的1.5倍，额定油压数宜为使用油压数的1.4倍。（2）设备计量标定①千斤顶的标定张拉千斤顶在使用前与其配套使用的油压表共同进行拉力－油压值标定工作，标定工作在特制的加力架中进行，采用测力环与千分表配合标定。千斤顶校正期限不得超过一个月且不超过200次张拉作业。千斤顶的校正系数K不得大于1.05。千斤顶活塞漏油或有串缸现象，检修后必须校正，合格后方允许使用。千斤顶校正方法：将配套标定千斤顶放置在压力试验机上，封闭试验机油路，用油泵向千斤顶主油缸供油，千斤顶顶压试验机，并记录千斤顶主缸上油表读数和与之相对应的压力机标示盘读数kN(数据取三次试验的平均值)。据此，计算K值：K=油表读数（MPa）×千斤顶活塞有效面积（mm2）/（压力机读数kN×103）K值必须符合1＜K＜1.05，否则必须重校，如重校仍不合格，则该千斤顶不合格。千斤顶和油表由计量人员建立使用卡片，记录校正系数及校正日期，标定千斤顶工作由专职业计量人员负责组织，并将标定报告通知工程部，工程部应复核报告中关于张拉力与油表读数的二元线形回归方程的正确性，确认无误后，通知工段技术人员组织施工，并将标定结果列入千斤顶校验台帐中，留档作为原始资料。千斤顶在下列情况重新标定：出厂后初次使用的千斤顶；超过千斤顶有效期一个月的；千斤顶发生故障检修后的；千斤顶受到震动、损坏及其它异常情况。②油压表的标定检验油压表工作由专职计量人员负责，并建立“油压表检验台帐”。检验时通过活塞压力计，使用标准表或砝码校核常用的油表，标准表定期到有资质的地方计量部门校核；油压表出现下列情况时重新校正：超出油压表有效期的；出厂后初次使用的；在使用过程中油压表发生碰撞、玻璃损坏、指针松动、指针失稳、无压力下指针偏离零点等异常情况时；油压表使用中受到高吨位滑丝的剧烈振动冲击等。4管道摩阻、喇叭口摩阻测试为检验32m预应力混凝土箱梁的管道摩擦系数μ和管道偏差系数k以及喇叭口摩阻的实际值，需进行管道摩阻和喇叭口摩阻测试。我部委托中铁咨询桥梁工程设计研究院在梁场现场施作。管道摩阻在首片梁上作测试；喇叭口摩阻用浇筑梁体时的同条件砼制作的试件(尺寸40×40×350cm)上作测试，喇叭口摩阻测试时管道应做成直线形式。管道摩阻测试中采用一端张拉，从10％张拉控制拉力开始，分8级张拉至设计吨位。在箱梁腹板位置自上而下选取6个孔道进行测试，每个孔道测试两次。测读内容包括：张拉端与被动端测力传感器读数、张拉端油缸伸长量、被动端油缸外露量、张拉端与被动端夹片回缩量。测力传感器为2500kN穿心式压力传感器（精度0.5%），钢束伸长量通过钢直尺测量张拉端油缸长度并减掉夹片回缩量来获得。喇叭口摩阻测试采用一端张拉，张拉控制力为预应力钢绞线的0.8fptk.Ap内容主要为所测试的摩阻损失前、后的测力传感器读数。喇叭口摩阻测试在预制的试件上进行，试件见图1。测试结果若与设计图纸提供的数值差别较大，必要时通知设计方对张拉控制应力进行调整。图1喇叭口摩阻测试预制件按中铁咨询桥梁工程设计研究院传真函件（CEC－QWQL04001）文件，我场锚口及喇叭口摩阻合计为锚外控制应力的6.3％(原设计为6％)。具体调整后的锚外张拉控制应力见下表4调整后的锚外张拉控制应力表4钢束号锚外张拉控制应应力（MPa）N1、N21357.800N3、N5、N7、N91392.555N4、N6、N8、N101361.7225计算理论伸长值在通过管道摩阻、喇叭口摩阻测试得到管道摩擦系数μ和管道偏差系数k，以及调整后的锚外张拉控制应力，还有钢绞线的弹性模量后，就可以结合图纸的相关信息计算出理论的伸长值：伸长值计算采用下列公式：PP=P(1-e-(kx+uθ))/(kx+uθ)L=PPL/EA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（k＝）μ——预应力筋与孔道壁的摩擦系数（μ＝）L——孔道长度（m）E——钢绞线弹性模量（Gpa）A——钢绞线束截面积（m2）（A＝140mm2）注：计算时以以进入梁体体的钢绞线线实际弹模模值进行伸伸长量的计计算。四、张拉程序序和张拉操操作的准确确性1、张拉器具安装清除锚垫板上的的灰浆，并并检查锚垫垫板是否垂垂直于孔道道。张拉机具就位：：首先安装装好工作锚锚，装上夹夹片，用钢钢管轻敲夹夹片使得夹夹片夹紧钢钢绞线，调调整夹片的的外露量，使使得夹片外外露量大致致一致，夹夹片间隙均均匀，再安安装限位板板，套上顶顶环，千斤斤顶就位，装装上工具锚锚，安装油油管及压力力表。检查工作锚是否否紧贴锚垫垫板的凹槽槽内，千斤斤顶轴线是是否与锚垫垫板孔道轴轴线一致，检检查各种油油管接头是是否上紧，压压力表与千千斤顶是否否配套。2、张拉强度预张拉是在混凝凝土强度达达到设计强强度的60％时进进行（因工工艺要求，在在松动模板板后才进行行预张拉），此此时松动内内模变截面面部分，拆拆除端模，预预张拉可以以在一定程程度上减小小干缩裂缝缝和温差裂裂缝等。初初张拉在梁梁体混凝土土强度和弹弹性模量达达到设计值值的80％（抗压压强度40＋3.5MMPa）后进行，初初张拉后梁梁体移出台台位。终张张拉在梁体体混凝土强强度及弹性性模量达到到设计值（抗抗压强度50＋3.5MMPa，设计弹弹性模量为为35.55GPa），且龄龄期不少于于10d时进行。3、张拉顺序及张拉拉的控制标标准张拉按预张拉、初张拉、终张拉三个阶段进行，具体张拉顺序按施工图纸要求进行，每一阶段都要求同束钢绞线由两端对称同步进行，预施应力时两端两侧四个千斤顶同时进行张拉，并以张拉力为控制，以伸长值为校核。钢绞线实际伸长值与计算伸长值相差不超过±6%，若超出此范围就应停止张拉，分析原因。4、张拉流程①预（初）张拉工工艺流程：：0→0.2σk初始应力(作伸长值值标记，测测工具锚夹夹片外露量量)→预（初）张张拉控制应应力(测伸长值值测工具锚锚夹片外露露量)→回油至0锚固。②终张拉（未进行行预、初张张拉）钢束束操作流程程：0→0.2σk初始应力(作伸长值值标记，测测工具锚夹夹片外露量量)→σk控制应力力（静停持持荷5分钟）→补拉至σk控制应力力（测伸长长值，测工工具锚夹片片外露量）→回油至0锚固（测测总回缩量量、测工作作锚夹片外外露量）③终张拉（已进行行预、初张张拉）钢束束操作流程程：预、初初张拉时的的σ（作伸长长值标记，测测工具锚夹夹片外露量量）→σk控制应力力（静停持持荷5分钟）→补拉至σk控制应力力（测伸长长值，测工工具锚夹片片外露量）→回油至0锚固（测测总回缩量量、测工作作锚夹片外外露量）5、钢束总伸长和钢钢绞线回缩缩计算①钢束总伸长＝（北北端＋南端端）[油缸伸长长（控制）＋＋工具锚夹夹片外露量量（控制）－－油缸伸长长（初始）－－工具锚夹夹片外露量量（初始）]②钢绞线回缩＝油油缸长度（控控制）－油油缸长度（锚锚固）－工工作锚外钢钢绞线弹性性长度伸长长值。张拉后每端钢绞绞线回缩量量不大于66mm。6、钢绞线切割在终张拉拉完24小时内派派专人检查查下列内容容：①确认并测量梁体体挠度是否否合格；②并在终张拉后锚锚固完成的的钢绞线，在在工作夹片片处划线，观观测是否滑滑丝、断丝丝。以上确认满足设设计要求后后，24小时后即即可进行锚锚外钢绞线线的切割，钢钢绞线切割割处距锚具具40～50mm，端头钢钢绞线使用用砂轮片切切割，切割割不得对锚锚具造成损损害。切割割完成后用用聚氨酯防防水涂料对对锚具、锚锚垫板及外外露钢绞线线头进行防防锈处理。7、质量检验（1）全梁断丝、滑丝丝总数不得得超过钢绞绞线总数的的0.5％，不位位于同一侧侧，且一束束内断丝不不超过一丝丝。（2）张拉后每端钢绞绞线回缩量量不大于66mm，同同束工作锚锚夹片外露露量差值不不超过2mm。错错牙量控制制在1～2mm。（3）钢绞线及锚具因因处理滑丝丝、断丝而而留有明显显刻痕或其其它伤痕，或或同一束钢钢绞线张拉超过3次，均立立即予以更更换。8、张拉过程的控制制要点（1）张拉前检查锚具具及夹片，如如有裂纹或或破损及时时更换。张张拉时锚垫垫板下若有有蜂窝其它它缺陷，拆拆模后立即即进行修补补，待达到到强度后张张拉。（2）锚具使用时保持持其成套匹匹配，不能能混用。锚锚圈及夹片片在使用前前洗净油污污并擦试干干净。（3）预张拉在梁体体混凝土强强度达到设设计值60%并松开变截截面段的内内模，按设设计进行；；初张拉在在梁体混凝凝土强度达达到设计值值80%，按按设计进行行；初张拉拉后，梁体体才可移出出台位。终张拉在梁体混混凝土强度度及弹性模模量达到设设计值后、龄龄期≥10天时进行行。（4）同束钢绞线张张拉，两端端同步进行行，并以油油表读数为为主，钢绞绞线伸长值值作校核。实实际伸长值值与理论伸伸长值之差差控制在6%以内。（5）张拉施工必须须检查三同同心两同步步：三同心：预应力力管道与锚锚下垫板的的锚口同心心，锚垫板板锚口与锚锚具同心，锚锚具与千斤斤顶同心。两同步：张拉时时两端及两两边必须同同步对称施施张。（6）当两端压力表表数值相差差大于1.5MMPa时，两端端应同时停停机，卸荷荷后同时更更换油表，重重新张拉。（7）断、滑丝数量不不超过预应应筋总数的的0.5%，并不得得位于梁体体的同一侧侧，且一束束内断丝数数量不得超超过一丝。（8）每孔箱梁张拉时时，必须有有专人负责责及时填写写张拉记录录。张拉前前作好上拱拱度测量标标记，终张张拉后测量量梁体上拱拱值，并与与设计上拱拱值进行比比较。9、张拉过