现浇箱梁预应力张拉学习讲座

现浇箱梁预应力张拉

学习讲座二0一一年四月二十八

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。下面结合正在施工的主线1#桥左幅第四联箱梁，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。），因此，主线1#桥左幅第四联第一施工段张拉控制力为：

腹板钢束（N5、N6、N7）每束19根钢绞线，则

P=140*19*1395=3710700N,即3710.7KN；

底板钢束（N8）、顶板钢束（T）每束均为7根，则

P=140*7*1395=1367100N,即1367.1KN1.2、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JTJ041-2000桥规中的附录G-8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，MPa；

Ap—预应力钢筋截面面积，mm2。

1.3、平均张拉力的计算采用JTJ041-2000桥规中的附录G-8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；（设计提供0.0015）μ—预应力钢筋与孔道壁的摩擦系数。（设计提供0.25）!注意：当预应力筋为直线时，PP=P.

张拉理论伸长值及平均张拉的计算一般采用EXCEL电子表套用普通函数进行分段计算，表格形式根据计算方便可以自定，见附件1：（FK0匝道桥第三施工段钢绞线（腹板N1钢束）理论伸长值计算）

N1钢束布置及分段示意图1.4、张拉设备的选择1)千斤顶的选择。对于夹片式锚具的张拉，目前采用较为广泛的为穿心式千斤顶进行张拉。根据钢束张拉控制力和钢束张拉伸长量选择千斤顶的张拉力和行程。主线1#桥左幅第四联第一施工段腹板钢束张拉力为3710.7KN，所以采用不小于400T千斤顶；顶板及底板钢束张拉力为1367.2KN，所以采用不小于150T千斤顶。YCD穿心式千斤顶示意图及各项参数两种吨位的千斤顶，行程均为20cm2)张拉油泵的选择：应与张拉千斤顶配套，根据钢束最大张拉控制力P和千斤顶油缸活塞受力面积A进行选择。油泵与千斤顶配套实质为压力表与千斤顶配套，压力表一般都固定在油泵上。3）其他配件的选择：主要为限位板，限位板根据千斤顶型号、钢绞线支架一般从厂家订做，需严格控制其孔眼直径及槽口深度，确保钢绞线张拉端钢绞线表面只有夹片的牙痕而无刮伤。限位板油泵两个压力表：主表和副表，分别为施压时和回油时用对于19根钢绞线钢束，张拉力为3710.7KN,若采用编号为0320的千斤顶进行张拉，标定后一元回归方程为：

（见标定证书）

按其公式算得张拉至设计吨位后油表读数为：51.35MP1.5、千斤顶及油表的标定千斤顶和油表必须配套标定，即一个千斤顶编号对应一个油表编号（主表），一般送往有检测资质的机构进行标定，如市地级计量所等。标定的目的:得出一元回归方程中的参数a、b值。式中：ｙ为油表读数(MPa)；ｘ为张拉力(kN)。下面以标定完毕编号为0320的千斤顶（对应油表编号为1053）为例，来张拉主线1#桥左幅第四联第一施工段腹板钢束，求得相应油表的读数：若初张拉采用20%张拉控制力（20%

σk），即3710.7×20%=742.14KN，代入公式，则相应油表读数为：10.98MPa，同样，张拉至40%张拉控制力（40%σk），求得油表读数为：21.07MPa，根据以上计算结果，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：图纸或规范规定，初张拉一般采用10--15%σk，但对于长钢束，由于其孔道长，摩阻大，预应力损失大，因此实践中一般取值20--30%σk的初张拉力，以保证初张拉后钢绞线处于弹性变形状态。2、张拉实际伸长值的量测及计算钢束张拉时实际伸长值的量测是一项重要的操作，按要求应以梁端为基点，量测张拉过程中钢束的实际伸长值，以免使滑丝现象被忽略。但此量测方法具体操作时大多较为困难，在钢绞线预应力张拉时,钢绞线的外露部分，大部分被锚具和千斤顶所包裹，钢绞线的张拉伸长量无法在钢绞线上直接测量，而仍以量测千斤顶张拉缸的外伸量来计算钢束的实际伸长值。预应力钢束张拉时的实际伸长值，应在建立初应力后方可开始量测，量得的伸长值，还应加上初应力以下的推算伸长值，对后张法尚应扣除：钢束在锚具和千斤顶中的工作长度伸长值、工作锚、工具锚锚塞回缩值、混凝土构件在张拉过程中的弹性压缩值，实际伸长值精确计算公式如下：式中：

△ｌ—实际伸长值；

△ｌ1—由初张拉张拉到控制应力时，在千斤顶活塞上量测伸长值；

△ｌ2—从零张拉至初始应力时的推算伸长值；

△ｌ3—钢束在锚具和千斤顶中的工作长度伸长值；

δ1—工作锚锚塞回缩值；δ2—工具锚锚塞回缩值；

C—混凝土弹性压缩值。（一般忽略不计）2.1、推算伸长值（△ｌ2）的计算若初张拉采用20%的张拉控制力(σk)

，则从零张拉至初始应力时的推算伸长值采用从20%σk张拉至40%σk的实测伸长值，即张拉至40%σk时对千斤顶稳压，量取千斤顶活塞行程即为推算值。以该桥为例，采用0320千斤顶张拉腹板钢束（19根），推算伸长值为油表读数分别为21.07、10.98时量取的千斤顶活塞行程的差值。2.2、千斤顶工作长度伸长值（△ｌ3）的计算钢绞线在千斤顶中的工作长度，一般为工作锚和工具锚之间的直线长度，不同型号的千斤顶和锚具，其工作长度也不同，根据现场采用的千斤顶来确定。其伸长值计算按直线段钢束来计算，

式中：

P—张拉端的张拉控制力，N；

L—千斤顶工作长度，m；

Ep－预应力钢束的弹性模量，MPa；

Ap—预应力钢束截面面积，mm2。

2.3、工作锚锚塞回缩值（δ1

）的量测目前钢绞线预应力张拉施工以使用YCW型液压千斤顶为主，该千斤顶与工作锚接触处，设有一块限制工作锚夹片在张拉过程位移的限位板，钢绞线在张拉时工作锚夹片跟随钢绞线的拉伸，向后移动至限位板凹槽的底部，对钢绞线失去约束，当千斤顶将钢绞线张拉至设计控制张拉力，在回油放松钢绞线的瞬时，钢绞线弹性收缩，工作锚夹片跟随收缩向锚环孔内位移，随即将钢绞线锚固，这就是工作锚锚塞回缩的全过程。张拉完毕卸掉千斤顶后，在工作锚处测量工作锚夹片在锚环处的外露长度a2，当预应力钢绞线由很多单根组成时应每根量测，取其平均值，一般至少测量三处，千斤顶限位板凹槽深度已知为a1，则工作锚锚塞回缩量：δ1

=a1-a2

工作锚锚塞回缩量除与锚具硬度等有关外，还与钢绞线直径有关，工作锚回缩量大小与钢绞线直径大小成反比。工作锚锚塞回缩不仅对伸长值有影响，还将引起钢绞线张拉力的减小，其影响值可按下式计算：

ΔP=P/ΔL×δ1

式中：ΔL：理论计算伸长值；P：为设计控制张拉力；

δ1

：工作锚回缩量

！！！注意：为补偿该部分预应力损失及其他预应力损失（如张拉时梁体混凝土弹性压缩等），在实际施工中，需考虑2.5%的张拉力进行预应力补偿，因此控制张拉力为设计的1.025倍。注意！1.025倍控制张拉力不属于超张拉，而是对损失应力进行补偿。2.4、工具锚锚塞回缩值（δ2

）的量测在钢绞线开始张拉，当千斤顶张拉力，达到钢绞线张拉至初始拉力（设计控制拉力的10～15%），已把松弛的预应力钢绞线拉紧，此时应将千斤顶充分固定，精确量取从千斤顶工具锚锚环外露端面至钢绞线外露端头的长度b1，当千斤顶张拉力达到钢绞线预应力张拉设计控制拉力时，再量取从千斤顶工具锚锚环外露端面至钢绞线外露端头的长度b2，工具锚锚塞回缩量即为：

δ2

=b1-b2当预应力钢绞线由很多单根组成时应每根量测，取其平均值进行计算，最少不得少于三根。注意：

此回缩的出现仅对张拉伸长值的计算有影响，不引起张拉力的减小。3、张拉工艺及要求3.1、张拉工艺流程此两步为预制时采用，现浇时同钢筋绑扎一起完成1)张拉前检查：a、检查梁体缺陷处理情况，确认不影响张拉质量；b、检查梁体砼强度是否达到设计张拉强度，本标段箱梁为达到90%的设计强度才能张拉；c、检查锚具，确认已按规定检验合格，且无污物；d、检查钢绞线，确认有技术合格证并已按规定检验合格，且外表无损伤、扭结、油污等；e、检查孔道情况，确认无积水和污物；f、检查锚垫板平面，确认干净且与孔道轴线垂直；g、检查张拉设备，确认运转正常，且千斤顶和油表均已配套校验标定并在有效期内。2)钢绞三线下三料、三编束三及穿三束及三锚具三安装三：对于三现浇三箱梁三该工三序同三钢筋三绑扎三一起三完成三，即三在箱三梁混三凝土三浇筑三前完三成。三锚具三安装三在砼三浇筑三后钢三绞线三张拉三前完三成。钢绞三线下三料长三度等三于孔三道净三长加三两端三的预三留长三度，三预留三长度三为工三作锚三长、三千斤三顶工三作长三度、三工具三锚长三及钢三绞线三露出三锚具三的长三度(取10三~2三0三cm三)之和三。一三般两三端张三拉时三每端三取60～12三0三cm；一三端张三拉时三，锚三固端三预留三长度三为锚三具长三度加3三cm。钢绞三线可三单根三穿入三孔道三，也三可整三束同三时穿三入孔三道。三单根三穿人三时，三应防三止出三现扭三结现三象；三整束三入束三时，三应理三顺编三束，三同时三沿长三度方三向每三隔2～3三m用铁三丝捆三扎一三道，三并在三钢束三前端三安装三特制三的牵三引头三。钢三束较三短时三，可三采用三人工三穿束三，较三长时三则采三用穿三束机三。张拉三端锚三固体三系构三造图固定三端锚三固体三系构三造图张拉三端锚三具与三千斤三顶安三装示三意图张拉三前锚三具安三装示三意图连接三器锚三固构三造图施工三缝位三置张三拉示三意图喇叭三形铸三铁垫三板三分三式夹三片锚三具锚板两分三式夹三片钢绞三线夹片锚板锚板锚板夹片夹片三式锚三具示三意图3)张拉三顺序三及步三骤:对称三张拉三，梁三中线三左、三右钢三束之三差不三得超三过一三束，三按先三中间三后两三边、三先下三后上三的顺三序张三拉：①三确认三孔道三内的三钢绞三线根三数后三，安三装与三之配三套的三锚板三及夹三片，三并用三短钢三管套三在钢三绞线三上，三沿着三钢绞三线将三夹片三敲击三整齐三，然三后安三装限三位板;②用手三拉支三架上三的倒三链滑三链吊三装千三斤顶三，使三之与三孔道三中心三对中三。再三安装三工具三锚，三夹紧三钢绞三线，三务必三使钢三绞线三顺直三无扭三结;③千斤三顶缓三慢进三油至三初始三油压三，在三此过三程中三拨正三千斤三顶，三使千三斤顶三与锚三具对三中，三确保三孔道三、锚三具、三千斤三顶三三者同三心，三两端三张拉三尽量三同步;④张拉三到初三始应三力时三停止三进油三，检三查夹三片情三况，三量测三孔道三口至三工具三锚的三长度三、活三塞及三工具三锚夹三片外三露值三，然三后千三斤顶三缓慢三进油三张拉;3)张拉三顺序三及步三骤:⑤张拉三至控三制应三力时三停止三进油三，并三持荷5三mi三n，量三测千三斤顶三活塞三伸长三值及三夹片三外露三值;⑥计算三实际三伸长三值，三并与三理论三伸长三值比三较，三误差三应在±6三%范围三内。三否则三应退三锚，三待查三明原三因、三确定三对策三后，三重新三张拉;⑦确认三伸长三值符三合要三求后三，千三斤顶三回油三，夹三片自三动锚三固;⑧检查三有无三滑丝三、断三丝现三象，三确认三符合三要求三后，三退除三张拉三设备三，该三钢束三张拉三结束三。量测三千斤三顶活三塞延三伸量三，以三此作三为计三算实三际伸三长值三的依三据4)端头三钢绞三线切三割钢束三全部三张拉三完且三确认三符合三要求三后，三切割三端头三钢绞三线。三切割三处距三锚具30～40三m三m，使三用手三提砂三轮机三切割三，严三禁使三用气三焊。施工三缝位三置锚三固示三意图钢绞三线锚三固后三外露三长度三一般三为30三~4三0m三m3.三2张拉三质量三要求1)张拉三实际三伸长三值不三超过三理论三伸长三值的±6三%。2)全梁三断面三断丝三之和三不超三过该三断面三钢丝三总数三的1%，并三不得三位于三梁体三同一三侧，三且不三影响三整根三钢绞三线拉三断；三每束三滑丝三或断三丝数三不超三过一三丝。注意三！钢三绞线三断丝三是指三单根三钢绞三线内三钢丝三的断三丝。3.三3钢束三滑丝三的判三断及三滑丝三、断三丝的三处理1)滑丝三的判三断：张拉三前先三将所三有钢三绞线三尾端三切割三成一三个平三面或三采用三与钢三绞线三颜色三反差三较大三的颜三料标三出一三个平三面，三钢束三张拉三锚固三后若三工作三锚回三缩量三大于8m三m，则说三明钢三绞线三束出三现了三整体三滑丝三，应三更换三工具三锚夹三片或三限位三板后三再行三张拉三。工作三锚回三缩值三可按三下列三公式三计算三：δ1=限位三板深三度—工作三锚夹三片的三外露三量。再检三查钢三绞线三尾端三标记三是否三仍为三一个三平面三，如三平面三出现三变化三，说三明有三个别三钢绞三线出三现了三滑丝三现象三，必三须采三取措三施及三时处三理。限位三板由三厂家三特制三，槽三口深三度与三不同三千斤三顶型三号有三关张拉三锚固三卸完三千斤三顶后三量测锚固三后夹三片外三露量三可用三直尺三量测2)滑丝三的处三理：三将卸三锚座三支承三在锚三具上三，用YC三25三0前卡三式小三千斤三顶放三张滑三丝钢三绞线三，直三到将三滑丝三夹片三取出三，换三上新三夹片三，再三张拉三至设三计控三制力三。如三遇严三重滑三丝或三在滑三丝过三程中三钢绞三线受三到严三重损三伤，三应将三锚具三上的三钢绞三线全三部卸三荷、三退锚三。3)断丝三的处三理：三常用三方法三：卸三荷→退锚→换钢三束→重新三张拉三。也三可采三取提三高其三他钢三绞线三或其三他钢三束的三控制三张拉三力以三补偿三断丝三损失三应力三的方三法进三行处三理。退锚三、放三张常三用的三前卡三式手三持千三斤顶4、提三高钢三绞线三张拉三质量三的控三制措三施梁体三内建三立的三最终三有效三预应三力是三通过三预应三力钢三束的三实测三伸长三值来三校核三的，三特别三是对三于逐三段现三浇施三工的三连续三箱梁三来说三，要三使其三长钢三束的三张拉三质量三满足三要求三，更三必须三从影三响钢三束伸三长值三的各三个因三素、三各个三环节三出发三，即三从施三工前三的准三备阶三段、三孔道三成型三留设三阶段三以及三预应三力钢三束的三张拉三阶段三采取三措施三加以三控制三，下三面从三以下三措施三加以三控制三：(1三)施工三前把三好设三备关三。千三斤顶三与油三泵及三压力三表应三定期三或根三据张三拉次三数配三套校三验标三定，三建立三起张三拉力三与压三力表三读数三的曲三线关三系。三在施三工过三程中三，张三拉设三备出三现反三常现三象或三发生三与前三期标三定时三的正三常状三态不三同时三，均三应重三新标三定，三以保三证张三拉力三准确三性。三张拉三设备三设专三人使三用和三管理三，做三好千三斤顶三和油三压表三的编三号，三保证三张拉三设备三的配三套使三用。(2三)施工三前把三好材三料关三。箱三梁钢三束较三长，三换束三工作三难度三相当三大，三应避三免因三为使三用不三合格三的钢三绞线三而进三行换三束，三且长三束张三拉增三加了三千斤三顶的三张拉三回程三和锚三具的三临时三锚固三次数三，必三须加三强对三原材三料锚三固能三力的三检验三，避三免因三原材三料不三合格三而造三成张三拉失三败。(3三)提高三长束三孔道三的成三型精三度。三这一三点对三于分三阶段三现浇三施工三的连三续箱三梁桥三来说三，钢三束孔三道的三成型三精度三显得三尤为三关键三。孔三道实三际线三形与三设计三线形三偏差三大，三无端三增加三了预三应力三损失三，直三接影三响了三梁体三建立三的有三效预三应力三，降三低结三构的三应力三储备三，严三重者三将出三现钢三绞线三拉断三的现三象。三因此三更应三重视三孔道三的成三型质三量，三做好三如下三几个三方面三的工三作：②孔三道与三普通三钢筋三发生三位置三干扰三时，三可适三当移三动或三弯折三普通三钢筋三，避三免孔三道发三生局三部弯三曲现三象。③严三格控三制波三纹管三的接三管连三接质三量，三特别三是梁三段分三段处三孔道三的连三接质三量，三严禁三孔道三在分三段处三出现三折角三的不三平顺三连接三。④保三证孔三道与三端部三喇叭三管的三顺直三度，三绝不三允许三有折三角存三在。三安装三封头三模板三时，三必须三按喇三叭管三张拉三平面三的准三确倾三角进三行固三定。⑤混凝三土浇三筑时三，在三波纹三管的三两侧三应尽三量对三称下三料，三振动三棒不三可碰三撞到三波纹三管，三注意三控制三波纹三管上三浮现三象的三发生三，避三免孔三道的三局部三变形三、偏三摆。①孔三道的三定位三钢筋三必须三牢固三准确三，并三将其三点焊三在稳三定的三结构三钢筋三上，三孔道三破损三处和三接管三处须三用胶三布缠三裹密三封，三以免三引起三漏浆三。(4三)设专三人统三一指三挥，三严格三按既三定的三张拉三工艺三进行三操作三。长三束张三拉施三工人三员多三，分三布面三广，三容易三造成三施工三混乱三，影三响质三量，三为了三避免三这一三现象三的发三生，三必须三设专三人进三行统三一指三挥，三固定三张拉三操作三人员三，两三端张三拉操三作使三用对三讲机三进行三清晰三联系三。在三张拉三过程三中，三应注三意是三否有三异常三现象三如响三声、三油压三表指三针抖三动等三，精三神要三集中三，张三拉完三成后三检查三钢绞三线上三夹片三留下三的咬三痕，三对比三钢绞三线束三上作三标记三的颜三料平三面，三以尽三早发三现有三否滑三丝、三断丝三问题三。如三出现三滑丝三，按三上述三方法三及时三处理三。经三常检三查工三具锚三夹片三和限三位板三，以三及时三进行三更换三。(5三)重视三钢绞三线束三伸长三值的三量测三与计三算。三在现三浇箱三梁长三钢束三的张三拉施三工中三，伸三长值三的量三测和三记录三尤为三重要三。5、张三拉其三他问三题探三讨5.三1理论三伸长三值计三算参三数的三取用Eg、k和μ的取三用对三张拉三理论三伸长三值计三算结三果的三可靠三性影三响较三大，三而在三实际三计算三中，三对Eg、k和μ的取三用很三不一三致。三对Eg有的三取用三钢绞三线抽三样检三测值三，有三的取三用规三范提三供的三参考三值；三对k和μ，有三的取三用首三次张三拉前三的检三测值三，有三的取三用规三范提三供值三。建三议Eg计算三采用三设计三提供三值，三伸长三值修三正时三取用三钢绞三线出三厂技三术合三格证三给出三值，k和μ若设三计已三提供三则采三用设三计值三，否三则取三用规三范提三供值三。注意三：另三外进三场钢三绞线三每捆三附有三铁牌三合格三证，三其参三数与三出厂三书面三合格三证相三对应三，施三工时三需做三好保三存并三做好三每捆三的跟三踪记三录！伸长三值的三修正三公式三为：式中三：E、A为计三算采三用的三钢绞三线弹三性模三量及三截面三积；E′、A′为实三测钢三绞线三弹性三模量三及截三面积；E=三1.三95×105MP三a；A=三14三0m三m2；△为三计算三得到三的伸三长值三；△′为为三修正三后的三伸长三值。5.三2锚固三时工三作锚三回缩三造成三的应三力损三失锚固三时工三作锚三夹片三回缩三产生三应力三损失三。设三计上三一般三考虑4～6三mm的钢三绞线三回缩三值（三本桥三设计三提供三为6m三m，可三按公三式δ1=限位三板凹三槽深三度-工作三锚夹三片的三外露三量来复三核）三。实三际施三工中三易出三现锚三塞回三缩超三标现三象，三因为三锚塞三是靠三限位三板的三限位三槽控三制，三而限三位板三的两三个面三分别三适用三于不三同直三径的三两种三钢绞三线，三限位三槽深三浅不三一，三钢绞三线直三径大三者，三其槽三深，三反之三则浅三。张三拉时三易用三错，三若粗三钢绞三线用三浅槽三面，三易断三丝，三容易三发现三；反三之，三则不三易发三现，三造成三应力三损失三超标三。往三往限三位板三的槽三深与三钢绞三