客专箱梁预应力施工论文

（建筑工程管理）客专箱梁预应力施工论中铁五局哈大铁路客运专线论文集题目浅谈客运专线后张法预应力混凝土简支箱梁预应力张拉姓名杨银强公司中铁五局六公司总队哈大客运专线二总队职务无职称助理工程师日期2009年12月16日浅谈客运专线后张法预应力混凝土简支箱梁预应力张拉中铁五局六公司杨银强指导老师廖宇峰梁水泉【摘要】本文就哈大客运专线某梁场后张法预应力混凝土简支箱梁预应力张拉施工工艺（包括张拉前、张拉中、张拉后）进行了全面的阐述，提出预应力张拉技术的核心一“双控技术且对导致预应力损失的各因素进行列举和分析，进而获得相应的控制方法和措施。【关键词】后张法箱梁预应力张拉“双控”预应力损失近年来后张法预应力混凝土箱梁施工技术于我国桥梁工程和高速铁路事业中应用越来越广泛，其中预应力张拉控制技术是保证预应力混凝土桥梁生产质量的关键技术之壹，直接关系到桥梁的使用安全问题。预应力张拉控制技术的核心是“双控”即应力为主和应变作校核，因此，本人认为有必要对影响应力和应变各因素进行列举和分析，进而提出控制这些因素的方法和措施，以保证桥梁质量过关和使用安全。1 施工工艺1.1 张拉前1.1.1内业准备1.1.1.1预应力的建立及转化张拉是预应力施工工艺中最关键的环节，客专箱梁壹般采用三次张拉工艺：预张-初张-终张，预应力钢绞线采用技术条件符合GB/T52242003要求的1X7标准型公称直径为15.20mm,强度级别为RYj=1860Mpa的低松弛钢绞线，弹性模量Ep=1.95xi05Mpa。张拉前，首先要建立准确的预应力，预应力的确定不仅要核对设计图纸，仍要根据现场实测的管道摩阻预应力损失算得管道摩擦系数科和管道偏差系数k及时对控制应力进行调整，新技术条件中规定于试生产期间应至少进行2件瞬时损失测试，正常生产后每100件进行壹次测试。根据调整后的控制应力值，算出锚外张拉力；P=NX（k3sX1000.ok一调整后的控制应力值（Mpa）P锚外张拉力(KN)N预应力钢绞线的根数Ap每根预应力钢绞线的截面面积(m2)设计图纸上控制应力dK是和钢绞线的极限抗拉强度RYj有密切关系的，其中预张和初张的控制应力dk=0.5RYj=930Mpa,而终张拉的控制应力(TK=0.70.8RYj。由于张拉力是转化为和油压千斤顶配套使用的油表的读数来施加给预应力钢绞线的，所以于张拉前必须对张拉设备(包括千斤顶和油压表)进行精心标定：测定千斤顶油压表读数和实际张拉力的关系；测定千斤顶的标定系数、负载效率及内摩阻，以判定千斤顶质量的优劣，这是关系到千斤顶张拉力准确可靠和否的关键所于。把相应的张拉力代入关系式计算出油表读数制成表格便于现场施工。1.1.1.2钢绞线理论伸长值的调整和计算理论伸长值是用来检验预应力施加是否精准的，所以计算理论伸长值、现场实测伸长值和理论伸长值的差异变的尤其重要。钢绞线理论伸长值的调整和计算是通过管道摩阻试验测得管道摩擦系数科和管道偏差系数k对应力进行调整后来实现的，应力和应变是壹壹对应的，其计算关系式：AL=(PpL)/(ApEp):Pp=P(1-e-(kx+)/(kx+科9.式中：AL各分段预应力筋的理论伸长值(mm);Pp各分段预应力筋的平均张拉力L一预应力筋的分段长度;Ap预应力筋的截面面积（mm2）；Ep预应力筋的弹性模量（Mpa）；P预应力筋张拉端的张拉力，将钢绞线分段计算后，为每分段的起点张拉力，即为前段的终点张拉力（N）；。一从张拉端至计算截面曲线孔道部分切线的夹角之和，分段后为每分段中各曲线段的切线夹角和（rad）;x从张拉端至计算截面的孔道长度，整个分段计算时x等于L（m）；k孔道每束局部偏差对摩擦的影响系数（1/m），管道弯曲及直线部分全长考虑该影响；科一预应力筋和孔道壁之间的摩擦系数。进行分段计算时，靠近张拉端第壹段的终点力即为第二段的起点力，每段的终点力和起点力的关系如下式：.Pz=PqePz一分段终点力（N）Pq分段的起点力（N）表中计算时：将锚外的张拉力P*（1-0.06）换成锚下的起始张拉力来开始计算,表中的L是管道的长度。预应力筋弹性模量Ep和截面面积Ap应以进场的预应力筋按规定检测频率检测所得，不能以弹模1.95X105MPa定值和公称面积代替。且于Eg、Ag发生变化时应及时调整理论伸长值和张拉控制应力。钢绞线弹性模量壹般取（19510）kN/mm2,可是准确地测试弹性模量是很难的，需要足够长的时间以及经验。成束张拉时的行为和试验室的单根拉伸是不同的，于尺寸允许的范围内，钢绞线的实际截面面积和公称值通常是不同的。32米箱梁预应力钢绞线理论伸长量计算表一（壹）钢绞线编号分段EP(105Mpa)Ap(2mm)nL(m)0(rad)KKL+科0e-(KL+科)Pq(KN)Pz(KN)Pp(KN)L(cm)2L(cm)N1aN1b11.9514093.16800.004070.640.012890.9871890081652.241631.071641.632.1220.0421.9514091.0470.06980.004070.640.048940.9522366261631.071553.171591.80.6831.95140911.70400.004070.640.047640.9534814771553.171480.911516.757.23N2a11.9514093.41800.004070.640.013910.986185051652.241629.411640.82.2820.36N2D421.9514091.0470.06980.004070.640.048940.9522366261629.411551.591590.180.6831.95140911.70400.004070.640.047640.9534814771551.591479.411515.217.22N3（竖弯）11.9514094.69400.004070.640.01910.9810767561679.561647.781663.623.1820.2821.9514092.2690.11340.004070.640.081840.921418891647.781518.291582.151.4631.9514099.27300.004070.640.037740.962962211518.291462.0614905.62N3（平弯）11.9514091.80400.004070.640.007340.9926846091684.921672.61678.751.2321.9514092.0940.13960.004070.640.097880.9067545921672.61516.631593.341.3631.95140912.33900.004070.640.050220.951022361516.631442.351479.187.439N4（竖弯）11.9514094.69400.004070.640.01910.9810767561685.61653.471669.363.1920.6621.9514092.2690.11340.004070.640.081840.921418891653.471523.541587.621.4731.9514099.25500.004070.640.037670.9630327591523.541467.221495.25.63N4（平弯）11.9514091.91300.004070.640.007790.992244322685.361672.291678.821.3121.9514091.0470.06980.004070.640.048940.9522366261672.291592.421632.030.7031.95140913.25800.004070.640.053960.9474699481592.421508.771550.228.36N5（竖弯）11.9514097.25600.004070.640.029530.9708998861684.921635.891660.294.9020.4621.9514092.2690.11340.004070.640.081840.921418891635.891507.341570.741.4531.9514096.729500.004070.640.027390.9729826141507.341466.621486.894.07N5（平弯）11.9514091.80400.004070.640.007340.9926846091684.921672.61678.751.2321.9514092.0940.13960.004070.640.097880.9067545921672.61516.631593.341.3631.95140912.35700.004070.640.050290.95095271516.631442.251479.137.44N6（竖弯）11.9514097.25600.004070.640.029530.9708998861685.361636.321660.724.9020.8021.9514092.2690.11340.004070.640.081840.921418891636.321507.731571.151.4531.9514096.71100.004070.640.027310.9730558781507.731467.111487.334.06N6（平11.9514091.91300.004070.640.007790.992244321685.361672.291678.821.31弯）221.9514091.0470.06980.004070.640.048940.9522366261672.291592.421632.030.7031.95140913.27600.004070.640.054030.9474005391592.421508.661550.168.38N7（竖弯）11.9514099.81800.004070.640.039960.9608285831684.921618.921651.76.6020.5921.9514092.2690.11340.004070.640.081840.921418891618.921491.71554.451.4431.9514094.184500.004070.640.017030.9831132911491.71466.511479.072.52N7（平弯）11.9514091.80400.004070.640.007340.9926846091684.921672.61678.751.2321.9514092.0940.13960.004070.640.097880.9067545921672.61516.631593.341.3631.95140912.37400.004070.640.050360.9508869061516.631442.151479.087.45N8（竖弯）11.9514099.81800.004070.640.039960.9608285831685.361619.341652.136.6020.9421.9514092.2690.11340.004070.640.081840.921418891619.341492.091554.851.4431.9514094.16600.004070.640.016960.9831873181492.091467.011479.522.51N8（平弯）11.9514091.91300.004070.640.007790.9922443221685.361672.291678.821.3121.9514091.0470.06980.004070.640.048940.9522366261672.291592.421632.030.7031.95140913.29300.004070.640.05410.947334991592.421508.551550.118.39N9（竖弯）11.95140912.3800.004070.640.050390.950861751684.921602.131643.188.2820.7321.9514092.2690.11340.004070.640.081840.921418891602.131476.231538.321.4231.9514091.640500.004070.640.006680.9933454061476.231466.411471.310.98N9（平弯）11.9514091.80400.004070.640.007340.9926846091684.921672.61678.751.2321.9514092.0940.13960.004070.640.097880.9067545921672.61516.631593.341.3631.95140912.39200.004070.640.050430.9508172461516.631442.041479.027.46N10（竖弯）11.95140912.3800.004070.640.050390.950861751685.361602.551643.618.2821.0721.9514092.2690.11340.004070.640.081840.921418891602.551476.621538.721.4231.9514091.62200.004070.640.00660.9934202021476.621466.91471.750.97N10（平拶）11.9514091.91300.004070.640.007790.9922443221685.361672.291678.821.3121.9514091.0470.06980.004070.640.048940.9522366261672.291592.421632.030.7031.95140913.31100.004070.640.054180.9472655911592.421508.441550.058.40本表计算根据2009年8月20日铁专院关于对实测管道摩阻、喇叭口摩阻的回复中K=0.00407,产0.64,锚口和喇叭口合计为锚外控制应力的6.0%。由于是三次张拉工艺和初始应力选择不同，所以理论伸长值计算完后就涉及到推算伸长值，其计算公式:壹期张拉伸长值；以20%控制应力起始（含锚外工作段）（mm）:L1=（0.5/K）*H+10-3（0.5*RYj*2d）/Ep*（0.5-0.2K）/0.5终张拉伸长值；以20%控制应力起始（含锚外工作段）（mm）:L2=（H+（K*RYj*2d）/Ep）*0.8L1、L2一推算伸长值K一钢束控制应力和钢绞线极限抗拉强度的比值H钢束理论伸长值（mm）RJ钢绞线极限抗拉强度（Mpa）d一张拉工具锚和工作锚之间的参加张拉伸长的长度（不同型号白千斤顶，其长度不同，应现场量测）（m）1.1.2外业准备1.1.2.1 张拉设备根据设计要求选择锚具和千斤顶，因为锚具壹般是和千斤顶配套使用的：根据预应力钢绞线的伸长量，检查千斤顶的行程是否满足使用要求，因为不同的千斤顶其张拉行程是不同的,而且有的锚具可适合几种类型的千斤顶,应当尽量使千斤顶的行程壹次满足使用要求,同进仍必须满足张拉工艺的要求。根据所选定的千斤顶的最大张拉力及额定油压，配套相应的油泵。根据千斤顶重量，准备张拉挂顶架4个，滑轮葫芦4个。1.1.2.2 测量、标记、数据记录工具和防护设施根据预应力钢绞线的伸长量，选择准备钢板尺4把准备石笔便于标记。准备张拉防护架4个准备张拉记录表、油表读数通知单和签字笔。1.1.2.3 张拉机具的安装1.1.2.3.1 锚具的安装及准备工作将锚垫板内的混凝土清理干净，检查锚垫板的注浆孔是否堵塞。清除钢绞线上的锈蚀、泥浆。检查预应力孔道中是否有漏浆粘结预应力筋的现象，如有应予以排除。安装工作锚板，锚板应和锚垫板止口对正。于工作锚板每个锥孔内装上工作夹片，夹片安装后要齐平，必要时用专用工具轻敲，但不得重敲把夹片损坏。1.1.2.3.2 千斤顶的定位安装于工作锚上套上相应的限位板，根据钢绞线直径大小确定限位尺寸。装上张拉千斤顶，使之和高压油泵相连接。装上可重复使用的工具锚板。装上工具夹片（夹片表面涂上退锚灵）。1.2 张拉中1.2.1 张拉操作步骤预张拉、初张拉张拉操作步骤：0-20%8终（作伸长量标记：测量油缸伸长量，工具夹片外露量）-8预、初（静停持荷5分钟）-补拉到8预、初（测伸长值：测量油缸伸长量，工具夹片外露量，校核伸长值）-锚固-分级回油卸载（测量工作夹片外露量），必须处理好预张和脱模的先后顺序，防止梁体早期裂纹的出现。未经预初张拉的钢绞线终张拉程序：0-20%核（作伸长量标记：测量油缸伸长量，工具夹片外露量）-8终（静停持荷5分钟）-补拉到8终（测伸长值：测量油缸伸长量，工具夹片外露量，校核伸长值）-锚固-分级回油卸载（测量工作夹片外露量）；经预初张拉后的钢绞线终张拉程序：0-8预、初（作伸长量标记：测量油缸伸长量，工具夹片外露量）-8终（静停持荷5分钟）-补拉到8终（测伸长值：测量油缸伸长量,工具夹片外露量，校核伸长值）-锚固-分级回油卸载（测量工作夹片外露量）。1.2.2 张拉过程控制张拉过程的控制主要是落实“双控”一油表读数为主，钢绞线实际伸长量作校核，持荷5min,随时补压。张拉顺序必须按照图纸要求，对称张拉，自下而上。千斤顶、预应力孔道、锚具三者同圆心。俩端张拉同步，同时达到同壹荷载值，不同步率（5%10%）。1.3 张拉后3 次。若检查滑丝、断丝。检查工具锚处每根钢铰线的刻痕是否平齐，若不平齐说明有滑丝现象；全梁断丝、滑丝总数不得超过预应力钢丝总数的0.5%，且壹束内断丝不得超过壹丝，也不得于梁体的同壹侧。因处理滑、断丝而引起钢绞线束重复张拉时，同壹束钢绞线张拉次数不得超过钢绞线和锚具因滑丝而留有明显刻痕时，须更换钢绞线和夹片。张拉俩端伸长值相差不得大于10% 。计算实际伸长值和理论伸长值的差值，控制于6%以内,即:|AL理-AL实|WW或(1-6%)AL理WAL实W(1+6%)AL理如果校核不满足上式，应暂停张拉，待查明原因采用措施后，方可继续张拉。用石笔于工作锚头钢绞线处做标记，便于观察钢绞线回缩，每端钢绞线回缩量控制于6mm以内，如钢绞线伸长值偏差超过规定范围，查明原因后重新张拉。箱梁终张后应实测梁体弹性上拱，实测30d上拱值不宜大于1.05倍设计计算值且不大于10mm。终张拉结束24h复查确认钢绞线无新的滑脱、断裂时方可进行锚外钢绞线头的切割，切割采用砂轮切割机逐根进行切割，切割处距离工作夹片外3040mm,切割钢绞线时注意做好冷却处理，终张拉48h内为防止预应力损失，必须进行孔道压浆，如特殊情况不能及时压浆的，应采取保护措施，保证锚固装置及钢绞线不被锈蚀，以防滑丝。2预应力损失2.1 预应力损失分类瞬时损失：管道摩阻、锚口及喇叭口摩阻、弹性压缩、锚具回缩；长期损失：混凝土收缩徐变损失、预应力筋松弛损失。2.1.1 瞬时损失2.1.1.1管道摩阻损失123 4图1管道摩阻示意图锚垫板钢束 管道2.1.1.1.1管道摩阻损失组成P2/P1 =e-(kx+ 科。由摩擦引起的摩阻（摩擦系数科）由管道偏差引起的摩阻（摆动系数k,且和管道长度有关）因此，设计规范中计算管道摩嘲骑船分式为:1.工具锚2.主动端千斤顶3.对中垫4.主动端传感器5.被动端传感器6.被动2.1.1.1.2影响管道摩阻损失的主要因素摩擦系数-管道弯起的角度；管道的长度；直管道的平顺程度。2.1.1.2 锚口摩阻损失图2锚口摩阻示意图2.1.1.2.1 影响锚口摩阻损失的主要因素夹片的加工精度；限位高度；钢绞线的直径2.1.1.3 弹性压缩及回缩损失弹性压缩损失主要取决于梁体混凝土及钢绞线弹性模量、张拉顺序和张拉吨位；壹般情况下，只要终张拉时梁体的弹性模量满足设计要求，实测弹性压缩损失往往小于设计值。2.1.2长期损失2.1.2.1 松弛损失松弛损失主要由钢绞线的原材料性能、加工工艺决定，相对较稳定（2.5%）。2.1.2.2 收缩徐变损失主要影响因素包括：混凝土的弹性模量、张拉龄期、混凝土的配合比、初始应力的大小、外界环境等。3控制预应力损失的方法或措施3.1 严格控制孔道定位预应力孔道位置的准确性决定了管道摩阻预应力损失的大小，关系到预应力的调整和理论伸长量的准确计算。所以，预应力筋预留孔道的尺寸和位置偏差应符合设计、规范要求，施工中如普通钢筋和预应力抽拔橡胶管于空间发生干扰时，可适当移动普通钢筋以保证预应力钢绞线和抽拔橡胶管位置准确，抽拔橡胶管要平直、圆顺畅通，无折起.抽拔橡胶管应采用定位钢筋固定安装，使其能牢固地置于设计位置，且于混凝土浇筑期间不产生位移，固定各种成孔抽拔橡胶管用的定位钢筋的间距，壹般不大于0.5m，对于曲线抽拔橡胶管宜适当加密和设计防崩钢筋。抽拔橡胶管采用套管法，且于套管内要对口、居中，俩端的环向缝隙用胶带封闭严密不得漏浆，灌浆孔和排气孔应符合设计及规范要求的位置。预埋孔道端部的锚垫板平面应垂直于孔道轴线，锚垫板孔中心要对准抽拔橡胶管中心，安装应牢固，预埋的螺旋加劲钢筋应尽量紧靠锚垫板，以更好地分散此处应力，锚垫板上的灌浆孔应布置于下方。3.2 严格控制预应力材料的质量和使用性能3.2.1 钢绞线目前用于预应力的钢绞线多采用低松驰的高强度钢绞线，每批进场的预应力钢绞线必须经外观（直径偏差、椭圆度等）、力学性能（包括硬度、抗拉强度、弹性模量、松弛率等）检验合格后方可投入使用。钢绞线于穿束前表面不得带有润滑剂，油渍等降低钢绞线和混凝土粘结力的物质，表面允许有轻微浮锈但不得锈蚀成目视可见的麻坑，穿束前应彻底除锈，因此钢绞线现场存放要采取覆盖措施。3.2.2 锚夹具和连接器锚具、夹片、钢绞线于外观尺寸上必须满足要求才能配套使用，锚孔太小钢绞线不能通过、锚孔太大夹片很难夹住钢绞线，而且锚具的选择仍要和所用千斤顶的型号配合。预应力筋用锚具、夹具和连接器进场时作进场复验，主要对锚具、夹具、连接器作静载锚固性能试验，且按出厂检验方案中所列指标（包括锚固效率系数、硬度、锚固能力）、核对材质、机加工尺寸等。如供货方提供了有效的出厂试验方案，可不再作静载锚固性能试验。锚具、夹具和连接器使用前应进行外观质量检查，其表面应无污物、锈蚀、机械损伤和裂纹，否则应根据不同情况进行处理，确保使用性能后张预应力混凝土孔道成型材料应具有刚度和密闭性，于浇筑混凝土过程中不应变形，其咬口及连接处不应漏浆。成型后的管道应能有效地传递水泥浆和周围混凝土的粘结力。3.2严格控制张拉设备的标定3.2.1 千斤顶千斤顶可采用由计量部门校正过的压力机、传感器、测力计进行标定, 且且必须和油泵、油表配套标定。标定时应先加到最大使用压力的1.1 倍试压3次;标定时应保证使千斤顶的活塞伸出的长度为全部行程的1P/3 左右 ,再使千斤顶受力,最好做到当油压增到张拉控制应力时,活塞位置和实际张拉的位置相同；标定的分级应根据张拉最大油压值进行分级，壹般按第45MPa为壹级，但不应少于8个点;加压时应做到缓慢增加，速度均匀。于使用压力机进行标定时应先将千斤顶放到压力机上，将压力机活塞升起壹定高度（35cm）后，调零以消除千斤顶自重的影响，然后将压力机的送、回油阀全部关牢，再对千斤顶充油、加压，以保证千斤顶始终处于主动状态。于标定中，应注意压力机活塞的下降情况，以防将压力机压坏；读数时应以油压表的数据为准,同时读取油压表和压力机的读数。需要重复进行3次,取平均值。标定误差壹般不得超过3%;于计算千斤顶张拉力和油表读数的关系式时,不得取主动态和被动态标定结果的平均值。主动态和实际工作状态相同,因而,目前张拉中均采用主动态标定的数值。对配套标定的千斤顶、油泵、油表进行标识,以防混用。3.2.2油压表油压表的标定周期为壹周,使用前必须检查油压表指针是否归零、是否能稳压、是否漏油。若有之上问题必须重新和千斤顶配套标定后方可使用，标定好后贴上有效标签，便于下次标定后使用。4 结语对保证预应力混凝土预应力混凝土张拉技术涉及的环节较多,因此把好张拉控制技术的每壹个环节,最大限度的降低预应力损失来提高有效预应力，桥梁的使用寿命和安全均是十分关键的。参考文献1邹焕祖,刘自明.预应力混凝土空间长钢绞线束孔道摩阻损失的测试方法.桥梁建设,1993(4)2吴昌期、杨家沪、韩凤华：预应力混凝土梁桥施工，人民交通出版社，19813GB14370-2000-T预应力筋用锚具、夹具和连接器4GBT5224(2003)预应力混凝土用钢绞线5 时速350km铁路预应力混凝土预制梁技术条件