从莞线预应力张拉施工技术培训

从莞线连续箱梁后张预应力施工技术培训2012年7月1、预应力工作原理1.1预应力应用范围(1)连续箱梁(2)地面桥涵横梁预应力束；先张法预应力空心板。顶板横向预应力束（扁锚）；(3)钢管混凝土拱桥腹板预应力束；顶板、底板纵向预应力束；竖向预应力（螺纹钢筋）。(1)为什么要施加预应力（被动受力变为主动受力）普通钢筋砼:抗拉极限应变0.0001～0.0015，易开裂。受拉钢筋应力30Mpa,混凝土开裂。普通钢筋混凝土施加预应力:可避免混凝土过早出现裂缝;充分钢筋发挥作用。1.2预应力工作原理1、预应力工作原理1、预应力工作原理1.2预应力工作原理1、预应力工作原理1.2预应力工作原理1、预应力工作原理1.2预应力工作原理1.2预应力工作原理（欲擒故纵）1、预应力工作原理(2)施加预应力的优点提高混凝土构件的抗裂能力，改善结构的耐久性；充分利用高强度钢筋和高强度混凝土的性能，减少结构的截面尺寸和自重；提高混凝土构件的刚度，减小了变形，提高结构的跨径。(3)施加预应力的方法先张法后张法2、预应力施工工艺预应力施工工序包括：材料进场检验、制作与安装、混凝土浇筑、张拉与锚固、压浆与封锚保护等。2.1材料进场检验预应力材料有预应力筋、锚具、波纹管、预应力螺纹钢筋等，应按现行规范要求进行检验，合格后方可进场使用。2、预应力施工工艺2、预应力施工工艺2.2制作与安装钢绞线是成盘状供应，不需要对焊接长。制作工序是：开盘→下料→编束。2.2.1钢绞线下料：宜采用砂轮切割机切割，不得采用电弧切割。钢绞线加工2、预应力施工工艺2.2.2编束：宜用20号铁丝绑扎，间距2～3m，编束前先将钢绞线理顺，使各根钢绞线松紧一致。2.2.3钢绞线下料长度：采用夹片锚具、穿心式千斤顶张拉时，按下式计算：两端张拉：L＝l+（l1+l2+l3+100）一端张拉：L＝l+2（l1+100）+l2+l3式中：l——构件的孔道长度；l1——夹片式工作锚厚度；l2——穿心式千斤顶长度；l3——夹片式工具锚厚度。2、预应力施工工艺2.3孔道预留留设孔道主要为穿预应力钢筋（束）及张拉锚固后灌浆用。预留孔道形状有直线、曲线和折线形，孔道留设方法有钢管抽芯法、胶管抽芯法和预埋管法。其直径与布置根据构件的受力性能、张拉锚固体系特点及尺寸确定。预制构件预留孔道现浇构件预留孔道预埋管法：预埋管法可采用薄钢管、镀锌钢管和金属螺旋管、塑料波纹管，埋入后不再抽出，可用于各类形状的孔道，是目前大力推广的孔道留设方法。波纹管要求：在1KN径向力作用下不变形，使用前进行灌水试验，检查有无渗漏，防止水泥浆流入管内堵塞孔道；安装就位过程中避免反复弯曲，以防管壁开裂。塑料波纹管金属螺旋管2、预应力施工工艺构件中固定：用钢筋井字架,间距不大于0.8～1.0m;螺旋管固定后，必须用铅丝与钢筋扎牢，防止浇筑砼时螺旋管上浮而造成严重事故。曲线孔道的固定在孔道留设的同时应留设灌浆孔和排气孔。⑴灌浆孔：一般在构件两端和中间每隔12m设置一个灌浆孔，孔径20～25mm（与灌浆机输浆管嘴外径相适应），用木塞留设。灌浆孔、排气孔与泌水孔曲线孔道应在最低点设置灌浆孔，以利于排出空气,保证灌浆密实；一个构件有多根孔道时，其灌浆孔不应集中留在构件的同一截面上，以免构件截面削弱过大。⑵排气孔与泌水孔：构件的两端留设排气孔，曲线孔道的峰顶处应留设排气兼泌水孔，必要时可在最低点设置排水孔。灌浆孔的方向应使灌浆时水泥浆至上而下垂直或倾斜注入孔道；木塞留设灌浆孔波纹管上留设灌浆孔灌浆孔的最大间距，抽芯成孔的不宜大于12m，预埋波纹管不大于30m。2.4预应力筋穿入孔道预应力筋穿入孔道按穿筋时机分有先穿束和后穿束,按穿入数量分有整束穿和单根穿；按穿束方法分有人工穿束和机械穿束。箱梁的人工后穿束预应力筋穿插入孔道的箱梁长度在50m以内的二跨曲线束，多采用人工穿束；对超长束、特重束、多波曲线束应采用卷扬机穿束；目前穿束机穿束在越来越多的工程中得到使用。先穿束在砼浇筑前穿束，省力，但穿束占用工期，预应力筋保护不当易生锈；后穿束在砼浇筑后进行，不占用工期，穿筋后即进行张拉，但较费力。XX工程新式U型预应力锚索穿索试验2千斤顶定位安装3张拉1准备工作5封端4锚固2.5预应力筋张拉张拉示意动画2.5.1准备工作⑴块体拼装：分段制作的构件在张拉前完成拼装;⑵砼强度检验：砼强度应满足设计要求，设计无要求时应不低于设计强度的80%，块体拼装立缝处的砼或砂浆强度不低于砼强度的40%，且不得低于15N/mm2;⑶构件端头清理；⑷搭设张拉台，安装锚具与张拉设备。张拉台搭设2.5.2张拉方式根据构件的特点、预应力筋的形状和长度及施工方法，预应力筋张拉有如下几种张拉方法：⑴一端张拉方式：张拉设备放在构件的一端进行张拉，适用于长度≤30m的直线预应力筋与锚固损失影响长度Lf≥0.5L(L为预应力筋长度)的曲线预应力筋；⑵两端张拉方式：张拉设备放在构件的两端进行张拉，适用于长度＞30m的直线预应力筋与锚固损失影响长度Lf＜0.5L的曲线预应力筋；⑶分批张拉方式：对配有多束预应力筋的构件分批进行张拉，由于后批预应力筋张拉所产生的砼弹性压缩对先批张拉的预应力筋造成预应力损失，所以先批张拉的预应力筋应加上该弹性压缩损失值，使分批张拉的每根预应力筋的张拉力基本相等。预应力箱梁的分批、对称张拉预应力T梁的分批张拉④分段张拉方式：在多跨连续梁板施工时，通长的预应力筋需要逐段进行张拉，第二段及后段的预应力筋利用锚头连接器与前段预应力筋进行接长。⑤分阶段张拉方式：为平衡各阶段的不同荷载,采取分阶段逐步施加预应力的方式。⑥补偿张拉方式：在早期预应力损失基本完成后，再进行张拉的方式。梁段的分段张拉施工2.5.3张拉顺序⑴张拉顺序的确定原则：①不使砼产生超应力;②构件不扭转与侧弯、结构不变位；③张拉设备的移动次数最少。所以张拉宜对称进行。预应力箱梁的对称张拉（2）张拉注意事项①当两端同时张拉一根预应力筋时，宜先在一端张拉、一端锚固，再在另一端张拉补足张拉力后锚固；③对于重要预应力砼构件，可分阶段建立预应力，即全部预应力先张拉50%之后，再第二次拉至100%。②为解决砼弹性压缩损失问题，可采用同一张拉值,逐根复拉补足张拉力；预应力钢绞线的逐根张拉2.5.4张拉程序预应力筋张拉程序应符合设计规定，设计未规定根据构件类型、张拉锚固体系、松驰损失等因素确定：⑴采用低松驰钢丝和钢铰线时，张拉程序为：0→Pj锚固Pj=σcon×AP（预应力筋截面积）锚具安装千斤顶安装夹片安装张拉施工⑵采用普通松驰预应力钢筋时，按超张拉程序，即：对镦头锚具等可卸载锚具：0→1.05Pj持荷5min→Pj锚固对夹片锚具等不可卸载锚具：0→1.03Pj锚固压力表读数张拉控制2、预应力施工工艺2.5.5伸长值校核校核伸长值可综合反映张拉力是否足够、孔道摩阻损失是否偏大、预应力筋是否有异常现象等。因此，张拉时应对伸长值进行校核，实际伸长值与计算伸长值的偏差大于±6%时，应暂停张拉，在采取措施调整后，方可继续张拉。伸长值校核伸长值校核2.6孔道灌浆预应力筋张拉后，应尽快进行孔道灌浆。一可保护预应力筋以免锈蚀，二使预应力筋与砼有效粘结，控制超载时裂缝的间距与宽度，减轻梁端锚具的负荷情况。灌浆料应采用强度等级不低于42.5的普通硅酸盐水泥配制，水灰比不大于0.45，其他指标见下表。灌浆管2011版新桥规规定（后张预应力孔道压浆浆液性能指标）水胶比：0.26～0.28；凝结时间：初凝≥5h，终凝≤24h；流动度（25℃）：初始流动度10～17s;30min流动度10～20s;60min流动度10～25s.24h自由泌水率（%）：0。3h钢丝间泌水率（%）:0。压力泌水率（%）：孔道垂直高度≤1.8m时，压力0.22MPa；孔道垂直高度＞1.8m时，压力0.36MPa。泌水率≤2%；自由膨胀率（%）：3h—0～2，24h—0～3；充盈度：合格；抗压强度（MPa）：3d时≥20，7d时≥40，28d时≥50；抗折强度（MPa）：3d时≥5，7d时≥6，28d时≥10。对钢筋的锈蚀作用：无。灌浆前应全面检查构件孔道及灌浆孔、泌水孔、排气孔是否畅通，对抽芯成孔的孔道采用压力水冲洗湿润,对埋波纹管孔道可用压缩空气清孔。宜先灌下层孔道，后灌上层孔道。灌浆工作应缓慢均匀进行，不得中断，并应排气通顺，在出浆口冒出浓浆并封闭排气口后，继续加压至不小于0.5N/mm2稳压3-5min，再封闭灌浆孔。对孔道直径较大且不掺减水剂或膨胀剂进行灌浆时,可采取“二次压浆法”或“重力补浆法”。超长孔道、大曲率孔道、扁管孔道、腐蚀环境的孔道可采用“真空辅助压浆法”。真空辅助压浆方法：采用真空泵抽吸预应力孔道中的空气，真空孔道达到-0.08Mpa的左右的负压力，然后在孔道的另一端用压浆机以不小于0.7Mpa的正压力将水泥浆压入预应力孔道，以此来提高孔道压浆的密实度。2、预应力施工工艺2.7后张法施工注意事项⑴后张法预应力构件，断裂或滑脱的数量严禁超过同一截面预应力筋总根数的1%(原规范3%)，且每束钢丝不得超过一根(对于多跨双向连续板，其同一截面应按每跨计算)。⑵预应力筋张拉锚固后实际建立的预应力值与设计规定检验值的相对允许误差为±5%。同一断面预应力束其有效预应力值不均匀度不超过±2%。⑶后张法预应力筋锚固后的外露部分宜用机械方法切割，其外露长度不宜小于预应力筋直径的1.5倍，且不小于30mm。长期的锚具，可涂刷防锈油漆或用封端砼封裹。⑷现浇砼构件的侧模板宜在预应力张拉前拆除，底模支架拆除时，孔道灌浆强度不应低于15N/mm2；波纹管事故锚垫板事故危险的堆放砼振捣事故⑸金属波纹管或无粘结预应力筋铺设后，其附近不得进行电焊作业，否则应采取防护措施。⑹砼浇筑时，应防止振动器触碰金属波纹管、无粘结预应力筋或端部预埋件，不得踏压或撞碰预应力筋、钢筋支架。封锚及锚垫板安装不符合规范要求预埋钢板定位不准确张拉槽积水钢绞线、波纹管锈蚀张拉槽泥浆污染3、预应力施工质量病害3.1预应力成孔过程（1）波纹管线形与设计要求偏差较大（管道未固定牢靠，混凝土浇筑时出现移位、上浮、踩压等）；（2）锚垫板与孔道轴线不垂直；（3）孔道连接部位密封不牢（管道之间、管道与锚垫板之间、泌水管与管道之间等）；（4）孔道漏浆、堵塞（原因包括管道本身有孔洞、孔道连接部位密封不牢以及锚垫板喇叭口和灌浆孔密封不严等）；（5）后穿束情况下，塑料管道高温下浇筑混凝土宜造成孔道堵塞。3.2预应力张拉过程（1）预应力筋滑丝、断丝（锚夹片硬度指标不合格、预应力筋锈蚀、锚具、夹片锈蚀、限位板与锚具不配套等）；（2）局部承压破坏（锚垫板下混凝土不密实、锚垫板下局部承压钢筋不足、锚垫板自身质量等）；（3）张拉伸长值异常（实际摩擦损失偏差、预应力筋弹性模量偏差、初始张拉取值、设备标定、量测或计算有误等）；（4）梁板扭曲变形过大、出现裂缝（张拉时构件受力不对称等）。3、预应力施工质量病害3、预应力施工质量病害3.3预应力灌浆过程及其它（1）真空灌浆时，真空泵吸瘪塑料波纹管造成孔道堵塞（负压不宜过大）；（2）孔道灌浆不密实（孔道堵塞、孔道漏浆、灌浆质量等）；（3）模板支撑系统不牢靠、混凝土浇筑时变形过大甚至垮塌；（4）梁体下挠变形过大，影响正常使用（有效应力不足，过早施加预应力使徐变预应力损失加大、预应力摩擦损失加大等）；（5）预应力耐久性问题（由于压浆不饱满，长期使用后预应力筋出现锈蚀脆断）。原因一：预应力张拉不合格在使用的预应力桥梁中发现，有相当数量的箱梁在顶板、腹板、底板、横隔板以及齿块等部位出现了各种不同形式的裂缝，其中箱梁腹板裂缝最为普遍和严重。▲病害案例对长沙环线月亮岛大桥（主跨7×96.0m预应力混凝土箱梁）进行检测：每跨箱梁内腹板存在裂缝，共发现裂缝194条，裂缝宽度大部分在0.1mm～0.5mm，裂缝长度在0.3m～3.0m。与桥梁行车方向夹角为30°～60°。有效预应力偏小，预应力度不足，结构过早出现裂缝，下挠超限。有效预应力偏大，可能导致预应力筋安全储备不足，结构过大变形或裂纹