论预应力混凝土施工工艺

2012年度科技论文(施工技术总结)论预应力混凝土施工工艺第1页论预应力混凝土施工工艺新疆公司乌市市政项目王留豫【内容摘要】针对乌市市政项目中出现的预应力混凝土施工工艺（盖梁后张工艺和空心板梁先张工艺）进行论述。【关键词】预应力混凝土后张法先张法一、预应力混凝土预应力混凝土是一种为了避免钢筋混凝土结构的裂缝过早出现，充分利用高强度钢筋及高强度混凝土，设法在混凝土结构或构件承受使用荷载前，通过施加外力，使得构件受到的拉应力减小，甚至处于压应力状态下的混凝土构件。1、预应力混凝土具有以下几点优点：（1）抗裂性好，刚度大。由于对构件施加预应力，大大推迟了裂缝的出现，在使用荷载作用下，构件可不出现裂缝，或使裂缝推预应力钢筋起着锚栓的作用，阻碍着构件斜裂缝的出现与开展，又由于预应力混凝土梁的曲线钢筋（束）合力的竖向分力将部分地抵消剪力。（2）提高受压构件的稳定性。当受压构件长细比较大时，在受到一定的压力后便容易被压弯，以致丧失稳定而破坏。如果对钢筋混凝土柱施加预应力，使纵向受力钢筋张拉得很紧，不但预应力钢筋本身不容易压弯，而且可以帮助周迟出现，所以提高了构件的刚度，增加了结构的耐久性。（3）节省材料，减小自重。其结构由于必须采用高强度材料，因此可减少钢筋用量和构件截面尺寸，节省钢材和混凝土，降低结构自重，对大跨度和重荷载结构有着明显的优越性。（4）提高构件的抗剪能力。试验表明，当受压构件长细比较大时，在受到一定的压力后便容易被压弯，以致丧失稳定而破坏。如果对钢筋混凝土柱施加预应力，使纵向受力钢筋张拉得很紧，不但预应力钢筋本身不容易压弯，而且可以帮助周围的混凝土提高抵抗压弯的能力。（5）提高构件的耐疲劳性能。因为具有强大预应力的钢筋，在使用阶段因加荷或卸荷所引起的应力变化幅度相对较小，故此可提高抗疲劳强度，这对承受动荷载的结构来说是很有利的。2、预应力混凝土缺点（1)预应力施工工艺的复杂性预应力混凝土构件加载预应力方法常常较为复杂：本工程中主要体现为盖梁的后张工艺2012年度科技论文(施工技术总结)论预应力混凝土施工工艺第2页和空心板梁的先张工艺。因为先张工艺和后张工艺具有一定的安全风险且施工技术质量等要求严格，所以需要一批专业的施工队伍进行施工。（2）预应力施工的专业设备预应力混凝土的施工设备较普通混凝土施工设备，更加多，更加复杂。如在张拉时所需的大型液压式千斤顶、盖梁后张法的后张平台、空心板梁张拉时的张拉台座、砂箱放张法所需的砂箱等。这些机械都需要专人负责才操作。（3）预应力混凝土造价昂贵相对于素混凝土和普通钢筋混凝土，预应力混凝土在施工设备，人员上所投入人力物力更大。空心板梁所需大型的制作场地，机械，小型器具，盖梁所需的注浆设备，吊车等。二、后张法预应力混凝土预应力混凝土的优点使得预应力混凝土结构在乌市克东路高架道路工程中被广泛应用。在本工程中高架桥盖梁的施工中我们用到了后张法预应力混凝土构件—盖梁，下面我们对盖梁的施工进行一下简单的介绍：1、混凝土盖梁的施工工艺流程盖梁支架的架设—测量放样—盖梁钢筋绑扎—预应力管道绑扎定位—预应力钢绞线穿插—模板支立—测量放样—浇筑混凝土—拆模—养生—达到设计强度80%后进行初次张拉—注浆—根据设计达到二次张拉条件后进行二次张拉—注浆—封锚2、盖梁的张拉本工程盖梁采用后张拉钢绞线束，分两批张拉。预应力钢绞线束采用ΦS15.20高强度低松弛钢绞线，FPK=1860Mpa，Ep=1.95×105Mpa。采用的群锚体系应符合国家标准GB/T14370-2007《预应力筋用锚具、夹具和连接器》的技术要求，配套锚固件须符合本工程的锚固构造及锚下局部承压强度要求。本工程盖梁张拉依据《城市桥梁工程施工与质量验收规范CJJ2-2008》的要求进行张拉。在混凝土浇筑完成拆模后养生达到设计强度要求80%后经行第一批的初次张拉。本次张拉要根据设计图纸要求对称张拉。3、后张法的施工及现场控制（1）张拉前准备好张拉所需要的吊车、张拉平台、千斤顶等小型构件。（2）张拉前对操作工人进行安全与施工技术交底，确保预应力施工的质量和施工人员的安全。（3)根据规范和校顶报告对预应力筋张拉的伸长量进行计算确定张拉力与伸长值的对应关系，确保张拉现场对张拉的伸长量和张拉力的双重控制，当出现不同时以张拉力为主。△L=Pp*L/AP*EP△L——各分段预应力钢绞线伸长长度Pp——各分段预应力钢绞线平均预应力（186KN）2012年度科技论文(施工技术总结)论预应力混凝土施工工艺第3页L——预应力钢绞线的分段长度（标准段盖梁长24.3m）AP——预应力钢绞线的截面面积（140mm²）EP——预应力筋的弹性模量（1.95×105Mpa）△L=186*10³*24.3/140*195*10³=0.1635m(理论伸长值)两端实际总伸长值之和与理论值之差超过6%，所以张拉的伸长值范围（15.37—17.33）cm。（4）当确认钢绞线无质量问题，外表无刮痕后，可对其进行张拉。根据CJJ2-2008中规范当预应力筋长度大于25m时，宜选用两端张拉，少于25m可以再一端张拉。故此次盖梁的标准段均选择一端张拉。（5）预应力钢绞线张拉依据设计要求，采用分批次对称张拉。一批次张拉中间钢绞线束，二批次张拉外围钢绞线束。（6）张拉时依据CJJ2-2008规范张拉程序要求。0→初应力→σcon（持荷2min锚固）（7）张拉过程中注意观察钢绞线，千斤顶伸长量，油表等，如发现油表异常，或连续出现奇怪声音，应立即停止张拉，等待一段时间，等声音异象消失后慢慢放张，后查明原因。如果张拉完成后发现断丝或滑丝，在不超过规范要求的每束不超过1每个断面不超过1%可以继续使用，如超过，放张从新张拉。（8）张拉完成后，应及时对预应力孔道注浆。注浆时外部环境等要符合施工和规范要求，注浆的强度不得低于42.5MPa。三、先张法预应力混凝土在本次高架桥道路工程中，空心板梁的张拉是该分部工程中的重要工序，张拉的效率，质量直接影响到工程的进度和质量，下面就空心板梁的施工为大家进行论述。先张法不同于后张法：首先，先张法是利用混凝土与钢绞线的粘结力来实现预应力，后张法是依靠锚具的锚固实现，所以在施工中先张法锚具在规范范围内可重复利用。其次，先张法适用于中小型预应力构件如空心板梁、平板、挂瓦板，后张法则适用于一些大型构件如大型箱梁，盖梁，现浇箱梁等。最后先张法往往需要一些大型的场地作为预制场所。1、空心板梁的先张施工场地本次空心板梁预制场所根据工程实际需要经论证分析共设有22条110米槽式台座。梁槽宽度依据空心板梁宽度和施工便宜型综合考虑设计宽度为（180—220）cm.梁板台座设计宽度为99cm和110cm两种，一种用于窄中板的制作，另一种用于宽中板和边板的制作。台座先用混凝土浇筑，测量磨平后，再用钢板铺设找平。2、空心板梁制作的槽式台座空心板的预制台座一般分为两种：墩式台座和槽式台座。槽式台座相较于墩式台座更便2012年度科技论文(施工技术总结)论预应力混凝土施工工艺第4页于固定模板可大大减少跑模、涨模的发生，所以本次采用的是槽式台座。空心板的槽式台座分为梁板承台、两侧传力墩、限位横梁、锚固横梁、张拉横梁等几大部分。（1）梁板承台—预制梁板的承台。他必须具有良好的稳定性，刚度和承载能力。（2）两侧传力墩—传递千斤顶张拉时的力使钢绞线两端同时受拉的墩座，还用于模板的固定和支立。（3）限位横梁—梁槽的非张拉端，用于固定钢绞线的位置和承受传力墩传来的荷载使钢绞线能达到双向受张的效果。（4）张拉横梁—直接承受千斤顶荷载，用于张拉钢绞线束的钢板混凝土构件。张拉横梁要求必须有足够的刚度，挠度。（5）锚固横梁—张拉完成后固定钢绞线的钢板混凝土构件。它与传力墩相连，要求它同张拉横梁一样的刚度挠度要求。3、空心板梁的施工流程空心板梁台座底板清理—打磨底板—底板涂抹隔离剂—穿钢绞线束—小千斤顶调直—钢绞线张拉—锚固—钢筋绑扎—模板支立—浇筑混凝土—养生—放张（强度不小于设计强度的80%，弹性模量不小于设计的95%）—切割钢绞线—移梁—封槽口—安装封头板4、空心板梁的张拉空心板的张拉采用整体式群张，张拉分四个阶段进行。预应力钢绞线束采用ΦS15.20高强度低松弛钢绞线，FPK=1860Mpa，Ep=1.95×105Mpa。采用的群锚体系应符合国家标准GB/T14370-2007《预应力筋用锚具、夹具和连接器》的技术要求，预应力钢绞线复核国家现行标准《预应力混凝土用钢绞线》GB/T5224的规定。张拉时注意不同步率，油表伸长值等，做到双控。5、空心板先张法的施工及注意事项（1）张拉前确定钢绞线、锚具、夹片、线杆连接器等材料符合规范要求，张拉设备已经配套校准。（2）张拉时依据CJJ2-2008规范张拉程序要求。0→初应力→1.05σcon（持荷2min）→0→σcon（3）钢绞线张拉第一阶段（小千斤顶调直）后检查钢绞线有无刮痕等质量缺陷，无滑丝等。确保张拉中无安全隐患。（4）张拉进入第二阶段后采用大千斤顶整体群张工艺，张拉时注意控制千斤顶伸长的不同步率和张拉横梁与锚固横梁保持平行，确定预应力钢绞线张拉受力均匀。整体群张：当钢绞线根数过多时采用整体式张拉。整体张拉比单根张拉功效高，且整体式张拉，给预应力筋施加的力比较均匀。不同步率：张拉时两千斤顶伸长量差和比。不同步率=[丨L1-L2丨/（L1+L2）]×100%≤10%2012年度科技论文(施工技术总结)论预应力混凝土施工工艺第5页（5）根据规范和校顶报告对预应力筋张拉的伸长量进行计算确定张拉力与伸长值的对应关系，确保张拉现场对张拉的伸长量和张拉力的双重控制，当出现不同时以张拉力为主。△L=Pp*（L-a）/AP*EP△L——各分段预应力钢绞线伸长长度Pp——各分段预应力钢绞线平均预应力（186KN）L——锚固横梁到张拉横梁的总长度（110.5m）a——张拉传力螺杆长度（1.5m）AP——预应力钢绞线的截面面积（140mm²）EP——预应力筋的弹性模量（1.95×105Mpa）△L=186*10³*(110.5-1.5)/140*195*10³=0.7426m(理论伸长值)两端实际总伸长值与理论值之差不得超过6%，所以张拉的伸长值范围（69.75—78.65）cm。（6）由于采用的油顶伸长量为60cm,而理论伸长量为74.2cm，所以在油顶伸长值到45cm后进行锚固回油再张拉。锚固时不得站在张拉端前方。（7）张拉过程中注意观察钢绞线，千斤顶伸长量，油表等，如发现油表异常，或连续出现奇怪声音，应立即停止张拉，等待一段时间，等声音异象消失后慢慢放张，后查明原因。如果张拉完成后发现断丝或滑丝，在不超过规范要求的每束不超过1每个断面不超过1%可以继续使用，如超过，放张从新张拉。（8）当混凝土养护后强度达到设计强度80%以上，弹性模量达到设计的95以上时可进行放张工序。放张一般采用砂箱法和千斤顶法，我们采用的是千斤顶法,用千斤顶分数次放张。四、结束语本文各项技术标准参考《城市桥梁工程施工与质量验收规范》CJJ2-2008和《公路桥涵施工技术规范》JTG/TF50-2011及《混凝土结构工程施工规范》GB50666-2011。主要介绍了预应力混凝土及施加预应力工艺的流程、质量控制等，对预应力施工具有一定的指导意义。由于本人工作经验尚浅，在预应力施工方面的技术掌握的还不是很全面，望大家对于本文的论述给予指正和指导，让我在以后的工作中不断改进，进步。参考文献：［1］《城市桥梁工程施工与质量验收规范》（CJJ2-2008）［2］《公路桥涵施工技术规范》JTG/TF50-2011［3］《混凝土结构工程施工规范》GB50666-2011