箱梁后張法預應力張拉

1、 中鐵一局物資工貿(mào)有限公司禹城制梁場 陽青龍 摘要：高速鐵路客運專線橋梁施工中，已廣泛采用后張法預應力簡支箱梁，所以建立正確的預應力體系尤為重要，以下對高速鐵路客運專線32m后張法預應力簡支箱梁，預應力施工技術、張拉理論伸長值計算及施工常見問題解決方案進行探討。 Abstract: In the high speed passenger transportation special line railroad bridge construction, has widely used tensioning pre-stressed simple support box Liang, theref

2、ore the establishment correct pre-stressed system especially is important, the following to high speed passenger transportation special line 32m tensioning pre-stressed simple support box Liang, the pre-stressed construction technology, pulls the theory elongation value computation and the construct

3、ion frequently asked questions solution carries on the discussion. 關鍵詞：后張法，預應力筋，張拉，伸長值，計算 Key word: post tensioning method, prestressed tendon, opens pulls, elongated value, computation 隨著我國經(jīng)濟持續(xù)的發(fā)展，人們生活水平的提高和人口的增長及城市化進程的加快，“十一五”期間，中國將完成時速在300公里以上的客運專線大約5457公里。由于高速客運專線鐵路路基工后沉降要求高，所以在高速鐵路建設中主要采用“以橋代路”

4、的方案解決，橋梁梁體主要為后張法預應力混凝土簡支箱梁。但目前預應力混凝土橋梁工程施工現(xiàn)場由于缺乏熟練的現(xiàn)場作業(yè)人員和工程技術人員，為了保證在鋼筋混凝土梁體中建立正確的預應力，保證橋梁質(zhì)量。為此,提出以下預應力施工技術、 張拉理論伸長值計算及施工常見問題解決方案供工程技術人員參考使用。一.材料進場1. 預應力筋及配件應符合下列要求：1) 預應力混凝土用鋼絞線應符合預應力混凝土用鋼絞線（GB/T5224-2003）的要求，供應商應提供每批鋼絞線的實際彈性模量值；2) 預應力用熱處理鋼筋應符合預應力混凝土用熱處理鋼筋（GB4463）的要求；3) 鋼配件用普通碳素鋼應符合碳素結(jié)構鋼（GB700）的要求

5、；2.預應力筋、錨具、夾具、連接器應具有可靠的錨固性能、足夠的承載能力和良好的適應性，能保證充分發(fā)揮預應力筋的強度，安全地實現(xiàn)預應力張拉作業(yè)。并符合現(xiàn)行國家標準鐵路工程預應力筋用夾片式錨具、夾具和連接器技術條件（TB/T3193-2008）的規(guī)定。3.管道材料及其性能要求：1) 管道材料應采用剛性或半剛性金屬或高密度聚乙烯制成，應具有一定的強度，以使其保持一定的形狀，防止在搬運和澆筑混凝土過程中損壞；管道的材質(zhì)不應與混凝土、預應力筋或水泥漿產(chǎn)生不良的化學反應。2) 金屬管道宜盡量采用鍍鋅材料制作，并具有良好的柔韌性、耐磨性和絕緣性能，其性能應符合預應力混凝土用金屬螺旋管（JG/T3013）的要

6、求。高密度聚乙烯波紋管的制作材料和管道性能應符合預應力混凝土橋梁用塑料波紋管（JT/T529）的要求。二張拉機具設備1.張拉機具設備數(shù)量應能滿足施工進度計劃和對稱張拉的需要。2.張拉機具設備應與錨具配套使用。3.千斤頂與壓力表的配套檢驗,確定張拉力與壓力表讀數(shù)之間的關系曲線。4.注意千斤頂與壓力表配套檢驗的有效期。 三.預應力筋的制作、預應力體系的安裝 1.預應力筋的制作 1)下料長度不能僅依設計圖紙給定的長度為標準,應經(jīng)計算確定，計算時應考慮結(jié)構的孔道長度、錨具厚度、夾具長度、千斤頂長度、錨杯（過度套）長度以及限位板限位高度。下料時應經(jīng)常檢查預應力筋的切斷方法； 2)預應力筋編束應檢查預應力

7、筋強度是否相同和有無纏繞現(xiàn)象。預應力筋在儲存、運輸和安裝過程中，應采取防銹或防損傷的措施。 2.管道安裝1)波紋管安裝完成后，檢查壓漿孔、抽氣孔、排氣孔是否暢通，檢查合格后將壓漿孔、抽氣孔、排氣孔用封蓋封住，防止?jié)仓炷習r水泥漿滲入造成孔道堵塞；2)抽拔膠管制孔時膠管內(nèi)應穿放芯棒，芯棒的直徑與膠管內(nèi)徑之差不得大于8mm。膠管接頭宜設在跨中處，接頭用鐵皮管套接，套接長度不得小于30cm。膠管與鐵皮管間隙不得大于1mm，并應密封不漏漿；3)有焊接作業(yè)時采取有效保護措施,并檢查管道有無損壞。3.錨墊板安裝1)檢查有無錯誤和較大誤差,錨墊板與孔道是否垂直。2)加強鋼筋布置是否準確和合理。3)鋼筋和管

8、道是否妨礙澆筑混凝土,如果有妨礙,在澆筑混凝土前要采取有效的技術措施。四.施加預應力1.預應力概況簡介1).32m全梁縱向預應力鋼筋分兩處設置,分別為腹板束和底板束。腹板束每邊四層，每層兩束，編號從下到上分別為：N3、N4，N5、N6，N7、N8，N9、N10；底板共有十一束編號從中間到兩邊N1a、N1b、N2d、N2c、N2b、N2a。示意圖如下所示：預應力孔道位置示意圖2).全梁預應力張拉分預張拉、初張拉、終張拉三次進行。三次張拉的鋼束分別為：預張拉：N6 、N2a、N1b；初張拉：N2c、N3 、N7、N10、N2d；終張拉：N9、N8、N1a、N2d、N5 、N4 、N7、N2b 、N

9、10、N7 、N6、N3 、N1b、N2c、N2a。3).預張拉和初張拉的錨外控制應力930Mpa,終張拉N3、N5、N7、N9的錨外控制應力為1438.09Mpa; N4、N6、N8 、N10為1437.21Mpa; N1a、N1b、N2d、N2c、N2b、N2a為1441.5Mpa。2.各個預應力張拉階段構件的混凝土強度：預應力張拉各階段混凝土強度應按設計文件圖紙確定，當設計無具體要求時應根據(jù)相關規(guī)范規(guī)定確定。一般情況下當混凝土強度達到設計強度的50時拆除內(nèi)模，外模之拆不移的情況下張拉部分預應力（預張拉）；當梁體混凝土強度達到設計強度的80，即可進行早期部分張拉（初張拉）；在梁體混凝土強度

10、達到設計強度的100且彈性模量達到100時，混凝土領期滿足10d方能進行終張拉。3.伸長量的計算1).預應力筋鋼絞線的理論伸長值按照整束分段計算法計算:平均張拉力為：，伸長值L為：;PP預應力筋張拉力；Ay預應力筋截面積；Eg預應力筋彈性模量；L從張拉端至計算截面的孔道長度；K每米孔道局部偏差對摩阻的影響系數(shù)；預應力筋與孔道移之間的摩擦系數(shù)；從張拉端至計算截面曲線孔道部分切線的夾角（rad）。根據(jù)中鐵咨詢橋梁工程設計研究院實測管道摩阻、喇叭口摩阻確定每米孔道局部偏差對摩擦的影響系數(shù)k取值為0.00488，預應力筋與孔道移之間的摩擦系數(shù)取值為0.64；彈性模量Eg取值根據(jù)鋼絞線出廠合格證數(shù)據(jù)取值

11、（本次計算取1.98105 MPa）。每束鋼絞線的伸長值按照分段取值的原則進行計算。2).下面以N3管道鋼絞線伸長值進行說明計算： 1）.由于N3管道存在兩個彎曲且兩邊對稱，所以可分為6段進行計算。L0=670mmL1=(1786/cos8)/cos6.5=1816mmL2=1+(8*1452/3*41762)*2088/cos6.5=2108mm (彎曲段鋼絞線長度)L3=(12286-2264-9232)/cos6.5=795mm L4=1+(8*1292/3*45282)*2264=2269mmL5=9232mm2).張拉端至計算截面曲線孔道部分切線的夾角。由于“N3”孔道有兩段曲線分別

12、位于L2，L4段上，所以1、2分別為：1=/180*8=0.13962=/180*6.5=0.11343)預應力鋼絞線為：17-15.20-1860 標準鋼絞線，每根鋼絞線截面面積為140Sm/mm2,N3孔道預應力鋼絞線為9根。所以N3孔道的鋼絞線截面面積Ay =140*9=1260。4)N3孔道鋼絞線伸長值計算具體如下：N3伸長量計算錨下控制應力(MPa)預應力筋面積()根數(shù)應力損失錨前張拉力(N)錨前張拉力之差(N)1438.0914091.00 1811993 1449595 287.61814091.00 362399 P1KXeKX+1-e-(KX+)1449595 0.00488

13、1.81500.642.718280.00885720.008818085P2KXeKX+1-e-(KX+)1443193 0.004882.1080.13980.642.718280.099759040.094944465P3KXeKX+1-e-(KX+)1373542 0.004880.79500.642.718280.00387960.003872081P4KXeKX+1-e-(KX+)1370880 0.004882.2690.1134 0.642.718280.083648720.080245658P5KXeKX+1-e-(KX+)1315108 0.004889.23200.642

14、.718280.045052160.044052353L0對應伸長量L0長度()L0對應張拉力(N)預應力筋面積()鋼絞線的彈性模量(MPa)3.9 6701449595 1260198000L1對應伸長量L1長度()L1對應張拉力(N)預應力筋面積()鋼絞線的彈性模量(MPa)10.51260198000L2對應伸長量L2長度()L2對應張拉力(N)預應力筋面積()鋼絞線的彈性模量(MPa)12.2 21081443193 1260198000L3對應伸長量L3長度()L3對應張拉力(N)預應力筋面積()鋼絞線的彈性模量(MPa)4.4 7951373542 126

15、0198000L4對應伸長量L4長度()L4對應張拉力(N)預應力筋面積()鋼絞線的彈性模量(MPa)12.5 22691370880 1260198000L5對應伸長量L5長度()L5對應張拉力(N)預應力筋面積()鋼絞線的彈性模量(MPa)48.7 92321315108 1260198000L總伸長量184.3 4.油表讀數(shù)與實際伸長值的量測：1) 全梁張拉時采用4只350噸油頂。每只350噸的油頂及其對應的油表。810055#千斤頂采用的油壓表編號為0804701#?；貧w公式為：809021#千斤頂采用的油壓表編號為0804902#?；貧w公式為：809022#千斤頂采用的油壓表編號為0

16、804904#?；貧w公式為：809024#千斤頂采用的油壓表編號為0804604#?；貧w公式為：油表讀數(shù)可通過每只千斤頂效驗后所得線性回歸方程計算例如：809021#千斤頂所對應的油表0804902#讀數(shù).方程中:表示壓力表讀數(shù)；表示錨外張拉力（錨外控制應力*預應力束截面面積*1/1000）。2) 預應力筋張拉前需先調(diào)整初應力（本次計算取控制應力的20%），張拉按下列程序執(zhí)行：零20 con初始應力（量缸體伸出值a和工具夾片外露值e）-控制應力con (量缸體伸出值b和工具夾片外露值f、計算實際伸長值L、靜停5分鐘)-再次測量工具夾片外露值并做好記錄-錨固（油壓回零、卸下千斤頂后在工作夾片外畫

17、線做標記）L=(b+f)-(a+e)3) 預應力筋采用張拉力控制,并以伸長值進行校核。實際伸長值與理論伸長值的差值控制在6以內(nèi)且兩端伸長值之差應控制在10否則應暫停張拉,待查明原因并采取措施予以調(diào)整后,方可繼續(xù)張拉。4)超誤差的原因判斷和采取的措施 伸長值過大或過小對預應力混凝土結(jié)構都是不利的,產(chǎn)生超誤差的原因可能有:作業(yè)人員的量測、讀數(shù)誤差、尺誤差；千斤頂、油表故障；千斤頂、油表未校驗或校驗過期、使用次數(shù)超過規(guī)定；墊板與孔道不垂直或管道局部有灰漿；孔道的摩擦損失計算與實際不符；預應力筋材料質(zhì)量不穩(wěn)定；預應力筋彈性模量與計算時的取值不一致；操作方法不當,兩端伸長值相差過大。當誤差為上述原因造成

18、時可以采取下列措施進行調(diào)整:對作業(yè)人員進行培訓；對張拉設備進行檢查和校驗；消除局部故障；調(diào)整操作方法,使兩端伸長值大致相同；對預應力鋼絞線材料重新取樣試驗,特別是在預應力筋材料質(zhì)量不穩(wěn)定時,應在盤中、兩端分別取樣試驗；進行摩阻損失測定,調(diào)整張拉控制力；預應力鋼絞線彈性模量的測定。在結(jié)構實體上至少進行10 次。彈性模量測定后對理論伸長值進行修正；原因不明時對張拉力進行有限調(diào)整。五.注意事項1. L0 長度應考慮張拉工具錨與工作錨之間的參加張拉伸長的長度,不同型號的千斤頂,其長度不同,應現(xiàn)場量測。2.預應力筋彈性模量Eg 和截面面積A g 應以進場的預應力筋按規(guī)定檢測頻率檢測所得,不能以彈模1.98105 MPa定值和公稱面積代替。且在Eg 、A g 發(fā)生變化時,應及時調(diào)整理論伸長值和張拉控制應力。3.con考慮錨具變形、預應力筋回縮和分塊拼裝構件的接縫壓縮