箱梁后張法預(yù)應(yīng)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(yùn)專線橋梁施工中，已廣泛采用后張法預(yù)應(yīng)力簡支箱梁，所以建立正確的預(yù)應(yīng)力體系尤為重要，以下對高速鐵路客運(yùn)專線32m后張法預(yù)應(yīng)力簡支箱梁，預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)、張拉理論伸長值計算及施工常見問題解決方案進(jìn)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(guān)鍵詞：后張法，預(yù)應(yīng)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(jì)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(jìn)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(yùn)專線大約5457公里。由于高速客運(yùn)專線鐵路路基工后沉降要求高，所以在高速鐵路建設(shè)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(yù)應(yīng)力混凝土簡支箱梁。但目前預(yù)應(yīng)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(shù)人員，為了保證在鋼筋混凝土梁體中建立正確的預(yù)應(yīng)力，保證橋梁質(zhì)量。為此,提出以下預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)、 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(shù)人員參考使用。一.材料進(jìn)場1. 預(yù)應(yīng)力筋及配件應(yīng)符合下列要求：1) 預(yù)應(yīng)力混凝土用鋼絞線應(yīng)符合預(yù)應(yīng)力混凝土用鋼絞線（GB/T5224-2003）的要求，供應(yīng)商應(yīng)提供每批鋼絞線的實(shí)際彈性模量值；2) 預(yù)應(yīng)力用熱處理鋼筋應(yīng)符合預(yù)應(yīng)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(yīng)符合碳素結(jié)構(gòu)鋼（GB700）的要求

5、；2.預(yù)應(yīng)力筋、錨具、夾具、連接器應(yīng)具有可靠的錨固性能、足夠的承載能力和良好的適應(yīng)性，能保證充分發(fā)揮預(yù)應(yīng)力筋的強(qiáng)度，安全地實(shí)現(xiàn)預(yù)應(yīng)力張拉作業(yè)。并符合現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)鐵路工程預(yù)應(yīng)力筋用夾片式錨具、夾具和連接器技術(shù)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(yīng)采用剛性或半剛性金屬或高密度聚乙烯制成，應(yīng)具有一定的強(qiáng)度，以使其保持一定的形狀，防止在搬運(yùn)和澆筑混凝土過程中損壞；管道的材質(zhì)不應(yīng)與混凝土、預(yù)應(yīng)力筋或水泥漿產(chǎn)生不良的化學(xué)反應(yīng)。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(yīng)符合預(yù)應(yīng)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(yīng)符合預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁用塑料波紋管（JT/T529）的要求。二張拉機(jī)具設(shè)備1.張拉機(jī)具設(shè)備數(shù)量應(yīng)能滿足施工進(jìn)度計劃和對稱張拉的需要。2.張拉機(jī)具設(shè)備應(yīng)與錨具配套使用。3.千斤頂與壓力表的配套檢驗(yàn),確定張拉力與壓力表讀數(shù)之間的關(guān)系曲線。4.注意千斤頂與壓力表配套檢驗(yàn)的有效期。 三.預(yù)應(yīng)力筋的制作、預(yù)應(yīng)力體系的安裝 1.預(yù)應(yīng)力筋的制作 1)下料長度不能僅依設(shè)計圖紙給定的長度為標(biāo)準(zhǔn),應(yīng)經(jīng)計算確定，計算時應(yīng)考慮結(jié)構(gòu)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(yīng)經(jīng)常檢查預(yù)應(yīng)力筋的切斷方法； 2)預(yù)應(yīng)力筋編束應(yīng)檢查預(yù)應(yīng)力

7、筋強(qiáng)度是否相同和有無纏繞現(xiàn)象。預(yù)應(yīng)力筋在儲存、運(yùn)輸和安裝過程中，應(yīng)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(xí)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(yīng)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(shè)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(yīng)密封不漏漿；3)有焊接作業(yè)時采取有效保護(hù)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(qiáng)鋼筋布置是否準(zhǔn)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(shù)措施。四.施加預(yù)應(yīng)力1.預(yù)應(yīng)力概況簡介1).32m全梁縱向預(yù)應(yīng)力鋼筋分兩處設(shè)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(yù)應(yīng)力孔道位置示意圖2).全梁預(yù)應(yīng)力張拉分預(yù)張拉、初張拉、終張拉三次進(jìn)行。三次張拉的鋼束分別為：預(yù)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(yù)張拉和初張拉的錨外控制應(yīng)力930Mpa,終張拉N3、N5、N7、N9的錨外控制應(yīng)力為1438.09Mpa; N4、N6、N8 、N10為1437.21Mpa; N1a、N1b、N2d、N2c、N2b、N2a為1441.5Mpa。2.各個預(yù)應(yīng)力張拉階段構(gòu)件的混凝土強(qiáng)度：預(yù)應(yīng)力張拉各階段混凝土強(qiáng)度應(yīng)按設(shè)計文件圖紙確定，當(dāng)設(shè)計無具體要求時應(yīng)根據(jù)相關(guān)規(guī)范規(guī)定確定。一般情況下當(dāng)混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度的50時拆除內(nèi)模，外模之拆不移的情況下張拉部分預(yù)應(yīng)力（預(yù)張拉）；當(dāng)梁體混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度的80，即可進(jìn)行早期部分張拉（初張拉）；在梁體混凝土強(qiáng)度

10、達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度的100且彈性模量達(dá)到100時，混凝土領(lǐng)期滿足10d方能進(jìn)行終張拉。3.伸長量的計算1).預(yù)應(yīng)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(yù)應(yīng)力筋張拉力；Ay預(yù)應(yīng)力筋截面積；Eg預(yù)應(yīng)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(yù)應(yīng)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(shè)計研究院實(shí)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(yù)應(yīng)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(jìn)行計算。2).下面以N3管道鋼絞線伸長值進(jìn)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(jìn)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(yù)應(yīng)力鋼絞線為：17-15.20-1860 標(biāo)準(zhǔn)鋼絞線，每根鋼絞線截面面積為140Sm/mm2,N3孔道預(yù)應(yīng)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(yīng)力(MPa)預(yù)應(yīng)力筋面積()根數(shù)應(yīng)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(yīng)伸長量L0長度()L0對應(yīng)張拉力(N)預(yù)應(yīng)力筋面積()鋼絞線的彈性模量(MPa)3.9 6701449595 1260198000L1對應(yīng)伸長量L1長度()L1對應(yīng)張拉力(N)預(yù)應(yīng)力筋面積()鋼絞線的彈性模量(MPa)10.51260198000L2對應(yīng)伸長量L2長度()L2對應(yīng)張拉力(N)預(yù)應(yīng)力筋面積()鋼絞線的彈性模量(MPa)12.2 21081443193 1260198000L3對應(yīng)伸長量L3長度()L3對應(yīng)張拉力(N)預(yù)應(yīng)力筋面積()鋼絞線的彈性模量(MPa)4.4 7951373542 126

15、0198000L4對應(yīng)伸長量L4長度()L4對應(yīng)張拉力(N)預(yù)應(yīng)力筋面積()鋼絞線的彈性模量(MPa)12.5 22691370880 1260198000L5對應(yīng)伸長量L5長度()L5對應(yīng)張拉力(N)預(yù)應(yīng)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(shí)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(yīng)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(yàn)后所得線性回歸方程計算例如：809021#千斤頂所對應(yīng)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(yīng)力*預(yù)應(yīng)力束截面面積*1/1000）。2) 預(yù)應(yīng)力筋張拉前需先調(diào)整初應(yīng)力（本次計算取控制應(yīng)力的20%），張拉按下列程序執(zhí)行：零20 con初始應(yīng)力（量缸體伸出值a和工具夾片外露值e）-控制應(yīng)力con (量缸體伸出值b和工具夾片外露值f、計算實(shí)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(biāo)記）L=(b+f)-(a+e)3) 預(yù)應(yīng)力筋采用張拉力控制,并以伸長值進(jìn)行校核。實(shí)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(yīng)控制在10否則應(yīng)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(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)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(yàn)或校驗(yàn)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(shí)際不符；預(yù)應(yīng)力筋材料質(zhì)量不穩(wěn)定；預(yù)應(yīng)力筋彈性模量與計算時的取值不一致；操作方法不當(dāng),兩端伸長值相差過大。當(dāng)誤差為上述原因造成

18、時可以采取下列措施進(jìn)行調(diào)整:對作業(yè)人員進(jìn)行培訓(xùn)；對張拉設(shè)備進(jìn)行檢查和校驗(yàn)；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(yù)應(yīng)力鋼絞線材料重新取樣試驗(yàn),特別是在預(yù)應(yīng)力筋材料質(zhì)量不穩(wěn)定時,應(yīng)在盤中、兩端分別取樣試驗(yàn)；進(jìn)行摩阻損失測定,調(diào)整張拉控制力；預(yù)應(yīng)力鋼絞線彈性模量的測定。在結(jié)構(gòu)實(shí)體上至少進(jìn)行10 次。彈性模量測定后對理論伸長值進(jìn)行修正；原因不明時對張拉力進(jìn)行有限調(diào)整。五.注意事項(xiàng)1. L0 長度應(yīng)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(yīng)現(xiàn)場量測。2.預(yù)應(yīng)力筋彈性模量Eg 和截面面積A g 應(yīng)以進(jìn)場的預(yù)應(yīng)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(yīng)及時調(diào)整理論伸長值和張拉控制應(yīng)力。3.con考慮錨具變形、預(yù)應(yīng)力筋回縮和分塊拼裝構(gòu)件的接縫壓縮