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预应力筋施工方案

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预应力施工方案
预应力施工步骤包括: 预应力筋下料、 波纹管制作与安装( 或钢管安装) 、 穿束、 张拉、 压浆、 封锚等工序。预应力施工方法分为先张法和后张法, 当前施工中一般采用后张法。预应力筋的品种有钢丝、 钢绞线、 热处理钢筋、 冷拉低碳钢丝、 精扎螺纹钢筋等。预应力施工主要应用于盖梁、 T梁和箱梁等结构构件中。预应力施工时, 则需采取必要的安全技术措施, 以防止发生事故。
一、 预应力筋的材质检验
预应力筋进场时应分批验收, 验收时, 除应对其质量证明书、 包装、 标志和规格等进行检查外, 还必须按下列规定进行检验:
1、 钢丝
应分批进行检验, 每批的重量≤60t。先从每批中抽检5%, 但不少于5盘, 对其进行形状、 尺寸和表面等检查, 如出现检查不合格, 则将该批钢丝逐盘检查。在上述检查合格的钢丝中抽取5%, 且不小于3盘, 在每盘钢丝的两端取样进行抗拉强度、 弯曲和伸长率的试验, 其力学性能应符合《规范》要求。如试验结果有一项不合格时, 则不合格盘报废, 并从同批未试验过的钢丝盘中取双倍数量试样进行该不合格项的复验, 如仍有一项不合格, 则该批钢丝为不合格。
2、 钢绞线
从每批钢绞线中任取3盘, 并从每盘所选取的钢绞线端部的正常部位载取一根试样进行表面质量、 直径偏差和力学性能等试验。如每批少于3盘, 遇应逐盘取样进行上述试验。试验结果如有一项不合格时, 则不合格盘报废, 并再从该批未试验过的钢绞线中取双倍数量的试样进行该不合格项的复测, 如仍有一项不合格, 则该批钢绞线为不合格。
每批钢绞线的重量应≤60t。
3、 热处理钢筋
1) 从每批钢筋中抽取10%的盘数( 不小于25盘) 进行表面质量和尺寸偏差的检查。如检查不合格, 则应对该批钢筋进行逐盘检查。
2) 从每批钢筋中抽取10%的盘数( 不小于25盘) 进行力学性能试验。试验结果如有一项不合格时, 该不合格盘应报废, 并再从未试验过的钢筋中取双倍数量的试样进行复验, 如仍有一项不合格, 则该批钢筋为不合格。
3) 每批钢筋的重量应不大于60t。
( 注: 对大桥等重要工程使用的钢丝、 钢绞线和热处理钢筋, 进场时应进行上述检验; 对其它桥梁, 其预应力钢材的力学性能, 可仅进行抗拉强度试验, 或由生产厂家提供力学性能试验报告。)
4、 冷拉钢筋
应分批进行检验, 每批的重量≤20t, 且每批钢筋的级别和直径均应相同。每批钢筋的外观经逐根检查合格后, 再从任选的两根钢筋上各取一套试件, 按照现行国家标准的规定进行拉力试验( 屈服强度、 抗拉强度、 伸长率) 和冷拉试验。如有一项试验结果不符合《规范》要求时, 则另取双倍数量的试件重做全部各项试验, 如仍有一根试件不合格, 则该批钢筋为不合格。
钢筋冷拉后, 其表面不得有裂纹和局部缩颈。冷拉试验后, 冷拉钢筋的外观不得有裂纹、 鳞落或断裂现象。
5、 冷拉低碳钢丝
应逐盘进行抗拉强度、 伸长率和弯曲试验。从每盘钢丝上任一端载去不少于500mm后再取两个试样, 分别做拉力和180°重复弯曲试验, 试验结果应符合《规范》要求。弯曲试验后, 不得有裂纹、 鳞落或断裂现象。
6、 精扎螺纹钢筋
应分批进行检验, 每批重量≤100t, 且对表面质量需逐根目视检查。外观检查合格后, 在每批中任选2根钢筋载取试件进行拉伸试验。若试验结果如有一项不符合《规范》要求时, 则另取双倍数量的试件重做全部各项试验, 如仍有一根试件不合格, 则该批钢筋为不合格。
二、 预应力锚具、 夹具和连接器
预应力锚具是预应力工程中的核心元件, 这种元件永久设置在砼中, 承受着长期的荷载, 是预应力是否存在的关键。因此, 对锚具的质量有很高的要求。
预应力张拉锚固体系, 按预应力的品种进行分类, 有钢丝束镦头锚固体系、 钢丝束与钢绞线夹片锚固体系和精扎螺纹钢筋锚固体系; 按锚固原理分, 有支承锚固、 楔紧锚固、 握裹锚固和组合锚固等体系。
预应力筋锚具、 夹具和连接器应具有可靠的锚固性能、 足够的承载能力和良好的适用性, 能保证充分发挥预应力筋的强度, 安全地实现预应力张拉力作业, 并应符合现行国家标准《预应力筋锚具、 夹具和连接器》( GB/T14370) 的要求。
锚具、 夹具和连接器进场时, 除应按出厂合格证和质量证明书核查其锚固性能类别、 型号、 规格及数量外, 还应按下列规定进行验收:
1、 外观尺寸: 应从每批中抽取10%的锚具且不少于10套, 检查其外观质量和尺寸。如有一套表面有裂纹或超过产品标准及设计图纸规定尺寸的允许偏差, 则应另取双倍数量的锚具重做检查, 如仍有一套不符合要求, 则应逐套检查, 合格者方可使用。
2、 硬度检验: 应从每批中抽取5%的锚具且不少于5套, 对其中有硬度要求的零件测试做硬度试验, 对多孔夹片式锚具的夹片, 每套至少抽取5片。每个零件测试3点, 其硬度应在设计要求范围内, 如有一个零件不合格, 则应逐个检查, 合格者方可使用。
3、 静载锚固性能试验: 对大桥等重要工程, 当质量证明书不齐全、 不正确或质量有疑点时, 经上述两项试验合格后, 应从同批中批取6套锚具( 夹具或连接器) 组成3个预应力筋锚具组装件, 进行静载锚固性试验, 如有一个试件不符合要求, 则应另取双倍数量的锚具( 夹具或连接器) 重做试验, 如仍有一个试件不符号要求, 则该批锚具( 夹具或连接器) 为不合格品。
对用于其中桥梁的锚具( 夹片或连接器) 进场验收, 其静载锚固性能可由锚具生产厂家提供试验报告。
预应力筋锚具、 夹具和连接器验收批的划分: 在同种材料和同一生产工艺条件下, 锚具、 夹具应以不超过1000套组为一个验收批; 连接器不超过500套组为一个验收批。
三、 管道
浇筑在砼中的管道应不允许有漏浆现象, 管道应具有足够的强度, 以使其在砼的重量作用下能保持原有的形状, 且能按要求传递粘结应力。
预应力筋预留孔道的尺寸与位置应正确, 孔道应平顺, 端部的预埋钢垫板应垂直于孔道中心线。
管道应采用定位钢筋固定安装, 使其能牢固地置于模板内的设计位置, 并在砼浇筑固定安装, 使其能牢固地置于模板内的设计位置, 并在砼浇筑期间不产生位移。固定各种成孔管道用的定位筋的间距, 对于钢管其间距d≤1m, 对于波纹管其间距d≤0.5m, 一般情况下管道的定位筋布置间距为50cm; 对于曲线管道宜适当加密。
金属管道接头处的连接管宜采用大一个直径级别的同类管道, 其长度宜为被连接管道内径的5～7倍。连接时应不使接头处产生角度变化及在砼浇筑期间发生管道的转动或移位, 并应缠裹紧密防止水泥浆的渗入。
管道的接长可采用大一号同型波纹管作为接头管, 接头管的长度: 管径为40mm～65mm时取200mm; 管径为70mm～85mm时取250 mm; 管径为90mm以上时取300mm。管两端用防水胶布缠扎密实或塑料热缩管封裹, 以防接封处漏浆。管道在模板内安装完毕后, 应将其端部盖好, 防止水或其它杂物进入。
由于有三种不同的预应力锚固体系, 故其管道要求也不相同之处, 分别如下:
1、 钢丝束镦头张拉锚固
采用该种型式锚固时, 其管道在张拉端需要扩孔。扩孔直径为锚杯外径加施工余量4mm～6mm。扩孔长度主要考虑钢丝束张拉伸长值和穿束后一端镦头时能抽出的工作长度, 一般取50cm; 当钢丝束长度大于30cm时, 应适当增长。采用两端张拉时, 另一端也应扩孔, 其长度一般取10cm～20cm。
2、 钢丝束、 钢绞线夹片锚固张拉锚固
钢绞线端部孔道的排列, 应根据锚具尺寸、 锚下垫板和螺旋筋尺寸、 千斤顶尺寸、 砼浇筑、 局部承压等因素确定。
对JM型锚具, 相邻锚具的中心距不得小于张拉千斤顶半径加束半径。采用YC—60型千斤顶时, 其中距≥130mm, 采用YCQ—100型千斤顶时, 其中距≥150mm。
对群锚体系, 相邻锚具的中心距不应小于螺旋筋直径加20mm, 如发生排不开的情况, 两个锚下螺旋能够相切。锚具距构件边缘不小于螺旋筋半径加30mm。
3、 精轧螺纹钢筋张拉锚固
在后张法施工中, 当构件长度较大, 精轧螺纹钢筋需用连接器接长时, 预留孔道的大小不但需保证穿筋时能使连接器顺利经过, 还应考虑到孔道压浆畅通。因此, 预留孔道直径至少应比连接器外径大8mm。当构件较小, 可采用整根精轧螺纹钢筋而无需用连接器接长时, 预留孔道的直径应比所有的精轧螺纹钢筋公称直径大10mm。
四、 预应力材料的保护
预应力材料必须保持清洁, 在存放和搬运过程中应避免机械损伤和有害的锈蚀。如进场后需长时间存放时, 必须安排定期的外观检查。
预应力筋和金属管道在仓库内保管时, 仓库应干燥、 防潮、 通风良好、 无腐蚀气体和介质; 在室外存放时, 时间不宜超过6个月, 不得直接堆放在地面上, 必须采取垫以枕木并用苫布覆盖等有效措施, 防止雨露和各种腐蚀性气体、 介质的影响。
锚具、 夹具和连接器均应设专人管理。存放、 搬运时均应妥善保护, 避免锈蚀、 沾污、 遭受机械损伤或散失。临时性的防护措施不影响安装操作的效果和永久性防锈措施的实施。
五、 预应力筋制作与安装
1、 预应力筋下料
预应力筋的下料长度应经过计算确定, 计算时应考虑结构的孔道长度或台座长度、 锚夹具厚度、 千斤顶长度、 焊接接头或镦头预留量、 冷拉伸长值、 弹性回缩值、 张拉伸长值和外露长度等因素。
钢丝束两端采用镦头锚具时, 同一束中各根钢丝下料长度的相对差值, 当钢丝束长度≤20m时, 不宜大于1/3000; 当钢丝束长度＞20m时, 不宜大于1/5000, 且≤5mm。长度≤6m的先张构件, 当钢丝成组张拉时, 同组钢丝下料长度的相对差值≤2mm。
钢丝、 钢绞线、 热处理钢筋、 冷拉Ⅳ级钢筋、 冷拔低碳钢丝及精轧螺纹钢筋的切断, 宜采用切断机或砂轮锯, 在施工中严禁使用电弧进行切割。
2、 预应力筋编束
预应力筋由多束钢丝或钢绞线组成时, 同束内应采用强度相等的预应力钢材。编束时, 应逐根理顺, 绑扎牢固, 防止互相缠绕。
3、 预应力筋安装
A、 预应力筋可在浇筑砼之前或之后穿入管道, 对钢绞线, 可将一根钢束中的全部钢绞线编束后整体装入道中, 也可逐根将钢绞线穿入管道。穿束前整体装入管道中, 也可逐根将钢绞线穿入管道。穿束前应检查检查锚垫板和孔道, 锚垫板应位置准确, 孔道内应畅通, 无水和其它杂物。
B、 预应力筋安装后的保护
①、 当预应力筋安装在管道中后, 管道端部开口应密封以防止湿气进入。采用蒸汽养生时, 在养生完成之前不应安装力筋。
②、 在任何情况下, 当在安装有预应力筋的构件附近进行电焊时, 对全部预应力筋和金属件均应进行保护, 防止溅上焊渣或造成其它损坏。
C、 对在砼浇筑之前穿束的管道, 力筋安装完成后, 应进行全面检查, 以查出可能被损坏的管道。在砼浇筑之前, 必须将管道上一切非有意留的孔、 开口或损坏之处修复, 并应检查力筋能否在管道内自由滑动。
六、 张拉
当砼强度达到设计要求的强度后, 严格按照设计及施工技术规范要求进行预应力张拉。所有试验设备、 预应力筋、 锚具等均在施工前进行检验, 合格后方投入使用。
1、 张拉机具的选定
张拉机具一般选用液压拉伸机, 以高压油泵为驱动力的液压千斤顶, 完成对预应力束的张拉、 锚固和千斤顶的回程动作。在施工中, 一般根据张拉控制预应力的大小, 来选配不同吨位的千斤顶来进行张拉施工。预应力千斤顶分为拉杆式( YDL) 、 穿心式( 又分为双作用( YDCS) 、 单作用( YDC) 和拉杆式( YDCL) ) 、 锥锚式( YDZ) 和台座式( YDT) 四种。
2、 液压千斤顶工作条件
1) 液压千斤顶用油和预应力用电动油泵处于同一油路中, 对油品、 杂质要求相同: 要求油液50℃运动粘度为12N/mm2～60N/mm2、 杂质直径不大于137μm、 且具有一定防锈能力。油液应注意清洁, 需经常精细过滤, 特别注意在安装油管时防止把污垢、 泥砂、 棉丝带入油缸, 造成缸体拉毛, 摩阻增加, 甚至损坏油缸。一般在半年或使用500h后更换一次油液。尽量减少拆除次数。新油管第一次使用时切勿直接和千斤顶油嘴连接, 庆预先清洗并经油泵输出的油液中冲洗干净后方可使用。卸下油管后, 千斤顶及油泵的油嘴应加防尘螺帽, 防止污泥混入。闲置不用的油管也应用防尘堵头封住接头。
2) 千斤顶使用前和使用中应进行标定。标定应在下列情况下进行:
① 新千斤顶初次使用前;
② 压力表如果受到了碰撞或出现了失灵的现象, 油压表指针不能
退回零点;
③ 当千斤顶、 油压表和油管进行过更换或维修后;
④ 张拉200次或连续张拉2个月后;
⑤ 停放三个月不用后, 重新使用之前;
⑥ 张拉过程中, 预应力筋突然发生成束破断。
3) 使用千斤顶时需注意的事项
① 油管在使用前应检查是否有无裂纹, 接头是否牢靠, 接头螺纹的规格是否一致, 以便防止在使用过程中发生意外事故。
② 新的久置后的千斤顶, 由于油缸内会存有较多的空气, 开始使用前活塞可能出现微小的突跳现象, 可将千斤顶空载往复运行二、 三次, 以排除内腔的空气。
③ 千斤顶在工作过程中, 加、 卸荷应力求平稳, 避免冲击。
④ 千斤顶带压工作或试验时, 操作人员应站在两侧, 端面方向禁止站人, 危险地段应设防护装置。千斤顶带有压力时, 严禁拆卸液压系统中的任何零部件。
⑤ 千斤顶的外露工作表面经常擦拭, 保持清洁。工作完毕后应将活塞回程到底。闲置时应加罩防尘放于室内; 室外临时放置时, 应做到防尘、 防雨、 防晒。振动过程中, 应小心轻放, 防止碰撞。
⑥ 需定期进行维修、 清洗等保养工作。在使用前中如有发现漏油、 活塞表面划伤等现象时, 应停止使用, 并及时分析原因, 必要时应进行拆检和更换零部件。
3、 张拉施工
1) 对预应力筋施加预应力之前, 应对构件进行检验, 外观和尺寸应符合质量标准要求。张拉时, 构件的砼强度应符合设计要求, 设计未规定时, 不应低于设计强度等级值的75%。
2) 预应力筋的张拉顺序应符合设计要求, 当设计未规定时, 可采取分批、 分阶段对称张拉。
3) 应使用能张拉多根钢绞线或钢丝的千斤顶同时对每一钢束中的全部力筋施加应力, 但对扁平管道中不多于4根的钢绞线除外。
4) 预应力筋张拉端的设置应符合设计要求, 当设计无具体要求时, 应符合下列规定:
A、 对曲线预应力筋长度≥25m的直线预应力筋, 宜在两端张拉; 对于长度＜25m的直线预应力筋, 可在一端张拉。
B、 曲线配筋的精轧螺纹钢筋应在两端张拉, 直线配筋的可在一端张拉。
C、 当同一载面中有多束一端张拉的预应力筋时, 张拉端宜分别设置在构件的两端。预应力筋采用两端张拉时, 可先在一端张拉锚固后, 再在另一端补足预应力值进行锚固。
5) 对于钢绞线束张拉采用两端同时对称张拉时, 需采取张拉力与伸长量双控制, 按照JTJ041- 第12.10条规定的张拉程序进行。张拉前进行预应力束下料时, 不得损伤预应力束, 穿束前要先进行编束处理。在张拉过程中实际伸长量与理论伸长量差应控制在6％以内, 否则应停止张拉作业, 查明原因, 直至解决为止。
后张法张拉操作程序需严格按照《规范》表12.10.3-1的要求进行施工。两端张拉时, 要求两端同步施加预应力和控制伸长量。当两端伸长量相差较大时, 应查明原因, 纠正后再行张拉作业。
6) 预应力筋在张拉控制应力达到稳定后方可锚固。预应力筋锚固后的外露长度不宜小于30mm, 锚具应用封端砼保护, 当需长期外露时, 应采取防止锈蚀的措施。一般情况下, 锚固完毕并经检验合格后即可切割端头多余的预应力筋, 严禁用电弧焊切割, 强调用砂轮切割。
7) 施工过程中若出现异常现象( 如滑丝、 断丝、 锚具损坏) 立即停止操作进行检查, 并作出详细记录。若锚具损坏或滑丝、 断丝根数超出规范规定, 则采取重新张拉或换束后重新张拉锚固。张拉施工时严格按设计要求和规范进行, 并填好施工记录。
七、 压浆、 封锚
1、 预应力束张拉完毕24小时内及时压浆。在进行压浆前对压力表进行标定, 并对孔道进行清洁处理, 避免管道中存有积水, 当有积水时应采取空压机将积水吹出。
2、 水泥浆自拌制至压入孔道的延续时间, 视气温情况而定, 一般在30～45min范围内。水泥浆在使用前和压注过程中应连续搅拌。对于因延迟使用所致的流动度降低的水水泥浆, 不得经过加水来增加其流动度。
3、 压浆时, 对曲线孔道和竖向孔道应从最低点的压浆孔压入, 由最高点的排气孔排气和泌水。压浆顺序宜先压注下层孔道。
4、 压浆应缓慢、 均匀地进行, 不得中断, 并应将所有最高点的排气孔依次一一放开和关闭, 使孔道内排气通畅。较集中和邻近的孔道, 宜尽量先连续压浆完成, 不能连续压浆时, 后压浆的孔道应在压浆前用压力水冲洗通畅。
5、 压浆采用活塞式压浆泵, 不得使用压缩空气。压浆的最大压力一般控制在0.5MPa～0.7Mpa; 当孔道较长或采用一次压浆时, 最大压力宜为1.0 Mpa。梁体竖向预应力筋孔道的压浆最大压力可控制在0.3MPa～0.4Mpa。压浆应达到孔道另一端饱满和出浆, 并应达到排气排出与规定稠度相同的水泥浆为止。为保证管道中充满灰浆, 关闭出浆口后, 应保持不小于0.5Mpa的一个稳定期, 该稳压期不宜小于2min。
6、 压浆后应从检查孔抽取压解剖学的密实情况, 如有不实, 应及时处理和纠正。压浆时, 每一工作班应留取不少于3组的70.7mm×70.7mm×70.7mm立方体试件,标准养护28d,检查其抗压强度,作为评定水泥浆质量的依据。
7、 对于需封锚的锚具, 压浆后应先将其周围冲洗干净并对梁端砼凿毛, 然后设置钢筋网浇筑封锚砼。封锚砼的强度应符合设计规定, 一般不宜低于构件砼强度等级值的80%。必须严格控制封锚后的梁体长度。长期外露的锚具, 应采取防锈措施。
8、 对于后张预制构件, 在管道压浆前不得安装就位, 在压浆强度达到设计要求后方可移位和吊装。压浆严格按照设计要求和规范规定进行, 并做好施工记录。