空心板梁张拉与压浆作业技术方案.doc

空心板梁张拉作业控制和压浆作业技术方案
一、 工程概况
本渠段为南水北调中线一期工程安阳段，共设一处跨渠公路桥，即桥为四跨20m预应力简支梁板桥，桥长80m，预应力空心板长19.96m，底宽1.24m，高0.9米，中板8块，边板8块，共计16块预应力空心板梁。
本工程桥梁均采用空心板预应力梁，采用常规后张法施工工艺。每片梁设计为四束预应力筋；每束由5根（上边两孔道）及6根（下边两孔道）钢绞线构成；每根钢绞线为公称直径15.24（ 7φ5.0）mm高强度低松弛钢绞线组成，其标准强度值为1860MPa,张拉控制应力设计为1395 MPa。当钢绞线达到张拉控制应力时，上边两孔道钢绞线左右两端设计引伸量为67 mm、下边两孔道钢绞线左右两端钢绞线设计引伸量为69 mm。预应力锚具分别采用 M15－5（上边两孔道5根钢绞线）及M15－6（下边两孔道6根钢绞线）。
二、张拉机具
1、 开封千斤顶厂生产的油泵两台
2、 开封千斤顶厂生产的1500型千斤顶两台
3、 开封压浆机厂公司生产的灰浆泵1台
4、 HZS90搅拌机一台
5、 配套机具、工具（张拉施工架、配套安装工具、空气压缩机、记录工具、测量工具等）
三、引用标准、依据
1、《预应力混凝土用钢绞线》ASTMA416-92标准。
2、《预应力筋用锚具、夹具和连接器》GB/T14370-2000
3、《公路桥梁预应力钢绞线用锚具、连接器试验方法及检验规程》JT329-97
4、《公路桥涵施工技术规范》JTJ041-2000
四、预应力筋的张拉
1、 张拉前的准备工作
（1） 与梁体同条件养护的砼试块达到张拉设计强度（砼强度达到设计强度的90%以上）；
（2） 检查所有张拉设备、机具是否完好、齐全、到位并经过标定；
（3） 检查施工现场是否具有张拉条件；
（4） 检查安全措施是否落实到位；
（5） 张拉前各种数据的计算及校核。
控制张拉力的计算：
P控=Ag*n*ρk/1000
P控—张拉力，KN
Ag—每根钢丝的截面积，单位mm2（φ5mm为19.635mm2）
n—为每束预应力筋的钢丝总根数（上边孔道5根钢绞线，n为35；下边孔道6根钢绞线，n为42）
ρk—为设计张拉控制应力，单位MPa(1395MPa)
上边孔道（5根钢绞线）：P控=19.635mm2x35x1395/1000=958.68KN
下边孔道（6根钢绞线）：P控=19.635mm2x42x1395/1000=1150.41KN
伸长值的计算
因为所有梁板的预应力筋都是对称曲线布置，且为两端对称张拉，故只计算一半的伸长值（即梁一端的伸长值）
1)预应力筋张拉理论计算伸长值：ΔL=（NPLT）/(APES）
式中：NP—预应力筋的平均张拉力，单位N（当预应力筋为直线型时为控制应力P，为曲线时需另外计算见下计算）
LT—预应力筋实际张拉长度的一半,单位mm（为下料长度L/2－张拉端外漏预留长度L3）
上边孔道（5根钢绞线）：LT=21244/2－150=10472mm
下边孔道（6根钢绞线）：LT=21032/2－150=10366mm
AP—预应力筋截面面积，单位mm2
上边孔道（5根钢绞线）：AP=19.635mm2x35=687.225 mm2
下边孔道（6根钢绞线）：AP=19.635mm2x42=824.67 mm2
Es—预应力筋弹性模量，单位MPa(为2.0x105MPa)
2)平均张拉力的计算：NP=P·（1－（k·x+μ·θ）/2）
式中P－预应力筋张拉端的张拉力，单位KN（上边孔道为958.68KN,下边孔道为1150.41KN）
k－孔道每米局部偏差对摩擦力的影响系数，取0.0015
x－从张拉端至计算截面的孔道长度，单位m(上边孔道为10472mm,下边孔道为10386mm)
μ－预应力筋与孔道壁的摩擦系数，取0.25（一般取0.2～0.25）
θ－从张拉端至计算截面曲线孔道部分切线的夹角之和，单位rad
（上边孔道14°=0.244346rad；下边孔道2.5°=0.043633rad)
上边孔道NP=958.68x(1－（0.0015x10.472+0.25x0.244346）/2)=921.87KN
下边孔道NP=1150.41x(1－（0.0015x10.366+0.25x0.043633）/2)=1135.17KN
3)上边孔道理论伸长值ΔL=(921.87x103x10472)/(687.225x2x105)=70.3mm;
下边孔道理论伸长值ΔL=(1135.17x103x10366)/(824.67x2x105)=71.4mm
各张拉阶段油表读数的计算
张拉过程分阶段进行，具体如下：
0～初始应力（10%控制张拉力）～δk（持荷2分钟锚固）。
1） 上边孔道（5根钢绞线）各油表读数：张拉控制应力P控=958.68KN,
A端：2号千斤顶
上海力民2382号油表鉴定为：p=a+bf=0.64+0.03609f
P----泵表读数（Mpa） f----负荷（kN）
张拉过程
f---负荷（kN）
P----泵表读数（Mpa）
备注
初始应力时
10%P控=95.868
4.1

初应力相邻级时
20%P控=191.736
7.6

δk时
100%P控=958.68
35.2

上海宜川3107号油表鉴定为：p=a+bf=0.59+0.03605f
P----泵表读数（Mpa） f----负荷（kN）
张拉过程
f---负荷（kN）
P----泵表读数（Mpa）
备注
初始应力时
10%P控=95.868
4.0

初应力相邻级时
20%P控=191.736
7.5

δk时
100%P控=958.68
35.2

B端:1号千斤顶
青岛华青0485号油表鉴定为：p=a+bf=0.03+0.03649f
P----泵表读数（Mpa） f----负荷（kN）
张拉过程
f---负荷（kN）
P----泵表读数（Mpa）
备注
初始应力时
10%P控=95.868
3.5

初应力相邻级时
20%P控=191.736
7.0

δk时
100%P控=958.68
35.0

青岛华青0503号油表鉴定为：p=a+bf=0.38+0.03655f
P----泵表读数（Mpa） f----负荷（kN）
张拉过程
f---负荷（kN）
P----泵表读数（Mpa）
备注
初始应力时
10%P控=95.868
3.9

初应力相邻级时
20%P控=191.736
7.4

δk时
100%P控=958.68
35.4

2） 下边孔道（6根钢绞线）各油表读数：张拉控制应力P=1150.41KN,
A端：2号千斤顶
上海力民2382号油表鉴定为：p=a+bf=0.64+0.03609f
P----泵表读数（Mpa） f----负荷（kN）
张拉过程
f---负荷（kN）
P----泵表读数（Mpa）
备注
初始应力时
10%P控=115.041
4.8

初应力相邻级时
20%P控=230.082
8.9

δk时
100%P控=1150.41
42.2

上海宜川3107号油表鉴定为：p=a+bf=0.59+0.03605f
P----泵表读数（Mpa） f----负荷（kN）
张拉过程
f---负荷（kN）
P----泵表读数（Mpa）
备注
初始应力时
10%P控=115.041
4.7

初应力相邻级时
20%P控=230.082
8.9

δk时
100%P控=1150.41
42.1

B端：1号千斤顶
青岛华青0485号油表鉴定为：p=a+bf=0.03+0.03649f
P----泵表读数（Mpa） f----负荷（kN）
张拉过程
f---负荷（kN）
P----泵表读数（Mpa）
备注
初始应力时
10%P控=115.041
4.2

初应力相邻级时
20%P控=230.082
8.4

δk时
100%P控=1150.41
42.0

青岛华青0503号油表鉴定为：p=a+bf=0.38+0.03655f
P----泵表读数（Mpa） f----负荷（kN）
张拉过程
f---负荷（kN）
P----泵表读数（Mpa）
备注
初始应力时
10%P控=115.041
4.6

初应力相邻级时
20%P控=230.082
8.8

δk时
100%P控=1150.41
42.4

④ 预应力筋的下料长度计算
下料长度应考虑设计曲线长度、张拉端外伸预留长度、弹性回缩值、张拉设备、钢材品种和施工方法等因素，对采用夹片式锚具与穿心式千斤顶进行张拉的构件上的钢绞线，其下料长度L按下式计算：
L=L0+2(L1+L2+L3)
式中：L0——构件的孔道长度（上边孔道为19714mm，下边孔道为19602mm）
L1——千斤顶长度（本工程所用千斤顶长435mm）
L2——工作锚具等长度（上边孔道180mm,下边孔道130mm）
L3——张拉端外露预留长度(取150mm)
上边孔道下料长度L=19714+2X(435+180+150)=21244mm
下边孔道下料长度L=19602+2X(435+130+150)=21032mm
⑤预应力筋下料及安装
预应力筋的下料应在平整的场地上直线定出下料长度，并在下料场地两端设置固定标志，每端有专人负责；切断前应将预应力筋拉直；在钢绞线切口处两端用细铁丝绑扎牢固，以防头部松散；用切割机切断，不得用电弧切断，以防热损伤。
钢丝必须梳整分根、编束，每隔1～1.5米用铅丝绑扎一道，使编扎成束的钢绞线顺直不交叉扭曲，铅丝头弯进钢丝束里。绑扎完后钢丝束按照图纸束号顺序存放，并清楚标明类型编号，以便布束张拉时识别。
预应力筋运至施工现场后要分区、分类堆放。露天堆放时，需覆盖防雨布，并用垫木垫起，不与地面接触，防止锈蚀、死弯。在堆放期间严禁碰撞踩压。
在穿预应力束前，检查预留孔道是否畅通（本预留孔道，在浇筑砼过程中穿有PVC管，故在穿预应力筋前抽出PVC管即可）。确保畅通后人工将预应力筋先绑扎成束后一次性穿入预埋管道内，穿束前宜将预应力筋端部用胶布包扎以减小摩擦力并防止穿破波纹管。
2、 预应力筋的张拉：
当浇筑混凝土强度达到设计强度的90%，同时龄期必须为三天以上实施张拉。
张拉工艺
工作锚具安装→千斤顶安装→千斤顶进油张拉→伸长值校核→持荷顶压→卸荷锚固→记录
安装张拉设备应保证张拉力作用点与孔道中心线钢筋束端切线重合，做到孔道、锚环、千斤顶三对中，减少张拉力的损失。
预应力束采用两端对称张拉，质量控制以应力控制为主，测量张拉伸长值作为校核。实际伸长值应从初应力时开始量测，预应力筋的实际伸长值除量测的伸长值外，必须加上初应力以下的推算伸长值。
ΔL实测=ΔL1+ΔL2
ΔL1—从初应力至最大张拉力间的实测伸长值（mm）
ΔL2—初应力以下的推算伸长值（mm），采用相邻级的伸长值（即20%控制张拉力时的伸长值），即从初应力至20%控制张拉力间的实测伸长值
张拉方式：张拉采用油泵加压，千斤顶张拉，张拉程序为：0→初始应力（10%控制张拉力）→σk（持荷2分钟锚固）。张拉时从两端两边对称进行，每张拉一束锚固一束。预应力控制采用双控法进行。一是控制张拉力，二是控制伸长量。张拉力可通过油泵压力表读数得以控制，伸长量可现场实测，用理论伸长量与实际伸长量进行比较，两者误差不得超过6%，在查明原因后方可继续进行。
预应力筋在张拉过程中，断丝或滑丝的数量符合规范规定：每束钢绞线断丝或滑丝不得超过1根，并且每个断面断丝之和不超过该段面钢丝总数的1%。
预应力筋在张拉控制应力达到稳定后先在一端锚固，再待另一端补充应力值后进行锚固，锚固完毕并经检验合格后即可用砂轮机切断端头多余的预应力筋，锚固后的外漏长度不宜小于30mm。
⑦张拉顺序：N1左→N1右→ N2左→N2右。
五、孔道压浆
1、压浆前孔道的准备：压浆之前应对孔道进行清洁处理。由于本孔道为预埋波纹管，并且内穿有PVC管，故压浆前用空压机将孔道内的杂物吹出即可。
2、水泥浆的选用：所用的水泥浆既要有足够的强度和粘结力，也应有较大的流动性和较小的干缩性及泌水性。故水泥浆采用设计强度为50MPa的水泥浆，采用P·O52.5水泥，水灰比为0.35，外加剂为0.7%的减水剂。
3、压浆方式：压浆采用压力为0.6MPa，每个孔道一次完成压浆。压浆时从最低点的压浆孔压入，由最高点的排气孔排气和泌水；压浆应达到孔道另一端饱满和出浆，并应达到排气孔排出与规定稠度相同的水泥浆为止。为保证孔道中充满水泥浆，关闭出浆口后，应保持不小于0.5MPa的一个稳压期，该稳压期不少于2min。压浆顺序：从下边的（6根钢绞线）两个孔道开始压浆，最后再压上边的（5根钢绞线）两个孔道。
4、压浆过程中注意事项：
（1）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泥浆，不得通过加水来增加其流动性。
（2）压浆后应从检查孔抽查压浆的密实情况，如有不实，应及时处理和纠正。
（3）压浆时，每一工作班应留取不少于3组的70.7mmx70.7mmx70.7mm的立方体试件，标准养护28d，检查其抗压强度，作为评定水泥浆质量的依据。
（4）在孔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运和吊装。
（5）压浆完后应及时封锚，封锚时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。浇筑封锚砼时，必须严格控制封锚后梁体长度，以防影响梁体安装。

5、压浆工艺流程
检查孔道的流通性

清理孔道

保证配合比
备水泥浆料

连接管件

搅拌均匀
制浆

启动灰浆泵

向孔道中注浆

排空气保证密度
正确控制排气管

加压

保证密实度
确认压浆质量

关闭压浆阀门

清 洗

六、张拉及压浆施工过程中出现的质量问题及处理措施
1、预应力筋张拉过程中出现断丝或滑丝，滑丝的数量超过规范规定时先退锚，然后根据滑丝的预应力筋情况，换上可靠锚具；断丝的数量超过规范规定时，原则上是要更换钢丝，当不能更换时在许可条件下可采取提高其它预应力筋的预应力值，但必须满足设计上各阶段极限状态的要求。
2、张拉过程中出现塌孔或张拉后发现构件张拉端部出现有害裂缝，应及时退锚，对塌孔或开裂的混凝土进行补强处理，待处理后的混凝土强度达到要求时，重新张拉。
3、张拉过程中，因混凝土浇捣时孔道漏浆造成张拉异常时，应及时凿开构件清除漏浆部分，修补完整后，重新张拉。
4、灌浆过程中，发生孔道阻塞、串孔或中断灌浆时，应及时冲洗孔道或采取其它措施重新灌浆。
七、质量控制措施
1、 根据设计文件要求编制详细的施工方案，严格按技术要求进行施工，每道工序合格后，方可进行下道工序作业。
2 、所有原材料按规范要求进行外观检查和性能检验。
3 、编束、布束的质量应专人检查，严格控制其尺寸及偏差。
4 、加强张拉过程质量控制，严格遵守张拉设备的配套校验制度和灌浆质量保证措施。
5、张拉人员必须持证上岗，由富有经验的技术人员指导预应力张拉作业，并做好施工记录，及时量测实际伸长值，并与理论伸长值对比检查，如偏差大于规范要求（6%），及时反馈给驻地监理工程师，按照监理工程师指定进行处理。
八、安全及环保措施
1、施工中各项工作都要严格按照各设备、机具的操作规程进行，任何人不得随意改变。
2、预应力施工时，所用钢丝、锚具均要符合规范、设计要求。张拉机具及仪表要专人保管，锚具要安装正确。
3、张拉预应力筋时其周围及两端应有完善的防护措施，并设置明显的警示标志，非作业人员不得进入作业区域；
4 、用砂轮切割机切割预应力筋时，作业人员应配戴防护眼镜；
5 、施工人员在张拉与测量时应在千斤顶两侧操作，严禁在千斤顶后操作与站立，以防飞锚伤人；
6、压浆人员操作时应戴上防护镜、口罩和安全帽；压浆时开泵人员要精神高度集中、认真观察，做到能及时停机，避免压力过大造成人员、设备损伤；
7、灌浆的机械接口应拧紧到位，不得在孔道口喷射方向观察出浆情况以及高压油管接头要紧密，以防止高压油或水泥浆喷出伤人。

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