预应力箱梁张拉Word文档下载推荐.docx
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34073
N4
32436
34036
N5
32509
34109
N6
32472
34072
N7
32543
34143
N8
32506
34106
N9
32579
34179
N10
32542
34142
表1:
32m箱梁下料长度
6.2钢绞线线径与限位板的选取
对于不同批次的钢绞线弹模用于同一箱梁时,对于不同钢绞线直径选取不同槽深的限位板,临汾梁场实际施工时限位板与线径的关系如下:
表2:
线径与槽深的对应关系
施工时以试验实提供的数据为主,实测的为参考,量测方法见下图:
图1:
游标卡尺测量线径
施工队伍进行张拉作业时必须按照技术交底下发的内容领取相应槽深的限位板,不得混用,以免引起滑丝或断丝,质检人员对限位板进行量测,看是否与厂家标注的槽深尺寸一致,如下图:
图3:
深度游标卡尺对槽深的量测
质检人员在检查合格后,通知物资部库房管理人员对限位板进行分类标示,避免施工时出现混搭,如图4所示:
图4:
限位板的工装标示
6.3张拉机具的选择
6.3.1千斤顶的选择
张拉千斤顶额定张拉吨位宜为张拉力的1.5倍,且不得小于1.2倍根据这一原则,预张拉及初张拉最大张拉力约为156吨,所以预、初张千斤顶吨位选择250吨;
终张拉最大张拉力约为235吨,终张拉千斤顶吨位选择350吨。
6.3.1.1千斤顶的校验
1)千斤顶的工作原理
张拉千斤顶是预应力混凝土结构施工中重要的设备,一般为穿心结构,其主要结构包括张拉外套、活塞、油室,纵剖面结构示意见图。
千斤顶的工作纵剖面结构
千斤顶在张拉时,将其抵住工作锚具,将工作锚具安装在活塞前端,并安装工作、工具夹片,通过张拉油泵向进油嘴进油,在高压油的推动作用下,使活塞向前运动,在工具锚的作用下,带动钢束向前运动,实现钢束的张拉。
2)千斤顶的校正原因
千斤顶能够张拉钢束的原因是千斤顶的活塞在高压油的作用下带动钢束伸长,高压油的油压大小通过张拉油泵的油表读数得到,活塞的受力简图如下图。
从图中发现,由于活塞和千斤顶钢套之间存在摩擦力,油室内油压大小和作用于钢束的力是不相等的。
图2:
千斤顶的受力原理
如张拉油缸的面积为A,有活塞力的平衡:
可见,油表上的读数大于实际作用于钢束上的力,为准确控制作用于钢束上的力,按公路、铁路桥规要求,在张拉钢束前,必须对千斤顶进行标定,即得到张拉油表读数和作用于钢束上张拉力间的线性回归方程。
3)千斤顶的校正方法
环境要求:
a.环境温度:
-10℃~+40℃
b.相对湿度:
不大于85%
c.电压:
220±
10%频率:
50HZ±
2%
d.测力仪表零点漂移小于等于0.7e。
e.千斤顶在工作时,活塞杆移动必须平滑不允许有爬行等现象。
f.千斤顶在最大负荷下不能有漏油现象。
千斤顶与已校正过的油压表配套编号。
千斤顶、油压表、油泵安装好后,试压三次,每次加压至最大使用压力的110%,加压后维持5min,其压力下降不超过3%,即可进行正式校正工作。
压力环校正法:
将千斤顶放在反力框架内,压力环放在千斤顶上,开动油泵,使千斤顶顶压压力环,测读油泵上油表读数(精度0.40级油表)及相应压力环的百分表位移读数,根据位移读数换算成力。
重复三次,取其平均值。
校正系数计算公式如下:
注:
校正千斤顶用的压力环必须在有效期限内,效验有效期为一年。
千斤顶校正系数K应在1.00~1.05之间,否则应重新检修并校正。
千斤顶的校正回归曲线
千斤顶校正的原始记录
4)千斤顶的校正周期
千斤顶校正有效期限超过一个月或连续纵向张拉作业达到200次;
千斤顶经过大修或严重漏油及经拆除修理后,油压表和油管进行过更换或维修后;
千斤顶的校正系数应在1.0~1.05之间,如校正系数大于1.05则重新校正,校正系数肯定大于1.0,如果结果小于1.0,说明标定结果有问题;
新千斤顶初次使用前;
油压表指针不能退回零点。
6.3.2高压油压表
1)高压油压表的选取
油压表选用精度等级为0.4级的压力表,以减小由读数和系统原因造成的误差。
由于电动油泵的震动、油压不平稳、对称张拉速度不均匀、钢绞线束与箱梁孔道壁的相对滑动,都容易使普通压力表指针发生跳动,甚至示值虚假,选用耐震型的油压表。
表盘最小分度值0.2MPa,直径150mm,量程为60MPa,压力表使用一段时间后,会产生“零点漂移”现象。
尽管随着压力表读数的增大,“零点漂移”现象会逐渐减弱乃至消失,但在施加初始应力时,由于张拉吨位小,压力表“零点漂移”现象没有完全消失,从而影响初始应力的准确施加。
因此,选择压力表时,宜选用带有调零装置的压力表。
2)油压表的校验
技术环境要求
a.高压油表的各部件应装配牢固,不得有影响计量性能的锈蚀、裂纹、孔洞等缺陷;
b.高压油表的表盘分度及符号应完整清晰;
c.高压油表的准确度等级为1级,最大允许基本误差(为测量上限的)±
1%;
d.回程误差不超过最大允许基本误差的绝对值;
e.轻敲位移,其指针示值变动量不得超过最大允许基本误差绝对值之半 ;
f.检定时环境温度:
20±
5℃
校验方法
a.高压油表在加压前或卸压后,指针应指零位;
b.高压油表的示值检定按标有数字的分度线进行示值检定(包括零值),根据高压油表使用的部位可检定到实际使用的最大值;
c.高压油表要进行升压示值检定和降压回检;
d.根据砼工艺中使用高压油表、用量大、使用频繁,检定同期短的行业特点,高压油表检定记录中只记录各检定点的示值,不记录误差和轻敲位移。
3)油压表的校验周期
1.0级高压油表的有效期为7天,当使用0.4级时,有效期可延长到1个月。
但是也建议1周检1次。
如下图:
图5:
油压表的定期校验记录
6.4预应力张拉前的准备工作
锚具按规定检验合格,预应力钢绞线有技术合格证并经复验确认合格,千斤顶和油压表均已校正并在有效期内,确认钢绞线束数与孔道设计相符,各束顺直不绞缠,两端外露长度相等,梁体内孔道积水和污物已被清除,张拉前梁体混凝土强度、弹性模量及龄期(终张拉)要符合设计要求。
张拉前技术人员要确认本孔梁采用钢绞线的批次,根据检验报告中提供的钢绞线弹性模量对张拉的理论伸长值进行计算,编制张拉理论伸长值计算书,现场记录表中体现钢绞线的弹性模量和钢绞线的直径。
6.5预应力张拉
箱梁按照技术条件分为预张拉、初张拉、终张拉。
6.5.1张拉条件
1)预张拉-为防止梁体混凝土开裂,当梁体混凝土强度达到设计强度的30MPa时,松开内模,拆除端模,对梁体进行预张拉;
2)初张拉-当梁体混凝土强度达到设计强度的43.5MPa时,方可进行初张拉。
初张拉后梁体方可移出台座。
张拉位置及张拉值应符合设计要求。
3)终张拉-张拉前实施混凝土强度、弹性模量、混凝土龄期“三控”:
即张拉前梁体混凝土强度达到设计值的53.5Mpa,弹性模量达到35.5GPa,且龄期不少于10d后方可进行。
张拉中实施张拉应力、应变、时间“三控”:
即张拉时以油压表读数为主、以钢绞线的伸长值作校核,在σK作用下持荷5min。
6.5.2钢绞线伸长值的计算
1)控制应力
锚外控制应力和锚外张拉力都是对应于千斤顶油表读数(油表控制读数就是将锚外张拉力带入校顶方程中)而锚下控制应力是钢绞线计算起始端的控制应力,即锚外控制应力扣除锚口损失,桥梁后张施工预应力表中锚外控制应力与锚外张拉力的区别是什么,控制应力单位是MPa,张拉力是KN,如何换算,区别是是一个是应力,一个是力。
张拉力(KN)=控制应力(MPa)*有效面积(mm²
)
2)摩阻实验结论
预制梁试生产期间,应至少对两孔梁体进行各种预应力瞬时损失测试,确定预应力的实际损失,必要时请设计方对张拉控制应力进行调整。
正常生产后每100孔进行一次损失测试。
需测试的各项瞬时损失有:
管道摩阻、锚口摩阻、锚垫板喇叭口摩阻、锚具回缩损失等。
图6:
摩阻实验结论
3)预应力的调整
根据摩阻实验的结论对预应力进行相应的调整,见表1:
32m箱梁
张拉阶段
张拉顺序
钢束编号
锚外控制力(Mpa)
初始应力20%(KN)
锚外张拉力100%(KN)
备注
预张拉
1
2N6
930.00
347.96
1171.80
2
2N2a
346.85
3
2N1b
初张拉
4
2N2c
5
2N3
356.62
6
2N7
7
2N10
8
2N2d
终张拉
2N9
1415.16
1783.10
2N8
1380.78
1739.78
N1a
1376.40
462.47
2312.35
1734.26
2N5
2N4
2N2b
9
10
11
12
13
14
现场张拉力
4)伸长值计算的公式:
式中:
ΔL—钢绞线伸长值(mm)
Pp—钢绞线的平均张拉力(N)
L—钢绞线束长度(mm)
Ap—钢绞线截面面积(mm2)
Ep—钢绞线弹性模量(N/mm2)
P—钢绞线张拉端的张拉力(N)
k—孔道每米长度局部偏差的摩擦系数;
μ—钢绞线与孔道壁之间的摩擦系数;
θ—张拉端至计算截面曲线孔道部分切线的夹角之和(rad);
x—张拉端至计算截面的孔道长度;
对于曲线孔道应分段计算每段伸长量,合计起来就是整根钢绞线伸长量,孔道分段的原则为:
直线和曲线要分段,平弯和竖弯要分段。
如下表:
185Gpa(二期恒载120~140)=按调整参数及实测钢绞线弹模的伸长值计算汇总
表3:
185Gpa(二期恒载120~140)N1a的计算方法
5)批接口的处理
不同批次的钢绞线弹模用于同一片梁时,应根据质检人员下发的通知出入相应的孔道,在现场记录表中应反映出不同的伸长值。
图7:
21#梁钢绞线弹模为194GPa的孔道及伸长值
图8:
21#梁钢绞线弹模为195GPa的孔道及伸长值
6)张拉程序
a.预张拉:
0→初应力0.2σk(测量油缸伸长量及工具夹片外露量)→σk(预张拉的控制应力)→持荷5min后测量油缸伸长量及工具夹片外露量计算实际伸长量→回油、锚固(测量油缸伸长量及工具夹片外露量,计算回缩量)。
b.初张拉:
0→初应力0.2σk(测量油缸伸长量及工具夹片外露量)→σk(初张拉的控制应力)→持荷5min后测量油缸伸长量及工具夹片外露量计算实际伸长量→回油、锚固(测量油缸伸长量及工具夹片外露量,计算回缩量)。
c.终张拉:
0→初应力0.2σk(测量油缸伸长量及工具夹片外露量)→σk(终张拉的控制应力)→持荷5min后测量油缸伸长量及工具夹片外露量计算实际伸长量→回油、锚固(测量油缸伸长量及工具夹片外露量,计算回缩量)。
d.经预(初)张拉过的钢绞线张拉:
0→预(初)张拉控制应力(测量油缸伸长量及工具夹片外露量)→σk(终张拉的控制应力)→持荷5min后测量油缸伸长量及工具夹片外露量计算实际伸长量→回油、锚固(测量油缸伸长量及工具夹片外露量,计算回缩量)
e.未经张拉的实际总伸长量=[(油缸终读数-油缸初读数)-(工具夹片初读数-工具夹片终读数)-千斤顶内钢绞线伸长量(20%-100%)]/0.8。
经初张拉的实际总伸长量=初张拉实际伸长量+(油缸终读数-油缸初读数)-(工具夹片初读数-工具夹片终读数)-千斤顶内钢绞线伸长量(65%-100%)。
f.钢绞线回缩量=(油缸终读数-油缸回油锚固)-(工具夹片回油锚固-工具夹片终读数)-千斤顶内钢绞线伸长量(0%-100%)。
g.偏差率=(实际伸长值-设计伸长值)/设计伸长值×
100%。
h.两端不同步率=(同束钢绞线两端伸长量之差÷
两端伸长量之和)×
实际总伸长值偏差要求在理论伸长值的±
6%以内,钢绞线的回缩量每端不得超过6mm,两端不同步率要求在10%范围内。
7)弹性上供的分析
张拉前应进行梁体拱度测量,终张拉结束后再测一次,两次拱度的差值即为梁体弹性上拱值,弹性上供值不得大于1.05倍设计值。
梁体在预加应力后将产生两部分拱度,张拉上拱度和由梁的自重作用而产生的下挠度。
而自重挠度一般较张拉上拱度要小得多,因此,张拉上拱度在抵消自重挠度后,梁体跨中实际存在的上拱度称为弹性上拱度。
上述的张拉上拱度和梁的自重挠度均可用弹性理论的结构力学公式来计算。
另一部分上拱度则是在张拉后,仍在预应力作用下,随着时间的推延而产生的徐变上拱度。
这种徐变上拱度由于与混凝土的级配、环境湿度、养生方法、预应力大小、张拉龄期、截面尺寸及形式(梁体理论厚度)等诸多因素有关,且其关系相当复杂,也缺乏可靠的系统实测资料可供借鉴验证。
从一些桥梁的实测资料来看,徐变上拱度的离散性很大。
往往同一种梁也因梁而异,同一桥的同一种梁也因梁而异,而种类形式不同的梁则出入更大。
从目前已有的文献中可以看出,不同种的水泥,普通硅酸盐水泥其徐变上拱度要比用矿碴硅酸盐水泥或火山灰质硅酸盐水泥为大。
在骨料与水泥比例相同时,水灰比愈大则徐变也愈大,因为混凝土的徐变主要是由水泥浆引起的。
除此之外,还要注意养生方法,水中养生硬化的混凝土其徐变要比空气中硬化的混凝土要小。
所以在制造时,要尽量消除或减小各种因素的影响,使离散性的变动幅度尽量缩小到最大限度。
由于徐变上拱度的离散性大,因此在制梁时在制梁台座跨中的预设下挠度(即反拱度)就不好掌握。
若预设下挠度过大,在张拉后的弹性上拱度和3年后的徐变上拱度终极值之和不能抵消预设下挠度,势必会使梁底仍呈下挠状态,对结构受力状态和运营均会带来不利影响;
若设置下挠度过小,对铁路桥梁来说,上拱度过大,就会使道碴厚度减薄(有关桥规规定:
轨枕下的道碴厚度不得小于25cm,如有困难可减至20cm),故上拱度大于5cm时,道碴厚度就有可能不足。
尤其对无碴无枕的钢轨扣件能提供的钢轨调整量极小(仅10~20mm),上拱度过大势必要影响正常的轨顶高程,而直接对高速运行的列车带来不利的安全影响因素。
临汾梁场部分梁体的弹性上供统计,见下表
表4:
弹性上供的部分统计
当弹性上供出现异常时,及时进行复测,对千斤顶的校顶回归方程进行复查,演算张拉力是否正确,确保梁体的质量。
梁体终张拉30天的上拱度测量没有系统的进行测量,缺少具体的数据。
6.6现场中的问题处理及分析
1)见图1:
梁型核对错误,造成钢绞线穿入错误
图1:
初张12孔锚垫板装成9孔的锚具
钢绞线穿入孔道前,及时与制梁区质检员沟通对台座上的梁体梁型心中有数,及时与工班进行现场核对,张拉前检查核对,避免钢绞线穿入错误,对梁体的质量产生影响。
2)钢绞线下料长度不够
工具锚夹片未完全夹住钢绞线
穿钢绞线时为进行准确量测,造成终张拉时夹片未咬住钢绞线,先对钢绞线待力,钢绞线张拉到足够长度时,在回油重新打紧夹片,再次进行张拉。
3)钢绞线断丝
钢绞线断丝
原因:
a.锚夹片硬度指标不合格,硬度过低,夹不住钢绞线或钢丝;
硬度过高则夹伤钢绞线或钢丝,有时因锚夹片齿形和夹角不合理也可引起滑丝或断丝。
b.钢绞线或钢丝的质量不稳定,硬度指标起伏较大,或外径公差超限,与夹片规格不相匹配。
c.梁体孔道内混凝土振捣时钢筋偏位,划伤钢绞线。
措施:
a.锚夹片的硬度除了检查出厂合格证外,在现场应进行复验,有条件的最好进行逐片复检。
b.钢绞线和钢丝的直径偏差、椭圆度、硬度指标应纳入检查内容。
如偏差超限,质量不稳定,应考虑更换钢绞线或钢丝的产品供应单位。
c.加强混凝土的振捣,用专门的工具对钢筋进行处理。
4)滑、断丝的处理
先放松钢绞线束,采用一端安装单孔张拉千斤顶,拉动钢绞线后带动夹片,将夹片抠出,让钢绞线回缩,如此反复,直至全部放松应力,更换材料后重新张拉。
钢绞线放张
滑、断丝如发生在切丝之后,使用氧气乙炔焰缓慢加热切割一端锚环,放张后重新换束张拉,用此法处理时钢绞线两端正前方严禁站人,并设防护确保安全。
5)夹片错台
夹片错台
夹片质量不合格
夹片质量不合格或生锈,及时与厂家联系更换夹片
6)孔道缩孔或塌孔造成钢绞线穿不进
a.原因:
浇筑混凝土时,预应力橡胶棒没有按规定可靠固定。
橡胶棒被踩压、移动、上浮等,造成橡胶棒变形,接头处脱开漏浆,流入孔道。
b.措施:
使用橡胶棒必须具备足够的承压强度和刚度。
有破损管材不得使用,橡胶棒连接时两端橡胶棒必须拧至相碰为止,然后用胶布将接头缝隙封闭严密。
浇筑混凝土时应保护橡胶棒,不得碰伤、挤压、踩踏,发现破损应立即修补,防止电焊火花灼烧橡胶棒的管壁,根据现场实际混凝土的状态选择抽拔橡胶棒的时间
6.7终张拉后的验收
1)夹片3项:
回缩量——6mm/端
外露量——2~3mm
错牙量——1~2mm(八字形)
2)24h后的滑断丝数0.5%且不同侧、同束
3)割丝长度“双控”:
预防滑丝—————钢绞线外露35±
5mm;
预应力筋保护层——钢绞线端头距梁端面≥40mm。
预应力混凝土结构,即结构在承受外荷载以前,预先采用某种人为的方法,在结构内部造成一种应力状态,使结构在使用阶段产生拉应力的区域先受到压应力,这项压应力与使用阶段荷载产生的拉应力抵消一部分或全部,从而推迟裂缝的出现和限制裂缝的开展,提高结构的刚度。
预应力施工不按规定施工,将相当于普通的混凝土桥梁施工中偷减了混凝土20%~40%,钢筋30%~50%。
预应力张拉工序作为关键工序,在过程控制中要严格把握质量,按照设计要求进行现场的数据复核,定期进行复测,确保梁体的质量。
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