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摘要:通过工程实例,简述了挂篮悬浇预应力张拉的工艺、控制和应用,预应力张拉就是在构件中提前加拉力,使得被施加预应力张拉构件承受拉应力,进而使得其产生一定的形变,来应对结构本身所受到的荷载。预应力采用两端对称同时张拉,张拉力和伸长量双控法,两端千斤顶升降压、画线、测伸长、插垫等工作一起进行。
关键词:预应力张拉 孔道压浆 伸长值
1 工程简介
盘营客运专线盘锦特大桥131#~134#墩挂篮悬浇连续箱梁位于盘锦市境内,中心里程为DK33+828.07全长113.5m,该段线路位于半径5500m的圆曲线上,梁体为单箱单室、斜腹板、变高度、变截面结构。
2 预应力张拉、注浆及封锚
2.1 张拉准备
2.1.1 锚具进场。预应力筋锚具进场时应按国际后张法预应力混凝土协会FIP标准的I类锚具分批验收,合格后方可使用。
2.1.2 张拉设备的选用和标准。配套标定张拉设备,以便于对张拉压力表读数关系曲线进行确定。张拉千斤顶在张拉前必须经过校正,校正系数不得大于1.05。压力表的精度不应底于1.0级,表面最大读数最好是张拉力的1.5~2.0倍。
张拉设备的标定期限不要超过一个月或每使用200次。
2.1.3 预应力束张拉控制力。预应力钢束张拉力按图纸要求进行控制。
2.1.4 预应力筋张拉伸长值。计算钢绞线张拉时的理论伸长值△L(cm)按下式计算:△L=(P平·L)/(Ay·Eg)。P平——预应力钢材平均张拉力(N);L——预应力钢材长度(cm);Ay——预应力钢材截面积(mm2);Eg——预应力钢材弹性模量(N/mm2),取试验值。
预应力钢绞线平均张拉力P平(N)可从以下公式取得:P平=P[1-e-(kx+uθ)]/(kx+μθ)。P——预应力钢绞线张拉端的张拉力(N);X——从张拉端到计算截面的孔道长度(m);θ——从张拉端到计算截面曲线孔道部分切线的夹角之和(rad);K——孔道局部偏差对磨檫的影响系数;μ——预应力钢绞线与孔道壁的磨檫系数。
一些曲线束是由多曲线段构成的,必须进行分段计算,各分段计算值再叠加起来。
2.1.5 张拉程序。0→10%δcon→20%δcon→100%δcon(持荷5分钟)→锚固。
2.2 预应力张拉。如果是按设计要求设计的混凝土张拉试件强度,就能进行箱梁预应力张拉。
2.2.1 张拉前的准备。对锚垫板和钢绞线表面进行清理;装设锚环;安装夹片;设置限位板。
2.2.2 装设张拉设备。根据要求安装千斤顶;套管打紧工具锚夹片。
2.2.3 张拉。技术人员对安装完毕的千斤顶进行检查,确定其符合要求后才能开始预应力张拉。预应力施工时,必须根据张拉控制程序对钢绞线伸长进行严格的测量,及时和计算值做对比,如情况异常则张拉施工要马上叫停。
2.2.4 锚固。将油缸的回压油回油锚固打开;向千斤顶回油缸供油,活塞回程。
2.3 张拉伸长值校核
2.3.1 张拉伸长值的量测。用量测千斤顶油缸行程数值的方式对钢绞线伸长值进行测量,受初始应力作用的影响,量测油缸外露长度,在相应分级荷载下量测相应油缸外露长度,行程若达不到中间锚固的要求,则第二级初始荷载应力为前一级最终荷载,叠加伸长值,也就是实际测量的从初应力到终力之间的伸长值,实测伸长值△L应该是:△L=△L1+△L2。△L1——初应力到张拉控制应力间的实测伸长值,包括多级张拉、两端张拉的总伸长值;△L2——初应力以下的推算伸长值,根据相邻级的伸长值确定。
2.3.2 伸长值校核。采取“双控法”控制张拉施工,浇筑完整个箱梁后,等砼强度超过100%,龄期在7天以上,再对预应力钢绞线从两端开始分批张拉。必须根据设计预应力钢束布置图安排张拉顺序,同时张拉同排的钢绞束。如果是刚刚开始张拉,预应力钢绞束张拉端需要首先对千斤顶主缸充油,稍微拉紧钢绞束,再对千斤顶和锚圈的位置做出调整,使千斤顶、锚具、孔道的轴线相互吻合,每股钢绞线必须均匀受力,如果钢绞束达初应力10%δcon,标记好两边的伸长量,同时检查是否出现滑丝现象。逐级加压地进行张拉,如果张拉满足设计控制应力(100%δcon),则继续供油使张拉力保持不变,5分钟后,对两边的实际伸长量同时进行测量和对比,确定其符合计算值。实测伸长量、计算伸长量的误差应该不超过±6%,如果前后两者的差距超出了这个界限,要及时对误差原因进行调查,上报监理工程师,调整后再进行张拉。以连续箱梁0#块为例,在养护期间,将0#段腹板束、顶板束钢绞线穿好并安装好锚具、千斤顶。待养护混凝土强度及弹性模量达到设计值的100%且混凝土龄期不少于7天后,进行预应力束张拉。预应力采用两端同步张拉,并左右对称进行,最大不平衡束不超过一束,张拉顺序是先纵向张拉按先腹板束,后顶板束,先外后内左右对称进行。张拉时,先纵向再竖向再横向,并及时压浆、预施应力采用双控措施,预施应力值以油压表读数为主,以预应力筋伸长量为校核。预施应力过程中应保持两端的伸长量基本一致。
2.4 真空灌浆施工。真空灌浆施工工艺图如下
■
2.4.1 完成张拉后,将外露的钢绞线(钢绞线外露量不小于30mm)切除,进入封锚阶段。一般都通过无收缩水的泥砂浆封锚,封锚过程中一定要全部包裹锚下垫板和夹片外露钢绞线,盖上15mm以上的覆盖层,封锚后48小时之内进行灌浆。
2.4.2 为确保顺利灌浆,应该对锚下垫板上的灌浆孔进行清理。
2.4.3 确定抽灌浆端及真空端,装设和检查接头、球阀、引出管的功能。
2.4.4 对水泥浆进行搅拌,确保水泥浆的泌水性、水灰比、流动度施工要求相符。采用低碱普通硅酸盐水泥,其强度等级至少为42.5级,添加阻锈剂、减水剂,确保水胶比在0.34以内,不允许泌水,流动度在25s以下,30min后要保持在35s以内。初凝时间至少为3小时,终凝时间要控制在24小时以内,压浆过程中浆体温度在35℃以下。浆体不会腐蚀钢绞线。
2.4.5 使用真空泵抽真空,真空度要达到-0.06~-0.1Mpa的稳定值。
2.4.6 开启灌浆泵,如果灌浆泵输出的浆体的稠度已满足要求,则开启泵上的输送管阀,进入灌浆阶段。
2.4.7 灌浆时必须确保真空泵工作的连续性。
2.4.8 当浆体经过真空泵端的空气滤清器时,将空气滤清器前端的阀门关闭,然后开启排气阀,如果水泥浆顺利流出排气阀,稠度达到浆体要求,将所有抽真空端的阀门关闭。
2.4.9 当连续工作的灌浆泵的压力为0.5~0.6Mpa,则将压力保持2分钟。
2.4.10 将所有灌浆和灌浆端的阀门关闭,完成灌浆。
2.4.11 将外接管路和附件拆除,对空气滤清器及阀等进行清洗。
2.4.12 当日灌浆完毕后,清洗粘有水泥浆的设备。
2.4.13 灌浆后一小时内拆卸并清洗装设于压浆端和出浆端的球阀。锚具垫板及喇叭管尺寸要正确,喇叭管的中心线要与锚具垫板严格垂直,喇叭管和波纹管的衔接要平顺,不得漏浆,并杜绝堵孔道。封锚前应对锚具进行防水处理,并设置封端钢筋网。利用锚垫板上安装螺孔,拧入带弯钩螺栓,封端钢筋应与之绑扎形成钢筋骨架。0#段预应力张拉封锚完成后,进行1#段施工,以此类推进行各段施工。
3 結束语
通过工程实践,在结构构件承受外荷载之前对受拉混凝土施加预压应力,可提高构件的刚度,推迟裂缝出现的时间,增加构件的耐久性。随着我国桥梁建设事业的发展,有效的控制预应力张拉,对于工程的安全和质量等方面都有很大的影响。
参考文献:
[1]《客运专线施工质量验收暂行标准》(铁建设[2005]160号).
[2]《客运专线铁路桥涵工程施工技术指南》(经规标准[2005]110号).
[3]无砟轨道预应力混凝土连续梁(双线、跨度:32+48+32m、图号:叁桥通(2008)2304-I修、挂篮悬臂浇筑)及相关图集、设计文件.
关键词:预应力张拉 孔道压浆 伸长值
1 工程简介
盘营客运专线盘锦特大桥131#~134#墩挂篮悬浇连续箱梁位于盘锦市境内,中心里程为DK33+828.07全长113.5m,该段线路位于半径5500m的圆曲线上,梁体为单箱单室、斜腹板、变高度、变截面结构。
2 预应力张拉、注浆及封锚
2.1 张拉准备
2.1.1 锚具进场。预应力筋锚具进场时应按国际后张法预应力混凝土协会FIP标准的I类锚具分批验收,合格后方可使用。
2.1.2 张拉设备的选用和标准。配套标定张拉设备,以便于对张拉压力表读数关系曲线进行确定。张拉千斤顶在张拉前必须经过校正,校正系数不得大于1.05。压力表的精度不应底于1.0级,表面最大读数最好是张拉力的1.5~2.0倍。
张拉设备的标定期限不要超过一个月或每使用200次。
2.1.3 预应力束张拉控制力。预应力钢束张拉力按图纸要求进行控制。
2.1.4 预应力筋张拉伸长值。计算钢绞线张拉时的理论伸长值△L(cm)按下式计算:△L=(P平·L)/(Ay·Eg)。P平——预应力钢材平均张拉力(N);L——预应力钢材长度(cm);Ay——预应力钢材截面积(mm2);Eg——预应力钢材弹性模量(N/mm2),取试验值。
预应力钢绞线平均张拉力P平(N)可从以下公式取得:P平=P[1-e-(kx+uθ)]/(kx+μθ)。P——预应力钢绞线张拉端的张拉力(N);X——从张拉端到计算截面的孔道长度(m);θ——从张拉端到计算截面曲线孔道部分切线的夹角之和(rad);K——孔道局部偏差对磨檫的影响系数;μ——预应力钢绞线与孔道壁的磨檫系数。
一些曲线束是由多曲线段构成的,必须进行分段计算,各分段计算值再叠加起来。
2.1.5 张拉程序。0→10%δcon→20%δcon→100%δcon(持荷5分钟)→锚固。
2.2 预应力张拉。如果是按设计要求设计的混凝土张拉试件强度,就能进行箱梁预应力张拉。
2.2.1 张拉前的准备。对锚垫板和钢绞线表面进行清理;装设锚环;安装夹片;设置限位板。
2.2.2 装设张拉设备。根据要求安装千斤顶;套管打紧工具锚夹片。
2.2.3 张拉。技术人员对安装完毕的千斤顶进行检查,确定其符合要求后才能开始预应力张拉。预应力施工时,必须根据张拉控制程序对钢绞线伸长进行严格的测量,及时和计算值做对比,如情况异常则张拉施工要马上叫停。
2.2.4 锚固。将油缸的回压油回油锚固打开;向千斤顶回油缸供油,活塞回程。
2.3 张拉伸长值校核
2.3.1 张拉伸长值的量测。用量测千斤顶油缸行程数值的方式对钢绞线伸长值进行测量,受初始应力作用的影响,量测油缸外露长度,在相应分级荷载下量测相应油缸外露长度,行程若达不到中间锚固的要求,则第二级初始荷载应力为前一级最终荷载,叠加伸长值,也就是实际测量的从初应力到终力之间的伸长值,实测伸长值△L应该是:△L=△L1+△L2。△L1——初应力到张拉控制应力间的实测伸长值,包括多级张拉、两端张拉的总伸长值;△L2——初应力以下的推算伸长值,根据相邻级的伸长值确定。
2.3.2 伸长值校核。采取“双控法”控制张拉施工,浇筑完整个箱梁后,等砼强度超过100%,龄期在7天以上,再对预应力钢绞线从两端开始分批张拉。必须根据设计预应力钢束布置图安排张拉顺序,同时张拉同排的钢绞束。如果是刚刚开始张拉,预应力钢绞束张拉端需要首先对千斤顶主缸充油,稍微拉紧钢绞束,再对千斤顶和锚圈的位置做出调整,使千斤顶、锚具、孔道的轴线相互吻合,每股钢绞线必须均匀受力,如果钢绞束达初应力10%δcon,标记好两边的伸长量,同时检查是否出现滑丝现象。逐级加压地进行张拉,如果张拉满足设计控制应力(100%δcon),则继续供油使张拉力保持不变,5分钟后,对两边的实际伸长量同时进行测量和对比,确定其符合计算值。实测伸长量、计算伸长量的误差应该不超过±6%,如果前后两者的差距超出了这个界限,要及时对误差原因进行调查,上报监理工程师,调整后再进行张拉。以连续箱梁0#块为例,在养护期间,将0#段腹板束、顶板束钢绞线穿好并安装好锚具、千斤顶。待养护混凝土强度及弹性模量达到设计值的100%且混凝土龄期不少于7天后,进行预应力束张拉。预应力采用两端同步张拉,并左右对称进行,最大不平衡束不超过一束,张拉顺序是先纵向张拉按先腹板束,后顶板束,先外后内左右对称进行。张拉时,先纵向再竖向再横向,并及时压浆、预施应力采用双控措施,预施应力值以油压表读数为主,以预应力筋伸长量为校核。预施应力过程中应保持两端的伸长量基本一致。
2.4 真空灌浆施工。真空灌浆施工工艺图如下
■
2.4.1 完成张拉后,将外露的钢绞线(钢绞线外露量不小于30mm)切除,进入封锚阶段。一般都通过无收缩水的泥砂浆封锚,封锚过程中一定要全部包裹锚下垫板和夹片外露钢绞线,盖上15mm以上的覆盖层,封锚后48小时之内进行灌浆。
2.4.2 为确保顺利灌浆,应该对锚下垫板上的灌浆孔进行清理。
2.4.3 确定抽灌浆端及真空端,装设和检查接头、球阀、引出管的功能。
2.4.4 对水泥浆进行搅拌,确保水泥浆的泌水性、水灰比、流动度施工要求相符。采用低碱普通硅酸盐水泥,其强度等级至少为42.5级,添加阻锈剂、减水剂,确保水胶比在0.34以内,不允许泌水,流动度在25s以下,30min后要保持在35s以内。初凝时间至少为3小时,终凝时间要控制在24小时以内,压浆过程中浆体温度在35℃以下。浆体不会腐蚀钢绞线。
2.4.5 使用真空泵抽真空,真空度要达到-0.06~-0.1Mpa的稳定值。
2.4.6 开启灌浆泵,如果灌浆泵输出的浆体的稠度已满足要求,则开启泵上的输送管阀,进入灌浆阶段。
2.4.7 灌浆时必须确保真空泵工作的连续性。
2.4.8 当浆体经过真空泵端的空气滤清器时,将空气滤清器前端的阀门关闭,然后开启排气阀,如果水泥浆顺利流出排气阀,稠度达到浆体要求,将所有抽真空端的阀门关闭。
2.4.9 当连续工作的灌浆泵的压力为0.5~0.6Mpa,则将压力保持2分钟。
2.4.10 将所有灌浆和灌浆端的阀门关闭,完成灌浆。
2.4.11 将外接管路和附件拆除,对空气滤清器及阀等进行清洗。
2.4.12 当日灌浆完毕后,清洗粘有水泥浆的设备。
2.4.13 灌浆后一小时内拆卸并清洗装设于压浆端和出浆端的球阀。锚具垫板及喇叭管尺寸要正确,喇叭管的中心线要与锚具垫板严格垂直,喇叭管和波纹管的衔接要平顺,不得漏浆,并杜绝堵孔道。封锚前应对锚具进行防水处理,并设置封端钢筋网。利用锚垫板上安装螺孔,拧入带弯钩螺栓,封端钢筋应与之绑扎形成钢筋骨架。0#段预应力张拉封锚完成后,进行1#段施工,以此类推进行各段施工。
3 結束语
通过工程实践,在结构构件承受外荷载之前对受拉混凝土施加预压应力,可提高构件的刚度,推迟裂缝出现的时间,增加构件的耐久性。随着我国桥梁建设事业的发展,有效的控制预应力张拉,对于工程的安全和质量等方面都有很大的影响。
参考文献:
[1]《客运专线施工质量验收暂行标准》(铁建设[2005]160号).
[2]《客运专线铁路桥涵工程施工技术指南》(经规标准[2005]110号).
[3]无砟轨道预应力混凝土连续梁(双线、跨度:32+48+32m、图号:叁桥通(2008)2304-I修、挂篮悬臂浇筑)及相关图集、设计文件.