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摘要:对后张拉预应力施工工艺及预应力施工质量标准及质量控制措施做了详细论述。
关键词:后张拉 预应力 施工
0 引言
预应力混凝土结构以其节约钢材、降低造价、延长使用寿命且有耐火、耐高压、耐腐蚀和耐震等优点而得到了比较广泛的应用。西康二线豁口特大桥(40+64+40)m后张法预应力连续梁施工中,通过与设计部门沟通、协商,施工中不断优化施工方案,改进张拉工艺、合理布置张拉端位置、留设穴模等,避免了留设后浇段而造成诸多不利因素,对结构受力极为有利,取得了较好的经济效益和社会效益。
1 工程概况
西康二线豁口特大桥跨西临高速公路部分设计为不等跨连续梁,结构形式为(40+64+40)m预应力混凝土连续箱梁。该连续梁共浇注C50砼1396立方,张拉钢绞线61.2吨,使用OVM锚具216套。梁体采用单箱单室箱形截面,箱梁顶宽7.5m,底宽4.0m,中支点梁高4.8m,跨中梁高为2.8m,梁底曲线采用二次抛物线。梁段按施工顺序共划分为四种九个梁段,两中支点桥墩处为0号梁段,梁段长30m。1号梁段长12m,2号梁段为中跨合龙段长10m,3号梁段为边跨梁段,梁长分别为13.6m。梁体设计纵向预应力钢束采用符合GB5224-2003标准Ⅱ级松弛公称直径为15.24mm,1860级有黏结预应力钢绞线,其标准强度为1860MPa;其中底板连续钢束规格为15Φs15.2和12Φs15.2,T束采用15Φs15.2,腹板采用9Φs15.2,均采用金属波纹管成孔,锚具采用OVM 型夹片式锚具。
2 施工工艺
2.1 施工准备
2.1.1 检查预应力筋用锚具、夹具和联接器的品种、规格、是否符合施工图要求,数量、种类是否齐备,品质是否保证。预应力锚具、夹具和连接器进场后,应按批次和数量抽样检验外形外观、硬度、锚固性能及工艺性能,并符合(GB/T14370-2000)要求。
2.1.2 张拉作业前应仔细检查张拉机具是否齐备、是否正常,电路和油路是否正常,油压表是否正常,是否在有效工作期内。千斤顶的校正系数不得大于1.05,油压表的精度不得低于1.0级。千斤顶标定的有效期为三个月(且张拉不超过200次),油压表有效工作期限为7d,到达期限必须进行校正。
2.1.3 核实钢绞线是否符合质量要求,下料长度及编束是否符合施工图要求。
2.1.4 清除锚垫板处、喇叭管内的混凝土及水泥浆等。
2.1.5 张拉作业必须接到实验室张拉通知后进行。一切准备工作都就绪,并符合规定要求后,方可进行张拉操作。
2.2 工艺及质量控制流程
后张梁预应力张拉工艺及质量控制流程见下图
2.3 张拉操作步骤
2.3.1 预张拉、初张拉步骤
0→初应力(做伸长值标记)→早期张拉控制应力(测伸长值,校正伸长值,持荷3min)→回油锚固(测回缩量及夹片外露量)。
2.3.2 终张拉操作步骤
①经初张拉后的钢束张拉程序为:0→拉松夹片到早期张拉控制应力(作伸长值标记)→控制应力(测伸长值,持荷5min)→回油锚固(测回缩量及夹片外露量)。②未经初张拉后的钢束张拉程序为:0→初应力(作伸长值标记)→控制应力(测伸长值,校核伸长值,持荷5min)→回油锚固(测回缩量及夹片外露量)。
2.4 工艺步序说明
2.4.1 钢绞线下料 下料时要进行料场清理,使料场无积水、脏物以免污染钢绞线,有被污染的钢绞线要将污物清扫干净。
钢绞线一定要先按要求计算好下料长度,在下料场做出明显下料长度标记。
2.4.2 钢绞线运送、穿束 按要求的根数将钢绞线用2.0mm铁丝每隔1.5m进行帮扎,帮扎时要使每一根钢绞线顺直,不允许使钢绞线互相缠绕。
钢绞线运送时采用人工或机械抬运,在运送钢束与穿孔过程中不允许钢绞线与地面直接接触。
2.4.3 安装锚杯及夹片 锚杯安装前先进行清孔、吹孔,使孔内清洁无杂物,并且量一下两端头旋出来的钢束长度是否一样长,坚决避免出现一头长一头短和同束内钢绞线长短差别过大的情况。然后在安装锚杯,锚杯一定要安装在锚垫板的限位槽内,并用套筒将夹片打紧,使锚杯不脱离限位槽为原则。
2.4.4 千斤顶的定位 采用三角支架吊装千斤顶,人工定位。千斤顶定位时,要使千斤顶轴线、锚杯轴线、传力筒以及预留孔道四轴线同心,张拉开始后就可以将导链放张。
2.4.5 施加预应力 预施应力采用两端张拉,并左右对称进行,最大不平衡束不因超过一根。采用伸长量和张拉力双控措施,张拉过程中应保持两端的伸长量基本一致。
2.4.6 孔道压浆及封锚 预应力张拉完毕及进行管道压浆,压浆材料采用高性能无收缩防腐灌浆剂,压浆前管道内应清除杂物,积水;采用真空压浆技术,压入管道的水泥浆应饱和、密实,若冬季施工还应采用保温措施。
2.5 张拉过程中应注意的几个问题 按照规范要求,梁体混凝土强度达到施工图标示梁体混凝土强度等级值的50%后,拆除端模、松开内模进行张拉准备;张拉应在梁体混凝土强度及弹性模量达到施工图标示梁体混凝土强度等级值、且龄期不少于10d才能进行。
张拉时认真量取并记录油表读数、夹片回缩量、钢绞线伸缩量。
作伸长值标记时的油表读数为控制应力油表读数的10%。
箱梁张拉时,应用四台千斤顶在梁的两端同步、对称的进行张拉,并备用一台千斤顶。梁终拉静停时,油表读数如有下降,则应补足油压。
张拉期间应采取措施避免锚具、预应力筋受雨水、养护用水浇淋,防止锚具及预应力出现锈蚀。
2.6 作业组织 根据张拉时要求结束油泵供油的速度确定劳动人员。箱梁张拉时,一个班组由8~10人组成:其中控制油泵4~5人,测量伸长值4~5人。
2.7 施工安全与环境保护 安装锚具时,必须清理干净锚具上的包装纸以及不得认为的带有杂物,以免妨碍锚具的正常工作。
高压油泵应经耐压试验合格。油泵上的安全阀应调到最大工作油压下能自动打开。
油表安装必须满扣,高压油管各接头必须紧密,油路畅通,在最大工作油压下,保持5min以上,不得漏油,否则应修理或更换。
电路系统检修不准带电操作,油路系统检修不准带压操作。
千斤顶不得超过其最大拉力和最大行程。
在张拉过程中,特别是在高压下,千斤顶正后方不准站人。
设备运转声音异常时,应及时检查修理。
张拉油泵操作时,油泵司机应全神贯注,不准与外人交谈,更不准在油泵工作时离开或兼顾其他工作。
张拉操作过程中,位于高处的张拉操作人员不得踩在钢绞线上作业,应另行搭好工作平台。
每班清点整理工器具、材料、机械,收集废弃物,保持场地清洁。完工后,恢复场地。
3 质量标准及控制措施
3.1 质量标准及验收方法
3.1.1 三阶段预施应力时,混凝土强度和弹模值应复核施工图要求,施工图无要求时按分别达到施工图标示构件混凝土温度等级值50%、80%、100%控制。检验方法:进行同条件养护混凝土试件强度和弹模量试验。
3.1.2 预应力筋的实测伸长值控制在理论值的±6%范围之内。检验方法:观察和尺量。
3.1.3 预应力筋断裂或滑脱数量不超过预应力筋的5‰,并不得位于梁体同一侧,且每束内短丝不得超过1根。
3.2 质量控制措施
3.2.1 张拉设备。张拉用千斤顶及油泵,要按照设计张拉力相匹配,而且要进行配套标定,即千斤顶与油表配套,使用中按照标定顶号及表号配套使用。有下列情况之一要重新标定:①使用期满(一般为3个月或200次);②严重漏油及重要部件的损坏;③伸长量偏大、偏小超标严重;④油表失灵更换。
3.2.2 预应力束孔道预留质量。本工程预留孔采用机制钢波纹管预埋形成。波纹管中部设计有竖向弯起曲线的,在曲线最高部位设置排气孔。钢束管道位置用定位钢筋固定,定位钢筋牢固焊接在钢筋骨架上,如管道位置与骨架钢筋抵触时,先确保管道位置不变,仅对钢筋稍加移动。定位钢筋基本间距不大于0.6m,曲线弯折处不大于0.4m。在施工中应严格注意波纹管被电焊烧伤及接头密封不严而导致浇筑砼时漏浆堵管。
3.2.3 预应力筋的安装。后张拉预应力可在砼浇筑之后或之前配筋编束穿入孔道,配筋编束时要注意防止钢绞线扭曲弯折,多根穿束时应理顺,相互之间不得交叉。预应力筋在砼浇筑及养生之前,安装入孔至孔道压浆的容许时间一般不超过15d,否则应采取对孔道端部开口处密封与外露预应力筋防腐蚀的保护措施。对在浇筑砼前穿入孔内的预应力筋必须在浇筑砼终凝前进行抽动,如果抽动困难,则应查找原因并进行处理。
3.2.4 预应力张拉。本工程纵向预应力钢束均采用双端张拉,伸长量及张拉力双控。张拉时,实测伸长值的量测尤为重要。在张拉至初始应力时,在预应力筋端头用与应力颜色反差较大的颜色(快干漆)标出与锚垫板平面平行的断面。准确量测该断面与锚垫板平面之间的距离L1并记录;张拉至2倍初应力值时用其距离L2记录;第三步张拉到时量测其距离L3并记录,稳定5min后可回油锚固。锚固后量测其距离L4并记录,量测与张拉程序如下:量测记录后检查,如果大于8mm或者小于8mm但标记已不是一个平面,说明张拉过程中出现滑丝或有个别钢绞线出现滑丝现象。出现滑丝现象必须采取措施进行处理。如果未出现以上情况,即可计算实测伸长值:
△s=L3+L2-2L1。最后校核实测伸长值△s与修正理论伸长值差值和修正理论伸长值之比:如小于等于±6%,则说明张拉结果符合规范要求;如果大于±6%,则需采取措施进行处理后方可继续进行张拉。
4 结束语
合理设计,精心施工,可以有效地防止桥梁质量及安全事故的产生。我们根据结构、预应力体系的特点等,不断改进张拉工艺,完善、解决预应力分项工程施工的各项技术难题,使本工程预应力工程的施工工艺先进、科学、合理,确保了工程的顺利实施。
参考文献:
[1]《客货共线铁路桥涵工程施工技术指南》TZ203-2008.
[2]《铁路桥涵工程施工质量验收标准》TB10415-20003.
[3]《后张预应力混凝土施工手册》中国建筑工业出版社.
[4]《预应力砼桥梁施工技术》人民交通出版社.
关键词:后张拉 预应力 施工
0 引言
预应力混凝土结构以其节约钢材、降低造价、延长使用寿命且有耐火、耐高压、耐腐蚀和耐震等优点而得到了比较广泛的应用。西康二线豁口特大桥(40+64+40)m后张法预应力连续梁施工中,通过与设计部门沟通、协商,施工中不断优化施工方案,改进张拉工艺、合理布置张拉端位置、留设穴模等,避免了留设后浇段而造成诸多不利因素,对结构受力极为有利,取得了较好的经济效益和社会效益。
1 工程概况
西康二线豁口特大桥跨西临高速公路部分设计为不等跨连续梁,结构形式为(40+64+40)m预应力混凝土连续箱梁。该连续梁共浇注C50砼1396立方,张拉钢绞线61.2吨,使用OVM锚具216套。梁体采用单箱单室箱形截面,箱梁顶宽7.5m,底宽4.0m,中支点梁高4.8m,跨中梁高为2.8m,梁底曲线采用二次抛物线。梁段按施工顺序共划分为四种九个梁段,两中支点桥墩处为0号梁段,梁段长30m。1号梁段长12m,2号梁段为中跨合龙段长10m,3号梁段为边跨梁段,梁长分别为13.6m。梁体设计纵向预应力钢束采用符合GB5224-2003标准Ⅱ级松弛公称直径为15.24mm,1860级有黏结预应力钢绞线,其标准强度为1860MPa;其中底板连续钢束规格为15Φs15.2和12Φs15.2,T束采用15Φs15.2,腹板采用9Φs15.2,均采用金属波纹管成孔,锚具采用OVM 型夹片式锚具。
2 施工工艺
2.1 施工准备
2.1.1 检查预应力筋用锚具、夹具和联接器的品种、规格、是否符合施工图要求,数量、种类是否齐备,品质是否保证。预应力锚具、夹具和连接器进场后,应按批次和数量抽样检验外形外观、硬度、锚固性能及工艺性能,并符合(GB/T14370-2000)要求。
2.1.2 张拉作业前应仔细检查张拉机具是否齐备、是否正常,电路和油路是否正常,油压表是否正常,是否在有效工作期内。千斤顶的校正系数不得大于1.05,油压表的精度不得低于1.0级。千斤顶标定的有效期为三个月(且张拉不超过200次),油压表有效工作期限为7d,到达期限必须进行校正。
2.1.3 核实钢绞线是否符合质量要求,下料长度及编束是否符合施工图要求。
2.1.4 清除锚垫板处、喇叭管内的混凝土及水泥浆等。
2.1.5 张拉作业必须接到实验室张拉通知后进行。一切准备工作都就绪,并符合规定要求后,方可进行张拉操作。
2.2 工艺及质量控制流程
后张梁预应力张拉工艺及质量控制流程见下图
2.3 张拉操作步骤
2.3.1 预张拉、初张拉步骤
0→初应力(做伸长值标记)→早期张拉控制应力(测伸长值,校正伸长值,持荷3min)→回油锚固(测回缩量及夹片外露量)。
2.3.2 终张拉操作步骤
①经初张拉后的钢束张拉程序为:0→拉松夹片到早期张拉控制应力(作伸长值标记)→控制应力(测伸长值,持荷5min)→回油锚固(测回缩量及夹片外露量)。②未经初张拉后的钢束张拉程序为:0→初应力(作伸长值标记)→控制应力(测伸长值,校核伸长值,持荷5min)→回油锚固(测回缩量及夹片外露量)。
2.4 工艺步序说明
2.4.1 钢绞线下料 下料时要进行料场清理,使料场无积水、脏物以免污染钢绞线,有被污染的钢绞线要将污物清扫干净。
钢绞线一定要先按要求计算好下料长度,在下料场做出明显下料长度标记。
2.4.2 钢绞线运送、穿束 按要求的根数将钢绞线用2.0mm铁丝每隔1.5m进行帮扎,帮扎时要使每一根钢绞线顺直,不允许使钢绞线互相缠绕。
钢绞线运送时采用人工或机械抬运,在运送钢束与穿孔过程中不允许钢绞线与地面直接接触。
2.4.3 安装锚杯及夹片 锚杯安装前先进行清孔、吹孔,使孔内清洁无杂物,并且量一下两端头旋出来的钢束长度是否一样长,坚决避免出现一头长一头短和同束内钢绞线长短差别过大的情况。然后在安装锚杯,锚杯一定要安装在锚垫板的限位槽内,并用套筒将夹片打紧,使锚杯不脱离限位槽为原则。
2.4.4 千斤顶的定位 采用三角支架吊装千斤顶,人工定位。千斤顶定位时,要使千斤顶轴线、锚杯轴线、传力筒以及预留孔道四轴线同心,张拉开始后就可以将导链放张。
2.4.5 施加预应力 预施应力采用两端张拉,并左右对称进行,最大不平衡束不因超过一根。采用伸长量和张拉力双控措施,张拉过程中应保持两端的伸长量基本一致。
2.4.6 孔道压浆及封锚 预应力张拉完毕及进行管道压浆,压浆材料采用高性能无收缩防腐灌浆剂,压浆前管道内应清除杂物,积水;采用真空压浆技术,压入管道的水泥浆应饱和、密实,若冬季施工还应采用保温措施。
2.5 张拉过程中应注意的几个问题 按照规范要求,梁体混凝土强度达到施工图标示梁体混凝土强度等级值的50%后,拆除端模、松开内模进行张拉准备;张拉应在梁体混凝土强度及弹性模量达到施工图标示梁体混凝土强度等级值、且龄期不少于10d才能进行。
张拉时认真量取并记录油表读数、夹片回缩量、钢绞线伸缩量。
作伸长值标记时的油表读数为控制应力油表读数的10%。
箱梁张拉时,应用四台千斤顶在梁的两端同步、对称的进行张拉,并备用一台千斤顶。梁终拉静停时,油表读数如有下降,则应补足油压。
张拉期间应采取措施避免锚具、预应力筋受雨水、养护用水浇淋,防止锚具及预应力出现锈蚀。
2.6 作业组织 根据张拉时要求结束油泵供油的速度确定劳动人员。箱梁张拉时,一个班组由8~10人组成:其中控制油泵4~5人,测量伸长值4~5人。
2.7 施工安全与环境保护 安装锚具时,必须清理干净锚具上的包装纸以及不得认为的带有杂物,以免妨碍锚具的正常工作。
高压油泵应经耐压试验合格。油泵上的安全阀应调到最大工作油压下能自动打开。
油表安装必须满扣,高压油管各接头必须紧密,油路畅通,在最大工作油压下,保持5min以上,不得漏油,否则应修理或更换。
电路系统检修不准带电操作,油路系统检修不准带压操作。
千斤顶不得超过其最大拉力和最大行程。
在张拉过程中,特别是在高压下,千斤顶正后方不准站人。
设备运转声音异常时,应及时检查修理。
张拉油泵操作时,油泵司机应全神贯注,不准与外人交谈,更不准在油泵工作时离开或兼顾其他工作。
张拉操作过程中,位于高处的张拉操作人员不得踩在钢绞线上作业,应另行搭好工作平台。
每班清点整理工器具、材料、机械,收集废弃物,保持场地清洁。完工后,恢复场地。
3 质量标准及控制措施
3.1 质量标准及验收方法
3.1.1 三阶段预施应力时,混凝土强度和弹模值应复核施工图要求,施工图无要求时按分别达到施工图标示构件混凝土温度等级值50%、80%、100%控制。检验方法:进行同条件养护混凝土试件强度和弹模量试验。
3.1.2 预应力筋的实测伸长值控制在理论值的±6%范围之内。检验方法:观察和尺量。
3.1.3 预应力筋断裂或滑脱数量不超过预应力筋的5‰,并不得位于梁体同一侧,且每束内短丝不得超过1根。
3.2 质量控制措施
3.2.1 张拉设备。张拉用千斤顶及油泵,要按照设计张拉力相匹配,而且要进行配套标定,即千斤顶与油表配套,使用中按照标定顶号及表号配套使用。有下列情况之一要重新标定:①使用期满(一般为3个月或200次);②严重漏油及重要部件的损坏;③伸长量偏大、偏小超标严重;④油表失灵更换。
3.2.2 预应力束孔道预留质量。本工程预留孔采用机制钢波纹管预埋形成。波纹管中部设计有竖向弯起曲线的,在曲线最高部位设置排气孔。钢束管道位置用定位钢筋固定,定位钢筋牢固焊接在钢筋骨架上,如管道位置与骨架钢筋抵触时,先确保管道位置不变,仅对钢筋稍加移动。定位钢筋基本间距不大于0.6m,曲线弯折处不大于0.4m。在施工中应严格注意波纹管被电焊烧伤及接头密封不严而导致浇筑砼时漏浆堵管。
3.2.3 预应力筋的安装。后张拉预应力可在砼浇筑之后或之前配筋编束穿入孔道,配筋编束时要注意防止钢绞线扭曲弯折,多根穿束时应理顺,相互之间不得交叉。预应力筋在砼浇筑及养生之前,安装入孔至孔道压浆的容许时间一般不超过15d,否则应采取对孔道端部开口处密封与外露预应力筋防腐蚀的保护措施。对在浇筑砼前穿入孔内的预应力筋必须在浇筑砼终凝前进行抽动,如果抽动困难,则应查找原因并进行处理。
3.2.4 预应力张拉。本工程纵向预应力钢束均采用双端张拉,伸长量及张拉力双控。张拉时,实测伸长值的量测尤为重要。在张拉至初始应力时,在预应力筋端头用与应力颜色反差较大的颜色(快干漆)标出与锚垫板平面平行的断面。准确量测该断面与锚垫板平面之间的距离L1并记录;张拉至2倍初应力值时用其距离L2记录;第三步张拉到时量测其距离L3并记录,稳定5min后可回油锚固。锚固后量测其距离L4并记录,量测与张拉程序如下:量测记录后检查,如果大于8mm或者小于8mm但标记已不是一个平面,说明张拉过程中出现滑丝或有个别钢绞线出现滑丝现象。出现滑丝现象必须采取措施进行处理。如果未出现以上情况,即可计算实测伸长值:
△s=L3+L2-2L1。最后校核实测伸长值△s与修正理论伸长值差值和修正理论伸长值之比:如小于等于±6%,则说明张拉结果符合规范要求;如果大于±6%,则需采取措施进行处理后方可继续进行张拉。
4 结束语
合理设计,精心施工,可以有效地防止桥梁质量及安全事故的产生。我们根据结构、预应力体系的特点等,不断改进张拉工艺,完善、解决预应力分项工程施工的各项技术难题,使本工程预应力工程的施工工艺先进、科学、合理,确保了工程的顺利实施。
参考文献:
[1]《客货共线铁路桥涵工程施工技术指南》TZ203-2008.
[2]《铁路桥涵工程施工质量验收标准》TB10415-20003.
[3]《后张预应力混凝土施工手册》中国建筑工业出版社.
[4]《预应力砼桥梁施工技术》人民交通出版社.