混凝土箱梁预应力施工方案

宽鱼腹式连续现浇混凝土箱梁宽鱼腹式连续现浇混凝土箱梁 预应力张拉施工方案预应力张拉施工方案 第一节第一节 预应力预应力体系体系 本工程结构预应力为后张法预应力体系 分为墩身精轧螺纹预应力和箱梁钢绞线预应力 箱梁钢绞线预应力又包含横梁横向预应力 腹板纵向预应力和中横梁负弯矩预应力 第第二二节节 预应力张拉前的准备工作预应力张拉前的准备工作 一 一 构件检查及清理构件检查及清理 A 张拉前应对混凝土构件进行检查 外观质量和几何尺寸应符合质量标准要求 B 张拉时的混凝土强度应不低于设计强度的 90 C 锚垫板安装正确 孔道内畅通 无水分杂物 锚具与垫板接触面要清理干净 D 拆除对应力张拉变形有约束的内模板 侧模板 E 应解除支座的约束 使之处在工作状态 二 二 张拉顺序张拉顺序 A 张拉桥墩 A 系梁预应力精轧螺纹钢筋 该预应力张拉工作可在墩身混凝土达到强度要 求后及时进行 B 张拉梁体预应力 每一联梁体张拉顺序按以下顺序进行张拉 张拉两头端横梁横向预应力 用 2 台千斤顶在两侧分别张拉 张拉两中间横梁横向预应力 用 2 台千斤顶在两侧分别张拉 张拉梁体 N1N2 纵向预应力 用 4 台千斤顶左右两边对称张拉 先张拉 N2 后张拉 N1 张拉梁体 N3N4 纵向预应力 用 4 台千斤顶左右两边对称张拉 先张拉 N4 后张拉 N3 张拉梁体 N5 纵向预应力 用 4 台千斤顶左右两边对称张拉 张拉中腹板负弯矩预应力 用 2 台千斤顶左右两边对称张拉 张拉边胶板负弯矩预应力 用 2 台千斤顶左右两边对称张拉 三 三 张拉设备的要求张拉设备的要求 A 油泵与千斤顶应为同一品质并符合要求的液压油 B 液压用油应保持清洁并经常进行精细过滤 在使用半年或 500h 后应进行新油更换 C 油管卸下后应加防尘螺帽 闲置一段时间重新使用前应预先经油泵输出的油液冲洗干 净后再接入千斤顶 避免污染物进入液压油路造成数据不真 D 必须根据所使用的千斤顶大小预留好张拉槽口 E 千斤顶与油压表 油管必须配套进行标定 应在以下情况进行标定 新设备初次使用前 压力表受到碰撞 出现失灵情况或指针不能归零 千斤顶 油压表 油管进行更换或维修后 张拉 200 次或连续工作 2 个月后 停放 3 个月重新使用前 张拉过程中 出现突然成束破断 F 千斤顶在中加 卸荷工作过程 要求平稳 不可出现冲击现象 G 千斤顶工作时 操作人员应站在两侧 H 千斤顶在有压力工作时 严禁拆卸液压系统中的任何部件 I 工作完成后 应将活塞回程到底 四 四 预应力钢绞线 锚具 夹具检验预应力钢绞线 锚具 夹具检验 每批预应力钢材进场应附有证明生产厂家 性能 尺寸 熔炉号和日期的明显标志 每批 预应力钢材的进场应分批验收 检验其质量证明书 包装方法及标志内容是否齐全 正确 钢 材表面质量及规格是否符合要求 经运输 存放后有无损伤 锈蚀或影响与水泥粘结的油污 为确保工程质量 对用于本桥的预应力钢材及锚具 夹具进行力学性能试验 1 1 锚具 夹具 锚具 夹具 外观检查 从每批中抽取锚具样品 检查其外观尺寸 当有一套表面有裂纹或超过产品标 准 应另取双倍数量的锚具重新检查 如仍有一套不符合要求 则不得使用或逐套检查 合格 者可使用 硬度检查 从每批中抽取相应的锚具夹片进行硬度检测 每个零件测试三点 其硬度应在 设计要求范围内 当有一个零件不合格时 则不得使用或逐个检查 合格者使用 2 钢绞线 预应力钢绞线应成批验收 每批由同一钢号 同一规格 同一生产工艺制造的钢绞线组成 每批质量不大于 60 吨 从每批钢绞线中选取 3 盘 进行表面质量 直径偏差 松驰试验和力 学性能的试验 破断负荷 屈服负荷 伸长率 试验结果如有一项不合格时则以不合格盘报废 再从未试验过的钢绞线中取双倍数量的试样进行复验 如仍有一项不合格 则该批判为不合格 品 3 张拉设备检验 张拉机具与锚具应配套使用 采用梁板系列千斤顶 千斤顶与压力表在张拉前进行配套校 验 校验设备送到国家认可的计量部门进行校验 并使千斤顶活塞的运行方向与实际张拉工 作状态一致 以确定张拉力与压力表读数之间的关系曲线或线性回归议程 从而计算出各束钢 绞线的张拉控制应力相对的压力表读数值 并由专人负责使用 管理和维护 五 五 张拉设备及人员张拉设备及人员 A 本工程预应力张拉设备如下 序号序号设备名称设备名称设备型号设备型号数量数量备注备注 1千斤顶YCL 1000KN3精轧螺纹预应力施工 2千斤顶YCL 2500KN5钢绞线群锚预应力施工 3千斤顶YCL 3500KN5钢绞线群锚预应力施工 4油泵ZM 5008预应力张拉施工 5挤压机YCL 550KN2锚固端施工 6空压机2压浆施工 7真空螺旋式压浆机OVM ZKGJ5压浆施工 8活塞式压浆机5压浆施工 9砂浆搅拌机2压浆施工 10卷扬机2穿钢绞线 11电焊机2钢筋焊接 12砂轮切割机3钢绞线切割 13乙炔氧割机1钢筋切割 14 B 本工程预应力张拉施工人员如下 序号序号施工岗位施工岗位操作人员操作人员备注备注 1技术负责人谭 强高级工程师 2技术员刘玉良工程师 3质检员李正放工程师 4安全员王正安 5张拉记录沈 亮 范春燕 陶 群 6张拉 压浆 胡世勇 尹啸平 陈 祥 135 133 134 第第三三节节 预应力的制作和安装预应力的制作和安装 一 一 预应力材料准备及制作预应力材料准备及制作 A 按照设计文件要求的各类预应力材料的型号 规格购置 入场检验合格后按照类别进 行堆码 B 根据规范要求对进场预应力材料进行见证取样并送检 C 精轧螺纹钢筋按照施工长度要求在工厂定尺生产 D 钢绞线按照施工长度要求在施工现场采用砂轮切割机进行切断 然后按照不同预应力 束将钢绞线绑扎成施工要求的预应力束 钢绞线下料长度时应考虑张拉端的工作长度 下料时 切割口的两侧各 5cm 先用铅丝绑扎 然后用切割机切割 E 在编束前应用专用工具将钢束梳一下 以防钢绞线绞在一起 下料后在地坪上进行编 束 使钢绞线平直 每束内各根钢绞线应编号并顺序摆放 每隔 1m 用 18 22 号铅丝编织 合 拢捆扎 F 塑料波纹管按照施工长度要求在施工现场采用钢锯进行锯断 金属波纹管采用氧割进 行切断 波纹管接长的接头处采用密封胶带进行封缠 G 对已进场和已加工好的预应力材料进行编号堆码同时进行防水 防尘遮盖保护 二 二 精轧螺纹钢筋的安装精轧螺纹钢筋的安装 A 调整并割除锚口处的墩身钢筋 B 在系梁钢筋安装过程中及时进行预应力金属波纹管 锚垫板的安装定位 C 波纹管采用间距 50cm 的 井 字形 12 钢筋进行定位 锚垫板采用焊接方式固定在 墩身钢筋上 D 在安装好的波纹管内穿入精轧螺纹钢筋 锚垫板处安装注浆管 E 浇筑前应检查波纹管的密封性及各接头的牢固性 采用密封胶带对波纹管管口 注浆 管管口 锚垫板与波纹管之间的缝隙进行封缠 用灌水法做密封性试验 做完密封性试验后用 高压风把管道内残留的水吹出 F 安装锚口模板 三 三 钢绞线预应力束的安装钢绞线预应力束的安装 A 在安装梁体钢筋的适当时机及时安装预应力塑料波纹管 B 预应力管道的埋置位置决定了今后预应力筋的受力及应力分布情况 因此对管道的埋 设要严格按照设计图纸仔细认真的进行 严格逐点检查管道的位置 如发现有不对的地方要立 即调整 按照设计图要求调整塑料波纹管的平面和竖向位置并采用间距 50cm 的 井 字形钢 筋进行定位 曲线段适当加密 C 用电动卷扬机进行穿预应力钢绞线束 D 将钢束端头做成圆锥状 用电焊焊牢 表面要用砂轮修平滑 以防钢束在波纹管接头 处引起波纹管翻卷 堵塞孔道 E 调整并割除锚口处的梁体钢筋 安装锚垫板 锚下配件 注浆管 排气及泌水管 F 采用密封胶带对波纹管管口 注浆管管口 锚垫板与波纹管之间的缝隙进行封缠 防 止漏浆和其他杂物进入管道 G 安装锚口模板 H 浇筑前要仔细核对图纸 包括通用图纸 注意支座预埋钢板 预应力设备 泄水孔 管 护栏底座钢筋 箱室通气孔 伸缩缝等预埋件的埋置 千万不可遗漏 预埋时同样要注意 各预埋件的尺寸和位置 四 四 锚具的安装锚具的安装 A 割除锚口处无法调整的梁体钢筋 B 安装弹簧钢筋和喇叭管 C 安装锚垫板 并调整锚垫板 喇叭管及预应力束中线在同一受力轴线上 之后进行焊 接固定 D 采用密封胶带对波纹管管口 注浆管管口 锚垫板与波纹管之间的缝隙进行封缠 E 插入安装锚垫板下网片钢筋 F 安装锚口模板 第第四四节节 钢绞线理论伸长值计算钢绞线理论伸长值计算 一 一 伸长值计算依据伸长值计算依据 后张法预应力钢绞线在张拉过程中 主要受到以下两方面的因素影响 一是管道弯曲影 响引起的摩擦力 二是管道偏差影响引起的摩擦力 导致钢绞线张拉时 锚下控制应力沿着管 壁向梁跨中逐渐减小 因而每一段的钢绞线的伸长值也是不相同的 公路桥梁施工技术规范 JTJ 041 2000 中关于预应筋伸长值的计算按照以下公式 L PP L AP EP 1 PP P 1 e K L K L 2 式中 L 各分段预应力筋的理论伸长值 mm Pp 各分段预应力筋的平均张拉力 N L 预应力筋的分段长度 mm Ap 预应力筋的截面面积 mm2 Ep 预应力筋的弹性模量 Mpa P 预应力筋张拉端的张拉力 N 从张拉端至计算截面曲线孔道部分切线的夹角之和 分段后为每分段中各曲线段的切 线夹角和 rad x 从张拉端至计算截面的孔道长度 分段计算时 x 等于 L m k 孔道每束局部偏差对摩擦的影响系数 预应力筋与孔道壁之间的磨擦系数 只在管道弯曲部分考虑该系数的影响 从公式 1 可以看出 钢绞线的弹性模量 Ep 是决定计算值的重要因素 它的取值是否正 确 对计算预应力筋伸长值的影响较大 所以要按实测值 Ep 进行计算 公式 2 中的 k 和 是后张法钢绞线伸长量计算中的两个重要的参数 这两个值的的大 小取决于多方面的因素 管道的成型方式 力筋的类型 表面特征是光滑的还是有波纹的 表 面是否有锈斑 波纹管的布设是否正确 偏差大小 弯道位置及角度等等 各个因素在施工中 的变动很大 还有很多是不可能预先确定的 因此 摩擦系数的大小很大程度上取决于施工的 精确程度 在工程实施中 最好对孔道磨擦系数进行测定 并对施工中影响磨擦系数的方面进 行认真的检查 如波纹管的三维位置是否正确等等 以确保摩擦系数的大小基本一致 进行分段计算时 靠近张拉端第一段的终点力即为第二段的起点力 每分段的起点张拉 力即为前段的终点张拉力 每段的终点力与起点力的关系如下式 Pz Pq e KX 3 式中 Pz 分段终点力 N Pq 分段的起点力 N x k 意义同上 二 二 伸长值计算示例伸长值计算示例 下面以现浇箱梁 3 30 米联连续箱梁的 N1 和 N2 钢绞线预应力束的伸长量计算为例 预应力钢束采用 ASTMA416 270 级低松弛钢绞线 其标准强度为 1860Mpa 锚下张拉控制力 为 k 0 73fpk 根据设计图纸及规范和实测数据确定以下参数 项目名称项目名称取值取值 张拉控制应力 k 1395 Mpa 钢绞线单束截面积 Ag 140 mm2 钢绞线弹性模量 Eg 2 02 105Mpa 管道摩阻系数 0 25 管道偏差系数 k 0 0015 张拉端单束张拉力 190 092KN 根据钢绞线要素 见下图 上表参数及公式 1 2 3 可以计算出各分段 长度伸长量和总伸长量 计算过程及结果详见示例 预应力伸长值计算表 第第五五节节 预应力张拉施工预应力张拉施工 A 安装千斤顶 油泵 油表及油管 安装锚具 B 预应力施工时的初应力 0按控制应力 k的 15 计 C 预应力张拉程序为 0 0 初应力 k 控制应力 持荷 2min 锚固 不 进行超张拉 D 从初应力时开始量测 E 两端张拉施工时应认真控制两端千斤顶加荷的一致性 F 认真做好张拉施工表格的记录 根据双控原理进行预应力张拉施工的检查 第六第六节节 预应力张拉质量控制预应力张拉质量控制 A 为了保证预应力束及锚具共同作用的质量效果 预应力筋及锚具应配套送样进行试验 B 波纹管安装在中必须保证曲线顺直 不扭曲 弯折和变形 并且要求安装正确 孔道 平顺 端部锚垫板与孔道中心线垂直 C 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腐蚀 如进 场后需长期存放 必须安排定期的外观检查 D 预应力材料在室外存放必须进行支垫和遮盖 且存放时间不超过 3 个月 E 钢绞线预应力束制作成型后将用砂轮切割机对预应力束端部进行整齐切割 为张拉施 工过程中出现的滑丝 断丝提供直接观察条件 F 预应力采用应力控制方法进行张拉 用钢绞线伸长值进行校核 实际伸长值与理论伸 长值的差值应控制在 6 以内 否则应暂停张拉 待查明原因并采取措施予以调整后方可继续张 拉 G 预应力钢绞线断丝 滑丝按下表控制 类类 别别检检 查查 项项 目目控控 制制 标标 准准 每束钢绞断丝或滑丝 1 丝 钢绞线 每个断面断丝之和不超过该断面钢丝总数的 1 精轧螺纹钢筋断筋或滑移不容许 第七节第七节 预应力张拉施工注意事项预应力张拉施工注意事项 A 当普通钢筋与束和锚具发生矛盾时可适当调整普通钢筋位置以满足预应力束和锚具的 安装 当出现不能通过调整普通钢筋位置来满足预应力束和锚具的安装的情况可对普通钢筋进 行局部割除并在预应力束和锚具安装后或施工后再进行焊接补强 B 预应力钢绞线编束应在干净的水泥地坪上进行 以防钢束受污染 C 波纹管安装后的如何情况下 都应在其他施工作业 如电焊 中对波纹管进行有效保 护 防止波纹管被损坏 D 预应力张拉必须按照确定的顺序进行 第八节第八节 真空辅助压浆施工真空辅助压浆施工 一 一 基本原理基本原理 在后张有粘接预应力混凝土结构中 预应力筋和混凝土之间的共同工作以及预应力筋的 防腐蚀是通过在预埋孔道中灌满水泥浆来实现的 另外 在预应力状态下为防止预应力筋发生 滑丝及长期放置发生预应力筋腐蚀 在一批预应力筋张拉完毕后 也要求立即对孔道灌浆 真空辅助压浆是在孔道的一端采用真空泵对孔道进行真空处理 使之产生 0 08 0 1MPa 的真空度 然后用灌浆泵将水泥浆从孔道的另一端灌入 直至充满整条孔道 并加以 0 8MPa 的正压力 以提高预应力孔道灌浆的饱满度和密实度 采用真空灌浆工艺是提高后张预应力混 凝土结构安全性和耐久性的有效措施 二 技术优点二 技术优点 A 在真空状态下 孔道内的空气 水份及水泥浆中的气泡被消除 减少孔隙 泌水现象 B 灌浆过程中孔道具有良好的密封度 使浆体保证充满整个孔道 C 工艺及浆体的优化 消除了裂缝的产生 使灌浆饱满性及强度得到保证 D 减少孔道中阻力 加速了浆液的流动 形成一个连续且迅速的过程 缩短了灌浆时间 提高了生产工效 三 技术要求三 技术要求 A 孔道及两端必须密封 B 抽真空时真空度 负压 控制在 0 08 0 1MPa 之间 C 水灰比控制在 0 3 0 4 之间 D 浆体流动度 30 50 秒 E 浆体泌水性 水泥浆最大泌水率 3 四次连续测得的结果平均值 2 拌和后 24h 水泥浆的泌水应能全部被浆体吸收 F 浆体的体积收缩率 2 水泥浆中可适量参入膨胀剂使之具有微膨胀性 G 水泥浆强度 采用 425 硅酸盐水泥 水泥浆强度 40MPa H 水泥浆添加剂对钢绞线无腐蚀作用 I 水泥浆自调制到压入管道的间隔时间不得超过 40 分钟 四 压浆前的准备工作四 压浆前的准备工作 A 预应力钢绞线张拉完成后 切除锚具外露的钢绞线 注意钢绞线的外露量 30 切割采用电动砂轮切断 当由于槽口空间小而无法实施砂轮切割的情况可采用氧割 但必须采 取可靠的降温措施避免预应力筋和锚具过热产生预应损失或预应力失效 B 用空压机吹去孔道内的积水 砂粒 灰尘等杂物 C 清理锚垫板上的灌浆孔和排气孔 保证通道顺畅 D 预应力筋和锚具间隙应用环氧树脂水泥浆进行封锚 也方式采用保护罩封锚 保护罩 作为工具罩使用 灌浆后三小时拆除 E 确定抽真空端及灌浆端安装引出管 球阀和板头 并检查其功能是否完好 F 真空压浆配套设备准备完好并调试合格 试抽真空能满足使用 G 根据采用的水泥和当地的气候条件拌制水泥浆 使其水灰比 流动性 泌水性达到技 术要求指标 H 施工人员必须是经过培训合格的有经验的优秀施工人员 五 真空辅助压浆施工工艺五 真空辅助压浆施工工艺 A 搅拌水泥浆 拌浆前先加水空转数分钟 使搅拌机内壁充分湿润 将积水倒干净 将 称量好的水 扣除用于溶化固态外加剂的那部分水 倒入搅拌机 之后边搅拌边倒入水泥 再 搅拌 3 5min 直至均匀 将溶于水的外加剂和其它液态外加剂倒入搅拌机 再搅拌 5 15min 然后倒入盛浆浆桶 倒入盛浆桶的浆体应尽量马上泵送 否则要不停地搅拌 B 连接并启动真空泵抽真空 使真空度达到 0 08 0 1Mpa 观察真空压力表读数 当 管内的真空度维持在时 压力尽量低为好 停泵约 lmin 时间 若压力能保持不变即可认为孔 道能达到并维持真空 C 启动灌浆泵 当灌浆泵输出的浆体达到要求时 将泵上的输送管道接到锚垫板上的引 出管上 开始灌浆 D 灌浆过程中 真空泵保持连续工作 E 待抽真空端的气流分离器中有浆体经过时 关闭气污分离器前端的阀门 稍后打开排 气阀 当水泥浆从排气阀顺通流出 且稠度与灌入的浆体相当时 关闭抽真空端所有的阀门 F 灌浆泵继续工作 压力达到 0 8MPa 左右 持续 70 120 秒 G 关闭灌浆泵及灌浆端阀门 完成灌浆 H 拆卸外接管路 附件 清洗气污分离器及阀泵 I 完成当日灌浆后 必须将所有水泥浆的设备清洗干净 J 安装在压浆端及出浆端的球阀 应在灌浆后 1 小时内拆除并进行清理 六 质量控制要点 六 质量控制要点 A 锚头一定要密封好 最好在密封后 24h 开始灌浆 B 灌浆管应选用牢固结实的高强橡胶管 抗压能力 1MPa 带压灌浆时不能破裂 连接 要牢固 不得脱管 C 严格掌握材料配合比进行浆体的配方和使用控制 对未及时使用而降低了流动性的水 泥浆 严禁采用加水的办法来增加其流动性 D 此项技术对孔道的成孔材料 水泥浆的设计 施工设备 施工工艺及施工人员素质提 出了全新的要求 因此 必须加强施工质量现场管理控制 E 水泥浆进入灌浆泵前 应先通过 1 2mm 的筛网进行过滤 七 施工中注意事项七 施工中注意事