桥梁非金属材料预应力筋张拉施工工法

热烈祝贺2014年公路工程工法经验交流会胜利召开广东长宏公路工程有限公司华中科技大学江西赣东路桥建设集团有限公司二○一四年三月华中科技大学郑文衡2014年3月25日非金属材料预应力筋张拉施工工法目录工法产生背景工法特点工艺原理关键技术创新点与操作要点工程应用情况社会经济效益1、工法产生背景1.1工程背景宜昌宜巴公路秭归境内松树坳大桥全长114.04m，桥梁上部采用5跨20m预应力简支空心板，其中四跨为装配式预应力钢筋砼空心板；第一跨为20m预应力CFRP筋混凝土空心板，采用CFRP材料配筋，按照碳纤维CFRP预应力束、GFRP锚具设计及施工.1、工法产生背景1.2.1该工法依托课题背景本工法依托课题是广东长宏公路工程有限公司和华中科技大学联合申报的“非金属材料预应力筋张拉工艺技术研究”课题，该课题是广东省交通运输厅2009年度科技项目，编号2009-02-18。课题成果鉴定证书编号粤交科鉴字【2012】35号。

1.2技术背景1、工法产生背景1.2技术背景1.2.2依托课题研究内容及目的从非金属材料（CFRP)预应力筋及其锚固体系研究出发，形成一套完全非金属锚固体系完整的计算理论、工艺技术，解决非金属锚具应用中所面临的一些问题，使其从研究走向实际工程应用。

将常规钢绞线预应力筋用非金属材料预应力筋束替代，在归纳总结国外、国内研究成果和的工程实践的基础上，根据目前国内外非金属材料锚固系统的研究和发展动态，以实际应用为目标，以理论与实践相结合，形成完全非金属锚固系统及非金属材料预应力筋专用张拉工具来施工的张拉施工工艺。1、工法产生背景1.3技术水平2012年11月20日该工法的关键技术在广东省交通运输厅组织的成果鉴定会上顺利通过，鉴定结论是“整体达到国际先进水平，其中GFRP夹片式锚具达到国际领先水平”。2013年11月“非金属材料预应力筋张拉工艺技术研究”获得中国公路建设行业协会组织评审的“科技创新成果一等奖”。1、工夜法产够生背姜景1.恐3技术仙水平1、发喝明专晌利20躲11年8月获川得专养利“井具有量自监唯测功精能的疮复合父材料粉智能雷锚具聚及其培制备抽方法”,编号负：中突国20苍10负10萝18碧32逗50息.51、工书法产宿生背鱼景1.诞3技术揭水平2、实跳用新劈燕型专帅利20错10年12月获宋得专俩利“骡一种香具有败自监盆测功喉能的跃复合绳材料浊智能令锚具技”，县编号横：中惜国20榨10词20适20迹29狡91刷.91、工梦法产寺生背夏景1.缘瑞3技术显水平3、实蛮用新尊型专气利20陵10年10月获蝇得专捎利“陕一种FR伟P制筋疫材锚廉具”培，编孙号：康中国20徒09祖20红28询96谷24晴.42、工骨法特借点2.弱1质量伞、安荣全质量赴控制驳要求翼执行敏国内题相关豪行业殿规范亩标准粱，主摆要包简括现里行《公路斜桥涵败施工酸技术破规范》（JT制G/冷T伞F5糊0-么20径11）及《纤维写增强纤复合帅材料嗓建设今工程演应用禾技术姻规范》（GB习50巷60继8-杠20旁10）相团关规威程。推每片欠梁断碎丝及咳滑丝单数量毒不得洽超过很预应奇力筋受总丝霸数的1%，并伏不得量位于伤梁体宗的同债一侧门，且虫一束彩内断迟丝不名得超嗽过一铺丝。糕否则鄙，放越松换佛束。采用嘴本工锋法，添可确恨保非际金属片预应页力体需系张殖拉施浊工质床量，沿且能含有效各提高真预应案力结密构的仆耐久丽性和桐可靠尿度。2、工棵法特除点2.筛1质量秘、安序全张拉彩作业谅区，撞应设搬置明勺显的辟警告壤标志芒，无痛关人忆员，菜严禁镜入内咬；张拉侄前检查沙张拉予设备腔工具(如千件斤顶羞、油谎泵、墓压力恨表、伍油管逐、顶她楔器赵及液欠控顶虽压阀百、专哲用空蚀心支艰架等)是否背符合般施工膛安全飘的要美求，压力丹表应它按规滤定周糕期进愿行检蠢定；锚具捉安装震时，拨夹片欠的选龙择应挂保证悟与筋护束螺坝纹是旦同一岭规格鸽；由鞠于筋切束固叛化段倦外螺壶纹有想两条暑平行张压模症缝，锄夹片计安装袜时应粮使两千条压求模缝掘在两贷夹片沿的安粉装缝慢隙之浮间；张拉秧时作育业人见员不挺得站记在千庭斤顶礼及锚捉固段患正后卸方，张拉自完成辞后应垫按规扇定及旋时压坡浆、选封锚否。采用号非金宏属材祝料预辆应力激筋张闹拉施蓬工工帝法施能工安缩慧全，饿风险宾小。2、工扑法特至点2.跑1质量扔、安戏全2、工淘法特美点2.争2工期宪、进贿度非金支属筋竟材重捎量轻拥，人册工搬罗运、电穿索图、张梯拉等时均比庙较方率便，暮与钢妖绞线贞比较池可以纵加快誉进度弹、节吗省工抬期。2、工虑法特某点2.常3经济教效益碳纤筐维筋越材，杏比重慨，强需度是悔钢绞访线2倍左艇右，茂价格赠方面闹约15元/k沸g；钢皮绞线狸的比随重7.娃8，一店般采健用设冻计强口度用使到13张95努MP诸a，价瘦格大贯部分加在6到9元/k脱g之间范；按舱等重鞋量等百强度预计算饮，本忽工法奸明显沫比钢堂绞线披工法蕉节约极成本茅；后向期营睁运及积养护脂费用敬也节猾省；而且羽钢材神寿命灭在40到60年之蕉间，秘碳纤您维的壶寿命搅可达10洽0-蚁12堵0年，鸟因此宏非金伐属预赛应力单筋张龙拉施坛工工利法总武体经颤济优律势显忽而易之见。3、工鱼艺原挤理本工沟法工艺池原理与其漂它普原通钢调绞线协预应需力筋涌施工守工法基本天相同绍，主当要的壤区别骗是预霜应力蜻筋材奶制作畏（非毅金属荣材料皆预应惠力筋效目前折只能傻在工减厂内挤下料殃、编尖束及坝端部嗓处理碑）、真编束珍（含纷端部恶处理牺）、浓张拉映工具(采用凭专用室支架)、过蜓程控苏制等铅有根张本的幼区别摩。3、工饮艺原照理3.珠1非金容属锚摆具由静晓力平菜衡得乏到：为保肺证锚次固可块靠，谷发挥护锚夹处具锚摆固夹详持预尚应力至筋的挥作用众，夹虏片与动预应今力筋洁间的腔摩擦雷力应初大于灿或等睡于P，以必使预摘应力墙筋不拿产生已滑动津，即剂：由以晃上式巧子连乏立可缝得到粱：时，左锚具龙可以意自锚咽。注:为夹名片和窜预应鹅力筋猴之间皆等效晨摩擦桃角。经分格析，萍在影先响非闲金属谢材料物夹片荒式锚绑具锚或固性纺能的据因素五中，锚环葱内壁莲倾角掀、锚腥环长仇度、花夹片页倾角现与锚刷环内盖壁倾益角差载值这三杏个因凯素是瓶影响私非金巨属预绒应力凑体系大锚固页效率宪的最赵主要吼因素套。3、工叹艺原辞理3.己1非金疯属锚写具3、工乘艺原猛理锚具喝内壁府倾角抹影响盒因素辩分析符结果较大栗的倾忙角有脊利于水减少迅纤维睡筋的枪滑移托，而正且可躲以减貌小纤差维筋精对夹须片和苦锚环骗的轴缓向应购力。摆考虑秘到锚筝具的瞎自锚控性能宪，经磁理论引计算予及大谁量试判验获客得结下论：质采用6°的倾歪角较睬为合垂理。软化晋区概蛇念图桐角捡度差烟异概比念图锚具余的锚毅固长爽度影求响结嚷果GF赌RP锚具额的锚宣固长纷度对跃锚固表系统粒有很矮大影卖响，涉锚固诵的长滨度越愉长(即接坟触长骄度越胖长)，能冒够减份少锚起固系田统中沈各个杂部件缺的应淋力和套位移轮。如毛果在赢可能候的情砍况下震，可察以通贼过增膀加锚蓬环和疑夹片斤的长勿度来柜增加受锚具足锚固猪的长阁度，俭从而竿提高宇锚固气的效亲率。3、工王艺原图理夹片割与锚哀环的宏锥角竟差的对影响纲分析替结果锚环恨锥角犹和夹拖片锥巡寿角之己间合柿适的聚角度非差异死可以宇减少怖锚具此部件绳中的末应力费峰值衰，使护夹片刺受到羞的横示向挤惠压力壤变得奥均匀控，减喝少了纪对GF留RP筋的公径向聪挤压兔损伤厌，一驴般夹叫片倾愉角大幼于锚辱环倾长角0.违10～0.淘20，可乞以达觉到较序好的宾效果父。3、工怨艺原色理3、工季艺原纤理3.峰2许CF溪RP预应冲力束预应点力束织采用19根6m柳mC剑FR别P筋，章端部径用环飞氧树染脂压假模制尝成螺晓纹状。4、关渔键技脏术创蜘新点咽与施磨工工稳艺操叫作要抓点4.懂1关键蔽技术垮创新陪点研发胀了用赶于预暴应力拐混凝陆土结肥构的榜高强季度CF伍RP筋和宜预应园力平吴行CF夕RP束单根CF厕RP筋直脆径为6m展m，单筋惹强度崇超过30素00纠Mp盟a（单律筋强蒸度已栋达国桃际领芽先水佳平）叨，并用19根6m诉m的CF沿RP筋组井成预拦应力须平行CF菜RP束，怒在两渗端用洲自行牲研发钻的环污氧树映脂配语方压镇模形偏成与授夹片霞内螺朝纹相上对应拘的螺顿纹状躁。最终拐形成耳的CF委RP预应反力束决形式晨在国锣内外茧都属帜首创。研发游了GF驾RP制锚婆具(Z姻L伪20掩09呆20妈28棵96谢24比.4黑)，并蒙对其奥参数粱进行奖了优挤化设细计GF睛RP制锚已具设菌计时风对最笨佳锥涝角和腰角度奥差的弦概念词在结肝合已闸有国晃内外耗研究较成果絮的基益础上训进行呆了深叫入研幼究，损经过戒理论辣研究橡、仿剂真模交拟和拆试验赢研究险提出宾了夹片方最佳姨锥角子为6°，以膛及0.始1°的锥迹角差珍，有烛效的兴解决拣了大呆吨位曲张拉死力作散用下GF记RP夹片征局部天应力标集中劲问题别。4、关信键技涝术创贷新点室与操慈作要虑点4.搅1关键义技术薪创新梁点4、关止键技姥术创古新点湾与操禽作要践点4.烘1关键驾技术感创新谁点锚固元系统章采用善完全察非金贫属材碑料（守不含修金属围材质势）整套疮锚固绞张拉重系统顾包括掉：锚拳环、繁夹片慢和预笔应力归束。逐锚环犁和夹宗片均还采用GF啦RP材料尸，预孝应力奏筋采珍用CF盟RP材料台，预突应力谦束两史端的笨螺纹缝采用炎环氧跃树脂狠压模赞形成屈。整申套锚乐固系奥统完蹈全采各用非挨金属膝材料阴，不范含金杀属材言质，腿从根劣本上辟解决勤了金慌属材型质在鸡使用抗阶段晒易生姥锈导析致承扶载能炎力和哄使用版性能肾降低偷的弱框点，选在国套内外添都属壶首创洪。4、关限键技雀术创蔬新点蹦与操收作要昨点4.存2操作纠要点4.掠2.私1施工茶工艺却流程工厂内据设计长度非金属处理预应力筋下料、编束、处理端部穿束安装工作锚安装限位板张拉油缸回油，工具锚松脱关闭油泵、张拉千斤顶油缸全部复位安装专用工具（特制支架）安装千斤顶、工具锚等至σcon（量测伸长值）锚固（持荷5min）油泵配套安装初张拉（量测伸长值）依次卸下工具锚、千斤顶、专用支架等孔道压浆封锚清理修正管口检查砼强度4、关勾键技呈术创袖新点怖与操养作要劈燕点4.茶2操作轿要点4.塔2.乞2原材弱料要耽求非金亚属材挖料预载应力鼻筋可执采用CF补RP筋或GF胳RP筋，错但从纷下表哥参数费可以笋看出肥，CF堵RP筋更糖具有值优势亮。本押工法爪依托抖工程泥预应匹力筋百材采桃用的担是CF投RP筋，赶锚夹蠢具采输用GF障RP材料帜，该推桥CF农RP预应韵力筋勺由19根直祝径6m炉m的CF矿RP筋平喇行编龟束而贤成，思锚固倘段、璃张拉匀段及雀工作羞段经裤环氧恳树脂跟固化卡成外糠径为35掉mm的螺姻纹状恭，其云它部华位用摇塑料衬拴扣政紧。馆具体堡参数跨见下心表。4、关孙键技这术创练新点泊与操脱作要诊点4.佣2操作珍要点4.样2.任2原材姑料进栋场项目GFRP筋CFRP筋抗拉强度标准值（MPa）7002700抗拉强度设计值（MPa）3571753抗压强度设计值（MPa）100弹性模量（MPa）45000160000热膨胀系数0.0000110.000011FR葛P筋力型学指兄标表4、关献键技截术创挨新点革与操很作要胜点4.胁2操作搜要点原材寒料进简场非金膏属锚帆具、激夹片根据趋设计摇方案彻委托声有资翠质的惕厂家栏制作较非金熔属锚送夹具影系统无，进翠场后刚按相额关规惰范及村设计砍要求伴进行肢外观锐、硬幕度、银静载沉锚固别性能求等验职收。4、关叮键技孝术创闪新点景与操成作要委点4.仿2操作珠要点4.缎2.撤3预应蛛力体剩系安训装1、波质纹管摇、锚骗垫板尾安装与普身通钢窜绞线郊预应照力体阴系同遵，注瞧意锚下镇垫板锁必须坦与预含应力侄束垂母直放隙置，芹垫板佛中心桂应对切准管这道中劳心。2、预非应力剪筋下衔料及怠编束非金造属材浮料预国应力坐筋束攻端部贸必须积采用苗环氧每树脂址进行减特殊劣处理昌，目味前非裕金属落材料董预应羡力筋同束需尖要在恩专业陪工厂真内根膛据每威束设跌计长轰度再竞加上院施工晌工具六长度垮进行爽下料晓、编杯束、遭端部冤处理秋等，夸下料杜时要民对筋苍材做联好保牌护措拐施，串有被虽污染尸的要后将污遭染物底清理米干净墙后才醋能使介用。4、关目键技尊术创晒新点衡与操编作要腥点4.浓2操作剥要点预应屯力体粒系安伴装预应位力筋突根据启设计食长度国并预倡留足围够工倦作长让度下剪料，帜下料层时采龙用砂德轮锯业切割缎，严桥禁用龄氧气服或电敞焊切吃割。CF洒RP预应全力筋后由19根直搏径6m太m的CF乒RP筋平唐行编豪束而钢成，钓锚固旬段、届张拉腊段及泰工具桑段经假环氧迟树脂访固化抵成外壁径为35赏mm螺纹尽状，匠与设首计锚选具配坊合锚虏固，瓜中间阶段每1m用塑叉料拴炼扣紧绩。4、关揪键技非术创炉新点伴与操落作要行点4.氧2操作奖要点预应珍力筋军穿索穿束唉前将尼锚垫亮板孔仿口及墙喇叭性管内栋的混桨凝土掉浆碴医清除躲干净请。中汗长束误可人旨工传立束，发长束宰穿索挠时采熔用5t卷扬修机进滤行穿惹束作桃业。雷将卷麻扬机劫钢丝证绳套络在预框应力珍筋束今前端释，人稀工将挨筋材破端头蛾抬高羡并放驴入管梯道口誉内，记开动慎卷扬脱机，新使筋沃材缓动缓进膀入孔舅道内私，避法免筋狭材扭忙曲，壶如发凭生个弹别筋亲材顶妈弯，骨将其鬼更换吼后再滨穿束指。筋庆束顺状直，嚷不得婚有死演弯，质不得渠沾有轻油渍甩。4、关哀键技感术创捉新点奸与操魔作要胡点4.才2操作睡要点安装氏锚具侮、夹平片锚具脚安装甚前先监进行虹清孔卵、吹龟孔，滩使孔顿内清垃洁无傅杂物保，并翁且量俭一下底两端乳头悬秃出的逗筋束赢长度冬是否刊一样飘长，质坚决接避免蛙出现控一头星长一挡头短永和同痛束筋抄材长势短差挂别过摆大的敲情况轰。然旬后再累安装嫩锚杯坦，锚院杯一初定要骡安装负在锚折板的诱限位而槽内旷，并废用套厌筒将丹夹片镜打紧脂，使辨锚杯压不脱秧离限些位槽续为原晶则。4、关痛键技尖术创渗新点塔与操尽作要险点4.讽2操作寺要点4.卫2.生6安装巡寿千斤捷顶由于膊非金泳属预邻应力熔体系裤的特恐殊性烈，根暗据实腐际需搏要设颗计了品专门把的传摇力支陆架。途采用滥三角丘支架挂或特钻制的余吊装啊支架馆配合胖手拉毕葫芦忆吊装梨千斤腹顶，任人工粮定位掩。千街斤顶纳定位源时，夸要使危千斤视顶轴烈线、帖锚杯讨轴线剥、传票力筒妥以及区预留案孔道优四轴脖线同薪心，真张拉私开始坟后当拣千斤追顶开量始受蛙力后披将吊绢千斤婶顶的践吊链雁放松献。然雪后检笼查千升斤顶旨活塞汁顶部杂是否抱全部假套进在锚垫运板定纯位凹彩槽内直，必旗须确盏保千构斤顶眯顶部谢全部燃套在披锚垫清板凹纸槽内滩。4、关凶键技膝术创肥新点宝与操坚作要喝点4.匪2操作势要点4.拆2.亚7预应载力张吨拉1、张弱拉方脉式：趣根据蔬桥梁秃预制缴梁的评设计帅分别戴采用爆单端越或两切端分班次张倾拉。欠预应拖力张埋拉采归用双掏控措帅施，衡两端辫张拉界过程摧应保烘持两会端的日伸长难量基染本一颈致。预制直梁张捎拉前醉将内禾模松洁开。技预应构力张迎拉应仗按预欢张拉批、初京张拉茧和终隐张拉甘三个毅阶段屋进行涉。终聋张拉蛋应在坚梁体教混凝梨土强抹度及溪弹模驰达到吹设计包值后选、龄戒期不然少于10天时横进行巧。2、千片斤顶欢：根蹦据设依计筋陪束设跌计控爱制应刊力选柳择合装适的站千斤熔顶，推一般陈额定权吨位佣大于弃设计假控制醉应力舱的两塞倍以蹄上。4、关密键技写术创池新点申与操逮作要绢点4.搏2操作验要点4.淡2.恳7预应议力张球拉3、张正拉控哀制应键力根据《纤维遍增强咳复合伏材料济建设贿工程族应用残技术义规范》（GB渗50篇60巾8-茫20傅10）第秋条规透定，CF令RP预应仰力筋缸的张夹拉控众制应绵力下订限值裹为0.稻4f崇fk，张项拉控阵制应仗力上竞限值欢为0.变65歼ff贞k；本异设计如使用插材料钓抗拉萝强度敏标准挪值取ff莫k疗=2夸70奏0M拉Pa，则苹张拉苏控制慨应力那下限落值为烧：0.灿4×甩27顺00蜡=1劝08琴0M挪Pa，张奸拉控涨制应拢力上技限值逗为：0.洪65仇×2本70占0=肠17耍55变MP岩a；4、关决键技定术创搏新点挥与操鲜作要黑点4.伍2操作如要点4.单2.企7预应窜力张念拉4、张脏拉过墓程控滑制1）施要加预呈应力滴应采秧用张瓦拉力韵与引灿伸量束双控阔。当婆预应股力束兽张拉俩达到借设计斤张拉董力时摄，实峡际引摩伸量孕值与俱理论慢引伸学量值插的误危差应均控制园在6%以内帖。保狱证张净拉力索达到悦设计海要求鹊，具胳体张延拉控拼制过犁程如牛下表碎所示挖：4、关备键技炕术创鱼新点末与操浙作要命点4.兼2操作肯要点4.闯2.秃7预应头力张架拉百分比张拉力/kN液压表读数/MPa筋材应力/MPa伸长量/mm持荷时间/min20%134.005.6266.933.4240%268.0010.3533.966.7260%402.0015.0800.8100.1380%536.0019.61067.7133.52100%670.0024.31334.7166.85依托泥工程CF叮RP筋束某张拉迎过程惑控制馒数据锅表2）张秀拉程胆序初张惑拉：0→初应双力0.表1σ度k(作伸泳长值咸标记)→张拉要至初稿张拉矩设计射要求关的控目制应标力(测伸吃长值)→回油排、锚灰固(持荷5分钟财，测勉量总限回缩既量)。4、关悦键技通术创走新点封与操拦作要橡点4.油2操作吹要点4.锣2.猎7预应但力张这拉4、关异键技捐术创铜新点吐与操驰作要马点4.棚2操作滚要点4.哗2.榜7预应们力张离拉张拉短前先很计算怪出每轮束预肢应力台筋锚野下总妈的伸奋长量详和工匙作长痰度部转分的退伸长虑量，掘以锚拍下伸扯长量设和工拆作长助度部询分的身伸长仔量之句和作记为理蜓论伸延长量育，用绞理论江伸长素量来范复核考实际记伸长解量是推否满早足规斧范要泛求。张拉敏到设酒计吨岸位并遥按规穴定时颠间持愁荷后宝千斤躺顶回霞油，古测预兴应力该筋总姨回缩男量和符测夹希片外黄露量茶有无染超标瓜。否第则，好查明项原因辟后重筑新张胞拉。终张忌拉完房诚成后至，在测锚圈尽口处粪的钢导束做平上记糖号，24杂h后检挂查确临认无柏滑丝者、断泡丝现离象方难可割般束，登切断居处距塔夹片鼠尾5～8c待m。筋瘦束切样割采膀用砂持轮角筹磨机猎作业宋，严录禁使扔用氧榴焰切伸割。每截面断丝棉及滑潮丝数掏量不掉得超还过预悼应力蕉筋总亲丝数挠的1%，且瘦一束感内断啊丝不档得超跨过一券丝。澡否则尾，放晚松换扩束。4、关校键技损术创夺新点伏与操芽作要画点4.廉2操作扇要点4.蝴2.药7预应珍力张宜拉4、关陕键技攀术创谜新点轧与操丽作要跨点4.享2操作加要点4.蔽2.他8孔道弱压浆非金妥属材成料预其应力厘筋在努预应严力筋事张拉钞后应存尽早节进行恳孔道诉压浆逝且在12览h内完岔成，迈压浆茅采用渗真空而辅助杯