28预应力混凝土连续梁刚构预应力施工工艺doc.docx
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28预应力混凝土连续梁刚构预应力施工工艺doc
预应力混凝土连续梁（刚构）预应力施工工艺
1前言
预应力混凝土与普通混凝土相比具有抗裂性好、刚度大、材料省、自重轻、结构寿命长等特点，为建造大跨度结构创造了条件。
预应力混凝土已由单个预应力构件发展成预应力混凝土结构，广泛应用于土建、桥梁、管道等领域。
预应力施工工艺的好坏直接影响预应力结构的质量和寿命，因此总结预应力施工工艺，进行标准化施工，是保证质量的根本所在。
2适用范围及特点
本施工工艺适用于悬臂浇注预应力混凝土连续梁和刚构的预应力施工。
其特点为预应力种类多、预应力管道长、线形复杂，质量要求高，工期要求紧。
3预应力工程概况
3.1预应力筋
预应力筋目前常用的是钢绞线束、单根精轧螺纹钢筋。
3.1.1钢绞线束
采用抗拉强度标准值为1860MPa的高强度低松弛钢绞线，公称直径15.2mm，其技术条件应符合GB/T5224-2003标准。
采用OVM系列锚具及锚固体系，张拉采用与之配套的机具设备，管道形成采用金属波纹管或橡胶抽拔管成孔。
3.1.2精轧螺纹钢筋
一般采用Φ25mm高强度精轧螺纹钢筋作为竖向预应力筋，型号为JL785，极限强度fpk=980MPa，屈服强度σ0.2=785MPa，伸长率δs≥7%，10h松弛率<1.5%；锚固体系采用JLM-25型锚具；张拉采用YC60A型千斤顶；管道形成采用内径Φ35mm铁皮管成孔。
3.1.3预应力材料进厂检验
（1）预应力钢丝、钢绞线每批由同一牌号、同一规格、同一交货状态的钢丝组成，并不得大于30t；对每批钢绞线应按有关要求和比例对其表面质量、直径偏差、捻距、力学性能和伸长率进行抽检。
检验合格方可投入使用。
（2）精轧螺纹钢筋、粗钢筋每批由同一牌号、同一规格、同一交货状态的钢丝组成，并不得大于60t。
3.2预应力锚具、夹具、连接器
3.2.1钢绞线束锚具、夹具、连接器
钢绞线束用于预应力筋时，两边同时张拉，张拉端锚具一般由螺旋筋、锚垫板、锚环和夹片组成；单端张拉的，固定端采用镦头锚具或挤压套，锚具分圆形和扁形。
钢绞线束的连接器分单孔和多孔。
单孔连接器在先张法施工中可用于接长预应力筋，与单孔工具锚具配合使用，大大节约预应力筋；多孔连接器和相应的锚具一起使用，在连续梁中将预应力束连为多波形整体，使用连接器后，可以实现分段张拉，使预应力损失最小，可保证足够的有效预应力。
3.2.2精轧螺纹钢筋锚具、连接器
精轧螺纹钢锚具采用螺母和垫板，一般采用单端张拉，张拉端采用垫板（螺旋钢筋）+螺母，固定端亦同。
3.2.3锚、夹具进厂检验
锚具、夹具、连接器进场时，除应按出厂合格证和质量证明书核查其锚固性能类别、规格及数量外，还应按下列规定进行验收：
（1）外观检查
（2）硬度检验
（3）静载锚固试验
（4）验收批的划分：
在同种材料和同一生产工艺条件下，锚具、夹具应以不超过1000套组为一个验收批；连接器以不超过500套为一个验收批。
3.2.4静载锚固性能试验
从同一批抽取6套锚具（夹具或连接器）组成3个预应力筋锚具组装件，进行静载锚固性能试验。
如果有一个试件不符合要求，则应另取双倍数量的锚具（夹具或连接器）重做试验。
如仍有一个试件不符合要求，则该批锚具（夹具或连接器）判为不合格。
3.3预应力张垃机具
3.3.1张拉用各型千斤顶
张拉千斤顶分为台座式（普通油压千斤顶）、穿心式、锥锚式和拉杆式，张拉千斤顶应与锚具配套使用，并在进场前进行校验。
张拉千斤顶在整张整放工艺和单拉整放工艺中，单束初调及张拉宜采用穿心式双作用千斤顶。
整体张拉和整体放张宜采用自锁式千斤顶，张拉吨位宜为张拉力的1.5倍，且不得小于1.2倍。
在连续梁悬灌施工中，纵向预应力一般为一束多根钢绞线整体张拉，使用液压穿心式张拉千斤顶；横向预应力一般一束钢绞线根数少、设计为扁形，宜采用液压穿心式单根张拉千斤顶。
见表1、2。
表1穿心式千斤顶参数表
千斤顶型号
YCW100B
YCW150B
YCW200B
YCW250B
YCW400B
YCW500B
YCW650B
YDC250Q
前卡式
公称张拉力KN
1015
1510
1976
2478
3946
4924
6500
250
公称油压MPa
50
50
52
54
52
50
50
50
穿心孔径mm
φ82
φ103
φ120
φ140
φ175
φ196
φ215
Φ18
张拉行程mm
200
200
200
200
200
200
200
200
主机重量kg
79
106
135
160
193
375
617
18.2
外形尺寸mm
370×
φ240
360×
φ280
380×
φ310
370×
φ350
390×
φ380
445×
φ490
575×
φ465
580×
φ108
回程油压MPa
〈25
〈25
〈25
〈25
〈25
〈25
〈25
〈25
钢铰线预留长度mm
900
900
950
950
950
950
950
250
表2台座式千斤顶参数表
型号
额定推力
活塞面积
额定油压
行程
外行尺寸
kN
cm
MPa
mm
mm×mm
YDD1500
1500
314
50
600
Φ245×885
YDD2000
2000
415
48
600
Φ275×885
YDD2500
2500
491
51
600
Φ310×885
YDD3000
3000
616
50
600
Φ345×895
YDD4000
4000
804
50
600
Φ485×895
锚具、夹具和连接器的选用应根据钢筋种类以及结构要求、产品技术性能和张拉施工方法等选择，张拉机械则应与锚具配套使用。
在后张法施工中锚具及张拉机械的合理选择十分重要，工程中可参考表3进行选用。
表3 预应力筋、锚具及张拉机械的配套选用表
预应力筋品种
锚具形式
张拉机械
固定端
张拉端
安装在结构之外
安装在结构之内
钢绞线及
钢绞线束
夹片锚具
挤压锚具
压花锚具
挤压锚具
夹片锚具
穿心式
钢丝束
夹片锚具
镦头锚具
挤压锚具
挤压锚具
镦头锚具
夹片锚具
穿心式
镦头锚具
拉杆式
锥塞锚具
锥锚式、拉杆式
精轧螺纹钢筋
螺母锚具
螺母锚具
拉杆式
3.3.2油泵、压力表及管路
油泵的油箱容量宜为张拉千斤顶总输油量的1.5倍，额定油压数宜为使用油压数的1.4倍。
压力表应选择防振型，表面最大读数为张拉力的1.5-2.0倍，精度不低于1.0级。
压力表首次使用前必须经过计量部门检定，检定周期为一周；当使用0.4级压力表时，检定周期可为1个月。
压力表发生故障后必须重新校验。
油泵管路在满足施工要求的情况下尽量减少长度，在油泵与管路、管路与千斤顶接头处，要安放垫圈，防止加压时漏油，同时人员操作时，尽量避免直接对着管路接口处，防止液压油飞溅和突然管路发生崩裂，对人员造成伤害。
见表4.
表4电动油泵参数表
型号
额定油压`
额定流量
外型尺寸
YBMZ2x2/50
50
2x2
825x490x1000
YBMZ2x1.5/63
63
2x1.5
825x490x1000
3.3.3千斤顶、油泵配套校正检验
⑴油泵、压力表与千斤顶张拉设备要配套使用，并要定期进行校验。
⑵张拉千斤顶的作用力一般用油压表测定和控制。
油压表上的指示读数为油缸内的单位油压，在理论上将其乘以活塞面积即应为千斤顶的作用力。
但由于油缸与活塞之间有一定的摩擦阻力，此项摩阻力抵消一部分作用力，因此实际作用力要比理论值小。
为正确控制张拉力，一般采用校验标定的方法测定油压千斤顶的实际作用力与油压的读数的关系。
校验时，应将千斤顶及配套使用的油泵、油压表一起配套使用。
⑶校正有效期为一个月且不超过200次张拉作业，拆除更换配件的千斤顶必须重新进行校验。
3.4压浆机具
JB180型搅拌机与HB3型，2HB6型灰浆泵配套使用。
用于建筑，桥梁，涵洞，坑道的预制构件或现浇构件的孔道灌浆或加固维修等。
HB3型，2HB6型灰浆泵主要用于预应力构件预留孔道的灌浆，也可以用于地基基础的灌浆加固和作为输送浆料的设备。
见表5、6。
表5JB180型搅拌机参数表
容量
电动功率
转速
搅拌量
外形尺寸
180L
3KW
70r/min
6m/h
Φ1000x1200（mm）
表6HB3型，2HB6型灰浆泵参数表
技术参数/型号
HB3
2HB6
输送量
3m/h
垂直输送距离
40m
40m
水平输送距离
150m
150m
工作压力
1.5MPa
1.5MPa
电动机容量
4kw
5.5kw
电动机转速
1440r/min
1440r/min
排浆口胶管直径
51mm（2''）
51mm（2''）
进浆口胶管直径
64mm（2.5''）
64mm（2.5''）
重量
250Kg
320Kg
外型尺寸
1035x480x900mm
1614x530x1110mm
3.4.1普通压力压浆机具
普通压力压浆机具包括：
灰浆泵、灰浆搅拌机、滤浆筛和压浆管等。
一般采用柱塞式灰浆泵，额定压力1.5MPa、输送量3m3/h、垂直输送高度达到40米，往复次数150次/分。
搅拌机采用叶片强制式。
3.4.2真空压浆机具
真空压浆机具包括：
灰浆泵、真空泵、灰浆搅拌机、滤浆筛和压浆管等。
真空泵一般采用旋片式油封单级真空泵。
用来抽除管道中的气体，以获取真空的设备。
其它机具同普通压力压浆机具。
3.5预应力管道
预应力管道应与锚具和预应力钢束的大小配套，其关系如表7。
表7预应力管道与与锚具和预应力钢束的大小配套表
管道直径
（ｍｍ）
５０
６０
７０
７６
８０
８５
配套锚具与
预应力束
１５－
３～５
１５－
５～６
１５－
６～７
１５－
９～１２
１５－
１０～１２
１５－
１２～１５
管道直径
（ｍｍ）
９０
１００
１１５
１２０
１３０
配套锚具与
预应力束
１５－
１２～１５
１５－
１５～１９
１５－
２０～２５
１５－
２５～２７
１５－
２８～３１
3.5.1铁皮波纹管
⑴铁皮波纹管必须是符合《预应力混凝土用金属螺旋管》（JG/T3013）的要求，直径满足设计要求，壁厚t≮0.3mm，卷制接缝牢固、严密不漏浆，具有足够的强度，以使其在混凝土的重量作用下能够保持原有的形状。
且能按要求传递粘结应力。
⑵接长可采用大一号同型波纹管作为接头，接头长度不小于30cm。
接头装置宜避开孔道弯曲处。
管两端用密封胶带或塑料热缩管封裹。
管内预先穿入塑料管芯棒，并在混凝土初凝前窜动。
3.5.2塑料波纹管
⑴塑料波纹管的制作材料和管道性能应符合要求，波纹管的波峰和纵向接缝处壁厚：
对于内径小于100mm的管，壁厚不小于2.0mm;对于直径大于100mm（包括100mm）的管，壁厚不小于2.5mm。
⑵管道材料应具有一定的强度，以使其保持一定的形状，防止在搬运和浇筑混凝土时损坏。
3.5.3普通铁皮管
普通铁皮管应具有良好的柔韧性、耐磨性和绝缘性能。
用于精轧螺纹钢筋和粗钢筋的预应力管道成孔。
3.5.4进浆管、出浆管
进浆管一般采用能够承受高压的加筋塑料管，出浆管采用厚铁管。
在预应力管道进浆口和出浆口安装阀门开关，以便控制浆液进出和保持管道内浆液倒流。
3.6张拉控制应力、预应力束伸长值确定
3.6.1张拉控制应力确定
预应力筋的张拉控制应力符合设计要求。
当施工中预应力筋需要超张拉或计入锚圈口预应力损失时，张拉控制应力可比设计要求提高5%，但在任何情况下均不得超过设计规定的最大张拉控制应力。
3.6.2预应力束伸长值确定
预应力束伸长值的确定应根据预应力束的设计线形确定计算方法，当为直线或线形简单，可以采用平均张拉力计算伸长值。
当预应力束为多段曲线组成，应采用分段实际张拉力来计算各段伸长值，该束总伸长值为各段叠加，计算公式如式
（1）：
△L=∑（σi1+σi2）Li/2Es
（1）
其中：
σi1、σi2－分别为第i线段两端预应力筋拉应力；σi2＝σi1×e-（kLi+μθ）；
k－管道偏差对摩擦影响的系数； θ－从张拉端至计算截面曲线孔道部分切线的夹角； μ－预应力筋与孔道壁的摩擦系数； Ap－预应力筋截面面积； Es－预应力筋弹性模量； Li－第i线段预应力筋长度；
△Li－第i线段预应力筋伸长值；
△L－预应力筋总伸长值。
计算出来的理论伸长值应与张拉实际伸长值比较，其差值应控制在6%之内，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。
3.7预应力管道摩阻损失试验
（1）管道摩阻损失试验的目的是验证设计数据和积累施工资料
（2）孔道摩阻力导致预应力损失值σn由式2求得：
σn=σk[1-e-（µθ-kx）]
（2）
σk---张拉控制应力（Mpa）；
θ---弯曲孔道端部切线交角（rad）；
x---直线段孔道长度（m）；
µ,k----孔道摩阻系数和孔道偏差系数。
试验时在锚下安放压力筒，一端为张拉端，另一端为锚固端。
（3）孔道摩阻力的测算应符合下列规定：
①先进行直线孔道摩阻力试验，按上式θ为零时求得k值；
②再进行与直线孔道同工艺及施工条件带有曲线孔道的摩阻力试验，并以上项k值代入上式求得µ值。
（4）测力过程：
①锚固端千斤顶主缸进油空顶10cm，两端预应力钢束均匀箍紧于张拉千斤顶上。
两端装置对中。
②张拉端千斤顶进油张拉。
以油表压力从0到超张拉值，按照0.4kN到0.5kN分级。
逐级增压张拉，每级张拉时均记录两端读数（压力筒读数和压力表压力）。
③从张拉第二级（油压约1kN左右时）起，钢束上划细线，逐级测量钢束伸长量。
④当千斤顶张拉到（超）张拉吨位时，逐渐回油到0，再重复逐级张拉一次，并记录各级读数和延伸量。
⑤超张拉持续5min，再回压到张拉值，顶塞锚固。
锚固时主缸油保持不低于张拉值，也不超过超张拉值，测量锚塞外伸值。
⑥张拉端千斤顶回油到0，记录压力筒压力及锚塞外露值。
⑦锚固端千斤顶回油，卸下两端张拉装置。
（5）测试结果
两端压力筒的的压力差为钢束沿孔道全长的摩阻损失值。
3.8锚圈口摩阻损失试验
（1）试验方法同预应力管道摩阻损失试验。
（2）测试结果：
张拉端千斤顶拉力和压力筒压力差为锚圈口摩阻损失值。
4.预应力工程施工
4.1预应力筋制作
4.1.1钢铰线下料、编束
（1）一般钢绞线束
钢绞线采取在规定场地统一下料，预应力筋下料时按照设计下料长度进行下料，钢绞线采用砂轮切割机切割（严禁使用电弧焊和氧气切割）。
每束钢绞线应对齐两个端头并用铁丝绑扎头部，防止钢绞线送散；每间隔1米左右采用铁丝将整束理顺绑扎编束，防止预应力束在施工过程发生松弛；为防止安装夹片和锚具时，钢绞线错乱，应对每一根钢绞线两头进行编号。
对制作好的每一预应力筋束均应进行标示其名称、长度、使用部位等。
（2）单端张拉钢绞线束
单端张拉钢绞线束按照设计下料长度在下料场下料，然后将锚固端的钢绞线头套上挤压筒，用挤压机将该头挤压成型。
将每一根钢绞线两头进行编号，每间隔1米左右采用铁丝将整束理顺绑扎编束。
对于扁形波纹管应先穿入钢绞线，再安装。
对制作好的每一预应力筋束均应进行标示其名称、长度、使用部位等。
好再进行穿束。
（3）带连接器钢铰线束
带连接器钢绞线束按照设计下料长度在下料场下料，然后将锚固端的钢绞线头套上挤压筒，用挤压机将该头挤压成型。
将每一根钢绞线两头进行编号，每间隔1米左右采用铁丝将整束理顺绑扎编束。
待上一段预应力筋张拉结束后将锚固端套入连接器的齿槽中，再将该处的喇叭形铁皮管（与连接器配套的厂制成品）安装就位，然后将波纹管从张拉端套入，直到伸入喇叭形铁皮管内，并用封口胶带缠好铁皮口。
4.1.2精轧螺纹钢筋下料
精扎螺纹钢筋采取按照设计长度在生产厂家定制或运到加工场采用砂轮切割机按照设计长度进行切割下料，再根据精扎螺纹钢筋的长度对铁皮管下料，然后将精扎螺纹钢筋穿入铁皮管，在锚固端安装弹簧钢筋、锚固钢板、锚具和压浆管，在另一端安装好排气管，这样制作成型后运送至设计结构处进行安装。
所有下好料的精扎螺纹钢筋均用方木支垫，防止钢绞线或精扎螺纹钢筋锈蚀和受到污染。
4.2锚下钢垫扳、螺旋钢筋制作
所有锚垫板和螺旋钢筋一般均由锚具厂进行配套加工生产；当需要在现场进行制作时，其规格、尺寸、型号和强度必须满足设计要求。
4.3预应力管道成孔
4.3.1铁皮波纹管、塑料波纹管成孔
（1）管道位置测量放线
严格按设计图提供的坐标由技术和测量人员进行放线定位，按照设计线形每60厘米应进行管道中心位置的标定，在曲线上、特别是起弯点前后、最高点、最低点应该加密定位点的测设。
（2）管道及预埋件安装定位
采用U型箍筋进行波纹管定位，直线段间距为60cm，曲线段为30cm,在曲线段应加密，特别是起弯点前后、最高点、最低点等处应增加定位钢筋；使其定位后不发生移动。
管道的连接套管比被连接管稍微大一个型号，连接套管长度不小于30厘米；将两主管（被连接管）的管头旋进连接套管，使其管口在连接套管的中间靠近，尽量密贴；套好后再采用粘性很好的胶带纸将套管两头抱裹严密、牢固。
波纹管与普通钢筋位置发生冲突时，适当移动普通钢筋。
由于高速铁路预埋件要求精确，因此当管道与预埋件发生冲突时，经设计确定移动预埋件或波纹管的位置。
（3）管道保护
防止电焊等火花溅落到波纹管上，气割、电弧焊时防止烧伤管壁，必须远离波纹管；必须在其附近气割、电弧焊时应该采用保护板（厚铁板或厚木板）隔离；安装好的预应力金属波纹管道上不能压重、踩踏；浇注混凝土前必须在每根管道内穿上内衬塑料管，内衬塑料管外径比金属波纹管内径小1厘米为宜，并具有一定的强度和柔韧性，保证起到波纹管的内支撑作用，使混凝土浇注时管道不变形；在捣固混凝土前，捣固工人必须事先知道预应力管道的位置，并给予明确在管道周围的捣固方法；在混凝土初凝前后，将内衬塑料管来回抽动数次。
（4）管道检孔及处理
波纹管安装前的检查：
所有管道必须形状完好，没有变形、扭曲和孔眼，否则应予切除更换；管口必须齐整，无向管内的毛齿和扁口。
安装过程和结束时均应派专人进行金属波纹管的连接、安装、定位和线形进行检查验收，发现问题及时处理。
4.3.2带预应力筋的铁皮波纹管、普通铁皮管成孔
（1）管道位置测量放线
严格按设计图提供的坐标由技术和测量人员进行放线定位，按照设计线形每60厘米应进行管道中心位置的标定，在曲线上、特别是起弯点前后、最高点、最低点应该加密定位点的测设。
（2）管道及预埋件安装定位
采用U型箍筋进行波纹管定位，直线段间距为60cm，曲线段为30cm,在曲线段应加密，特别是起弯点前后、最高点、最低点等处应增加定位钢筋；使其定位后不发生移动。
管道的连接套管比被连接管稍微大一个型号，连接套管长度不小于30厘米；将两主管（被连接管）的管头旋进连接套管，使其管口在连接套管的中间靠近，尽量密贴；套好后再采用粘性很好的胶带纸将套管两头抱裹严密、牢固。
波纹管与普通钢筋位置发生冲突时，适当移动普通钢筋。
由于高速铁路预埋件要求精确，因此当管道与预埋件发生冲突时，经设计确定移动预埋件或波纹管的位置。
（3）管道保护
防止电焊等火花溅落到波纹管上，气割、电弧焊时防止烧伤管壁，必须远离波纹管；必须在其附近气割、电弧焊时应该采用保护板（厚铁板或厚木板）隔离；安装好的预应力金属波纹管道上不能压重、踩踏。
（4）管道检孔及处理
波纹管安装前的检查：
所有管道必须形状完好，没有变形、扭曲和孔眼，否则应予切除更换；管口必须齐整，无向管内的毛齿和扁口。
安装过程和结束时均应派专人进行金属波纹管的连接、安装、定位和线形进行检查验收，发现问题及时处理。
（５）预应力管道堵塞处理措施
当正在浇注混凝土时预应力管道发生进浆，应在浆液初凝前采用高压水冲洗；当在穿束时才发现管道堵塞，应精确确定其堵塞位置，就只有采用从结构混凝土最薄侧凿开混凝土、切断钢筋、露出管道，进行疏通处理，待预应力束穿过后采用高强度混凝土封堵。
4.4预应力筋穿束
4.4.1人工单根或整束穿束
（1）在穿预应力钢绞线之前必须进行管道检查，先采用略小于管道直径20mm的塑料球进行试穿通过。
用塑料球试通过时必须小心缓慢，速度不能太快，更不能强行硬拉。
及时记录塑料球通过时的状况，当发现通过不畅应标明所在管道的位置，在以后穿预应力钢绞线时就应该十分小心和采取人工拖拉措施（禁止用卷扬机拖拉）；当发现塑料球也穿不通时，就应该采用更小一型号的塑料球来探测其内径缩颈位置和大小，并与钢绞线束的截面大小进行比较，确定不可以穿过钢绞线束时，就应该立即进行凿开该处混凝土，露出管道进行疏通和扩孔，待钢绞线束穿过后再封堵开槽位置。
（2）将整束钢绞线束一端线头错开绑扎成梭形，
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