现浇梁预应力施工工艺工法.docx
《现浇梁预应力施工工艺工法.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《现浇梁预应力施工工艺工法.docx（14页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。
现浇梁预应力施工工艺工法
现浇梁预应力施工工艺工法
（QB/ZTYJGYGF-QL-0506-2011）
桥梁工程有限公司靳林安陈建涛
1前言
1.1工艺工法概况
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。
预应力材料及工艺在工程中的广泛应用为建造中大跨度结构提供了条件。
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，广泛应用于建筑、桥梁、管道等结构领域。
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。
1.2工艺原理
通过张拉预应力筋，在混凝土构件中产生预压应力，张拉、锚固完后灌浆，使预应力筋与混凝土可靠粘结，充分发挥材料强度并使所建立的预压应力有更好的保障。
2工法特点
2.1预应力筋可根据受力的需要设计成多种曲线形式，使其能满足各种受力要求。
2.2预应力混凝土结构有着良好的抗裂性能和抗变形能力，耐久性高，可有效地降低结构高度，节约材料，节约能源，使用性能优越。
3适用范围
适用于现浇连续梁、刚构梁，也可适用于顶推连续梁、节段拼装梁、简支梁等。
4主要技术标准
《预应力混凝土用钢绞线》（GB/T5224）
《预应力筋用锚具、夹具和连接器》（GB/T14370）
《预应力用锚具、夹具和连接器应用技术规程》（JGJ85）
《混凝土结构设计规范》（GB50010）
《混凝土结构工程施工及验收规范》（GB50204）
《公路桥涵施工技术规范》（JTG/TF50）
5施工方法
预应力后张有粘结预应力混凝土技术是通过预埋管道、穿筋、张拉、灌浆等工序为混凝土结构建立预应力以满足设计要求。
6工艺流程及操作要点
6.1施工工艺流程
预应力张拉为特殊工序，一般派专人进行全程监控，由试验室提供混凝土的强度、弹性模量给工程部，由张拉技术负责人编制张拉通知单，张拉前监控人员仔细核对抗压强度、弹性模量值及龄期符合要求，并对张拉设备、工艺参数、以及张拉人员进行确认，张拉过程中对张拉应力、实测伸长值及持荷时间进行监控。
施工工艺流程见图1。
施工准备
兼顾预应力绑扎普通钢筋
穿波纹管
预应力筋下料、制作，穿预应力筋
安装固定端部锚固系统
绑扎其余普通钢筋、埋灌浆管（排气管）
隐蔽验收
浇筑混凝土
检查混凝土质量
锚具检测、设备标定
张拉预应力筋
孔道灌浆
切割、封锚
图1预应力施工工艺流程图
6.2操作要点
6.2.1施工准备
1千斤顶的标定
1）张拉前要标定千斤顶，标定期根据设备状态和使用的频繁程度及气温来决定。
千斤顶标定有效期为一个月，到期必须进行标定。
每周必须进行自校，每次标定均须建立台帐备查。
2）千斤顶经过大修，或漏油严重，经拆修以后，必须重新进行标定。
3）千斤顶须与已校正过的油表配套编号标定。
4）标定前先试压千斤顶，试压三次，确认不漏油能正常工作时方进行标定。
试压时使油缸伸出长度等于张拉时常用部位，试压吨位达到最大使用张拉力的110%，维持5min，压力降低不超过3%，即认为千斤顶可正常工作。
千斤顶校验要反复进行三次（0°、120°、240°三个不同方向），取其平均值，算出油压表与对应压力（顶力）的线性回归方程，当代表回归方程与试验数据真实函数间的近似程度的回归系数γ≥0.9999时即认为标定合格，否则查明原因，重新标定。
5）校正系数可按下式进行计算：
校正系数=［油表压力（MPa）×张拉千斤顶活塞面积（mm）］/压力环计算压力（N）
按上述方法完成标定工作，用上式计算得出张拉控制应力或接近控制应力时的千斤顶校正系数。
千斤顶校正系数不得大于1.05，如校正系数大于1.05，则本次标定不合格，查明原因，重新标定。
2油表的标定
油表每月须送到有资质的计量部门进行标定。
油压表在下列情况下必须重新进行标定：
1）油压表校正有效期达到一个月。
2）油表使用时超出允许偏差或发生故障。
油表在使用时受到剧烈振动、冲击、指针不归零及指针失稳者。
3预应力筋下料、装配及运输
预应力筋的下料长度应考虑设计曲线长度、张拉端外伸预留长度、弹性回缩值、张拉设备、钢材品种和施工方法等因素，对采用夹片式锚具与穿心式千斤顶进行张拉的构件上的钢绞线，其下料长度L按下式计算：
1一端张拉时L=L0+L1+L2+L3+L4
2两端张拉时L=L0+2（L1+L2+L3）
式中：
L0——构件的孔道长度
L1——张拉端锚垫板厚度
L2——夹片式工作锚具厚度
L3——张拉端外露预留长度
L4——锚固端长度
预应力筋的下料应在平整的场地上直线定出下料长度，并在下料场地两端设置固定标志，每端有专人负责；切断前应将预应力筋拉直；用砂轮切割机切断，不得用电弧切割。
在预应力筋下料同时制作装配固定端，当固定端采用P型挤压锚时应采用专用设备对挤压套与锚垫板进行二次挤压以保证挤压套紧固在锚垫板上。
对所下的预应力筋做好分区及类型编号，必要时在其两端做出同颜色的标志并标明长度，以便布束张拉时识别，再用放线盘分别盘成直径约为2.0m的圆盘。
预应力筋运至施工现场后要分区、分类堆放。
露天堆放时，需覆盖防雨布，并用垫木垫起，不与地面接触，防止锈蚀、死弯。
在堆放期间严禁碰撞踩压。
6.2.2预留管道埋设
绑扎构件的普通钢筋时，可同时进行预应力筋管道埋设。
采用金属波纹管时，可将金属波纹管按设计的曲线定位在非预应力钢筋笼中。
具体的做法是根据矢高沿构件方向每隔约0.8m设置相应的马凳钢筋（根据具体工程情况马凳钢筋间隔可适当调整，保证设计曲线为宜），马凳钢筋宜采用Φ10～Φ12钢筋，在马凳处用铁丝把波纹管与马凳钢筋绑紧，使波纹管形成曲线。
金属波纹管连接采用比主管大一号的金属波纹管作为连接管，连接管长约200～300mm。
在连接管的两端缠上塑料胶带以防漏浆，预埋管道要求曲线流畅，水平顺直。
框架梁中预留孔道在竖直方向的净间距不应小于孔道外径；水平方向的净间距不应小于1.5倍孔道外径；从孔壁算起的混凝土保护层厚度，梁底不宜小于50mm，梁侧不宜小于40mm。
6.2.3预应力筋穿束
根据工程的具体情况可采用逐根穿束或集束穿束。
逐根穿束是将预埋管道内的预应力筋逐根穿入；集束穿束是将管道内所需的预应力筋先绑扎成束后一次性穿入预埋管道内。
集束穿束前宜将预应力筋端部用胶布包扎以减小摩擦力并防止穿破波纹管。
人工穿束确有困难，可采用牵引机协助穿束。
6.2.4端部预埋安装
1固定端端部预埋安装
固定端采用P型挤压锚时，在保证固定端锚垫板、挤压套筒不外露的前提下，按设计要求的高度固定好预埋件并焊好网片筋或螺旋筋；当采用H型压花锚时也应保证其不外露，同时按设计要求固定好压花端位置。
电焊时应注意避免焊条碰到裸露的预应力束。
2张拉端端部预埋安装
张拉端部有外凸和内凹两种形式。
张拉端部预埋位置应符合设计要求，预应力筋应与锚垫板保持垂直。
采用外凸式张拉端部时，将锚垫板紧靠构件端部固定；采用内凹式张拉端部时，将锚垫板固定在离端部约90mm处，调整锚垫板周围的钢筋以保证张拉时千斤顶有足够的张拉空间，然后在承压板外安装穴模，按设计要求焊接好网片筋或螺旋筋。
采用分段搭接张拉时，张拉端部的预埋安装在锚垫板等预埋件满足设计要求的情况下，预应力筋与锚垫板应保持垂直，保证张拉千斤顶有足够的张拉空间及张拉完后锚具不露出构件表面。
6.2.5灌浆管埋设
有粘结预应力的灌浆孔与排气孔（泌水孔）是可通用的。
在预应力筋铺设完后进行灌浆管埋设，一般在预埋孔道曲线的高点处留设灌浆管，若是竖向构件，应由孔道底部开始沿高度方向分段埋设。
灌浆管间距一般不宜大于12m，在一些较大跨度的构件中，可适当放宽，但管距应能保证灌浆顺畅。
灌浆管的压板与金属波纹管应连接牢固，并用塑料胶带缠紧密封以防漏浆。
灌浆管高出构件砼表面200～300mm处弯折。
为防止灌浆管在浇捣混凝土时脱落，可在灌浆管中插入钢筋，将灌浆管与构件的面筋绑紧，同时避免将灌浆管留在构件模板内。
6.2.6混凝土浇捣
为确保工程质量，混凝土浇捣前，应由建设单位会同监理单位、施工单位及设计单位等对预应力工程进行隐蔽工程验收，主要内容包括：
1原材料是否验收合格；
2有粘结预应力筋的数量、规格、控制尺寸是否按照图纸要求；
3波纹管有无破损，接头是否牢固可靠；
4灌浆管及端部的预埋处理是否恰当等。
验收合格后，方可浇筑混凝土。
混凝土浇筑时应避免踏压撞碰波纹管、预应力筋、马凳、灌浆管以及端部预埋件，混凝土浇捣完毕后，构件侧模宜在预应力张拉前拆除，底模支撑拆除应符合设计要求；当设计无具体要求时张拉前不可拆除底模；侧模拆除后，若发现张拉端或固定端部混凝土有外观质量缺陷，应在张拉前进行处理，待处理后的混凝土达到要求的强度后方可进行张拉。
6.2.7预应力筋张拉
混凝土强度达到设计要求后可进行张拉。
张拉控制应力按设计文件要求，且不应大于钢绞线强度标准值的75%。
预应力构件的张拉顺序，应根据结构受力特点、施工方便、操作安全等因素确定，一般分层、分部位、分段张拉。
在现浇连续梁施工中，预应力施工顺序为先纵向、后竖向、再横向。
预应力筋的张拉方法应根据设计和施工计算要求，确定采取一端张拉或两端张拉。
采用两端张拉时，宜两端同时张拉，也可一端先张拉，另一端补张拉。
同一束预应力筋，应采用相应吨位的千斤顶整束张拉，直线形或扁管内平行排放的预应力筋，当各根预应力筋不受叠压时可采用小型千斤顶逐根张拉。
特殊预应力构件或预应力筋，应根据要求采取专门的张拉工艺。
如分段张拉、分批张拉、分级张拉、分期张拉、变角张拉等。
张拉工艺如下：
工作锚具安装→千斤顶安装→千斤顶进油张拉→伸长值校核→持荷顶压→卸荷锚固→记录。
预应力张拉施工中，质量控制以应力控制为主，测量张拉伸长值作校核。
预应力筋张拉理论计算伸长值：
式中：
——预应力筋的平均张拉力，取张拉端拉力扣除孔道摩擦损失后的拉力平均值；
——预应力筋实际长度
——预应力筋截面面积
——预应力筋实测弹性模量
由多段弯曲线段组成的曲线束，应分段计算，然后叠加，结果较准确。
预应力筋张拉伸长值的量测，在建立预应力后进行，其实际伸长值：
ΔL=ΔL1+ΔL2+ΔLC
式中：
ΔL1——从初应力至最大张拉力之间实测伸长值；
ΔL2——初应力以下的推算值，可根据弹性范围内张拉力与伸长值成正比的关系推算确定；
ΔLC——施加预应力时，后张法预应力构件的弹性压缩值和固定端锚具楔紧引起的预应力筋内缩值，初应力宜为0.10～0.15σcon。
张拉预应力筋的理论伸长值与实际伸长值的允许偏差值控制在±6%以内，如超出范围，应查明原因并采取措施予以调整，方可继续张拉。
设计无具体要求时，一次张拉端锚固程序可采用：
0→10%σcon→105%σcon（持荷2min）→σcon→锚固或0→10%σcon→103%σcon→锚固
6.2.8预应力孔道灌浆
1普通压浆
灌浆前先打通灌浆孔，用清水清洗孔道，直到张拉端部出水较大，各处均畅通时，方可安排灌浆。
灌浆用水泥浆的水泥宜用不低于32.5等级的普通硅酸盐水泥，水泥浆水灰比不应大于0.45，拌制后3h泌水率不宜大于2%，且不应大于3%。
泌水应能在24h内全部重新被水泥浆吸收。
水泥浆宜掺入外加剂，外加剂应不含氯盐且对预应力筋无腐蚀作用。
水泥浆要严格按配合比配料，搅拌时间应保证水泥浆混合均匀，一般需2-3min。
灌浆过程中，水泥浆搅拌应不间断，水泥浆用筛网过滤，以免灌浆时堵管。
灌浆时将灌浆机出浆口与灌浆管相接，并确认连接处紧密后，开动灌浆泵加压灌入水泥浆，从近至远逐个检查出浆孔，各出浆孔出浓浆后逐一封闭，待最后一个出浆孔出浓浆后，封闭该出浆孔，继续加压至0.5-0.7MPa，保持1～2min，封闭进浆阀门，待水泥浆凝固后，再拆卸连接接头，并及时清理现场浮浆及杂物，如发现管内有空隙应仔细补浆。
构件的底模支撑在无具体设计要求时，应在预应力筋张拉及灌浆浆体强度达到15MPa后拆除。
2真空压浆
1）压浆过程中，每孔梁制作3组标准养护试件，并做1组同条件养护试件，作为吊装或入库备用；取样方法为：
将拌好的压浆料倒入试模内，静置止浆体初凝后，将其表面多余的浆体刮掉。
24小时拆模后放入标准养护室于水中养护至7d、28d，分别进行7d、28d抗压强度和抗折强度试验。
试模尺寸40mm×40mm×160mm。
2）压入管道内的浆料终凝时间小于24小时，压浆时浆体温度不超过35℃，压浆时及压浆后3天内，梁体及环境温度不得低于5℃。
抗压强度7天不小于35MPa，抗折强度不小于6.5MPa；28天不小于50MPa，抗折强度不小于10MPa，24h内最大自由收缩率不大于1.5%，标准养护条件下28d浆体自由膨胀率为0-0.1%。
浆体对钢绞线无腐蚀作用。
其技术要求符合高性能无收缩防腐蚀灌浆剂的规定，有结块不得使用，经检验合格后方可使用。
3）启动真空泵抽真空，使真空度达到-0.06～-0.08MPa并保持稳定。
4）启动灰浆泵，当输出的浆体达到要求的稠度时，将输送管阀门打开，开始灌浆。
5）压浆次序自下而上，同一管道压浆须连续进行，一次压完。
以免孔道漏浆将临近孔道堵塞。
灌浆过程中，真空泵要保持连续工作。
压浆过程中经常检查压浆管道是否堵塞和漏浆。
6）待真空泵端的空气滤清器中有浆体经过时，关闭空气滤清器前端的阀门，稍后打开排气阀，当水泥浆从排气阀顺畅流出，且稠度与灌入的浆体相当时关闭抽真空端所有的阀门。
7）灌浆泵继续工作，压力达到0.5～0.6MPa，持压3分钟。
8）关闭灰浆泵及灌浆端所有阀门，完成灌浆。
9）拆卸外接管路、附件，清洗空气滤清器及阀等。
完成当日灌浆后，必须将所有粘有水泥浆的设备清洗干净。
安装在压浆端及出浆端的球阀，在灌浆后一小时内拆除、清洗。
6.2.9预应力端部封锚
张拉、灌浆后，用砂轮切割机切掉张拉端多余的预应力筋，预应力筋的外露长度不宜小于其直径的1.5倍，且不宜小于30mm，用环氧树脂涂封锚具及外露预应力筋，封闭前应将锚具周围的混凝土凿毛、冲洗干净，凸出式的锚头宜配置钢筋网片，用微膨胀细石混凝土进行封闭。
7劳动力组织
预应力施工下料及组装工作应由专业班组负责，具体劳动力组织见表1。
表1预应力施工劳动力组织
序号
工作组
人数
1
下料组
5
2
铺束组
10
3
张拉组
4
4
压浆组
5
8主要机具设备
预应力施工机具设备主要包括张拉设备与压浆设备，主要机具设备见表2。
表2预应力施工机具设备表
序号
种类（名称）
数量
单位
备注
1
真空压浆机
1
台
2
穿心千斤顶
6
台
3
顶压器
2
台
4
高压油泵
台
根据现场选用
5
油压表
4
个
6
压浆泵
1
台
7
砂轮锯
1
台
8
手动葫芦
2
个
9
手提式切割机
1
台
10
对讲机
4
台
9质量控制
9.1易出现的质量问题
预应力施工过程中主要质量问题有张拉时出现钢绞线断丝或滑脱、张拉端部出现裂缝；张拉时因混凝土浇捣时出现张拉异常、灌浆阻塞等。
9.2保证措施
9.2.1预应力筋张拉过程中出现断裂或滑脱，其数量应不超过同一截面上预应力筋总根数的3%，且每束钢丝不超过一根，对多跨连续双向板和密肋梁，同一截面应按开间计算，同时应及时进行处理，先退锚，然后根据断丝或滑脱的预应力筋情况，换上可靠锚具，断丝的预应力筋可加假丝协助工具锚夹持，相应降低张拉力，重新张拉。
9.2.2张拉过程中出现塌孔或张拉后发现构件张拉端部出现有害裂缝，应及时退锚，对塌孔或开裂的混凝土进行补强处理，待处理后的混凝土强度达到要求时，重新张拉。
9.2.3张拉过程中，因混凝土浇捣时孔道漏浆造成张拉异常时，应及时凿开构件清除漏浆部分，修补完整后，重新张拉。
9.2.4灌浆过程中，发生孔道阻塞、串孔或中断灌浆时，应及时冲洗孔道或采取其它措施重新灌浆。
10安全措施
10.1主要安全风险分析
预应力施工安全风险主要为在张拉过程中，张拉两端出现锚头飞出；切割钢绞线时火花飞溅对人的伤害等安全事故。
10.2保证措施
10.2.1张拉预应力筋时其周围及两端应有完善的防护措施，并设置明显的警示标志，非作业人员不得进入作业区域；
10.2.2用砂轮切割机切割预应力筋及波纹管时，作业人员应配戴防护眼镜；
10.2.3施工人员在张拉与测量时应在千斤顶两侧操作，严禁在千斤顶后操作与站立；
10.2.4灌浆时应穿防护服并戴上防护镜，灌浆的机械接口应拧紧到位，不得在孔道口喷射方向观察出浆情况；
10.2.5配制封锚用防腐材料时应防止乙二胺等化学物质溅到皮肤，一旦乙二胺等溅到皮肤上，应立即用清水冲洗。
11环保措施
11.1建立环境保护管理小组，由项目经理主管，成员由专业骨干组成，做好日常环境管理，并建立环保管理资料。
11.2建立健全环境工作管理条例，施工组织设计中应有相应环保内容。
11.3压浆过程中，多余浆液应做专门处理，不能随意排放，对环境造成污染。
对已经污染地方应立即清理。
12应用实例
12.1工程简介
中铁一局武广客运专线长安河特大桥位于湖南省临湘市境内，中心里程为DK1374+670.44，全长2473.36m。
桥布置型式为4-32m简支箱梁+（32+48+32m）连续梁+51-32m简支箱梁+1-24m简支箱梁+16-32m简支箱梁；梁部的主要工程量为：
C50混凝土1390.6m3,Ⅰ级钢筋0.29t，Ⅱ钢筋255.1t，钢绞线61.92t，内径90mm的波纹管5023.2m。
采用现浇施工。
12.2施工情况
从箱梁浇筑、预应力张拉全部施工过程，充分做好了一切施工准备工作，严格按照工艺规程施工，保证了架梁任务的圆满完成。
12.3工程结果评价
12.3.1预应力技术的应用能有效减小混凝土构件的截面尺寸，减小层高，降低能耗，减轻建筑物重量，节省工程造价。
12.3.2预应力技术的应用能节约建筑材料（包括钢筋、混凝土、模板等），减少用工量。
12.3.3与普通钢筋混凝土结构相比，因减少模板、钢筋和混凝土的用量，且预应力的埋管、穿筋可与普通钢筋铺设同时进行，张拉、灌浆不占主工期，采用有预应力技术不会增加施工工期。
12.4建设效果及施工图片
图2现浇梁拆模后图3装锚具
图4千斤顶安装张图5拉钢绞线
升级会员 