桥梁工程现浇箱梁预应力后张法施工工艺secret.docx
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桥梁工程现浇箱梁预应力后张法施工工艺secret
一、工程概况
1、工程概述
xx东路跨五环桥梁工程为奥运配套市政设施工程，本工程上跨清河导流渠及北五环主、辅路，为奥运赛时安全保卫区域的东边线，同时是北部车辆赛时进出赛场并利用五环疏散的主要通道之一，也是奥林匹克森林公园以北地区与城市中心区联络的主要通道之一。
新建主路高架桥全长405m，桥梁横断面分上、下行两幅桥，每幅桥全宽9.2米，上、下行车行道各8米，两侧设60cm的防撞护栏，桥梁面积7452平方米。
2、结构设计形式
该主线桥分4联共12跨，桥梁上部结构形式为预应力砼简支T梁、混凝土-钢砼组合箱梁组成。
其中，第三联上跨五环主、辅路施工。
本工程箱梁及钢梁预应力钢束共11束，为10Φj15.24钢绞线，张拉控制应力为1302Mpa。
墩顶箱梁横隔梁预应力每道横隔梁为钢束为8束，每束为9Φj15.24钢绞线,张拉控制应力为1302Mpa。
预应力钢绞线采用ASTMA416-92-270级钢绞线，标准强度为1860Mpa，截面积140mm2,弹性模量为1.95x105Mpa，所有预应力管道采用塑料波纹管，均采用后张法进行施工。
二、施工准备
1、技术及施工现场准备
⑴施加预应力前对梁体进行检查，外观和各部尺寸必须符合质量标准要求，且箱梁混凝土强度达到100％。
⑵对钢绞线理论伸长值进行计算，并制成表格，指导预应力张拉。
⑶千斤顶、油表已经标定完毕，同时根据油表标定的结果绘制油表读数与张拉力的曲线，并根据曲线确定0.15F、0.30F、F相应张拉力对应的油表读数。
⑷组建专业预应力张拉队伍，选择具有丰富张拉施工经验的人员进行张拉施工。
2、张拉设备选用
本工程最大张拉力为1810KN,因此选用YCW250B型千斤顶,数量4台,同时配备4台ZB4-500型电动油泵，千斤顶要求配好标定的压力表。
YCW250B型千斤顶安装时搭设支架，用倒链吊起，套入钢绞线内张拉。
压浆设备:
活塞式压浆泵UB3型、真空压力控制器、抽真空机、浆液储缸、浆体控制阀门、净浆搅拌机PJ02型提前进行准备。
3、原材、张拉设备检验
⑴塑料波纹管
塑料波纹管采用外购，波纹管表面要清洁、无裂纹现象。
表面不得有砂眼，接口必须牢固，用塑料胶带进行缠裹，保证混凝土浇筑期间波纹管内不发生漏浆现象。
⑵钢绞线、锚具
钢绞线、锚具，进场时，必须具有合格证。
钢绞线不得有折断、横裂和相互交叉的钢丝，且表面不得有润滑剂、锈蚀的现象，更不得有肉眼可见的麻坑，并注意妥善保管，存放在材料棚内，防止原材料锈蚀。
锚具夹片的表面应无砂眼，裂缝和小坑等现象。
对锚环或锚板应进行几何尺寸和锥度检验，并应仔细查看锥孔面是否光滑，有无毛刺及小坑等不平的现象，若发现此现象应进行处理或不得使用。
同时要做硬度检验。
⑶张拉设备
张拉设备千斤顶、电动油泵、压力表、油管全套设备进行统一检测,配套千斤顶、压力表，压力表的精度不低于1.6级。
对锚具按5%频率进行现场抽检。
凡属下列情况之一者应重新进行配套标定。
启用新千斤顶或新压力表；
张拉预应力筋时连续发生断丝现象；
实测预应力筋的伸长值与计算值超标；
千斤顶严重漏油，重新更换油封者；
压力表指针不回零。
三、张拉工艺
1、波纹管的敷设与锚垫板的安装
（一）波纹管敷设
1、波纹管采用塑料波纹管，在安装前，波纹管应做环刚度试验，试验合格后使用，使用前逐根进行外观检查。
2、波纹管的敷设要严格按设计位置控制。
波纹管定位筋，必须保证波纹管位置敷设位置。
直线段采取50cm一道，曲线段进行适当加密。
3、波纹管管口采用塑料胶布封堵，防止从杂物进入管道内。
4、波纹管连接时，接头波纹管的规格比孔道波纹管的规格大一级，其长度一般为5—7d，波纹管直径为原波纹管大一级，旋入后接头要严，两接头处用塑料胶布缠裹严密，防止漏浆,波纹管接头处的毛刺要磨平。
5、波纹管与普通钢筋有矛盾时，可适当挪动普通钢筋，但不可任意切断，实需切断时，在浇筑混凝土前切断的钢筋必须恢复。
6、施工中波纹管要重点保护，施工人员不得对其进行踩踏或用工具敲击波纹管，若发现波纹管局部被砸扁，要进行更换处理，用钢锯将该处割掉，按接头处理。
7、波纹管在波峰的高处留设排气孔，在进行固定端P锚安装时，注意排气孔的留设。
（二）锚垫板安装
1、锚垫板安装前要检查锚垫板几何尺寸是否符合要求。
2、锚垫板要牢固地安装在钢筋网片上，锚垫板定位螺栓要拧紧，锚垫板要与孔道严格对中并与孔道端部垂直。
3、锚垫板上的注浆孔要采取封堵措施，可用同直径丝封堵，在锚垫板与模板之间加一层橡胶垫，严防混凝土浇注时混凝土浆漏入孔道或将注浆孔堵死，给施工造成困难。
2、钢铰线下料
1、根据钢绞线实际长度在张拉端预留1m作为张拉长度。
2、钢绞线下料场应平坦，下垫方木或彩条布，不得将钢绞线直接接触土地以免生锈，也不得在混凝土地面上生拉硬托，磨伤钢绞线。
3、线盘重大、盘卷小，弹力大，为防止在下料过程中钢绞线紊乱并弹出，在下料前必须先制定钢筋笼，将线盘固定，防止钢绞线弹出发生事故。
4、钢铰线下料宜采用砂轮锯切割，不得采用电焊切割，在切口的两侧5厘米处，预先用绑丝扎牢，防止泥土污染钢铰线。
3、穿束
管的接口极易破损，所以要缓慢进行，束的前端应扎紧并裹胶布，以减少对波纹管接口的冲击，以便钢绞线顺利通过孔道。
安装完成后，应进行全面检查，以查出可能被损坏的管道。
如发现波纹管被损坏，用胶带缠裹紧密，不得发生漏浆，严重位置切断后按照接头处理。
4、锚具、千斤顶的安装
（一）安装顺序
完成张拉机具的检验工作安装工作锚板安装工作锚夹具安装限位板安装千斤顶安装工具锚安装工具锚夹片。
（二）安装技术要求
1、钢束外伸部分要保持干净，不得有油污、泥沙等杂物，施工人员不得随意踩踏。
2、锚环及夹片使用前必须清洗干净，不得有油污、铁屑、泥沙等杂物。
3、工作锚必须准确放在锚垫板定位槽内，并与孔道对中。
4、工作锚和工具锚孔中各装入两个夹片，用胶圈套好，可用长约30厘米的铁管穿入钢铰线向前轻轻将夹片顶齐，注意不可用力过猛，夹片间隙要均匀，可用改锥认真调整。
每个孔中必须有规定的夹片数量，不得有缺少现象。
5、夹片安装完后，其外露长度一般为4-5mm，并均匀一致，若外露太多，要对所用夹具及锚环孔尺寸及锥度进行检查，若发现有不合格者则要进行更换。
6、穿入工作锚，工具锚的钢束要顺直，末端要对号入座，不得使钢束扭结、交叉。
7、安装千斤顶时不要推拉油管及接头，油管要顺直，不得扭结成团。
8、工具锚安装前，钢束穿入工具锚时，位置要与工作锚钢束位
置一一对应，不得交叉扭结。
9、为了能使工具顺利退下，应在工具锚的夹片光滑面或工具锚的锚孔中涂润滑剂，润滑剂采用石腊。
10、工具锚的夹片要与工作锚的夹片分开放置，工具锚夹片重复使用次数不得超过10次，若发现夹片破损，应及时更换以防张拉中滑丝、断丝、飞片。
四、预应力张拉
在同条件砼试块强度到100%时，方可进行预应力张拉。
预应力钢束张拉时采用双控，即以控制拉力为主，以钢束实际伸长值进行校核，实测伸长值与理论伸长值的相对误差不得超过±6%，否则应停止张拉分析原因。
（一）张拉伸长值校核
1、张拉前所有设备应再进行一次检查，看是否按编号配套使用。
２、高强低松驰预应力钢绞线标准强度fPK=1860Mpa,箱梁及钢梁张拉控制应力为1302Mpa；8＃、9＃墩顶箱梁横隔梁预应力控制应力为1302Mpa。
3、预应力伸长值计算
预应力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。
因此，预应力张拉伸长值一般采取下列
方式进行计算。
⑴预应力平均张拉力（Pp）计算
式中：
Pp——预应力张拉力（N），当预应力筋为直线时Pp=P；
P——预应力筋张拉端的张拉力（N）；
X——从张拉端至计算截面的孔道长度（米）；
k——孔道偏差系数；
θ——孔道曲线累计转角之和（弧度）；
u——孔道摩擦系数（经现场测定为0.14）；
公式中k和μ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。
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。
在工程操作中，需要在施工现场对孔道的摩擦系数进行测定，并对施工中影响摩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。
系数k及μ值表
孔道成型方式
K
μ值
钢丝束、钢绞线、光面钢筋
带肋钢筋
精扎螺纹钢筋
预埋铁皮管道
0.0030
0.35
0.40
——
抽芯成型孔道
0.00150
0.55
0.60
——
预埋金属螺旋管道
0.00150
0.20~0.25
——
0.50
⑵预应力理论伸长值（L）计算
式中：
Pp——预应力筋的平均张拉力（N）；
L——预应力钢束理论伸长值（mm）；
AP——预应力筋的截面积；
Lt——预应力筋的实际长度；
ES——预应力钢束的弹性模量；
公式中预应力的伸长值的大小主要取决于钢绞线的弹性模量（ES）和钢绞线的截面面积（AP），ES的理论值为Ep=（1.9~1.95）×105Mpa，经试验检测出本工程所使用的钢绞线弹性模量为1.95x105Mpa，钢绞线截面积（AP）为140mm2。
预应力理论伸长值如附表
部位
钢束编号
σCON（Mpa）
Ag（mm2）
P（N）
x（m）
Eg
μ
θ（d）
θ（rad）
k
kx+μθ
1-e-（kx+μθ）
Pp（N）
△L（m）
0.15△L（m）
0.30△L（m）
8#、9#墩顶箱梁横隔梁
N1
1302
140
182280
5.35
1.95*105
0.14
38.187
0.6664889
0.0015
0.1013334
0.096
173348.69
0.034
0.005
0.010
箱梁及
钢砼梁
Y1
1302
140
182280
26.06
1.95*105
0.14
21.516
0.375525
0.0015
0.0916635
0.088
174175.31
0.166
0.025
0.050
Y2
1302
140
182280
35.06
1.95*105
0.14
21.516
0.375525
0.0015
0.1051635
0.100
173022.74
0.222
0.033
0.066
Y3
1302
140
182280
45.974
1.95*105
0.14
29.667
0.5177868
0.0015
0.1414512
0.132
169975.11
0.286
0.043
0.086
Y4
1302
140
182280
45.944
1.95*105
0.14
31.395
0.5479461
0.0015
0.1456285
0.136
169628.93
0.285
0.043
0.086
Y5
1302
140
182280
26.06
1.95*105
0.14
21.516
0.375525
0.0015
0.0916635
0.088
174175.31
0.166
0.025
0.050
Y6
1302
140
182280
35.06
1.95*105
0.14
21.516
0.375525
0.0015
0.1051635
0.100
173022.74
0.222
0.033
0.066
Y7
1302
140
182280
45.958
1.95*105
0.14
27.722
0.4838402
0.0015
0.1366746
0.128
170372.11
0.287
0.043
0.086
Y8
1302
140
182280
45.944
1.95*105
0.14
31.395
0.5479461
0.0015
0.1456285
0.136
169628.93
0.285
0.045
0.086
Y9
1302
140
182280
98.06
1.95*105
0.14
21.516
0.375525
0.0015
0.1996635
0.181
165235.67
0.594
0.089
0.178
Y10
1302
140
182280
10.767
1.95*105
0.14
7.97
0.1391027
0.0015
0.0356249
0.035
179071.37
0.071
0.011
0.022
Y11
1302
140
182280
10.767
1.95*105
0.14
7.97
0.1391027
0.0015
0.0356249
0.035
179071.37
0.071
0.011
0.022
4、张拉时钢绞线实际伸长量计算及测量方法
钢绞线实际伸长量的测量方法有多种多样，目前使用较多的是直接测量张拉端千斤顶活塞伸出量的方法，但这种测量方法存在一定的误差，这是因为工具锚端夹片张拉前经张拉操作人员用钢管敲紧后，在张拉到10%σk时因钢绞线受力，夹片会向内滑动，张拉到20%σk时，夹片又会继续向内滑动，这样通过测量千斤顶的伸长量而得到的10%~20%σk的伸长量比钢绞线的实际伸长值长1~2mm，若以10%~20%σk的伸长量作为0%~10%σk的伸长量，哪么在0%~20%σk的张拉控制段内，钢绞线的伸长量就有2~3mm的误差。
从20%σk张拉到100%σk时，钢绞线的夹片又有2~3mm的滑动，按最小值滑动量计算单端钢绞线的伸长量就有3～4mm的误差，两侧同时张拉时共计有约6～8mm的误差（误差值的大小取决于工具锚夹片打紧程度）。
对现浇箱梁Y1、Y3预应力筋理论伸长值分别位：
16.6cm和28.6cm，其中Y1为单端张拉，Y3为两端同时张拉，根据上述测量误差分析Y14mm测量误差为2.4%，Y38mm测量误差为2.8%，实际伸长值和理论伸长值之间的差值均控制在±6%允许偏差值之内。
因此用测量千斤活塞的方法一般测出来的值都是偏大的。
因此，对于钢束实际伸长值的测量，建议采用量测钢绞线绝对伸长值的方法，而不使用量测千斤顶活塞伸出量的方法，后者测得的伸长值须考虑工具锚处钢束回缩及夹片滑移等影响，尤其是在钢绞线较长，必须进行分级张拉时，更为繁琐，若直接通过测量千斤顶活塞的伸出量，则误差累计更大。
推存的测量方法如图所示，使用一个标尺
固定在钢绞线上，不论经过几个行程，均以此来量测分级钢绞线的长度，累计的结果就是初应力与终应力之间的实测伸长值。
如图所示
实际伸长值的计算：
张拉结束后应进行实际伸长值的计算，实际伸长值计算：
根据千斤顶标定时所提供的方程式进行计算，当计算的实际伸长值不在规范误差范围内应停止张拉，查找原因，如无法解决时及时与设计联系。
锚固完毕，在灌浆完成，强度达到要求后，经检验合格不急于切断多余钢绞线，报监理验收合格后，再切断多余钢绞线，切断工具可用砂轮机，锚固后的外露长度不小于30mm。
（二）张拉过程控制
1、张拉应缓慢进行，逐级加荷，稳步上升，千万不能操之过急，给油不要忽快忽慢，防止发生事故。
2、张拉要有专人记录，专人测量伸长值，对张拉应力进行校核，防止发生由于压力表出故障造或拉力不足等现象。
3、张拉至设计油压值后，按张拉程序持荷2min测量伸长值，即可将张拉油压缓慢降至零，活塞回程夹片自动跟进锚固。
4、张拉完毕，卸下千斤顶及工具锚后，要检查工具锚处每根钢铰线的刻痕是否平齐，若不平齐说明有滑束现象，如遇有这种情况要对滑束进行补拉，使其达到控制应力，每束钢束中断丝滑丝数不得超过1根钢丝。
5、对预应力钢束张拉中发现异常情况，必须卸锚时，可使用卸锚器对已锚固的钢束进行卸锚，卸锚时千斤顶应预先伸出3—5cm，留有余量以便卸锚。
（三）预应力损失测定
在工程施工中预应力损失主要测定：
锚圈口摩阻损失和孔道摩阻损失两种，其测定方法如下：
1、锚圈口摩阻损失测定
用油压千斤顶测定时，可在张拉台上和用一根直孔道钢筋混凝土柱上进行，两端均用锥形锚。
首先，设甲端为封闭端，乙端为张拉端，两端同时充油（油表保持在4Mpa），张拉至控制吨位，最后两控制吨位之差即为锚圈阻力。
两控制张拉制吨位相除在开方即为锚圈口摩阻力的超张拉系数，反复测定三次取平均值。
再以同样的方法设乙端为封闭端，甲端为张拉端，测定锚圈阻力和摩阻超张拉系数。
最后两次测定取平均值。
2、孔道摩阻损失测定
梁两端同时装上千斤顶并同时充油（油压保持在4MPa），同样设甲端为封闭端，乙端为张拉端（乙端为封闭端，甲端为张拉端），张拉时分级升压，直到张拉应力，反复进行三次，取两端平均值。
最后
将两次压力差平均值再次平均，即为孔道摩阻力。
五、孔道压浆、封锚
（一）孔道的准备
1、预应力筋张拉完毕后，应及时压浆（应尽量在48小时内完成）。
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