25m箱梁预应力张拉及压浆施工技术方案.docx

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25m箱梁预应力张拉及压浆施工技术方案

XX高速公路路基第X合同段

25m箱梁

预应力张拉及压浆施工技术方案

编制：

审核：

批准：

中铁XXX局X公司XX高速路基项目部

XX年7月28日

目录

一、编制依据1

二、工程概况1

三、施工安排1

1、人员组织1

2、机械设备安排：

1

3、施工顺序及工期安排2

4、材料及其它准备2

四、施工技术方案2

1、张拉技术参数2

2、预应力束理论伸长值的计算2

3、张拉预应力的控制7

4、施工中延伸量的控制8

5、孔道压浆和封锚10

五、施工质量保证措施16

六、施工安全保证措施14

七、文明施工管理措施18

一、编制依据

1、《公路桥涵施工技术规范》JTJ041-2000

2、《XX高速公路XX至XX段工程招标文件》

3、《XX高速公路XX至XX段第XX合同段两阶段施工图设计》（第五册，共八册）

二、工程概况

XXX8#大桥梁板为25m预应力混凝土箱梁，合计数目80片，砼标号为C50；箱梁采用后张法在8#桥桥头预制场进行预应力张拉；设计预应力钢绞线采用Φj15.2钢绞线，单根截面积为140mm2，标准强度Rby=1860MPa，弹性模量Ey=1.95×105MPa；每片板预应力钢束为8束，N1为两束4股，N2两束3股；钢绞线孔道为预埋金属波纹管，波纹管直径Φ55mm；锚具分别采用OVM15-4和OVM15-4型。

箱梁进行预应力张拉后，孔道应尽早压浆，压浆水泥浆强度为40Mpa。

三、施工安排

1、人员组织

为使空心板预应力张拉及孔道压浆施工顺利进行，有效保证预制梁板质量，确保张拉及压浆过程中的施工安全，项目部成立了施工管理小组，具体组织机构设置见下图：

空心板预应力张拉及压浆施工管理组织机构图

2、机械设备安排：

根据施工计划安排及工程施工需要，我项目部已将空心板预应力张拉及压浆工作所使用的设备调拨到场，并经权威检测机构检测合格，可满足16m空心板预应力张拉及孔道压浆设计和规范要求。

具体施工设备见下表。

空心板预应力张拉及压浆施工设备一览表

序号

名称

规格或型号

数量

1

轻型液压千斤顶

YDC1500

2

2

油泵

2

3

压力表

4

4

压浆泵

2

5

搅拌机

JS750

2

3、施工顺序及工期安排

空心板预应力张拉及压浆施工顺序如下：

钢绞线下料→预应力张拉（N2束左、N2束右、N1束右、N1束左）→锚固→孔道压浆

项目部根据本标段合同总工期，合理制定了施工计划，工期安排如下：

部位

所属结构物

计划工期

箱梁预应力张拉机压浆

XXX8#大桥

09年8月3日～09年9月30日

4、材料及其他准备

本箱梁预应力钢绞线采用由天津冶金集团轧三金属材料科技有限公司生产并经山西省公路局忻州分局公路工程质量检测中心检验合格的Φｊ15.20mm钢绞线。

压浆用水泥采用“曲寨”牌普通硅酸盐水泥。

目前，施工便道通畅，电网供电充足，施工用水等均可满足施工需要。

四、施工技术方案

1、张拉技术参数

（1）.设计张拉技术参数及要求

本桥25m箱梁采用Φｊ15.20mm钢铰线，标准强度Ryb=1860MPa，A=140mm2，钢绞线弹性模量Ep=1.95×105Mpa，张拉控制应力为σk=1177.5MPa（0.75Ryb）。

待砼强度达到设计强度的90%时方可张拉预应力钢束。

该16m板张拉采用两端同时张拉的方式进行。

预应力张拉程序按《公路桥涵施工技术规范》（JTJ041-2000）第12.10.3条规定，后张拉预应力钢绞线张拉程序为：

0→初应力→100%σk（持荷2min）→σk锚固。

初应力一般取0.1σk，初应力阶段的目的是为使预应力束每根钢绞线受力相同，同时也是预应力束延伸量测的需要。

（2）.实际采用钢绞线张拉技术参数

张拉实际采用钢绞线具体力学性能如下：

标准强度：

Ryb=1860MPa，

实测截面积：

A=140mm2，

弹性模量：

Ep=1.98×105Mpa，（钢绞线抽样检测平均值）

张拉控制应力:

σk=1395MPa（0.75Ryb）。

2、预应力束理论伸长值的计算

（1）根据《公路桥涵施工技术规范》第12.8.3-3条的规定，预应力束的理论伸长值为:

△L=PpL/ApEp（式1）

式中:

L—预应力钢绞线长度（m）。

Ap—预应力钢绞线的公称面积（mm2）。

Ep—预应力钢绞线的弹性模量。

Pp—预应力钢绞线的平均张拉力。

（2）预应力钢绞线平均张拉力的计算

按《规范》（JTJ041-2000）附录规定：

预应力钢绞线的平均张拉力为

Pp=P（1-ｅ-（kx+µθ））/（kx+µθ）。

（式2）

式中：

PP——预应力筋平均张拉力（KN）；

P——预应力筋张拉端的张拉力（KN）；

x——从张拉端至计算截面的孔道长度（m）；

θ——从张拉端至计算截面曲线孔道部分切线的夹角之和（rad）；

k——孔道每米局部偏差对摩擦的影响系数，参见附表G-8；

μ——预应力筋与孔道壁的摩擦系数，参见附表G-8。

注：

当预应力筋为直线时PP=P。

（JTJ041-2000）附表G-8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

精轧螺纹钢筋

预埋铁皮管道

0.0030

0.35

0.40

—

抽芯成型孔道

0.0015

0.55

0.60

—

预埋金属螺旋管道

0.0015

0.20～0.25

—

0.50

本桥25m箱梁采用预埋金属波纹管，K取0.0015；µ取0.20。

由于25m箱梁预应力筋为曲线筋，根据规范要求，其理论伸长值分为3段计算，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，每段的终点力与起点力的关系为：

Pz=Pqｅ-（kx+µθ）（式3）

　式中：

Pz——分段终点力（KN）

　　Pq——分段的起点力（KN）

　　θ、x、k、μ——意义同式1、式2

 　　其他各段的起终点力可以从张拉端开始进行逐步的计算。

（3）N1束预应力钢绞线伸长量计算（考虑锚具及千斤顶内钢绞线长度）

根据设计图纸，25m箱梁N1束预应力筋分段长度为：

L1=8.342m（含锚具及千斤顶内长度0.45m）；L2=3.491m；L3=0.707m

张拉端张拉力（第一段起点张拉力）为：

P=Pq1=σk×Ap×n（根数）=1395×140×4=781.2KN

第一段平均张拉力：

Pp1=P（1-ｅ-（kx+µθ））/（kx+µθ）

=781.2×（1-ｅ-（0.0015×8.342+0.2×0））/（0.0015×8.342+0.2×0）=776.3KN

第一段伸长量

△L1=Pp1L1/ApEp

=776.3×8.342／（140×4×1.98×105）=58.4mm

另外，第一段终点张拉力（第二段起点张拉力）

Pz1=Pq2=Pq1ｅ-（kx+µθ）=781.2×ｅ-（0.0015×8.342+0.2×0）=771.5KN

第二段平均张拉力：

首先计算θ=5°=5×π／180=0.08726646（rad）

Pp2=Pq2（1-ｅ-（kx+µθ））/（kx+µθ）

=771.5×（1-ｅ-（0.0015×3.491+0.2×5×π/180））/（0.0015×3.491+0.2×5×π／180）

=762.8KN

第二段伸长量

△L2=Pp2L2/ApEp

=762.8×3.491／（140×4×1.98×105）=24.0mm

另外，第二段终点张拉力（第三段起点张拉力）

Pz2=Pq3=Pq2ｅ-（kx+µθ）=771.5×ｅ-（0.0015×0.707+0.2×5×π/180）=757.3KN

第三段平均张拉力：

Pp3=Pq3（1-ｅ-（kx+µθ））/（kx+µθ）

=757.3×（1-ｅ-（0.0015×0.707+0.2×0））/（0.0015×0.707+0.2×0）

=756.9KN

第三段伸长量

△L3=Pp3L3/ApEp

=756.9×0.707／（140×4×1.98×105）=4.83mm

N1束预应力钢绞线理论伸长量为

△L=2×（△L1+△L2+△L3）=2×（58.4+24.0+4.83）=174.5mm

（4）N2束预应力钢绞线伸长量计算（考虑锚具及千斤顶内钢绞线长度）

根据设计图纸，25m箱梁N2束预应力筋分段长度为：

L1=6.735m（含锚具及千斤顶内长度0.45m）；L2=3.491m；L3=2.329m

张拉端张拉力（第一段起点张拉力）为：

P=Pq1=σk×Ap×n（根数）=1395×140×3=585.9KN

第一段平均张拉力：

Pp1=P（1-ｅ-（kx+µθ））/（kx+µθ）

=585.9×（1-ｅ-（0.0015×6.735+0.2×0））/（0.0015×6.735+0.2×0）=583.0KN

第一段伸长量

△L1=Pp1L1/ApEp

=583.0×6.735／（140×3×1.98×105）=47.2mm

另外，第一段终点张拉力（第二段起点张拉力）

Pz1=Pq2=Pq1ｅ-（kx+µθ）=585.9×ｅ-（0.0015×6.735+0.2×0）=580.0KN

第二段平均张拉力：

首先计算θ=5°=5×π／180=0.08726646（rad）

Pp2=Pq2（1-ｅ-（kx+µθ））/（kx+µθ）

=580.0×（1-ｅ-（0.0015×3.491+0.2×5×π/180））/（0.0015×3.491+0.2×5×π／180）

=573.5KN

第二段伸长量

△L2=Pp2L2/ApEp

=573.5×3.491／（140×3×1.98×105）=24.1mm

另外，第二段终点张拉力（第三段起点张拉力）

Pz2=Pq3=Pq2ｅ-（kx+µθ）=573.5×ｅ-（0.0015×3.491+0.2×5×π/180）=560.6KN

第三段平均张拉力：

Pp3=Pq3（1-ｅ-（kx+µθ））/（kx+µθ）

=560.6×（1-ｅ-（0.0015×2.329+0.2×0））/（0.0015×2.329+0.2×0）=559.7KN

第三段伸长量

△L3=Pp3L3/ApEp

=559.7×2.329／（140×3×1.98×105）=15.7mm

N2束预应力钢绞线理论伸长量为

△L=2×（△L1+△L2+△L3）=2×（47.2+24.1+15.7）=174.0mm

5）N3束预应力钢绞线伸长量计算（考虑锚具及千斤顶内钢绞线长度）

根据设计图纸，25m箱梁N3束预应力筋分段长度为：

L1=5.128m（含锚具及千斤顶内长度0.45m）；L2=3.491m；L3=3.951m

张拉端张拉力（第一段起点张拉力）为：

P=Pq1=σk×Ap×n（根数）=1395×140×3=585.9KN

第一段平均张拉力：

Pp1=P（1-ｅ-（kx+µθ））/（kx+µθ）

=585.9×（1-ｅ-（0.0015×5.128+0.2×0））/（0.0015×5.128+0.2×0）=583.7KN

第一段伸长量

△L1=Pp1L1/ApEp

=583.7×5.128／（140×3×1.98×105）=36.0mm

另外，第一段终点张拉力（第二段起点张拉力）

Pz1=Pq2=Pq1ｅ-（kx+µθ）=585.9×ｅ-（0.0015×5.128+0.2×0）=581.4KN

第二段平均张拉力：

首先计算θ=5°=5×π／180=0.08726646（rad）

Pp2=Pq2（1-ｅ-（kx+µθ））/（kx+µθ）

=581.4×（1-ｅ-（0.0015×3.491+0.2×5×π/180））/（0.0015×3.491+0.2×5×π／180）

=574.9KN

第二段伸长量

△L2=Pp2L2/ApEp

=574.9×3.491／（140×3×1.98×105）=24.1mm

另外，第二段终点张拉力（第三段起点张拉力）

Pz2=Pq3=Pq2ｅ-（kx+µθ）=581.4×ｅ-（0.0015×3.491+0.2×5×π/180）=568.4KN

第三段平均张拉力：

Pp3=Pq3（1-ｅ-（kx+µθ））/（kx+µθ）

=568.4×（1-ｅ-（0.0015×3.951+0.2×0））/（0.0015×3.951+0.2×0）=566.7KN

第三段伸长量

△L3=Pp3L3/ApEp

=566.7×3.951／（140×3×1.98×105）=26.9mm

N3束预应力钢绞线理论伸长量为

△L=2×（△L1+△L2+△L3）=2×（36.0+24.1+26.9）=174.0mm

5）N4束预应力钢绞线伸长量计算（考虑锚具及千斤顶内钢绞线长度）

根据设计图纸，25m箱梁N4束预应力筋分段长度为：

L1=1.515m（含锚具及千斤顶内长度0.45m）；L2=0.733m；L3=10.152m

张拉端张拉力（第一段起点张拉力）为：

P=Pq1=σk×Ap×n（根数）=1395×140×3=585.9KN

第一段平均张拉力：

Pp1=P（1-ｅ-（kx+µθ））/（kx+µθ）

=585.9×（1-ｅ-（0.0015×1.515+0.2×0））/（0.0015×1.515+0.2×0）=585.2KN

第一段伸长量

△L1=Pp1L1/ApEp

=585.2×1.515／（140×3×1.98×105）=10.7mm

另外，第一段终点张拉力（第二段起点张拉力）

Pz1=Pq2=Pq1ｅ-（kx+µθ）=585.9×ｅ-（0.0015×1.515+0.2×0）=584.6KN

第二段平均张拉力：

首先计算θ=1.4°=1.4×π／180=0.02443461（rad）

Pp2=Pq2（1-ｅ-（kx+µθ））/（kx+µθ）

=584.6×（1-ｅ-（0.0015×0.733+0.2×1.4×π/180））/（0.0015×0.733+0.2×1.4×π／180）

=582.8KN

第二段伸长量

△L2=Pp2L2/ApEp

=582.8×0.733／（140×3×1.98×105）=5.14mm

另外，第二段终点张拉力（第三段起点张拉力）

Pz2=Pq3=Pq2ｅ-（kx+µθ）=584.5×ｅ-（0.0015×0.733+0.2×1.4×π/180）=581.0KN

第三段平均张拉力：

Pp3=Pq3（1-ｅ-（kx+µθ））/（kx+µθ）

=581.0×（1-ｅ-（0.0015×10.152+0.2×0））/（0.0015×10.152+0.2×0）=576.6KN

第三段伸长量

△L3=Pp3L3/ApEp

=576.6×10.152／（140×3×1.98×105）=70.4mm

N3束预应力钢绞线理论伸长量为

△L=2×（△L1+△L2+△L3）=2×（10.7+5.14+70.4）=172.5mm

因此，最终得钢束理论伸长量为：

N1束：

4根总伸长量＝174.5mm；

N2束：

3根总伸长量＝174.0mm；

N3束：

3根总伸长量＝174.0mm；

N4束：

3根总伸长量＝172.5mm；

钢束编号

股数

理论计算量

设计参照量

N1

4

174.5mm

170.0mm

N2

3

174.0mm

170.0mm

N3

3

174.0mm

170.0mm

N4

3

172.5mm

169.0mm

因本计算考虑张拉千斤顶及锚具长度，计算理论伸长量略大于设计给出参考伸长量。

3、张拉预应力的控制

根据《规范》及《招标文件》要求，张拉设备千斤顶在山西省忻州市质量技术监督检验测试所检验合格，其测试结果如下：

25m箱梁预应力张拉与相对应的油表读数如下表:

1）、千斤顶号090722和901号油泵3509号油表测试张预应力结果如下:

使用标准：

测力环EHB-2000A油泵：

901油表：

3509

油压表读数（MPa）

百分表示值（mm）

换算荷载（KN）

5

1.47

114.89

10

1.96

235.00

15

2.43

350.20

20

2.92

470.31

25

3.38

583.06

30

3.90

710.53

35

4.42

837.99

线性回归方程：

Y=0.312436667+0.041736487xR=0.999826915

油表号:

3509

15%控制力（KN）

30%控制力（KN）

50%控制力（KN）

100%控制力（KN）

105%控制力（KN）

油表读数（Mpa）

油表读数（Mpa）

油表读数（Mpa）

油表读数（Mpa）

油表读数（Mpa）

4束

117.18

234.36

390.6

781.2

820.26

5.20

10.09

16.61

32.91

34.54

油表号:

3509

15%控制力（KN）

30%控制力（KN）

50%控制力（KN）

100%控制力（KN）

105%控制力（KN）

油表读数（Mpa）

油表读数（Mpa）

油表读数（Mpa）

油表读数（Mpa）

油表读数（Mpa）

3束

87.89

175.77

292.95

585.9

615.2

3.98

7.65

12.54

24.76

25.98

2）、千斤顶号090723和901号油泵2808号油表测试张预应力结果如下:

使用标准：

测力环EHB-2000A油泵：

901油表：

2808

油压表读数（MPa）

百分表示值（mm）

换算荷载（KN）

5

1.44

107.54

10

1.95

232.55

15

2.43

350.20

20

2.92

470.31

25

3.40

587.97

30

3.90

710.53

35

4.37

825.73

线性回归方程：

Y=0.380577339+0.041809289xR=0.999966775

油表号:

2808

15%控制力（KN）

30%控制力（KN）

50%控制力（KN）

100%控制力（KN）

105%控制力（KN）

油表读数（Mpa）

油表读数（Mpa）

油表读数（Mpa）

油表读数（Mpa）

油表读数（Mpa）

4束

117.18

234.36

390.6

781.2

820.26

5.28

10.18

16.71

33.04

34.67

油表号:

2808

15%控制力（KN）

30%控制力（KN）

50%控制力（KN）

100%控制力（KN）

105%控制力（KN）

油表读数（Mpa）

油表读数（Mpa）

油表读数（Mpa）

油表读数（Mpa）

油表读数（Mpa）

3束

87.89

175.77

292.95

585.9

615.2

4.06

7.73

12.63

24.88

26.10

4、施工中延伸量的控制

（1）初始应力值的确定

施工中，延伸量的数值是通过量测千斤顶的缸体行程来确定。

通常影响预

应力钢绞线的延伸量的因素有很多，主要有张拉设备使用不当，锚具安装不规范，管道内的钢绞线是否拉直，管道与钢绞线的摩擦等。

当张拉到初应力钢绞线基本拉直，张拉设备，锚具的变形已基本完成，同时消除部分管道摩阻力，因此初应力定为0.1σk时缸体的行程。

（mm）依据JTJ041-2000规范第12.8.3-4条规定，预应力钢绞线张拉的实际伸长值△L/mm,可按下式计算:

△L=△L1+△L2

式中，△L1为从钢绞线张拉初应力0.1σk到张拉控制应力σk间的实际伸长值；△L2为从零应力到0.1σk时的延伸量，不宜采用量测的方法，而宜采用推算的方法。

推算时，可采用相邻级的延伸量，即采用0.1σk到0.2σk时的延伸量，即△L2=（L0.2-L0.1）。

还有一点值得注意，到现场量测千斤顶缸体运程时，也把千斤顶内的钢绞线延伸量值施加到△L中，而钢绞线实际延伸量，不包括千斤顶内45cm钢绞线的工作长度，应减去该段的延伸量△L′。

综上所述，钢绞线实际延伸量△Ls=△L-△L′。

若施工中实际的延伸量超过《规范》第12.8.3-1条的要求，即实际延伸量超过理论延伸量±6%时，应停止张拉，分析检测出原因并处理完后，方可继续张拉。

一般分析原因有几个：

①因管道不平顺，增加了钢绞线与管壁的摩擦力，影响了局部偏差对摩擦的影响系数k，钢绞线与管壁的摩擦系数μ，不能均匀地传递预应力，影响延伸量的值。

②锚具、夹片、钢绞线在锚固时，产生相对滑移，造成预应力损失，也影响延伸量值。

③钢绞线的弹性模量Ep选取精度不够，Ep=1.95×105Mpa，此时具有特殊性，应精确选取到“国家建筑钢材质量监督检验中心”对每批钢绞线特殊确定。

5、孔道压浆和封锚

后张法预应力梁力筋（束）张拉之后，需要进行孔道压浆和封锚，才算完成预制工作。

（1）孔道压浆目的

压浆的目的是使梁内预应力筋（束）免于锈蚀，并使力筋（束）与混凝土

梁体相粘结而形成整体。

因此水泥浆不能含有腐蚀性混合体，并应在施加预应力后，宜尽可能早些进行压浆作业。

水泥浆应具有适当的品质：

①为使压浆作业容易进行，灰浆应具有适当的稠度；

②没有收缩，而应具有适当的膨胀性；

③应具有规定的抗压强度和粘着强度；

（2）压浆材料要求

①张拉施工完成之后，切除外露的钢绞线，进行封锚。

封锚方式采用无缩水泥砂浆封锚。

②预应力筋张拉后，孔道应尽早压浆。

③孔道压浆宜采用水泥浆，所用材料应符合下列要求：

水泥宜采用硅酸盐水泥或普通水泥。

采用矿渣水泥时，应加强检验，防止材性不稳定。

水泥的强度等级不宜低于42.5。

水泥不得含有任何团块。

水应不含有对预应力筋或水泥有害的成分，每升水不得含500mg以上的氯化物离子或任何一种其他有机物。

可采用清洁的饮用水。

外加剂宜采用具有低含水量、流动性好、最小渗出及膨胀性等特性的外加剂，它们应不得含有对预应力筋或水泥有害的化学物质。

外加剂的用量应通过试验确定。

④水泥浆的强度应符合设计规定，设计无具体规定时，应不低于30MPa。

对截面较大的孔道，水泥浆中可掺人适量的细砂。

水泥浆的技术条件应符合下列规定：

水灰比宜为0.40～0.45，掺人适量减水剂时，水灰比可减小到0.35。

水泥浆的泌水率最大不得超过3％，拌和后3h泌水率宜控制在2％，泌水应在24h内重新全部被浆吸回。

通过试验后，水泥浆中可掺人适量膨胀剂，但其自由膨胀率应小于10％。

⑤水泥浆稠度宜控制在14～18s之间。

（3）压浆工艺