预应力施工技术

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1、XXXX 高架桥预应力施工技术XXXX高架桥的路况、桥面布置复杂,横跨三条公路，一条铁路， 连接两条跨江大桥；XXXX、XXXX为两层半互通式立交桥，跃进路 口为三层半环形立交。主桥全长千米，加上匝道桥总长千米，总投资 XX 亿。2001 年 11月14日部份匝道临时通车，年末完工。XXXX总承包，预应力分 项由 XXXX 分包。结构型式有单箱双室、单箱五室、箱梁高度按二次抛物线转变。 跨度 2545米。预应力筋配置12、9、7J15有粘结钢绞线，强度为1860Mpa。 钢绞线最长达 146 米。部份桥面板悬挑净距米，配有无粘结筋，强度 为 1570Mpa。1220cm。锚固体系：张拉端为OV

2、M夹片锚，固定端为OVMP型挤压锚， 无粘结筋用防松锚具。为缩短工期，主线桥采取间联施工， Z2、5、7、9 为两头张拉， 120146米。Z、4、六、8联由于张拉空间限制，预应力束由两头 向中间搭接张拉，腹板内预应力束从腹板平弯到顶板底或底板面的齿 块内张拉，避免了在腹板上开洞，减弱腹板截面。底模及侧模支好后，按设计图纸在侧模上放好顺桥向坐标，在底 模上放好筋束水平坐标，腹板箍筋扎好，垫块到位后，在箍筋上定竖 向坐标。穿束：一端采用绞磨牵引，另一端用人推。两头用对讲机联系， 使之使劲同步。防漏浆办法：混凝土浇筑45 小时后，及时用倒链松动筋束 ， 以防漏浆堵塞管道。张拉程序：0。锚固。伸长值

3、量测：初始20%应力，假 con con设钢绞线的应力、应变成线性，2值不变。可推得为量测伸长值。 按此方式与JTJ0412000规范推荐用相邻级量测伸长做推算值的 方式，经在施工中多次复核，比较吻合。u 值的测试：测试设备及仪器：千斤顶3台 传感器1 台3. 数据收集仪 1 台主拉端串联三台YCW250B千斤顶，不装工作锚，被动端装上一 台 SC3000KN 传感器，传感器后装上工作锚，并接通数据收集仪。分 级加压、读数。实验结果：Z2联尸；Z5联尸。（Z2与Z5联，穿束至实验 持续时间差 2 月。）可见：穿束与张拉时间距离越长，钢绞线摩阻系数越不稳定。后张预应力体系普遍采用压力灌浆，由于浆

4、体中含有气泡，渗水 后易侵蚀力筋，酷寒地域结冰后胀裂构件，另外，水泥浆易离析，干 硬收缩后，与力筋粘结不好。在 Z2 联做了两束金属波纹管真空灌浆 实验。灌浆料配比：水：水泥：膨胀剂：减水剂=:1:。主要实验设备：1.搅拌机 2.过滤器 3.灌浆泵 4.真空泵 5.真空压力 表实验结果：真空度达 96%98%。浆体凝固后，浆体与灌浆管上 口平齐，浆体超级密实。当前，桥梁后张法施工，预应力束多数提前穿入，穿束与张拉距 离时间太长，钢绞线生锈，使摩阻变得不稳定，往往偏大，应力损失 大，达不到设计要求。2000 年公路桥涵施工技术规范按照气候、 环境条件强制规定了穿束与张拉距离时间。设计施工单位在工

5、期控制、预应力工艺设计时，必需严格执行新规范对此条文的规定。日本预应力混凝土桥梁新技术无粘结预应力束是由单根或多根高强钢丝、钢绞线或钢筋， 沿全长涂抹防腐蚀油脂并用聚乙烯热塑套管包裹而成。无粘结束 像普通钢筋一样敷设，然后浇注混凝土，待混凝土达到规定强度 后，进行张拉和锚固，它省去了预埋套管、穿索和压将工艺，节 省了施工设备，简化了施工工艺，缩短了工期，降低了造价。因 而在欧美、日本等国得到广泛应用。从90 年代开始，无粘结束技 术已在我国的中心跨径桥梁中应用，目前最大跨度已达到 20m。 但是无粘结束预应力桥梁不宜作更大跨度，且计算比较复杂。日 本开发的后期粘结预应力钢材新技术，有着广阔的应

6、用前景。后期粘结PC钢材是PC钢材上涂抹硬化的黄油状的常温硬 化型树脂，以套管包裹。这种常温硬化型树脂，通过控制环氧树 脂硬化促进剂的添加量，可以自由确定硬化时期。这种树脂是硬 化时，与无粘结钢材一样，具有与黄油状同等的粘度，张拉后， PC 钢材与套管之间充填的环氧树脂自然硬化，介于套管间的 PC 钢材同混凝土粘结起来。由于耐水性、耐药性，特别是耐酸性都很好，套管是很难 破坏的，高温下也比较稳定，而耐气候性有一定程度降低。根据 用途不同，套管的形状可以做成与无粘结 PC 钢材同样的形状， 如圆形。为提高与混凝土的握裹力，也可以做成凹凸形。后期粘结 PC 钢材特点：1、施工容易 只需将后期粘结钢

7、材置于所定的配筋位置， 进行混凝土浇注，达到规定强度后进行张拉、锚固。这样钢材的 穿入、压浆作业都不需要了。2、PC 钢材同混凝土能形成一体 PC 钢材上涂抹树脂，硬 化后同 PC 钢材紧密粘结由于套管的形状，取得了与混凝土粘结 好的性能。还由于这种树脂在一定时间内自然硬化，而且不需要 特别处理（如加热等），因此，没有任何危险。3、耐腐蚀性好 在整个 PC 钢材上涂抹了防腐蚀性能优良 的树脂，其上还有套管包，有这样两重防腐构造，因而耐腐性是 很好的。4、使用性能好 由于套管直径小，即使很薄的翼缘板也能 使用，使配筋设计更容易进行。又由于摩擦系数小，也能节约钢 材的使用量。后期粘结 PC 钢材新

8、技术的关键之处是树脂可在常温下硬 化，而硬化是通过促进剂的添加量来进行控制的。因此，研制这 种促进剂，就能取得这项科技成果。预应力混凝土空心板“蒸养”裂纹产生与防范 预应力混凝土空心板“蒸养”裂纹产生与防范在现代桥梁工程中，预应力混凝土空心板梁由于其自重轻、 结构性能好、施工方便等诸多有利因素而被普遍利用，在我省已完工 的沪宁高速公路、禄口机场高速公路、宁马高速公路等许多桥梁中就 普遍采用了这种结构，取得了良好的社会、经济效益。但在冬季施工 进程中，特别是当板梁的预制采用蒸汽养护时，梁体常常会出现“蒸 养”裂纹。下面就以南京机场高速公路禄口高架桥为例，对空心板梁 “蒸养”裂纹产生的原因及防范办

9、法作一分析，供桥梁工程师们参考：1问题的产生XXXX高架桥是XXX新场高速公路的重点工程，全长2 38 0 m,其中6 0%以上的上部结构采用了先张法预应力混凝土空心板梁。该桥设计荷载为汽车一超2 0,挂车120，梁体混凝土标号为5 0号，板梁长1 996m，宽99cm，高85cm，其断面尺寸如图所示。大梁的预制于年末开始，为保证质量，缩短养护周 期，加速施工进度，对板梁采用了蒸气养护法。元月，气温骤降5lot,日均温度在05C左右。那时大梁已通过静养、升温、恒 温、降温等养护进程，揭开油布冷却，发现很多梁顶部出现了裂纹， 裂纹l4条不等，裂纹宽0 l02 mm,深度在l3 cm,大体散布在大

10、梁的跨中、1/4跨和3/4跨处的顶板。2原因分析2.1混凝土内外温差所致。在冬季施工进程中，因为外界温度较低，而大梁混凝土中由于水化热的原因产生很大的热量，按照经验公式：tmax=to + Q/10其中：tmax混凝土内部最高水化热C ;to混凝土浇筑温度CQ每立方混凝土中水泥用量kg/m3;可计算出混凝土内部最高温度tmax = 5C + 462/10=51 2C本例混凝土配比中水泥用量为462kg/m3当油布掀开后，混凝土表面遇冷将发生急剧收缩，而内部混 凝土因水化热尚未完全消失而发生较大的内外温差，从而形成一种内 胀外缩的现象，致使混凝土表面产生裂痕。2.2梁体顶板与底板收缩不一致大梁横

11、断面尺寸可以看出，顶板较薄，一般为78cm，而下 底板较厚，一般为1516cm，当油布掀开后，上顶板的冷却将 快于下底板、收缩也将大于、快于下底板，而此时埋设于大梁底部的 钢铰线尚未剪索，梁体预应力尚未取得再加上上顶板布筋少，抵不住 这种大的拉应力，从而致使了顶部裂痕的产生。2.3养护时降温梯度过快。据那时的施工记载和监理抽测，部份大梁降温时降温梯度在 1015C，而按照公路桥涵施工技术规范明确规定，当表面 系数等于或大于6时，降温速度不得超过5C，而在该例中，大梁表 面系数已达1191m2/m3,降温梯度明显高于规范要求。表面系数为结构冷却面积与结构体积之比3防范办法3. 1增强混凝土梁的养

12、护管理。在梁体混凝土温度冷却至与 外界温度相近时，方可拆除加热养护结构的模板和保温层 如油布；当混凝土与外界气温相差大于2 0C而要拆除模板时，混凝土表 面应加以覆盖，并使其缓慢冷却，严禁提前掀开油布。3. 2大梁冬季施工采用蒸汽养护时，应适当增加大梁内的抗 裂钢筋。可在大梁的顶部及双侧适当增加纵向非预应力钢筋，以提高 这部份混凝土的抗拉能力，避免裂纹的出现。施工时可考虑在大梁的 顶部增加2根12钢筋，在大梁双侧增加4根8的钢筋。3. 3 提前释放预应力。在大梁梁体冷却至510C时应当 即拆模，当混凝土强度达到设计强度的9 0%时，应剪索，完成对大 梁施加的予应力。3.4严格控制起落温梯度。严

13、格按规范规定，控制起落温梯 度。当表面系数大于6时，升温速度不超过10C ；恒温温度不超过 6 0C;降温速度不超过5C,从而避免升温进程中的膨胀裂痕和降 温进程中的收缩裂痕。4 结束语事实表明，采用了以上防范办法后，禄口高架桥在后来施工 的近千块板梁中再未出现裂纹，从而有效地解决了预应力板梁的冬季 蒸养裂纹的问题。参考文献1公路桥涵施工技术规范人民交通出版社2严家亻及道路建筑材料人民交通出版社3邬晓光，俞向东桥梁施工技术西北工业大学出版社摘要：关于预应力施工的两点建议黎春源许琼萍何奎林（萍乡公路分局萍乡 337055）施工中对采用有自锚性能的夹片式锚具的预应力筋的张拉，为了减少钢绞线回缩对预

14、应力筋中的应力损失，应采用超张拉程序，即即是低松弛钢绞线也应一样；施工规范中所采用的计算理论伸长值的公式，其本身已考虑了管道摩阻力及曲线阻力的影响，因此，在初应力以下的“推算伸长值”建议采用按理论伸长值公式计算的数据， 这样比采用现场量取得的相邻板伸长值更准确方便。关键词：桥梁工程；预应力张拉；初应力；建议.、八、0 前言预应力混凝土梁采用后张法施工时，由于锚具其特有的结构性 能，从理论上分析，往往不能达到最佳的张拉效果。本文就在预应力 施工中的超张拉及推算长度的选取方面提出一些建议供参考。1 关于超张拉的建议在预应力桥梁上部构造梁板的生产中，均大量采用后张法施工， 预应力钢筋普遍采用低松弛钢

15、绞线（Ryb = 1860MPa）,及具有自锚性 能的夹片式锚具。锚具之所以具有自锚性能，首先因为千斤顶的零部件系统配备 有一块限位板，限位板与锚圈之间有一间隙，一般为 6mm 左右，因 此张拉进程中，夹片最多只能后退6mm，就会被限位板挡住，不可 能再后退了。当张拉到规定的应力，持荷2 分钟后，电动油泵归零， 进行锚固操作时，由于失去了张拉力，原来被张拉长了的钢绞线便当 即回缩，并带动夹片，将夹片拖入锚孔内，由于夹片与锚圈的锥形配 合，使得钢绞线在回缩进程中，越回缩越被自己拖入的夹片锚紧，直 到不能再回缩，则已被锚固。由于夹片与锚圈的锥形配合，及限位板只有6mm左右的间隙， 所以在钢绞线的回

16、缩自锚进程中，夹片被绞线带动前进，最多也只有 6mm,就会被钢绞线锚固，也就是说，钢绞线最多回缩6mm。“公路桥涵施工技术规范” JTJ041-2000 （简称“施工规范”）中 规定,预应力采用应力控制方式张拉时,应以伸长值进行校核,实际 伸长值与理论伸长值的不同应控制在6%之内，即（ALAL理）/ L 理6%o锚下的张拉控制应力acon，在“公路钢筋混泥土及预应力混泥 土桥涵设计规范” JTJ023-85 （简称“设计规范”）中规定acon应W Ryb （Ryb为钢绞线的标准强度），且在任何情况下不该超过Ryb。一般在 设计图中多采用acon= Ryb=X1860 = 1395MPao在理论

17、伸长值（AL 理）的计算中，张拉端的张拉力也是采用aeon。预应力梁一般跨径 最短的为10m，长的到30m不等，现以20m长T梁与30m长箱梁的 张拉伸长情况，来讲明二者要达到现行施工规范的要求，将实际伸长 值与理论伸长值的不同控制在 6%之内，采用两头张拉时，其难易程 度是不同的，对于20m梁来讲，是难以达到的。为简单清楚地说明 情况，现假设 20m 梁和 30m 梁的预应力筋都是直线型，没有管道摩 阻力，而且不考虑锚口损失，这样按施工规范中理论伸长值的计算公 式：AL 理=pppEALP 二 ppEAPL 二aconpEL，则：20m 梁AL 理= 1395X二30m梁AL理= 1395X

18、=现场实际张拉时，也假设处于理论 状态，按施工规范要求，从10%acon拉到100%acon，持荷2分钟， 测量这一阶段的伸长值。由于是处于理想状态，所以伸长值就与用理 论公式计算的相一致。持荷2分钟后，油泵归零，钢绞线回缩，自行 锚固。前面已做分析，在自锚进程中，钢绞线的回缩值，最大约为 6mm,则此阶段的伸长值为：ALI （100%-10%） aconL/Ep 6-6mm 则此阶段20m梁的伸长量：AL1 = 90%X1395X-6 =则此阶段30m梁的伸长量:L1=90%X1395X -6-6 = = 从0到10%acon阶段的伸长量也依照理想状态计算，则此阶段20m 梁的伸长量：L2

19、= 10%X1395X =30m 梁的伸长量：L2 = 10%X1395X =故20m梁的实际伸长量为：L=L1 + L2=+ 二30m 梁的实际伸长量为：L=L1 + L2=+ 二 依照施工规范的要求，计算它们各自的实际伸长值与理论伸长值的差值，别离为：20m梁的差值百分比：（）十=%6%，不符合规范要求， 30m梁的差值百分比：（）十=%V6%，符合规范要求。许多中小桥中采用1 0m 预应力空心板，下面分析一下其进行一 端张拉时的情况：L 理=1395X 二L1 = 90%X1395X -6= =L2 = 10%X1395X=L=AL1 + AL2二+二10m板的差值百分比：（）十=%6%

20、，不符合规范要求，若进 行两头张拉，其差值更大。显然，10m板、20m梁和30m梁钢绞线的回缩值都相同，这样 对不同的跨径，其回缩量对差值的影响就大，即长跨径回缩量对差值 的影响小，短跨径回缩量对差值的影响大。因此，为了减少自锚时钢绞线回缩对伸长值的影响，不论是普 通松弛钢绞线，仍是低松弛钢绞线，张拉时都应该比理论伸长值（厶 L理）多拉长12mm，以抵消钢绞线的回缩量，即应该进行适本地允 许超张拉。以超但超施工2初施工可是若是（如20m 跨径，预应力筋处于直线，无管道摩阻力的理想状态为例， 来讲明要多拉长6mm，张拉应力需要超张拉到什么值，即：理 + 12mm = +12=o超，= X000

21、=ocon二 Ryb张拉到Ryb是不允许的，因为设计规范要求，任何情况下 超不大于Ryb,所以，对于20m梁的预应力张拉，只能超张拉到ocon 为宜。实际上只要通过油泵归零，钢绞线回缩自锚后，超过锚下应力 的部份（即ocon）就会因为钢绞线的回缩而被释放，因此实际超张拉 对提高双控的合格率是很必要的，不然 20m 梁的预应力张拉其伸长 率的差值要控制在6%之内将不可能。规范中对采用有自锚性能的夹片式锚具的预应力筋的张拉，为 了减少预应力筋的应力松弛损失，因此采用了超张拉程序，而本文是 考虑为了减少钢绞线回缩对预应力筋中的应力损失，也应采用超张拉 程序，即即是低松弛钢绞线也应一样。应力推算伸长值

22、的选取规范中说明初应力以下的推算伸长值，可采用相邻级的伸长值， 例如：初应力。为10%ocon时，其伸长值可采用由10%ocon到20%o con 时的伸长值。，由于目前施工厂所采用的压力表还不是很理想，指针的运行 有时不是很稳定，同时因为达到初应力的张拉力比较小，指针的行程 很短，特别是10m板，油泵一开动，指针很快就抵达了 10%ocon的 位置，马上就要稳压，做好测量标记后，接着加油升压，指针又很快 抵达了 20%acon的位置，再稳压测量，得出相邻级(10%acon到20% aeon)的伸长值，以后，再继续升压，现场要测量，又要读数，准确 性就不会很高，咱们曾在现场分几级进行测量：10

23、%20%、20% 30%、30%40%,几回测量出来的伸长值很难一致。另外，现场在 钢绞线上划线标记、伸长值测量都存在必然的误差，不可能与在实验 室里做一样的准确。从 10%acon 一直匀速拉到所需要的应力aeon),则钢绞线在管道中一直在均匀地运动、伸长，此时是克服滑动摩阻力的进程；若是半途停顿后再启动， 则以首先要克服静摩阻力,因此半途的停顿、启动对张拉力的大小及 伸长值都会有必然的影响。施工规范中所采用的计算理论伸长值得公式,其本身已考虑了 管道摩阻力及曲线阻力的影响,同时,由于理论伸长值与实际伸长值 之差必需在 6%之内,那么,在初应力(010%)的范围内的伸长差 值应该在%以下了。因此，在初应力以下的“推算伸长值”建议采用按理论伸长值 公式计算的来的数据，这样比采用现场量得的相邻板伸长值更准确方 便。 作者在预应力梁的后张法施工中，参考文献： 1公路桥涵施 工技术规范JTJ041-2000 2公路钢筋混泥土及预应力混泥土桥涵运用这两点方式，都能达到良好的施工效果。设计规范JTJ023-85