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摘要:本文根据预应力筋理论伸长值的计算公式,对箱梁预应力筋伸长值进行计算。就预应力张拉过程中出现的各种故障、安全操作规程做一个分析。
关键词:预应力张拉;计算;要点;分析
1前言
某项目后张法预应力连续箱梁桥,桥长260米,共3联,分孔为2×30米+4×35米+2×30米,箱梁底宽13.5m,上宽17.26m,梁高1.6m。箱梁为单箱三室结构。该桥预应力筋为高强低松弛钢绞线,采用后张法张拉。主梁预应力筋采用两端张拉,横梁预应力筋采用一端张拉。张拉程序:0→0.15бk→0.3бk→0.75бk→1.0бk。张拉机具采用YDC3000液压千斤顶。下面就该桥预应力筋理论伸长值计算与张拉要点做一个分析。
2预应力筋理论伸长值计算
2.1计算公式
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预应力束张拉时采用张拉控制应力与伸长量双控,即以张拉力控制为主,以伸长量进行校核。张拉时力求上下、左右平衡对称张拉。钢铰线实际伸长值与理论伸长值的差值控制在6%以内。
3预应力张拉过程
3.1张拉设备安装
预应力张拉前先搭设张拉辅助支架,用钢管焊接。安装张拉设备,首先安装工作锚环、工作锚夹片,之后安装千斤顶、工具锚。锚具安装之前,工具锚夹片和锥孔内涂抹润滑剂,以便退锚灵活。工具锚准确放入定位槽内,工具锚与前端张拉锚具对接准确,钢束穿入工具锚时位置与工作锚的位置一一对应,不交叉、扭结。
3.2张拉
预应力束张拉时采用张拉控制应力与伸长量双控,即以张拉力控制为主,以伸长量进行校核。张拉时力求上下、左右平衡对称张拉。钢铰线实际伸长值与理论伸长值的差值控制在6%以内,超过6%时暂停张拉,查明原因采取措施予以调整,方可继续张拉。
张拉完成后继续持荷2min,进行锚固,退出千斤顶,检查滑移、断丝情况。锚固完毕并经检验合格后用砂轮机切割端头多余的钢铰线。
3.3孔道灌浆(真空灌浆)
孔道灌浆采用真空压浆法。压浆前,须将孔道冲洗洁净、湿润。在孔道的一端采用真空泵对预应力管道先进行抽真空,使之产生-0.1MPa左右的真空度。然后用灌浆泵将水泥浆从另一端灌入,直至充满整条管道,并加以不大于0.7MPa的正压力。为保证管道中充满水泥浆,孔道保持不小于0.5MPa的稳压期,时间不小于2min。压浆应缓慢、均匀地进行,不得中断。
4预应力张拉常见故障分析
4.1预应力筋滑丝
危害及影响:减少预应力筋的有效截面积,影响构件承载能力和结构安全。
原因:
(1)锚具、夹片硬度不够;
(2)锚具圆锥面粗燥度过低,或者过分粗燥表面会影响夹片进入锥孔,降低自锚能力、夹片的硬度不够;
(3)预应力筋或夹片上沾有油渍;
(4)千斤顶的张拉力作用线与预应力筋的轴线不在一条直线。
预防及治理(补救)措施:
(1)锚具、夹片进场前进行检验,使用合格的产品;
(2)锚具、夹片使用前把油渍擦干净。
4.2预应力筋断丝
危害及影响:减少预应力筋的有效面积,影响构件承载能力和结构安全。
原因:(1)钢绞线本身质量有问题;
(2)千斤顶的张拉力作用线与预应力筋的轴线不在一条直线;
(3)钢绞线由于缠绞、扭结,在孔道内长短不一、张拉时受力不均;
(4)钢绞线试验数据不够准确。
预防及治理(补救)措施:
(1)钢绞线进场前进行检验,使用合格的产品;
(2)锚垫板喇叭口内如有混凝土与杂物,必须清理干净;
(3)油顶重复多次使用,导致张拉力不准确,应重新标定油顶;
(4)钢绞线编束要按要求施工;
(5)对钢绞线重新取样进行试验,并对伸长值进行修正;
(6)一旦发生断丝现象,要认真分析原因,采取对策,当断筋时,要更换预应力筋。
4.3伸长值误差过大
危害及影响:容易导致断丝,预应力不足,影响构件承载能力和结构安全。
原因:(1)不了解规范、规程的要求;
(2)两端配合不协调,操作指令不同步;
预防及治理(补救)措施:
(1)对作业人员进行详细的交底;
(2)两端张拉时,要统一操作信号,同步进行。长距离时,使用对讲机进行联络,及时通报两端工作进程,遇有问题,及时处理。
4.4夹片破碎
危害及影响:丧失本身锚固能力,可能会导致安全事故。
原因:(1)夹片质量不好;
(3)顶楔力过大。
预防及治理(补救)措施:
(1)夹片进场前进行检验,使用合格的产品;
(2)严格掌握顶楔力;
(3)一旦发现夹片破碎,要及时重新更换夹片,重新张拉、锚固。
4.5锚区砼在预应力张拉时遭破坏
危害及影响:无法施加预应力,造成返工损失、拖延工期。
原因:(1)锚区钢筋数量不足;
(2)砼不密实;
(3)砼强度没达到设计要求。
预防及治理(补救)措施:
(1)锚区加固筋要严格照图施工,必要时进行加密;
(2)锚区砼加强振捣,使其密实;
(3)砼强度达到规定值后,方可进行张拉;
(4)锚区砼遭破坏后,要彻底剔凿、清理,按设计要求重新恢复。
4.6起拱度超标
危害及影响:加大桥面找平层或铺装层的厚度,从而加大桥面系自重,导致桥梁承载能力的降低。
原因:(1)预应力筋张拉时,砼强度没有达到设计规定值;
(2)预应力施加值过大或过小;
(3)没按规定的张拉顺序进行张拉;
(4)由于梁体底模以起拱度超标,没有按设计要求设置预拱度,因而导致张拉时拱度超标。
预防及治理(补救)措施:
(1)预应力张拉时,砼强度必须要达到设计或规范要求的数值;
(2)严格按设计的张拉控制应力施加预应力;
(3)严格按规定的张拉顺序、张拉原则进行张拉;
(4)严格按设计或规范的规定,控制底模的预拱度。
5预应力张拉安全操作规程
5.1选择经验丰富的持操作证的张拉专业人员操作施工,张拉前对张拉工进行安全、技术交底。
5.2张拉时必须设挡板,张拉区设置明显标志,非工作人员禁止入内。
5.3作业前应检查油泵与千斤顶之间的连接件,连接件必须完好、紧固,检查油路应无泄漏。
5.4当混凝土达到设计强度100﹪后,才能进行预应力筋张拉。
5.5油泵开动时,进、回油速度与压力表指针升降保持一致,并平稳、均匀。安全阀保持灵敏可靠。油泵开动后,不得擅自离开岗位,如需离开,必须把油阀门全部松开,并切断电源。
5.6千斤顶张拉缸进油时,回程缸及液压顶压器必须处在回油状态,千斤顶的回程缸进油时,张拉油缸必须处于回油状态。。
5.7千斤顶行程不得超过安全技术交底的规定值,千斤顶油压不得超过最大张拉油压。
5.8两端张拉时,作业人员应明确联系信号,协调配合。
5.9张拉时,千斤顶顶力作用线方向不得有人。
5.10张拉时,要使千斤顶的张拉力作用线与预应力筋的轴线重合一致。
5.11张拉时,严禁敲击钢绞线、千斤顶装置,在测量钢绞线的伸长量时,应先停止拉伸,操作人员必须站在侧面操作。
5.12钢铰线实际伸长值与理论伸长值的差值控制在6%以内,超过6%时暂停张拉,查明原因采取措施予以调整,方可继续张拉。
5.13在张拉过程中须密切观察张拉情况,是否有钢绞线断丝、滑丝情况,一旦发现异常应马上停止张拉,分析原因,待排除故障后方能继续张拉。
5.14张拉完成后继续持荷2min,进行锚固,退出千斤顶,检查滑移、断丝情况。锚固完毕并经检验合格后用砂轮机切割端头多余的钢铰线,严禁用电弧焊切割。
6结束语
以上介绍了预应力筋理论伸长值的计算、预应力张拉过程的实施及其张拉注意要点。预应力张拉这道工序关系到整个梁体的承载能力及结构的安全,所以我们在具体施工中应对整套预应力施工程序非常了解,结合各种预防处理措施,预应力张拉出现的各种问题完全可以避免。
参考文献
[1]《公路桥涵施工技术规范》JTJ041-2000.
[2]《桥梁施工工程师手册》人民交通出版社.2003-3.
[3]《桥涵》人民交通出版社1999-11.