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摘 要:本文介绍了一种新的预应力张拉方法——内卡式张拉方法,主要介绍了它的工艺原理、工艺流程和操作要点。
关键词:内卡式张拉;预应力;施工
一、前言
预应力混凝土结构由于具有刚度大、耐久性好等优点,得到了广泛的应用。预应力钢绞线传统的张拉方法是穿心式张拉,该方法通过国内许多工程的应用实践,其施工工艺较为成熟,施工质量稳定可靠,但钢绞线工作长度较长,原材料浪费较大。本文旨在介绍一种新的预应力钢绞线张拉方法,即内卡式张拉方法,该方法可克服传统张拉方法的弱点。通过浙江省内多个工程的现场应用,效果良好,且具有施工工效高、施工简便、施工成本低等特点。
二、工艺原理
(1、预应力2、波纹管3、螺旋筋4、锚垫板5、混凝土构件6、工作锚板7、工作夹片8、限位板9、快换接头10、内卡组件11、穿心套12、活塞13、油缸组件14、大堵头15、定位螺母)
图1内卡式张拉施工工艺原理图
采用内卡式张拉工法,在YDN型内卡式千斤顶安装就位时,混凝土构件端部的预应力钢铰线穿过千斤顶前端的限位板,在千斤顶的腹腔中穿过内卡组件。千斤顶开始工作时,其内卡组件中的工具夹片紧缩,夹牢钢铰线,随着油缸一起向后运动,拉伸钢铰线,为混凝土构件施工应力。其工艺原理见图1。
内卡式张拉技术主要设备为YDN型千斤顶,该千斤顶主要由油缸、活塞、穿心套、后压紧环、后密封板及内卡装置组成。基中活塞为“不动体”,油缸为“运动体”,在油压的作用下,运动体相对于不动体运动,实现千斤顶的张拉和放张。千斤顶的行程设计为200mm。YDN型内卡式千斤顶实物见图2。
图2内卡式千斤顶
内卡式千斤顶在张拉不同的锚具时,配用不同的附件。YDN型内卡式千斤项关键组件为内卡装置,内卡装置由限位套、挡板、压缩弹簧、专用工具夹片、工具锚板、退锚芯头、导向杆、限位板组成。内卡组件在千斤顶腹腔中,这种设计有效地缩短了钢铰线工作长度。
三、工艺流程和操作要点
1工艺流程
预应力钢束张拉主要工艺流程如下:
图3 工艺流程图
2操作要点
(1)工料机准备
锚具、永久夹片、钢绞线等材料各项技术指标经送检均符合技术要求,千斤顶和压力表均已经质量监督部门标定。
对张拉有关人员进行岗前培训,进行详细的技术交底,明确了各工种的职责和施工时的重点、关键之处。现场技术员及工人已明确分工,定岗定责。
(2)构件检查清理
穿束前,应对混凝土构件进行检验,外观和尺寸应符合质量标准要求,混凝土构件的强度和龄期需达到设计的张拉要求;检查锚垫板和孔道的位置,孔道内应畅通,无水分和杂物,锚具、垫板接触处板面上的焊渣、混凝土残渣等要清除干净。
(3)钢铰线下料穿束
钢绞线的下料长度,等于孔道净长加构件两端的预留长度,固定端的预留长度为锚板或锚环的厚度+30mm,采用内卡式张拉的预留长度为30cm。并对每根钢束进行编号,整束穿入,钢绞线应排列理顺,穿束端用柔性材料包裹,沿长度方向每隔3m~4m用铁丝捆扎一道。
(4)工作锚安装
安装锚环、工作夹片,如图4。
千斤顶吊装到位,钢铰线端头安装临时收口套,以方便钢铰线插入内卡式千斤顶工具锚,如图5。
图4安装好锚环、工作夹片
图5钢铰线端头套临时收口套
(5)千斤顶安装
利用电动葫芦将千斤顶推近钢铰线,临时收口套穿进限位板,将千斤顶推向混凝土构件,限位板卡住工作锚,完成张拉前的准备工作。
图6内卡式千斤顶安装
(6)预应力钢束张拉
后张法钢绞线(低松弛)张拉程序:0→初应力→σc(持荷2min锚固)。当工作锚、工作夹片、YDN型内卡式千斤顶安装就位后,接上高压电动油泵,即可开始张拉工作。
张拉时油缸匀速向外运动,同时调节节流阀,保证油压平稳,张拉速度均匀。
当活塞向外均匀走动时,其腹腔内的工具夹片会自动夹紧预应力钢铰线,并随着油缸将预应力钢铰线向外拖动,为混凝土构件施加预应力。工作夹片顺着张拉方向被带出一定距离,直至与限位板接触,但不会被带出工作锚(如图7)。
图7工作夹片张拉动作示意图
当活塞向外伸出行程达到190mm左右或达到设计张拉应力时,停止供油,将节流阀回旋,然后松开卸荷阀,工作锚夹片在预应力筋的回缩带动下自动跟进锚具孔内,使夹片和工作锚板、预应力筋锚固为一体。
如果一次张拉未达到设计所需的应力值,重复以上步骤,直到达到设计应力值为止。
(7)千斤顶退出
关闭卸荷阀,慢慢调节节流阀,控制油缸回程至原位,此时工具锚自动松开,放开钢铰线。在电动葫芦的配合下,人工将千斤顶拉出,完成一次张拉。见图8(下转第48页)(上接第46页)。
图8千斤顶退出
四、质量要求及质量控制措施
1)为保证张拉力的准确性,应按规范要求维护和校验千斤顶、高压电动油泵、压力表等,张拉设备应配套校验,以确定张拉力与仪表读数的关系曲线。校验时压力表的精度不宜低于1.5级,校验张拉设备用的试验机或测力计精度不得低于±2%。
2)校验时千斤顶活塞的运动方向应与实际张拉工况一致。具体的校验方法和记录根据国家计量检定规程JJG 621-2005《液压千斤顶检定规范》进行。张拉设备发生以下任一种情况时,应重新校验:
①千斤顶经过拆卸修理;
②千斤顶久置后重新使用;
③压力表损坏或更换压力表;
④张拉过程中,预应力筋突然成束破断或张拉伸长值误差较大。
3)千斤顶不允许在超过规定的负荷和行程的情况下使用。
4)工作前,需对具体操作人员进行详细技术交底。
五、结论
内卡式张拉技术采用YDN型千斤顶,其本身附有工作锚限位板,工具锚夹片可自动松紧。而采用穿心式千斤顶,则要靠人工安装工作锚限位板、工具锚、夹片,张拉完成后,还要靠人工拆除这些配件,影响了工效。据现场统计,完成一片4束钢铰线的预制梁板张拉,穿心式千斤顶需要30分钟,而内卡式千斤顶则需要20分钟。对于大型预制场,可有效提高龙门吊的使用效率。
内卡式张拉技术所采用的YDN型内卡式千斤顶体积小,重量轻,操作简单,吊箍采用全新的结构形式,能实现垂直起吊,前拖,后拉、手抬等多种方式,操作十分方便。该张拉技术实现了工具锚自动松紧,免去了传统穿心式张拉方法装卸工具锚的工序,使张拉工效提高了1.5倍以上。预应力钢绞线的工作长度缩短可降低施工成本。
关键词:内卡式张拉;预应力;施工
一、前言
预应力混凝土结构由于具有刚度大、耐久性好等优点,得到了广泛的应用。预应力钢绞线传统的张拉方法是穿心式张拉,该方法通过国内许多工程的应用实践,其施工工艺较为成熟,施工质量稳定可靠,但钢绞线工作长度较长,原材料浪费较大。本文旨在介绍一种新的预应力钢绞线张拉方法,即内卡式张拉方法,该方法可克服传统张拉方法的弱点。通过浙江省内多个工程的现场应用,效果良好,且具有施工工效高、施工简便、施工成本低等特点。
二、工艺原理
(1、预应力2、波纹管3、螺旋筋4、锚垫板5、混凝土构件6、工作锚板7、工作夹片8、限位板9、快换接头10、内卡组件11、穿心套12、活塞13、油缸组件14、大堵头15、定位螺母)
图1内卡式张拉施工工艺原理图
采用内卡式张拉工法,在YDN型内卡式千斤顶安装就位时,混凝土构件端部的预应力钢铰线穿过千斤顶前端的限位板,在千斤顶的腹腔中穿过内卡组件。千斤顶开始工作时,其内卡组件中的工具夹片紧缩,夹牢钢铰线,随着油缸一起向后运动,拉伸钢铰线,为混凝土构件施工应力。其工艺原理见图1。
内卡式张拉技术主要设备为YDN型千斤顶,该千斤顶主要由油缸、活塞、穿心套、后压紧环、后密封板及内卡装置组成。基中活塞为“不动体”,油缸为“运动体”,在油压的作用下,运动体相对于不动体运动,实现千斤顶的张拉和放张。千斤顶的行程设计为200mm。YDN型内卡式千斤顶实物见图2。
图2内卡式千斤顶
内卡式千斤顶在张拉不同的锚具时,配用不同的附件。YDN型内卡式千斤项关键组件为内卡装置,内卡装置由限位套、挡板、压缩弹簧、专用工具夹片、工具锚板、退锚芯头、导向杆、限位板组成。内卡组件在千斤顶腹腔中,这种设计有效地缩短了钢铰线工作长度。
三、工艺流程和操作要点
1工艺流程
预应力钢束张拉主要工艺流程如下:
图3 工艺流程图
2操作要点
(1)工料机准备
锚具、永久夹片、钢绞线等材料各项技术指标经送检均符合技术要求,千斤顶和压力表均已经质量监督部门标定。
对张拉有关人员进行岗前培训,进行详细的技术交底,明确了各工种的职责和施工时的重点、关键之处。现场技术员及工人已明确分工,定岗定责。
(2)构件检查清理
穿束前,应对混凝土构件进行检验,外观和尺寸应符合质量标准要求,混凝土构件的强度和龄期需达到设计的张拉要求;检查锚垫板和孔道的位置,孔道内应畅通,无水分和杂物,锚具、垫板接触处板面上的焊渣、混凝土残渣等要清除干净。
(3)钢铰线下料穿束
钢绞线的下料长度,等于孔道净长加构件两端的预留长度,固定端的预留长度为锚板或锚环的厚度+30mm,采用内卡式张拉的预留长度为30cm。并对每根钢束进行编号,整束穿入,钢绞线应排列理顺,穿束端用柔性材料包裹,沿长度方向每隔3m~4m用铁丝捆扎一道。
(4)工作锚安装
安装锚环、工作夹片,如图4。
千斤顶吊装到位,钢铰线端头安装临时收口套,以方便钢铰线插入内卡式千斤顶工具锚,如图5。
图4安装好锚环、工作夹片
图5钢铰线端头套临时收口套
(5)千斤顶安装
利用电动葫芦将千斤顶推近钢铰线,临时收口套穿进限位板,将千斤顶推向混凝土构件,限位板卡住工作锚,完成张拉前的准备工作。
图6内卡式千斤顶安装
(6)预应力钢束张拉
后张法钢绞线(低松弛)张拉程序:0→初应力→σc(持荷2min锚固)。当工作锚、工作夹片、YDN型内卡式千斤顶安装就位后,接上高压电动油泵,即可开始张拉工作。
张拉时油缸匀速向外运动,同时调节节流阀,保证油压平稳,张拉速度均匀。
当活塞向外均匀走动时,其腹腔内的工具夹片会自动夹紧预应力钢铰线,并随着油缸将预应力钢铰线向外拖动,为混凝土构件施加预应力。工作夹片顺着张拉方向被带出一定距离,直至与限位板接触,但不会被带出工作锚(如图7)。
图7工作夹片张拉动作示意图
当活塞向外伸出行程达到190mm左右或达到设计张拉应力时,停止供油,将节流阀回旋,然后松开卸荷阀,工作锚夹片在预应力筋的回缩带动下自动跟进锚具孔内,使夹片和工作锚板、预应力筋锚固为一体。
如果一次张拉未达到设计所需的应力值,重复以上步骤,直到达到设计应力值为止。
(7)千斤顶退出
关闭卸荷阀,慢慢调节节流阀,控制油缸回程至原位,此时工具锚自动松开,放开钢铰线。在电动葫芦的配合下,人工将千斤顶拉出,完成一次张拉。见图8(下转第48页)(上接第46页)。
图8千斤顶退出
四、质量要求及质量控制措施
1)为保证张拉力的准确性,应按规范要求维护和校验千斤顶、高压电动油泵、压力表等,张拉设备应配套校验,以确定张拉力与仪表读数的关系曲线。校验时压力表的精度不宜低于1.5级,校验张拉设备用的试验机或测力计精度不得低于±2%。
2)校验时千斤顶活塞的运动方向应与实际张拉工况一致。具体的校验方法和记录根据国家计量检定规程JJG 621-2005《液压千斤顶检定规范》进行。张拉设备发生以下任一种情况时,应重新校验:
①千斤顶经过拆卸修理;
②千斤顶久置后重新使用;
③压力表损坏或更换压力表;
④张拉过程中,预应力筋突然成束破断或张拉伸长值误差较大。
3)千斤顶不允许在超过规定的负荷和行程的情况下使用。
4)工作前,需对具体操作人员进行详细技术交底。
五、结论
内卡式张拉技术采用YDN型千斤顶,其本身附有工作锚限位板,工具锚夹片可自动松紧。而采用穿心式千斤顶,则要靠人工安装工作锚限位板、工具锚、夹片,张拉完成后,还要靠人工拆除这些配件,影响了工效。据现场统计,完成一片4束钢铰线的预制梁板张拉,穿心式千斤顶需要30分钟,而内卡式千斤顶则需要20分钟。对于大型预制场,可有效提高龙门吊的使用效率。
内卡式张拉技术所采用的YDN型内卡式千斤顶体积小,重量轻,操作简单,吊箍采用全新的结构形式,能实现垂直起吊,前拖,后拉、手抬等多种方式,操作十分方便。该张拉技术实现了工具锚自动松紧,免去了传统穿心式张拉方法装卸工具锚的工序,使张拉工效提高了1.5倍以上。预应力钢绞线的工作长度缩短可降低施工成本。