论文部分内容阅读
中交三航局江苏分公司 江苏省 222042
【摘 要】在兰新线16mT梁预制中,中铁第一勘察设计院集团有限公司对预应力张拉做了特殊设计,分为三个阶段进行张拉控制。现以16mT梁预应力张拉为例,浅谈在兰新线风区T梁预应力张拉施工工艺及过程质量控制。
【关键词】16mT梁、预应力张拉、质量控制
1.概况
风区、非风区T梁预应力体系相同,预应力钢绞线为1×7-15.2-1860-GB/T5224-2003,锚固体系采用自锚式拉丝体系,张拉设备采用与之配套的机具设备,管道形成采用抽拔橡胶管成孔,每片T梁预设5个预应力孔道。
风区、非风区T梁预应力张拉不同之处是:风区T梁分三个阶段张拉,而非风区T梁分两个阶段张拉。
2.预应力设计参数
2.1预应力钢绞线
2.2各项损失计算
根据中国铁道科学研究院铁道建筑研究所对梁场T梁进行的孔道摩阻、锚口及喇叭口摩阻测试,锚口及喇叭口摩阻实测损失合计为6.8%,管道摩擦系数实测0.54,管道偏差系数实测0.00139。
2.3张拉顺序及控制应力
3.施工前准备
3.1油表
油表采用防震型的,其精度等级不低于1.0级。最小分度值不应大于0.5MPa,其表盘量程应在工作最大油压的1.25倍~2.0倍之间,哈密制梁场采用0.4级、量程为60MPa的精密耐震压力表,符合设计规范要求,具体工作油压见表3。当采用0.4级精度的精密压力表并由计量管理部门按0.4级精度进行检定时,其有效期限不应超过一个月。
3.2千斤顶
张拉采用穿心式千斤顶,其张拉吨位为张拉力的1.5倍,且不得小于1.2倍。根据设计参数可得哈密梁场生产的T梁张拉最大吨位,其计算过程如下:
因为:1t=1000kg 引入公式(1)
N(牛顿)=G(重力加速度)*KG(重量) 引入公式(2)
Σcon(张拉控制应力)=0.72fpk=P/A 引入公式(3)
所以:0.72fpk*6=P/140 P=0.72*1860*6*140=1124928 (N)
由(2)得 m=P/g=1124928/9.8=114788.57lkg=114.789 (t)
由(1)得所需千斤顶114.789t
哈密梁场购入的是150t的穿心式千斤顶(114.789*1.2<150t<114.789*1.5 ),符合标准规范要求。
千斤顶要与油表配套检校,其有效期不超过一个月或张拉次数不超过200次。
3.3锚具、夹具、限位板
锚具和夹具有两种,一种是工作夹片、锚具,另一种是工具夹片、锚具。
工作锚具、夹片,要具有可靠的锚固性能、足够的承载能力和良好的适应性。应符合设计要求,并有机械性能和化学成分合格证明书、质量保证书。进场后要及时验收试验合格方可使用。
工具锚具一般都是由锚具厂家根据千斤顶、工作锚具量身订做,并要附有质量保证证明书。
工具夹片由锚具厂家提供,如需购买,也要从可靠的锚具厂家进货,并要有相应的合格证等文件。
限位板是锚具厂家根据千斤顶、工作锚具、夹片制作,锚具厂家应给出钢绞线直径为Φ15.2mm时限位板的限位高度,提供钢绞线直径每增加1mm时限位高度的具体参数。
3.4预应力筋用钢绞线
钢绞线表面不得有油污、润滑脂等杂物,不得有目视可见的锈蚀麻坑。进场后需及时试验检测,合格后方可使用。钢绞线试验后及时用所得出的弹性模量计算钢绞线理论伸长值。
3.5理论伸长值计算
3.5.1张拉力及油表读数计算
根据“预应力设计参数”,便可算出张拉力,再根据试验室校顶报告可算出以下油表读数。
3.5.2伸长值计算公式
钢绞线束张拉伸长值采取分段计算叠加方法:
△L=2(△LAB+△LBC+△LCD+△LDE)
公式中:△LAB——钢绞线锚固处至工具锚长度对应的伸长量(mm)
△LBC——梁体曲线段终点至钢绞线锚固处孔道长度对应的伸长量(mm)
△LCD——梁体一端曲线段孔道长度对应的伸长量(mm)
△LDE——梁体跨中截面至曲线段起点孔道长度对应的伸长量(mm)
公式1:△L=PpL/ApEg
公式2:Pp=P[1-e-(kx+μθ)]/(kx+μθ)
公式3:Pz=Pqe-(kx+μθ)
式中:△L—各分段钢绞线束的理论伸长值(mm)
Pp—各分段钢绞线束的平均张拉力(N)
L —钢绞线束的分段长度(mm)
Ap—钢绞线的截面面积(mm2)
Eg—钢绞线的弹性模量(Mpa)
P —钢绞线张拉端的张拉力,将钢绞线分段计算后,为每分段的起点张拉力,即为前段的终点张拉力(N)
μ—钢绞线束与孔道壁之间的摩擦系数,只在孔道弯曲部分考虑该系数的影响
k —孔道每束局部偏差对摩擦的影响系数(1/m),孔道弯曲及直线部分全长均应考虑该影响
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,分段后为每分段中各曲线段的切线夹角和(rad)
Pq—分段起点张拉力(N)
Pz—分段终点张拉力(N)
e —自然对数底,e=2.71828 3.5.3伸长值计算
以T梁N3孔为例,根据预应力设计参数计算钢绞线理论伸长值如表4:
说明:以上计算表,是在兰新线使用过中其中一例,作为计算示例用来说明问题。
3.6其他准备工作
①工程部已经开出张拉通知单;
②张拉安全防护措施已经到位;
③油表、千斤顶试运行无漏油现象;
④张拉油表读数已经计算,张拉读数牌已设置于操作工易读位置;
⑤人员到位、电路接通等。
4.预应力张拉施工
由于新疆环境特殊,空气干燥、风大、早晚温差大,根据设计图纸,风区T梁按预张拉、初张拉和终张拉三个阶段进行。
4.1张拉加载前步骤
①首先,把工作锚环套于钢绞线束上,并使其贴紧锚下垫板后塞紧夹片。好对中套(承压套)。
②把接长套安套于钢绞线束上,再安装千斤顶,使钢绞线束从千斤顶穿过,然后安装工具锚,并塞紧夹片。在安装时(工作锚与工具锚间的)各钢绞线间严禁出现拧绞的现象。
③在千斤顶适当靠紧接长套的情况下,调整千斤顶的位置,使千斤顶、锚环、管道三者位于同一轴线上。如若发现张拉完后锚具未对中的则要进行退锚处理。
④千斤顶安装好后油表先打2MPa使顶固定,再次千斤顶、锚环、管道的对中情况。确保施加应力时,上述的安装情况不会发生改变。
4.2预、初张拉工艺
①根据图纸设计,混凝土抗压强度达到设计强度的60%松开侧模、拆除端模后,立即进行预张拉。待混凝土强度达到设计强度的80%,便可进行初张拉。初张拉结束后将模板拆除。在新疆特殊环境,为了保证混凝土不产生早期裂纹,预、初张拉时必须要有篷布覆盖于梁顶。
②预初张拉顺序:预张拉:N4;初张拉:N2→N3
③钢绞线的张拉采用两端对称张拉工艺。以张拉力为控制,以伸长值做校核,实际钢绞线伸长值误差在6%以内。三同心:预应力管道与锚下垫板的锚口同心、锚垫板锚口与锚圈同心、锚圈与千斤顶同心。张拉锚固前经两端伸长量计算、比对后再锚固。
④预、初拉程序如下:O→初始应力(0.2倍的终张拉控制应力0.72fpk,测油缸长度及工具锚夹片外露长度)→初拉控制应力(0.5fpk)→ 持荷5分钟(测油缸长度及工具锚夹片外露长度)→油缸回程锚固。实际伸长值与理论伸长值的差值≤±6%。
⑤伸长量使用计量过的钢板尺测量油缸伸长,每次都量至油缸的同一位置。
⑥待初张拉完成后,及时套上钢绞线保护套,并扎好套口,以防钢绞线生锈。
4.3终张拉工艺
①终张拉在存梁台座上进行,梁体混凝土强度达到53.5Mpa及弹性模量达到35.5Gpa后、龄期不少于14d时进行。
②终张拉顺序为:N1→N3→N2→N4
③终张拉程序如下:
对初拉的预应力筋:0→0.5fpk(测量油缸长度及工具锚夹片外露长度)→终拉控制应力(0.72fpk)→持荷5min(测油缸长度及工具锚夹片外露长度)→回油自锚→测工作夹片外露量→钢绞线的划滑丝标志(距钢绞线根部10cm的位置贴上胶带)。
对未经初拉的预应力筋:0→初始应力(0.2倍的终张拉控制应力0.72fpk,测油缸长度及工具锚夹片外露长度)→终拉控制应力(0.72fpk)→持荷5min(测油缸长度及工具锚夹片外露长度)→回油自锚→测工作夹片外露量→钢绞线的划滑丝标志(距钢绞线根部10cm的位置贴上胶带)。
4.4实际伸长值计算
对于初张拉和未经初张拉便需终张拉的钢束:一端控制应力时所测油缸L1-初始应力时所测油缸L2-(控制应力时所测夹片L3-初始应力时所测夹片L4),同理测算出另一端伸长值,最后两端伸长值相加便得该钢束总伸长值;
对于已经初拉过的预应力钢束:一端控制应力时所测油缸L1-初张拉控制应力所测油缸L2-(控制应力时所测夹片L3-初张拉控制应力时所测夹片L4),同理测算出另一端伸长值,再将两端伸长值、初张拉时所得伸长值相加,便得该钢束总伸长值。
4.3放张
在后张法预应力张拉施工出现不良状况时需对钢绞线进行处理,一般最为常见的处理方法是放张。在后张法预应力混凝土T梁生产中,放张一般有单顶和整体式两种放张方式,用到的设备器具分别为30t的单拉千斤顶和张拉用穿心式千斤顶,另外还有单式放张器和整体式放张器。
单顶放张是将单顶套于需要处理的钢绞线上,先将单顶油缸伸出10cm,再开始慢慢加载,一旦夹片退出锚孔,便用扒针勾出待处理夹片,在慢慢卸载、回油,然后把顶和放张器全部退出,最后将此钢绞线、夹片更换,再用单顶重新张拉。
整体式放张与单顶放张原理相同。不同之处是将整体式放张器套于整个钢束之上,然后用张拉千斤顶退下夹片和钢绞线。
5.质量控制关键点
①在使用前每批不大于2000套的同厂家、同品种、同规格、同批号锚具或夹具或连接器,经过检验的锚具方能使用。
②张拉千斤顶、压力表和油泵等要配套校正、配套使用。当在使用过程中出现异常现象时,必须重新校正。
③预、初张拉对防止混凝土早期裂纹有很好的帮助,因此,一旦抗压强度达到设计要求,便即刻进行。
④张拉理论伸长值通过实测钢绞线弹模计算。通过每次校验千斤顶的结果计算油表读数;
⑤张拉前三控即弹模,强度,龄期达到设计要求。张拉中三控即应力,应变,持荷时间。在张拉中一定要对两个三控严格控制;
⑥三同心:预应力管道,锚具,千斤顶三者同心。两同步:同步张拉,同时达到同一荷载值;
⑦锚固后夹片外露应平齐,外露量2~3mm,错牙量不超过1mm,终张拉24小时内每端各钢绞线的回缩量不应大于1mm。 6.特殊情况处理
预应力钢绞线在张拉与锚固时,由于各种原因,不可避免地产生个别力筋滑移、断裂拴顶现象。我们要结合施工实际情况,对预应力张拉进行过程控制,掌握现场检测数据,正确分析断丝、滑丝和拴顶的原因并进行处理,保证预应力张拉施工的正常进行。
6.1断丝
原因分析:一般是钢材材质不均匀或严重锈蚀;锚圈口处分丝时交叉重叠;操作过程中没有做到孔道、锚圈、千斤顶三对中,造成钢丝偏中,受力不均,个别钢丝应力集中;油表失灵,造成张拉力过大;千斤顶未按规定校验。
此外,限位板的限位深度太小也是导致断丝的原因之一,如果限位板的深度太小,限位板对夹片的作用不仅仅是限位作用,还有纵向的压力,限位板纵向作用力应该在锚环上,而作用在夹片上的纵向压力会导致夹片对预应力钢筋的作用力不均匀加大,从而咬断钢丝,导致断丝。
处理措施:
①加大其它钢丝束的张拉力作为补偿。但在任何情况下最大超张拉力不得超过应有的规定;
②换束、卸荷、松锚、换束、重新张拉至设计应力值。
③如果确定滑丝原因为限位板的限位深度太小,应及时和提供工具锚的厂家联系,重新试验测定限位深度,确定标准的限位深度值(应精确到0.01mm),按照确定标准的限位深度值重新订做限位板,然后再进行张拉。
凡反复张拉已经超过三次,或张拉力超过钢丝的抗拉极限强度标准值,则整束更换。预应力张拉一旦出现质量问题可使桥梁受到破坏,承载力下降,危及结构的安全,影响桥梁的正常使用。
6.2滑丝
滑丝是张拉过程中某根钢绞线随着油缸的前进而相对后退的现象。
原因分析:滑丝的原因很多,一般是锚圈锥孔与夹片之间有夹杂物;力筋和千斤顶卡盘内有油污;锚下垫板喇叭口内有混凝土和其它残渣;锚具偏离下垫板止口;锚具(锚圈、锚塞、夹片)质量存在问题,由于其硬度不足不均而产生变形。
回油过猛,力筋粗细不一致也是滑丝产生的因素之一。
此外,锚具限位板的限位深度太深,也会导致滑丝,限位板的作用是在回油过程中控制夹片位置,限位深度太深,限位板对夹片的限位作用失效,在回油过程中会导致夹片错台,从而使夹片对预应力钢筋的作用力减小而导致滑丝。
处理措施:张拉完成后应及时在钢绞线上作好醒目的标记,如发现滑丝,将放张器安套在锚具上,用千斤顶张拉滑丝钢绞线,直至将滑丝夹片取出,换上新夹片,张拉至设计应力即可。如遇滑丝严重或在滑丝中钢绞线受到了严重的伤害,则应将锚具上所有的钢绞线全部卸荷,找出原因并解决,再重新张拉。
如果确定滑丝原因为限位板的限位深度太深,应及时和提供工具锚的厂家联系,重新试验测定限位深度,确定标准的限位深度值(应精确到0.01mm),按照确定标准的限位深度值重新订做限位板,然后再进行张拉。
6.3拴顶
在张拉完成卸载回油时,千斤顶被单根或多根钢绞线拉回最初位置,无法卸顶,这种现象便是拴顶。
原因分析:一是工人在操作时没有仔细检查夹片,其中有一幅或半幅夹片丢少、忘记安装;二是由于夹片质量不符合要求,易锈,在初张拉到终张拉期间养护用水锈蚀夹片,造成丝牙无法卡牢钢绞线,在油缸回油时钢绞线随油缸缩进。
处理措施:拴顶需要对钢绞线另一端实施放张,再根据应力计算油表读数,对放张预应力筋进行补拉。
7.结语
总之,预应力张拉施工是关乎工程质量的关键工序,要保证其工程的整体质量,首先要抓好预应力张拉施工的质量控制工作,必须全过程控制,发现问题迅速做出相应反应,分析原因并做出相应处理,从而保障施工的正常进行。在兰新线风区与非风区16mT梁张拉施工中,采用这种工艺和质量控制措施,没有出现过任何质量事故,曾出现过两次拴顶质量问题,均得到有效处理,对工程质量没有造成任何影响。
参考文件:
1.兰新铁路第二双线铁路工程建设施工图(无砟轨道后张法预应力混凝土T梁)
2.TB/T3043-2005预制后张法预应力混凝土铁路桥简支T梁技术条件
3.TZ210-2005铁路混凝土工程施工技术指南
4.TB 10752-2010/J 1148-2011高速铁路桥涵工程施工质量验收标准
5.TB 10424-2010/J 1155-2011铁路混凝土工程施工质量验收标准
6.兰新过程控制标准化卷(桥涵施工作业指导书)
7.中国百科网:http://www.chinabaike.com
【摘 要】在兰新线16mT梁预制中,中铁第一勘察设计院集团有限公司对预应力张拉做了特殊设计,分为三个阶段进行张拉控制。现以16mT梁预应力张拉为例,浅谈在兰新线风区T梁预应力张拉施工工艺及过程质量控制。
【关键词】16mT梁、预应力张拉、质量控制
1.概况
风区、非风区T梁预应力体系相同,预应力钢绞线为1×7-15.2-1860-GB/T5224-2003,锚固体系采用自锚式拉丝体系,张拉设备采用与之配套的机具设备,管道形成采用抽拔橡胶管成孔,每片T梁预设5个预应力孔道。
风区、非风区T梁预应力张拉不同之处是:风区T梁分三个阶段张拉,而非风区T梁分两个阶段张拉。
2.预应力设计参数
2.1预应力钢绞线
2.2各项损失计算
根据中国铁道科学研究院铁道建筑研究所对梁场T梁进行的孔道摩阻、锚口及喇叭口摩阻测试,锚口及喇叭口摩阻实测损失合计为6.8%,管道摩擦系数实测0.54,管道偏差系数实测0.00139。
2.3张拉顺序及控制应力
3.施工前准备
3.1油表
油表采用防震型的,其精度等级不低于1.0级。最小分度值不应大于0.5MPa,其表盘量程应在工作最大油压的1.25倍~2.0倍之间,哈密制梁场采用0.4级、量程为60MPa的精密耐震压力表,符合设计规范要求,具体工作油压见表3。当采用0.4级精度的精密压力表并由计量管理部门按0.4级精度进行检定时,其有效期限不应超过一个月。
3.2千斤顶
张拉采用穿心式千斤顶,其张拉吨位为张拉力的1.5倍,且不得小于1.2倍。根据设计参数可得哈密梁场生产的T梁张拉最大吨位,其计算过程如下:
因为:1t=1000kg 引入公式(1)
N(牛顿)=G(重力加速度)*KG(重量) 引入公式(2)
Σcon(张拉控制应力)=0.72fpk=P/A 引入公式(3)
所以:0.72fpk*6=P/140 P=0.72*1860*6*140=1124928 (N)
由(2)得 m=P/g=1124928/9.8=114788.57lkg=114.789 (t)
由(1)得所需千斤顶114.789t
哈密梁场购入的是150t的穿心式千斤顶(114.789*1.2<150t<114.789*1.5 ),符合标准规范要求。
千斤顶要与油表配套检校,其有效期不超过一个月或张拉次数不超过200次。
3.3锚具、夹具、限位板
锚具和夹具有两种,一种是工作夹片、锚具,另一种是工具夹片、锚具。
工作锚具、夹片,要具有可靠的锚固性能、足够的承载能力和良好的适应性。应符合设计要求,并有机械性能和化学成分合格证明书、质量保证书。进场后要及时验收试验合格方可使用。
工具锚具一般都是由锚具厂家根据千斤顶、工作锚具量身订做,并要附有质量保证证明书。
工具夹片由锚具厂家提供,如需购买,也要从可靠的锚具厂家进货,并要有相应的合格证等文件。
限位板是锚具厂家根据千斤顶、工作锚具、夹片制作,锚具厂家应给出钢绞线直径为Φ15.2mm时限位板的限位高度,提供钢绞线直径每增加1mm时限位高度的具体参数。
3.4预应力筋用钢绞线
钢绞线表面不得有油污、润滑脂等杂物,不得有目视可见的锈蚀麻坑。进场后需及时试验检测,合格后方可使用。钢绞线试验后及时用所得出的弹性模量计算钢绞线理论伸长值。
3.5理论伸长值计算
3.5.1张拉力及油表读数计算
根据“预应力设计参数”,便可算出张拉力,再根据试验室校顶报告可算出以下油表读数。
3.5.2伸长值计算公式
钢绞线束张拉伸长值采取分段计算叠加方法:
△L=2(△LAB+△LBC+△LCD+△LDE)
公式中:△LAB——钢绞线锚固处至工具锚长度对应的伸长量(mm)
△LBC——梁体曲线段终点至钢绞线锚固处孔道长度对应的伸长量(mm)
△LCD——梁体一端曲线段孔道长度对应的伸长量(mm)
△LDE——梁体跨中截面至曲线段起点孔道长度对应的伸长量(mm)
公式1:△L=PpL/ApEg
公式2:Pp=P[1-e-(kx+μθ)]/(kx+μθ)
公式3:Pz=Pqe-(kx+μθ)
式中:△L—各分段钢绞线束的理论伸长值(mm)
Pp—各分段钢绞线束的平均张拉力(N)
L —钢绞线束的分段长度(mm)
Ap—钢绞线的截面面积(mm2)
Eg—钢绞线的弹性模量(Mpa)
P —钢绞线张拉端的张拉力,将钢绞线分段计算后,为每分段的起点张拉力,即为前段的终点张拉力(N)
μ—钢绞线束与孔道壁之间的摩擦系数,只在孔道弯曲部分考虑该系数的影响
k —孔道每束局部偏差对摩擦的影响系数(1/m),孔道弯曲及直线部分全长均应考虑该影响
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,分段后为每分段中各曲线段的切线夹角和(rad)
Pq—分段起点张拉力(N)
Pz—分段终点张拉力(N)
e —自然对数底,e=2.71828 3.5.3伸长值计算
以T梁N3孔为例,根据预应力设计参数计算钢绞线理论伸长值如表4:
说明:以上计算表,是在兰新线使用过中其中一例,作为计算示例用来说明问题。
3.6其他准备工作
①工程部已经开出张拉通知单;
②张拉安全防护措施已经到位;
③油表、千斤顶试运行无漏油现象;
④张拉油表读数已经计算,张拉读数牌已设置于操作工易读位置;
⑤人员到位、电路接通等。
4.预应力张拉施工
由于新疆环境特殊,空气干燥、风大、早晚温差大,根据设计图纸,风区T梁按预张拉、初张拉和终张拉三个阶段进行。
4.1张拉加载前步骤
①首先,把工作锚环套于钢绞线束上,并使其贴紧锚下垫板后塞紧夹片。好对中套(承压套)。
②把接长套安套于钢绞线束上,再安装千斤顶,使钢绞线束从千斤顶穿过,然后安装工具锚,并塞紧夹片。在安装时(工作锚与工具锚间的)各钢绞线间严禁出现拧绞的现象。
③在千斤顶适当靠紧接长套的情况下,调整千斤顶的位置,使千斤顶、锚环、管道三者位于同一轴线上。如若发现张拉完后锚具未对中的则要进行退锚处理。
④千斤顶安装好后油表先打2MPa使顶固定,再次千斤顶、锚环、管道的对中情况。确保施加应力时,上述的安装情况不会发生改变。
4.2预、初张拉工艺
①根据图纸设计,混凝土抗压强度达到设计强度的60%松开侧模、拆除端模后,立即进行预张拉。待混凝土强度达到设计强度的80%,便可进行初张拉。初张拉结束后将模板拆除。在新疆特殊环境,为了保证混凝土不产生早期裂纹,预、初张拉时必须要有篷布覆盖于梁顶。
②预初张拉顺序:预张拉:N4;初张拉:N2→N3
③钢绞线的张拉采用两端对称张拉工艺。以张拉力为控制,以伸长值做校核,实际钢绞线伸长值误差在6%以内。三同心:预应力管道与锚下垫板的锚口同心、锚垫板锚口与锚圈同心、锚圈与千斤顶同心。张拉锚固前经两端伸长量计算、比对后再锚固。
④预、初拉程序如下:O→初始应力(0.2倍的终张拉控制应力0.72fpk,测油缸长度及工具锚夹片外露长度)→初拉控制应力(0.5fpk)→ 持荷5分钟(测油缸长度及工具锚夹片外露长度)→油缸回程锚固。实际伸长值与理论伸长值的差值≤±6%。
⑤伸长量使用计量过的钢板尺测量油缸伸长,每次都量至油缸的同一位置。
⑥待初张拉完成后,及时套上钢绞线保护套,并扎好套口,以防钢绞线生锈。
4.3终张拉工艺
①终张拉在存梁台座上进行,梁体混凝土强度达到53.5Mpa及弹性模量达到35.5Gpa后、龄期不少于14d时进行。
②终张拉顺序为:N1→N3→N2→N4
③终张拉程序如下:
对初拉的预应力筋:0→0.5fpk(测量油缸长度及工具锚夹片外露长度)→终拉控制应力(0.72fpk)→持荷5min(测油缸长度及工具锚夹片外露长度)→回油自锚→测工作夹片外露量→钢绞线的划滑丝标志(距钢绞线根部10cm的位置贴上胶带)。
对未经初拉的预应力筋:0→初始应力(0.2倍的终张拉控制应力0.72fpk,测油缸长度及工具锚夹片外露长度)→终拉控制应力(0.72fpk)→持荷5min(测油缸长度及工具锚夹片外露长度)→回油自锚→测工作夹片外露量→钢绞线的划滑丝标志(距钢绞线根部10cm的位置贴上胶带)。
4.4实际伸长值计算
对于初张拉和未经初张拉便需终张拉的钢束:一端控制应力时所测油缸L1-初始应力时所测油缸L2-(控制应力时所测夹片L3-初始应力时所测夹片L4),同理测算出另一端伸长值,最后两端伸长值相加便得该钢束总伸长值;
对于已经初拉过的预应力钢束:一端控制应力时所测油缸L1-初张拉控制应力所测油缸L2-(控制应力时所测夹片L3-初张拉控制应力时所测夹片L4),同理测算出另一端伸长值,再将两端伸长值、初张拉时所得伸长值相加,便得该钢束总伸长值。
4.3放张
在后张法预应力张拉施工出现不良状况时需对钢绞线进行处理,一般最为常见的处理方法是放张。在后张法预应力混凝土T梁生产中,放张一般有单顶和整体式两种放张方式,用到的设备器具分别为30t的单拉千斤顶和张拉用穿心式千斤顶,另外还有单式放张器和整体式放张器。
单顶放张是将单顶套于需要处理的钢绞线上,先将单顶油缸伸出10cm,再开始慢慢加载,一旦夹片退出锚孔,便用扒针勾出待处理夹片,在慢慢卸载、回油,然后把顶和放张器全部退出,最后将此钢绞线、夹片更换,再用单顶重新张拉。
整体式放张与单顶放张原理相同。不同之处是将整体式放张器套于整个钢束之上,然后用张拉千斤顶退下夹片和钢绞线。
5.质量控制关键点
①在使用前每批不大于2000套的同厂家、同品种、同规格、同批号锚具或夹具或连接器,经过检验的锚具方能使用。
②张拉千斤顶、压力表和油泵等要配套校正、配套使用。当在使用过程中出现异常现象时,必须重新校正。
③预、初张拉对防止混凝土早期裂纹有很好的帮助,因此,一旦抗压强度达到设计要求,便即刻进行。
④张拉理论伸长值通过实测钢绞线弹模计算。通过每次校验千斤顶的结果计算油表读数;
⑤张拉前三控即弹模,强度,龄期达到设计要求。张拉中三控即应力,应变,持荷时间。在张拉中一定要对两个三控严格控制;
⑥三同心:预应力管道,锚具,千斤顶三者同心。两同步:同步张拉,同时达到同一荷载值;
⑦锚固后夹片外露应平齐,外露量2~3mm,错牙量不超过1mm,终张拉24小时内每端各钢绞线的回缩量不应大于1mm。 6.特殊情况处理
预应力钢绞线在张拉与锚固时,由于各种原因,不可避免地产生个别力筋滑移、断裂拴顶现象。我们要结合施工实际情况,对预应力张拉进行过程控制,掌握现场检测数据,正确分析断丝、滑丝和拴顶的原因并进行处理,保证预应力张拉施工的正常进行。
6.1断丝
原因分析:一般是钢材材质不均匀或严重锈蚀;锚圈口处分丝时交叉重叠;操作过程中没有做到孔道、锚圈、千斤顶三对中,造成钢丝偏中,受力不均,个别钢丝应力集中;油表失灵,造成张拉力过大;千斤顶未按规定校验。
此外,限位板的限位深度太小也是导致断丝的原因之一,如果限位板的深度太小,限位板对夹片的作用不仅仅是限位作用,还有纵向的压力,限位板纵向作用力应该在锚环上,而作用在夹片上的纵向压力会导致夹片对预应力钢筋的作用力不均匀加大,从而咬断钢丝,导致断丝。
处理措施:
①加大其它钢丝束的张拉力作为补偿。但在任何情况下最大超张拉力不得超过应有的规定;
②换束、卸荷、松锚、换束、重新张拉至设计应力值。
③如果确定滑丝原因为限位板的限位深度太小,应及时和提供工具锚的厂家联系,重新试验测定限位深度,确定标准的限位深度值(应精确到0.01mm),按照确定标准的限位深度值重新订做限位板,然后再进行张拉。
凡反复张拉已经超过三次,或张拉力超过钢丝的抗拉极限强度标准值,则整束更换。预应力张拉一旦出现质量问题可使桥梁受到破坏,承载力下降,危及结构的安全,影响桥梁的正常使用。
6.2滑丝
滑丝是张拉过程中某根钢绞线随着油缸的前进而相对后退的现象。
原因分析:滑丝的原因很多,一般是锚圈锥孔与夹片之间有夹杂物;力筋和千斤顶卡盘内有油污;锚下垫板喇叭口内有混凝土和其它残渣;锚具偏离下垫板止口;锚具(锚圈、锚塞、夹片)质量存在问题,由于其硬度不足不均而产生变形。
回油过猛,力筋粗细不一致也是滑丝产生的因素之一。
此外,锚具限位板的限位深度太深,也会导致滑丝,限位板的作用是在回油过程中控制夹片位置,限位深度太深,限位板对夹片的限位作用失效,在回油过程中会导致夹片错台,从而使夹片对预应力钢筋的作用力减小而导致滑丝。
处理措施:张拉完成后应及时在钢绞线上作好醒目的标记,如发现滑丝,将放张器安套在锚具上,用千斤顶张拉滑丝钢绞线,直至将滑丝夹片取出,换上新夹片,张拉至设计应力即可。如遇滑丝严重或在滑丝中钢绞线受到了严重的伤害,则应将锚具上所有的钢绞线全部卸荷,找出原因并解决,再重新张拉。
如果确定滑丝原因为限位板的限位深度太深,应及时和提供工具锚的厂家联系,重新试验测定限位深度,确定标准的限位深度值(应精确到0.01mm),按照确定标准的限位深度值重新订做限位板,然后再进行张拉。
6.3拴顶
在张拉完成卸载回油时,千斤顶被单根或多根钢绞线拉回最初位置,无法卸顶,这种现象便是拴顶。
原因分析:一是工人在操作时没有仔细检查夹片,其中有一幅或半幅夹片丢少、忘记安装;二是由于夹片质量不符合要求,易锈,在初张拉到终张拉期间养护用水锈蚀夹片,造成丝牙无法卡牢钢绞线,在油缸回油时钢绞线随油缸缩进。
处理措施:拴顶需要对钢绞线另一端实施放张,再根据应力计算油表读数,对放张预应力筋进行补拉。
7.结语
总之,预应力张拉施工是关乎工程质量的关键工序,要保证其工程的整体质量,首先要抓好预应力张拉施工的质量控制工作,必须全过程控制,发现问题迅速做出相应反应,分析原因并做出相应处理,从而保障施工的正常进行。在兰新线风区与非风区16mT梁张拉施工中,采用这种工艺和质量控制措施,没有出现过任何质量事故,曾出现过两次拴顶质量问题,均得到有效处理,对工程质量没有造成任何影响。
参考文件:
1.兰新铁路第二双线铁路工程建设施工图(无砟轨道后张法预应力混凝土T梁)
2.TB/T3043-2005预制后张法预应力混凝土铁路桥简支T梁技术条件
3.TZ210-2005铁路混凝土工程施工技术指南
4.TB 10752-2010/J 1148-2011高速铁路桥涵工程施工质量验收标准
5.TB 10424-2010/J 1155-2011铁路混凝土工程施工质量验收标准
6.兰新过程控制标准化卷(桥涵施工作业指导书)
7.中国百科网:http://www.chinabaike.com