橋梁預應力施工隱患分析與精細化施工技術(shù)課件

1、橋梁預應力施工隱患分析與精細化施工技術(shù)12 由于現(xiàn)行的人工加載試驗設備無法達到周期荷載試驗的要求，可采用預應力錨具和連接器綜合試驗臺（圖4.6.1）。預應力錨具和連接器綜合試驗臺克服了一般的試驗臺架手工加載、人為因素影響大、質(zhì)量難以控制的缺點。整個試驗過程完全由計算機控制，可實現(xiàn)全過程的有效監(jiān)控，具有高精度、重復精度和操作安全、可靠的特點，能準確、科學地對錨具性能進行檢測和評價。計算機設有人機對話界面，只要輸入試驗要求的參數(shù)，開動泵站，即可進入計算機自動控制，屏幕上清晰顯示試驗過程中的圖像與數(shù)據(jù)（圖4.6.2、圖4.6.3），實現(xiàn)實時跟蹤控制。一旦進入屈服區(qū)或圖像異常，立即報警，提醒操作人員注

2、意避免事故發(fā)生。加載時自動生成周期圖像，具有峰值留存功能。對連接器試驗，可自動定心和調(diào)索。所有試驗均能自動打印實驗結(jié)果（含圖像與數(shù)據(jù)），并出具相應的試驗報告。試驗過程中采集的數(shù)據(jù)自動保存，并可任意設定步長、打印數(shù)據(jù)清單。此外，對連接器試驗，可長短臺架并用，使連接的錨具端先獲得定心和調(diào)索，然后再裝擠壓套的絞線，進行另一端調(diào)索，這樣調(diào)索精度高，取消了另一個大千斤頂，試驗可靠、精度高。3圖圖4.6.1 預應力錨具與連接器綜合試驗臺預應力錨具與連接器綜合試驗臺4圖圖4.6.2 靜載試驗曲線靜載試驗曲線 5圖圖4.6.3靜載試驗中絞線、夾片相對靜載試驗中絞線、夾片相對錨具的位移變化曲線錨具的位移變化曲線

3、6圖4.6.4 周期荷載試驗曲線7圖4.6.5 摩阻測試8圖4.6.6 摩阻測試 1 鋼絞線鋼絞線 2 工作錨工作錨 3 千斤頂一千斤頂一 4 臺座臺座 5 (單根鋼絞線單根鋼絞線)磁通量傳感器磁通量傳感器 6 約束環(huán)約束環(huán) 7 被動端傳感器被動端傳感器 8 混凝土試件混凝土試件 9 錨墊板錨墊板 10 工作夾片工作夾片 12 限位板限位板 13 張拉端傳感器張拉端傳感器 14 千斤頂二千斤頂二 15 工具錨工具錨92. 梳編穿束 2.1 疏編穿束工藝 為了避免單根穿束引起的絞線相互纏繞，導致張拉時絞線受力嚴重不均。我們強調(diào)采用整束穿束系統(tǒng)進行穿束，此工藝已在不少工程中得到應用，對多索、長索效

4、果更加明顯，方法如下： 1）對于預制梁等預應力筋束長度較短的構(gòu)件，用錨具疏順鋼絞線，每隔1米綁扎一次，以使絞線順直、等長，綁扎成束順直不扭轉(zhuǎn)，以提高其剛度便于穿束，禁止在鋼絞線不順直的情況下綁扎成束。穿束時，應整束穿入，注意前端封頭，以便于導向穿束，穿束時只做平動，切不可轉(zhuǎn)動或扭動。若遇阻力，可前后拖動（平動），或用牽引。10 2）對于預應力筋長度較長、整束索數(shù)較多的現(xiàn)澆預應力構(gòu)件，一般的整束穿束方法操作困難，甚至可能無法完成。此時可采取以下方法（圖4.1）：鋼絞線下料完畢后在其一端套入錨板作為梳束工具（也可用限位板），用砂輪鋸將該端鋼絞線各索端頭切割2030cm，但保留中心一根鋼絲，將中心絲

5、穿入具有與錨具相似位置孔的牽引螺塞后鐓頭（圖4.1.1），鐓頭直徑大于牽引螺塞孔的直徑，以滿足整束穿束時拖動絞線平動的要求。牽引塞上各孔距略大于鋼絞線直徑，鐓頭后的整束鋼絞線（圖4.1.2）通過牽引螺塞和螺旋套連接（圖4.1.3），牽引螺塞外徑和螺旋套內(nèi)徑相同，均帶有絲口，擰緊即可，螺旋套另一端由卷揚機上的鋼絲繩牽引。絞線穿束前鋼絞線端頭（包括切割部分）須用膠帶纏繞保護（注意牽引頭纏膠帶以前，應先用卷揚機牽引，使各絞線在鐓頭處長短一致），防止穿束過程中鋼絞線端頭散索。將牽引螺塞與螺旋套連接，螺旋套另一端由卷揚機上的鋼絲繩牽引，穿束時由卷揚機緩慢牽引整束絞線平動完成整束穿束。若受場地限制可利用轉(zhuǎn)

6、向滑輪，也可增加卷揚機，鋼絞線牽引時應采用錨板邊梳理邊綁扎，綁扎間距宜為1.0m。在穿束過程中，注意只克服預應力筋束與波紋管的摩阻，便于對系統(tǒng)的保護。11圖圖4.1 疏編穿束示意圖疏編穿束示意圖 1.梳束板（或錨具） 2.鋼絞線 3.牽引螺塞 7.綁扎膠帶 13.扎絲12圖圖4.1.1 整束穿束的牽引套整束穿束的牽引套13圖圖4.1.2 鋼絞線的墩頭鋼絞線的墩頭 14圖圖4.1.3 鐓頭后整束鋼絞線及牽引鐓頭后整束鋼絞線及牽引頭頭15圖圖4.1.4 牽引頭和牽引套連接后牽引頭和牽引套連接后16 3）對于分節(jié)段施工的連續(xù)梁橋和連續(xù)剛構(gòu)橋，宜采用梳束板梳束。梳束板上各孔的大小略大于鋼絞線直徑，但也

7、不易過大，防止其在穿束過程中扭轉(zhuǎn)與其它鋼絞線纏繞。梳束板各孔的間距宜為2mm，并且各孔位應做好對應編號，其位置應與錨具安裝孔位保持一致。梳束時，連接器周邊帶擠壓套的絞線與梳束板之間鋼絞線線形平順，沒有相互纏繞，對已梳理順直的鋼絞線可在遠端進行逐段綁扎。梳束結(jié)束后，將綁扎好的整束鋼絞線進行編號再穿束。由于梳束板比錨具輕巧，在預應力筋束較短的構(gòu)件施工中，使用梳束板更加方便。17 4）在疏編穿束進行之前，預應力筋管道的安裝一定要符合要求。管道在直線段應平順，在曲線段應圓滑，接頭兩端與被接管交接處必須用密封膠帶或塑料熱縮管封裹，以防接縫處進漿堵塞管道，管道連接處應平順。安裝完畢后，應采取可靠措施，防止

8、水或其他雜物進入管道，特別是在澆筑混凝土時，一定要避免混凝土滲入管道，造成堵塞。 施工單位按照疏編穿束工藝進行，在工藝實施過程中，疏束與穿束可分別同時進行，在熟練掌握后不僅不會耽誤工期，還能大大提高工程效率，并消除各根絞線受力不均引起的滑絲、斷絲等事故。18梳編穿束實例 疏編穿束不當會嚴重影響各絞線受力的均勻性 192021 經(jīng)有效預應力進行檢測控制，采用整束穿束的方法進行施工后，取得了明顯效果，同束索力不均勻度大為改觀，絕不會出現(xiàn)張拉中的斷絲現(xiàn)象，檢測數(shù)據(jù)見下表。 22232425 分段張拉錨固的預應力束，由于受到梁段長度的限制，縱向預應力束普遍較短，分段張拉時用連接器接長預應力束，各孔內(nèi)絞

9、線極易纏繞。這就對預應力束的疏、編、穿束工藝提出了更高的要求。根據(jù)我們現(xiàn)場觀測，有些施工單位由于工期緊、施工難度大等原因，預應力束的安裝沒有嚴格按照規(guī)范要求的疏、編、穿束工藝執(zhí)行（見圖4.1.5），故不均勻性嚴重（見表4.1.3）。26圖圖4.1.5 預應力施工現(xiàn)場預應力施工現(xiàn)場 27表表4.1.3 有效預應力檢測報告有效預應力檢測報告28 帶擠壓套的絞線在完成P型錨具（連接器周邊槽）安裝后必須逐根編號，套入錨具進行梳理，錨具各孔位也應做好對應編號，此位置應與錨具安裝孔位保持一致。P錨與梳理錨具之間各絞線線形圓順，不得有纏繞現(xiàn)象發(fā)生。同時應采用扎絲對已梳理順直的絞線逐段綁扎，綁扎間距不宜大于1

10、m。綁扎完畢的絞線方可依次安裝罩殼、緊箍環(huán)和波紋管。為慎重起見，在預應力張拉前還應采用單索張拉千斤頂對各索預應力筋逐根預緊，預緊力為0.15con。經(jīng)檢測發(fā)現(xiàn)問題、進行整改，精細化施工工藝，采取上述工藝進行整束穿束后，預應力施工質(zhì)量有了明顯的改觀，同束索力不均勻度完全合格（見表4.1.4） 29表表4.1.4 有效預應力檢測報告有效預應力檢測報告303.預應力張拉施工預應力張拉施工 3.1 張拉準備 張拉前混凝土幾何尺寸必須符合設計要求，錨墊板下混凝土密實、無蜂窩及其它明顯缺陷。混凝土強度、齡期必須符合設計要求。張拉時錨墊板下混凝土若有蜂窩及其它缺陷，應在拆模后立即進行處理，待處理完畢后方可張

11、拉。這樣做的原因是：張拉時，錨墊板下混凝土承受很大的壓應力，如果其質(zhì)量不滿足要求，會造成張拉時發(fā)生意外。 31 張拉前對儀器進行標定。成套（千斤頂、油壓表系統(tǒng)與張拉儀）同時標定（至少保證同規(guī)格型號千斤頂系統(tǒng)有一組與張拉儀同步標定），能提高其讀表精度，使傳統(tǒng)的雙控法進一步發(fā)揮良好的作用。在檢測控制中，逐步讓施工人員適應準確定位精讀油壓表數(shù)，提高張拉力的控制精度。施加預應力所用的機具設備及儀表應由專人使用和管理，并應定期維護和校驗。千斤頂與壓力表應配套校驗，以確定張拉力與壓力表之間的關(guān)系曲線，校驗應在經(jīng)主管部門授權(quán)的法定計量技術(shù)機構(gòu)定期進行。千斤頂、油壓表系統(tǒng)與張拉儀應成套同時標定，至少保證同規(guī)格

12、型號千斤頂系統(tǒng)有一組與張拉儀同步標定。壓力表與壓力電阻變送器油壓傳感器，輸出Mpa與電壓。 張拉機具設備應與錨具配套使用，并應在進場時進行檢查和校驗。對長期不使用的張拉機具設備，應在使用前進行全面校驗。標定張拉設備用的試驗機或測力計精度，不得低于2%。壓力表的精度不宜低于1.5級，最大量程不宜小于設備額定張拉力的1.3倍。標定時千斤頂活塞的運行方向，應與實際張拉工作狀態(tài)一致。32 使用期間的校驗期限應視機具設備的情況確定，當千斤頂使用超過6個月或200次或在使用過程中出現(xiàn)不正常現(xiàn)象或檢修以后應重新校驗。彈簧測力計（油壓表）的校驗期限不宜超過2個月。當發(fā)生下列情況之一時，應對張拉設備重新標定：

13、1）千斤頂經(jīng)過拆卸修理； 2）千斤頂久置后重新使用； 3）壓力表受過碰撞或出現(xiàn)失靈現(xiàn)象； 4）更換壓力表； 5）張拉中預應力筋發(fā)生多根破斷事故或張拉伸長值誤差較大。 33 千斤頂、壓力表和油泵應當是一個完整的張拉施力系統(tǒng)，千斤頂顯示張拉力值，油壓表顯示兆帕數(shù)，兩者的相互轉(zhuǎn)換與油缸本身性質(zhì)（如張拉油缸面積）相關(guān)，因此必須結(jié)合施工現(xiàn)場整體靜態(tài)標定，實際上在許多施工現(xiàn)場卻是分割標定只標定千斤頂與壓力表，有的還是動態(tài)標定，其誤差大又違背使用條件，往往導致張拉停頓持荷中張拉力偏大。由于千斤頂摩阻值在低壓力狀態(tài)下表現(xiàn)強烈，影響大，在標定時應盡量滿量程標定（至少80%）以上，以減少摩阻的影響。一般情況下，千

14、斤頂?shù)膬?nèi)泄漏不允許過大，內(nèi)泄漏過大使千斤頂無法保壓，也無法靜態(tài)標定，不能進行張拉中的持荷保壓，將導致張拉失控。 34 油壓傳感器是電子元件，其精度很高，能夠達到3。在標定過程中，油壓傳感器有校正作用，在其使用后期，可以對油壓表讀數(shù)進行多次校核，而無須將油壓表送檢測中心校核。油壓傳感器自身精度必須達到0.5級。由于油壓傳感器只能顯示電壓值，只有在使用中配套二次儀表，與張拉力系統(tǒng)（千斤頂、油壓表）配套標定方可顯示張拉力值。油壓傳感器標定時，應使用20%以上的量程標定，過小（小于10%FS）會導致誤差增大。 無論何種測力裝置在小于滿量程10%后，其精度往往較差。油壓傳感器由于自身精度高，未與千斤頂配

15、套標定顯示張拉力值時，也可使用，但精度受到影響：油壓傳感器自身標定時，只顯示油壓與電壓關(guān)系，而安裝在張拉系統(tǒng)后，受千斤頂性能（如活塞與油缸摩阻）影響，其油壓與活塞面積乘積與張拉力有些偏差。在小量程（小于10%FS），誤差太大；在50%FS時情況大大好轉(zhuǎn)，可以使用，不過最好與千斤頂壓力表共同標定一次，還可對張拉系統(tǒng)作長期標定控制。353.2 張拉施工工藝 預應力筋的張拉，應采取多頂同步分級張拉工藝，使梁在施加預應力的過程中受力均勻、對稱且同步。施加預應力后，各束受力不均勻度高，不會發(fā)生像傳統(tǒng)逐束張拉時，梁體受到偏心力矩發(fā)生彎曲扭轉(zhuǎn)，施加預應力過程中對稱、同步，受力均勻，不產(chǎn)生有害變形。 張拉施工

16、時，各張拉機具應在保壓持荷均達到穩(wěn)定后同步放張。為排除混凝土的彈性壓縮不均、預應力筋回縮及錨具變形不均等對張拉后有效預應力的影響而產(chǎn)生同斷面有效預應力不均勻，采用設計規(guī)定的分級張拉程序，盡量消除各束預應力損失不均帶來的有效預應力偏差。必要時可測出全斷面的錨下有效預應力，求出張拉順序影響系數(shù)，校正張拉應力，以消除先后張拉影響。 36 張拉應力為張拉控制應力與錨圈口摩阻損失之和，其值必須小于預應力筋的屈服極限，此時預應力筋處于彈性狀態(tài)，經(jīng)多次張拉后能夠恢復到初始狀態(tài)。 鋼絲、鋼絞線無屈服臺階的預應力筋在張拉時，應考慮對預應力筋進行超張拉。對于豎向束等短束，主要根據(jù)由錨具變形、鋼筋回縮和接縫壓縮造成

17、的預應力損失情況來調(diào)整張拉應力，必要時采用低回縮值錨具；對于長束、環(huán)形束，主要根據(jù)摩阻損失情況來調(diào)整張拉應力。確定張拉應力時必須考慮預應力筋束有效預應力的不均勻度，最大張拉應力不允許超過其屈服強度的0.94倍。 37 對于端部設有錨圈（有錨圈口摩阻損失的錨具）的錨具，張拉控制應力小于張拉應力；對于端部不設錨圈（無錨圈口摩阻損失的錨具）的錨具，張拉控制應力等于張拉應力。端部設有錨圈的錨具，張拉時，張拉應力最大值一般不得超過0.8，端部不設錨圈的錨具，張拉應力一般不得超過0.75。也就是說梁的張拉應力一般不應超過0.8，梁的張拉控制應力一般不得超過0.75。 明確張拉控制應力與錨下有效預應力的區(qū)別

18、，張拉控制應力是張拉時對預應力筋錨下所施加的最大應力值，而錨下有效預應力是錨固后張拉控制應力扣除了各種因素的預應力損失（此時主要是絞線回縮和梁體壓縮）。至于經(jīng)長期衰減、徐變后的錨下有效預應力，對無粘結(jié)筋即為沿程有效預應力，對有粘結(jié)筋則仍為錨下永存拉應力。38 梁的豎向預應力筋（精軋螺紋鋼筋）可反復張拉到控制應力，以盡可能消除構(gòu)件間的非彈性變形，然后按正常張拉程序張拉錨固后測伸長和錨固；也可采用先張拉、錨固，在壓漿前再次重新張拉、錨固的方法張拉。這種方法比較復雜，施工較為繁瑣。建議采用低松弛鋼絞線并實施單根超張拉，張拉應力可相應提高，取0.85，必要時宜采用承壓式低回縮值錨具，張拉時應保證持荷時

19、間，使應力充分傳遞。這種方法較為簡便，能盡可能消除梁體錨具變形，有利于有效預應力的建立，有利于反拱度。393.3 斷絲處理 引起斷絲的原因有： 預應力筋整束不均勻度過大，部分絞線應力大于其極限強度； 鋼絞線本身質(zhì)量有問題； 千斤頂重復多次使用，導致張拉力不準確，應重新標定千斤頂。 錨具存在質(zhì)量問題。 40 張拉過程中不允許出現(xiàn)斷絲，若出現(xiàn)斷絲情況，可能因為絞線受力不均勻度過大或錨具、絞線存在質(zhì)量問題。若因為錨具或絞線質(zhì)量不合格而出現(xiàn)斷絲情況，必須更換錨具或絞線。預應力工程施工中，如果在疏束、編束、穿束時遵守嚴格的施工工藝進行施工，那么是能夠保證各筋張拉后的受力均勻性的，只要堅持嚴謹?shù)氖┕し椒ǎ?/p>

20、均勻度完全可以達到要求，并且張拉中同一斷面1%的斷絲是完全可以避免的。如出現(xiàn)斷絲情況，必須查明原因，杜絕因為錨具、鋼絞線不合格而出現(xiàn)斷絲情況。若由同束絞線受力不均而引起的斷絲，說明梳、編、穿束工藝大有問題，張拉后同束中各根預應力筋有效預應力嚴重不均，其它各束絞線中受力大的有的已處于屈服階段，達到極高的應力值，經(jīng)衰減后仍然大于其疲勞強度（0.65），在使用階段中汽車等活載作用下將導致絞線早期疲勞斷裂，造成梁體下?lián)仙踔翑嗔眩@在連續(xù)剛構(gòu)橋中尤為明顯。因此，若因張拉力過大或同束索力不均勻度過大而導致斷絲，必須更換，同時對所有束進行檢測，必要時退錨，重新疏束。413.4 停頓（持荷）時間 持荷時間為油

21、泵開啟、油壓表讀數(shù)穩(wěn)定后的穩(wěn)壓時間，不得少于5分鐘。一般來說，從張拉至張拉控制應力到油壓表讀數(shù)穩(wěn)定一般要58min（與梁的長短、預應力筋布局、張拉方式有關(guān)）。所以一般40mT梁兩端張拉時停頓時間取5分鐘，40100m取7分鐘，100200m取8到10分鐘。以保證有效預應力充分傳遞，對梁體反拱也有很大好處。同時，充分的持荷時間可以部分抵消由于梁體和錨具變形，接縫壓縮等所造成的預應力損失。根據(jù)我們對40m長度T梁的試驗結(jié)果，張拉完畢持荷2min后錨固，梁體反拱為0.91.1cm，持荷5min后錨固，梁體反拱為1.61.8cm。 423.5 張拉控制 在預應力張拉過程中，張拉過程控制包括：單束鋼絞線

22、兩端張拉同步性、多束鋼絞線對稱張拉同步性、張拉停頓點同步性。 對張拉過程進行控制，能及時發(fā)現(xiàn)施工中存在的問題，完善施工工藝和方法。 張拉直接影響有效預應力大小和同斷面的不均勻度，其控制頻數(shù)：一般橋梁不宜少于10%；對于連續(xù)梁橋、連續(xù)剛構(gòu)橋等重要橋梁應加大控制頻數(shù)（20%），確保張拉操作人員的工作和張拉器材的使用達到良好的效果。43 梁體中有效預應力同斷面大小和不均勻度，對其預應力度、受力、變形、反拱度等均有很大影響。一般要求對梁體同一斷面中有效預應力偏差控制在2%的范圍內(nèi)，由于各束預應力筋的鋼絞線根數(shù)未必一樣，可采用同一斷面中各束單根絞線錨下有效預應力平均值的不均勻度來反映張拉施工的控制水平。實踐證明，現(xiàn)場施工條件既可以達到上述要求，又能保證張拉應力的穩(wěn)定性與精確性。 張拉跟蹤控制需保持張拉過程中兩端的同步性，傳統(tǒng)方法是在張拉時，梁體兩端操作人員通過步話機聯(lián)系，相互報告張拉值、伸長值的數(shù)據(jù)。由于兩端張拉同步性要求高，在張拉過程中，應增加停頓次數(shù)。加載到張拉控制應力應保證其精度和足夠的持荷時間，再緩緩同步放