后张法预应力施工方法（3）

后张法预应力施工方法(2)

(二)预应力筋张拉方式

根据预应力混凝土结构特点、预应力筋形状与长度,以及施工方法的不同,预应力筋张拉方式有以下几种:

1、一端张拉方式

张拉设备放置在预应力筋一端的张拉方式。适用于长度≤30m的直线预应力筋与锚固损失影响长度Lf≥L/2(L-预应力筋长度)的曲线预应力筋;如设计人员根据计算资料或实际条件认为可以放宽以上限制的话,也可采用一端张拉,但张拉端宜分别设置构件的两端。

2、两端张拉方式

张拉设备放置在预应力筋两端的张拉方式。适用于长度>30m的直线预应力筋与锚固损失影响长度Lf

3、分批张拉方式

对配有多束预应力筋的构件蔌结构分批进行张拉的方式。由于后批预应力筋张拉所产生的混凝土弹性压缩对先批张拉的预应力筋造成预应力损失;所以先批张拉的预应力筋张拉力应加上该弹性压缩损失值或将弹性压缩损失平均值统一增加到每根预应力筋的张拉力内。

4、分段张拉方式

在多跨连续梁板分段施工时,统长的预应筋需要逐段进行张拉的方式。对大跨度多跨连续梁,在第一段混凝土浇筑与预应力筋张拉锚固扣,第二段预应力筋利用锚头连接器接长,以形成统长的预应力筋。

5、分阶段张拉方式

在后张传力梁等结构中,为了平衡各阶段的荷载,采取分阶段逐步旅加预应力的方式。所加荷载不公是外载(如楼层重量),也包括由内部体积变化(如弹性缩短、收缩与徐变)产生的荷载。梁的跨中处下部与上部纤维应力应控制在容许范围内。这种张拉方式具有应力、找度与反拱容易控制、材料省等优点。

6、补偿张拉方式

在早期预应力损失基本完成后,再进行张拉的方式。采用这种补偿张拉,可克服弹性压缩损失,减少钢材应力松弛损失,混凝土收缩徐变损失等,以达到预期的预应力效果。此法在水利工程与贮存岩土锚杆中应用较多。

(三)预应力筋张拉顺序

预应力筋的张拉顺序,应使混凝土不产生超应力、构件不扭转与侧弯、结构不变位等;因此,对称张拉是一项重要原则。同时,还应考虑到尽量减少张拉设备的移动次数。

钢丝束的长度不大于30m,采用一端张拉方式。构件上二束预应力筋用二台千斤顶分别设置在构件两端,对称张拉,一次完成。构件上四束预应力筋,需要分两批张拉,用二台千斤顶分别张拉对角线上的二束,然后张拉另二束。由于分批张拉起的预应力损失,统一增加到张拉力内。

(四)平卧重叠构件张拉

后张法预应力混凝土屋架等构件一般在施工现场平卧重叠制作,重叠层数为3~4层。其张拉顺序宜先上后下逐层进行。为了减少上下层之间因摩擦引起的预应力损失,可逐层加大张拉力。根据有关单位试验研究与大量工程实践,得出不同预应力筋与不同隔离层的平卧重叠构件逐层增加的张拉力百分数。

高强钢丝束与Ⅱ级冷拉钢筋由于张拉控制应力不同,在相同隔离层的条件下,所需的超张拉力不同。Ⅱ级冷拉钢筋的张拉控制应力较低,其所需的超张拉力百分数比高强钢丝束大。

(五)张拉操作程序

预应力筋的张拉操作程序,主要根据构件类型、张拉锚固体系,松弛损失取值等因素确定。分为以下三种情况。

1、设计时松弛损失按一次张拉程序取值

0Pj锚固

2、设计时松弛损失按超张拉程序取值

01.05PjPj锚固

3、设计时松弛损失按超张拉程序,但采用锥销锚具或夹片锚具

01.03Pj锚固

以上各处张拉操作程序,均可分级加载。对曲线束,一般以0.2Pj为量伸长起点,分二级加载(0.6Pj、1.0Pj)或四级加载(0.4、0.6、0.8和1.0Pj),每级加载均应量测伸长值。

(六)张拉伸长值校核

预应力筋张拉时,通过伸长值的校核,可以综合反映张拉力是否足够,孔道摩阻损失是否偏大,以及预应力筋是否有异常现象等。因此,对张拉伸长值的校核,要引起重视。

根据(混凝土结构工程施工及验收规范)(GB50204-92)第6.3.6条的规定:如实际伸长值比计算伸长值大于10%或小于5%,应暂停张拉,在采取措施予以调整后,方可继续张拉。

此外,在锚固时应检查张拉端预应力筋的内缩值,以免由于锚固引起的预应力损失超过设计值。如实测的预应力筋内缩量大于规定值,则应改善操作工艺,更换锚具或采取超张拉办法弥补。

(七)张拉注意事项

(1)在预应力作业中,必须特别注意安全。因为预应力持有很大的能量,万一预应力筋被拉断或锚具与张拉千斤顶失效,巨大能量急剧释放,有可能造成很大危害。因此,在任何情况下作业人员不得站在预应力筋的两端,同时在张拉千斤顶的后面应设立防护装置。

(2)操作千斤顶和测量伸长值的人员,应站在千斤顶侧面操作,严格遵守操作规程。油泵开动过程中,不得擅自离开岗位。如需离开,必须把油阀门全部松开或切断电路。

(3)张拉时应认真做到孔道、锚环与千斤顶三地中,以便张拉工作顺利进行,并不致增加孔道摩擦损失。

(4)采作锥锚式千斤顶张拉钢丝束时,先使千斤顶张拉缸进油,至压力表略有起动时暂停,检查每根钢丝的松紧并进行调整,然扣再打紧楔块。

(5)钢丝束镦头锚固体系在张拉过程中应随时拧上螺母,以策安全;锚固时如遇钢丝束偏长或偏短,应增加螺母或用连接器解决。

(6)工具锚的夹片,应注意保持清洁和良好的润滑状态。新的工具锚夹片第一次使用前,应有片背面涂上润滑脂,以后每使用5~10次,应将工具锚上的挡板连同夹片一同卸下,向锚板的锥形孔中得机关报涂上一层润滑剂,以防夹片在退楔时卡住。润滑剂可采用石墨、二硫化钼、石蜡或专用退锚灵等。

(7)多根钢绞线束夹片锚固体系如遇到个别钢绞线滑移,可更换夹片,用小型千斤顶单根张拉。

(8)多根钢丝同时张拉时,构件截面中断丝和滑脱钢丝的数量不得大于钢丝总数的3%,但一束钢丝只允许一根。

(9)每根构件张拉完毕后,应检查端部和其他部位是否有裂缝,并填写张拉记录表。

(10)预应力筋锚固后的外露长度,不宜小于30mm。长期外露的锚具,

可涂刷防锈油漆,或用混凝土封裹,以防腐蚀。

四、电热张拉法

电热张拉法是利用热胀冷缩原理,在钢筋上通电使之热胀伸长,待到达要求的伸长值时锚固,随后停电冷缩,使混凝土构件产生预压应力。

电张法具有设备简单、操作方便、无摩擦损失、便于高空作业等优点,但耗电大,用伸长值控制应力不易准确等,只在个别情况如机械张拉无法进行的部位应用。碳素钢丝、钢绞线,以及用金属管留孔的构件不得采用电热张拉法。

1、电热设备及接线方法

变压器:可选用低压变压器或弧焊机,一次电压为220~380V,二次电压为30~65V,二次电流对冷拉Ⅱ~Ⅲ级钢筋不宜小于150A/cm2。

导电夹具:供二次导线与钢筋连接用。常用的有夹板式和钳式,可用紫铜制作。对夹具的要求是:导电性能好,接头电阻小,与钢筋接触紧密,接触面积不小于钢筋面积的1.2倍。

导线:二次导线用绝缘软铜丝绞线,其截面积应与二次电流相匹配。

电热设备的接线方法:当电流、电压都满足要求,或当电流仅能满足要求而电压较大时,钢筋串联;当电压仅能满足要求而电流较大时,钢筋并联。

2、电热张拉操作要点

(1)作好钢筋的绝缘处理,防止电流产生分流;

(2)调整初应力,用拧紧螺母的方法,使各预应力筋松紧一致,建立相同的初应力(其值一般为5%~10%бcon),并作出测量伸长值的标记;

(3)正式电张前应进行试张拉,检查电热系统线路、次级电压、钢筋中的电流密度和电压降是否符合要求;

(4)测量伸长值宜在构件的一端进行,另一端设法顶紧或用小锤敲击钢筋,使所有伸长集中一端;

(5)冷拉钢筋的电热温度应不超过350℃,反复电热次数不宜超过三次;

(6)锚固(拧紧螺母或插入形垫板)应随着钢筋的伸长随时进行,直至达到预定的伸长值停电为止;

(7)停电冷却(一般应经过12h)后,将预应力筋、螺母、垫板和预埋铁板互相焊牢,然后即可灌浆。

五、孔道灌浆

预应力筋张拉后,利用灌浆泵将水泥浆压灌到预应力筋孔道中去,其作用有二:一是保护预应力筋,以免锈蚀;二是使预应力筋与构件混凝土有效的粘结,以控制超载时裂缝的间距与宽度并减轻梁端锚具的负荷状况。因此,对孔道灌浆的质量,必须重视。

预应力筋张拉后,在高应力状态下如不及时灌浆,容易锈蚀。在预应力筋张拉后立即灌浆,可减少应力松弛损失约20%~30%。采用电热法时,孔道灌浆应在筋冷却后进行。

(一)灌浆材料

(1)标号不低于425号普通硅酸盐水泥和矿渣硅酸盐水泥配制的水泥浆,其材料均可满足孔道灌浆的要求;但矿渣水泥的早期强度较低,故在寒冷地区和低温季节,不宜采作。应优先采用普通硅酸盐水泥。

(2)水泥浆应有足够流动性,推荐采用流动度测定器测定。当水灰比为0.4~0.45时,流动度为120~170mm,即可满足灌浆要求。

用流动度测定器进行测定时,先将测定器放在玻璃板上,再把拌好的水泥浆装入测定器内,抹平后双手迅速将测定器垂直地提起,在水泥浆自然流淌30s后,量垂直二个方向流淌后直径长度,连续做三次,取其平均值即为流动度。

(3)水泥浆3h泌水率宜控制在2%,最大不得超过3%。

(4)在水泥浆中掺入适量的减少剂(占水泥重量0.25%的木质素磺酸钙、0.25%的FDN),一般可减少10%~15%,水灰比降为0.36~0.40,泌水小、收缩微,对保证灌浆质量有明显效果。

在水泥浆中掺入占水泥重量0.05‰的铝粉,可使水泥浆获得2%~3%的膨胀率,对提高孔道灌浆饱满度有好处,同时也能满足强度要求。

此外,为了不使预应力筋受到腐蚀,水泥浆中不得掺入氯化物、硫化物以及硝酸盐等。

水泥浆强度,不应低于M20级(灰浆强度等级M20系指立方体抗压标准强度为20N/mm2)。水泥浆度块用70.7cm立方体无底模制作。对空隙较大的孔道,水泥浆中可掺入适量的细砂,灰浆强度也不应小于M20级。

(二)灌浆设备

灌浆设备包括:砂浆搅拌机、灌浆泵、贮浆桶、过滤器、橡胶管和喷浆嘴等。

灌浆泵一般利用活塞推动,有带隔膜和不带隔膜两种型式。前者活塞不易磨损,比较耐用;后者构造比较简单。常用的有:UB3型、UBJ1.8型、C-263型、C-251型等。

灌浆泵使用注意事项:

(1)使用前应检查球阀是否损坏或存有干灰浆等;

(2)起动时应进行清水试车,检查各管道接头和泵体盘根是否漏水;

(3)使用时应先开动灌浆泵,然后再放灰浆;

(4)使用时应随时搅拌灰斗内灰浆,防止沉淀;

(5)用完后,泵和管道必须清理干净,不得留有余灰。

灌浆嘴必须接上阀门,以保安全和节省灰浆。橡胶管宜用带5~7层帆布夹层的厚胶管。

(三)灌浆工艺

搅拌好的水泥浆必须通过过滤器置于贮浆桶内,并不断搅拌,以防泌水沉淀。

灌浆工作应缓慢均匀地进行,不得中断,并应排气通顺;在孔道两端冒出浓浆并封闭排气孔后,宜再继续加压至0.5~0.6N/mm2,稍后再封闭灌浆孔。灌浆顺序宜先灌注下层孔道。灌浆中的有关问题介绍如下:

(1)灌浆前孔道是否用压力水冲洗问题。从理论上讲在灌浆前用水冲洗混凝土孔壁,润湿孔壁混凝土有利于水泥浆与混凝土的粘结;但是用水冲洗后,如没有采取有效措施排除孔道中的积水,势必在灌浆初期增大水灰比,再加上灌浆过程中不注意排气和排水或最后稳压不足,可能形成较多的月牙形孔隙。因此在灌浆前可以不必用水冲洗混凝土孔壁,理由是水泥浆的水灰比较大,游离水分较多,加上灌浆压力下水的离析,有足够的水分湿润孔壁。

(2)二次灌浆问题。试验认为多数是可以灌进去的,而且当第二次灌浆压力达0.4N/mm2时,说明第一次灌浆后水泥浆的泌水被压出来了,二次灌浆有效果;但第二次灌浆时间要掌握恰当,一般在水泥浆泌水基本完成,初凝尚未开始时进行(夏季约30~45min,冬季约1~2h)。丰台桥梁厂通过压浆试验认为:对较在的孔道或预埋管孔道,宜采用二次灌浆法;对较小孔径的混凝土孔道,其孔壁具有较高的渗水能力,采用一次灌浆即可。

(3)低温灌浆问题。孔道灌浆后,水泥浆内的游离水在低温下结冰,将混凝土撑裂,造成沿孔道位置混凝土出现"冻害裂缝"。此裂缝宽度可达0.1~0.3mm。当气温上升至0℃以上,则裂缝明显收敛,残余宽度为0.03~0.05mm。

冷天施工时,灌浆前孔道周边的温

度应在5℃以上,水泥浆的温度在灌浆后至少有5d保持在5℃以上。灌浆时水泥浆的温度宜为10~25℃。

灌浆前如果通入50℃的温水,对洗净孔道与提高孔道附近的温度是有效的。根据三台桥梁厂试验在水泥浆中加入适量的加气剂就可免除冻害。此外,掺减少剂等有助于减少游离水,避免冻害。