CN101538942A - 一种先张法预应力筋张拉及放张工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种先张法预应力筋张拉及放张工艺，首先，所述预应力筋张拉采用：主动端单端单根初调、整体终张，被动端整体补张，先直线束后折线束的顺序张拉，其次所述预应力筋整体放张。本发明在很大程度细化、优化了张拉和放张施工过程的各个环节，提高了安全性和经济性。本发明可广泛应用于先张法预应力结构力筋的下料长度的控制，单根初调、整体张拉、整体放张工艺的操作，并经实践证明本发明工艺取得明显的效果，可广泛推广应用在折线配筋和一般类型先张法结构的预应力张拉、放张施工中。

Description

一种先张法预应力筋张拉及放张工艺

技术领域

本发明涉及先张法预应力混凝土结构，尤其是涉及一种先张法预应力混凝土结构施工中的一种先张法预应力筋的张拉及放张工艺。

背景技术

在先张法预应力混凝土结构施工中，预应力筋的张拉和放张是结构施工的关键环节。此工艺的合理与否直接关系到施工过程是否安全，张拉力是否达到设计标准，结构承载力是否达到设计要求，是否经济等。

尽管我国的先张法混凝土结构的生产始于上世纪60年代，但是发展比较缓慢，主要集中在20m以下的跨度，吨位比较小。其中一个关键的制约因素是张拉和放张工艺的安全性、合理性和经济性。

目前的先张法施工按照张拉方法大致有：单根张拉、单根放张，单根初调、整体张拉、整体放张两大类方法；根据预应力筋的使用情况又可分为：使用连接器接长和不使用连接器两类；连接器的使用又可分为：线线连接器(钢绞线接钢绞线)和线杆连接器(钢绞线接精扎螺纹钢)两类。以上方法各有千秋，但是从保证施工质量和安全、提高操作效率和设计的要求，先张法结构的规模化生产工艺更趋向于单根初调、整体张拉、整体放张，连接器接长。目前国内外的设计和施工也基本都是采用这类工艺。

由于先张法的生产顺序是先张拉预应力筋再浇筑混凝土，待混凝土强度达到设计要求后再放张预应力筋使结构具有承载力，与后张预应力混凝土结构的施工顺序相反。正是由于这相反的施工顺序，使先张法施工的大部分施工环节处于裸露的预应力筋高应力环境中，操作不当易引发预应力筋断裂飞锚伤人事故，同时混凝土浇筑过程和之后如发生断、滑丝易无法补救。因此对先张法张拉、放张工艺提出了更严格的要求。首先要求预应力筋在张拉过程和结构混凝土具有一定强度的高应力状态下不发生断、滑丝(尤其是混凝土浇筑结束前)和飞锚；其次由于放张时需要超顶，规范要求放张的最大应力σ≤0.8f_yj，而鄄城黄河大桥50mT梁的锚下控制应力σ_con≤0.75f_yj，放张时的应力富余更少，要求实施安全可靠的工艺；工艺要求充分考虑各项施工摩租，能够保证锚下控制应力满足设计要求，具有可控性。

随着结构跨度的增加，预应力筋必须采用折线配筋设计。先张法折线配筋预应力混凝土结构的设计和应用源于欧美的发达国家，技术比较成熟。但是先张法折线配筋施工在我国应用时间短，也仅在青藏铁路有批量的应用，公路工程也仅有几十片35m箱梁的应用，可借鉴的经验少。折线筋张拉的关键环节是转折器的设计和与之相适应的张拉、放张工艺，转折器要求具有能够沿顺桥向微量纵移和绕转折点转动的功能。国内已应用的转折器弯折钢绞线的根数都为14根，黄河大桥50mT梁需要弯折18根钢绞线，是目前国内弯折最多的。

发明内容

本发明的目的是提供一种安全、经济、合理的先张法预应力筋的张拉及放张工艺。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：一种先张法预应力筋张拉及放张工艺，首先，所述预应力筋张拉顺序采用：主动端单端单根初调，整体终张，在所述主动端单端单根初调，整体终张步骤中预应力筋按照先直线束后折线束的顺序依次张拉，其中，

所述主动端单端单根初调是要求对预应力筋逐排对称张拉，按照由下向上、由内到外的顺序逐根初调；

所述整体终张包括主动端整体终张和被动端整体补张：

所述主动端整体终张，首先顶推主动端终张横梁，顶推过程开始阶段以行程控制为主，确保横梁两端同步，在顶推行程比理论伸长量小3～2cm时，开始以油压控制顶推，保证横梁两端基本同步，顶推过程同步旋转螺旋支撑跟进，顶推到终张油压后拧紧螺旋支撑；

所述被动端整体补张，被动端整体补张操作方法与所述主动端整体终张方法一致，被动端此时行程在2-3cm间，操作以油压控制行程；

所述预应力筋按照先直线束后折线束的顺序依次张拉过程中：

主动端单根初调张拉步骤为：直线束：0→30％σ_con→折线束：0→30％σ_con→直线束：30％σ_con→75％σ_con→折线束：30％σ_con→75％σ_con；

整体终张步骤为：主动端直线束：75％σ_con→100％σ_con→被动端直线束补张：100％σ_con→主动端折线线束：75％σ_con→100％σ_con→被动端折线束补张：100％σ_con；其次，所述预应力筋整体放张，其中放张工艺步骤为：

1)、用乙炔火焰切断两个转折器，同时将所有液压千斤顶安装到位，接通油路、电路，打开油泵使油顶空转，反复给油缸供油、回油数次以排空顶内空气；

2)、支撑体系转换

①、给主动端上横梁的一个液压千斤顶供油，当油压升至较终张油压低约1Mpa时开始缓慢供油，加压速度大于2Mpa/min，同时用扳手试着拧螺旋支撑的螺杆，如螺杆不能旋转则继续缓慢供油，按1Mpa/级分级加压，升级的同时继续拧螺杆，直至螺杆可以旋转回程，待螺旋支持回程后，适当将此液压千斤顶减压5～10Mpa后稳压；

②、开始给主动端上横梁的另一个液压千斤顶供油，当油压升至较终张油压低1-2Mpa时开始缓慢供油，加压速度、分级以及拧松螺旋支撑操作同前步骤①；

③、给主动端下横梁的一个液压千斤顶供油，当油压升至较终张油压低0.5-1Mpa时开始缓慢供油，加压速度、分级以及拧松螺旋支撑操作同前步骤①，待螺旋支持回程后，将液压千斤顶减压5～10Mpa再继续稳压；

④、开始给主动端下横梁的另一个液压千斤顶供油，当油压升至较终张油压低1-2Mpa时开始缓慢供油，加压速度、分级及拧松螺旋支撑操作同前步骤①；

⑤、再将主动端上下横梁油压降低，比终张油压低5～10Mpa；

⑥、采用①～⑤步骤与主动端相同的方法和顺序将被动端的支撑体系转换；

3)、横梁两端开始分级同步降低千斤顶油压，控制在10Mpa/级，油压每降一级静停20～30秒左右，确保加载均匀，梁体起拱、弹性压缩无不均匀或突然剧烈反应。

本发明的有益效果是：

①、在张拉过程中很好的控制了张拉力，确保锚下应力满足要求；

②、放张的控制安全性成倍提高；

③、在施工工艺过程中操作较简单，材料用量较少；

④、在施工工艺过程中使用的钢绞线的下料长度减少，节约了生产成本。

本发明在很大程度细化、优化了张拉和放张施工过程的各个环节，提高了安全性和经济性。本发明可广泛应用于先张法预应力结构力筋的下料长度的控制，单根初调、整体张拉、整体放张工艺的操作，并经实践证明本发明工艺取得明显的效果，可广泛推广应用在折线配筋和一般类型先张法结构的预应力张拉、放张施工中。

具体实施方式

本发明先张法预应力筋的张拉及放张工艺中要使用到的设备和实现工艺前的准备。

1、张拉设备

单根初调采用QYC27t前卡式千斤顶，整体张拉、放张设备选用YDD250t和YDD500t千斤顶，支撑选用150t和250t螺旋支撑。钢绞线连接采用YM15L-JX连接器，锚固采用YM15-G锚具。其他还有与之配套的张拉横梁、转折器等都可以采用现有的装置或设备。

2、折线预应力筋弯起器

折线预应力筋弯起器是实现折线配筋的关键设备，目前国内采用的折线筋有两类，一类是青藏铁路24m先张法折线配筋T梁所用的滚轴式弯起器，另一类是公路所用单拉板弯起器。前者为滚动摩擦，后者介于静摩擦和动摩擦之间。前者的弯起器摩租损失小于后者，但是前者结构加工复杂，且体积庞大。后者虽然简单，但是焊接工艺复杂，尤其是“十”字形焊缝质量要求高，同时由于钢绞线与转折器接触面无光滑过度面，有棱角，预应力筋在张拉的过程中会被转折器啃伤，在高应力状态下不安全。

经对比分析并结合项目实际的条件，本发明采用滚轴式弯起器，弯起器只具备转动功能，不考虑纵移功能。埋入部分采用Q235δ＝10mm的板，滚轴采用φ22mm圆钢，埋入部分下端通过φ65mm销轴与下部连接。结构简单、轻巧、实用，满足施工和安全要求。

3、预应力筋下料

为最大限度的降低预应力钢绞线的消耗，工作钢绞线的下料长度取为埋入梁体内的工作长度，两端不足部分用工具钢绞线通过连接器接长并锚固于张拉横梁上，其中工具钢绞线可反复使用多次。

4、张拉横梁初始位置设置

根据张拉的前后顺序将两端的张拉横梁分为主动端和被动端，初调和终张都在主动端完成，被动端负责补张。因此主动端横梁位移较大，被动端位移小，同时根据放张时张拉横梁回程的特点预留足够的回程间隙。所以主动端张拉横梁和螺旋支撑的初始预留间隙为0，被动端预留间隙不小于5cm。由螺旋支撑体系支撑张拉横梁。

5、张拉支承体系

本张拉体系终张采用YDD250t和YDD500t液压顶终张，采用螺旋支撑(机械千斤顶)支撑锁定。上横梁终张使用2台YDD250t，与之配套的是4个150t螺旋支撑。下横梁终张使用2台YDD500t，与之配套的是4个250t螺旋支撑。每个液压千斤顶配备2个螺旋支撑，一个张拉横梁配备2台液压千斤顶、4个螺旋支撑。其中液压千斤顶只在整体顶推和整体放张时工作，其他时间取下来由螺旋支撑支撑张拉横梁，从而减少了液压千斤顶的设备投入量。

生产过程中张拉横梁存在4次支撑体系转换，依次为：螺旋支撑(初调阶段)→液压千斤顶终张(终张阶段)→螺旋支撑(机械锁定、混凝土浇筑、等强阶段)→液压千斤顶放张。在各个阶段千斤顶和螺旋支撑交替支撑张拉横梁。

6、预应力筋穿束

梁体钢筋绑扎完毕后开始穿预应力筋。穿束按照先折线后直线、自下而上、由内到外的顺序出入，穿入一根锚固一根。首先将预应力筋穿过主动端张拉横梁相应预留孔道，再穿过钢筋骨架，然后端部与被动端工具钢绞线连接、尾部与主动端钢绞线连接，最后将两端工具钢绞线锚固与两端的张拉横梁之上。

被动端的连接器要求位于端面钢筋外侧约15～20cm处，可确保被动端的张拉行程。

发明了一种先张法预应力筋张拉及放张工艺，首先，所述预应力筋张拉顺序采用：主动端单端单根初调，整体终张，在所述主动端单端单根初调，整体终张步骤中预应力筋按照先直线束后折线束的顺序依次张拉，其中，

所述主动端单端单根初调是要求对预应力筋逐排对称张拉，按照由下向上、由内到外的顺序逐根初调；

所述整体终张包括主动端整体终张和被动端整体补张：

所述主动端整体终张，首先顶推主动端终张横梁，顶推过程开始阶段以行程控制为主，确保横梁两端同步，在顶推行程比理论伸长量小3～2cm时，开始以油压控制顶推，保证横梁两端基本同步，顶推过程同步旋转螺旋支撑跟进，顶推到终张油压后拧紧螺旋支撑；

所述被动端整体补张，被动端整体补张操作方法与所述主动端整体终张方法一致，被动端此时行程在2-3cm间，操作以油压控制行程；

所述预应力筋按照先直线束后折线束的顺序依次张拉过程中：

主动端单根初调张拉步骤为：直线束：0→30％σ_con→折线束：0→30％σ_con→直线束：30％σ_con→75％σ_con→折线束：30％σ_con→75％σ_con；

整体终张步骤为：主动端直线束：75％σ_con→100％σ_con→被动端直线束补张：100％σ_con→主动端折线线束：75％σ_con→100％σ_con→被动端折线束补张：100％σ_con；

其次，所述预应力筋整体放张，其中放张工艺步骤为：

1)、用乙炔火焰切断两个转折器，同时将所有液压千斤顶安装到位，接通油路、电路，打开油泵使油顶空转，反复给油缸供油、回油数次以排空顶内空气；

2)、支撑体系转换

①、给主动端上横梁的一个液压千斤顶供油，当油压升至较终张油压低约1Mpa时开始缓慢供油，加压速度大于2Mpa/min，同时用扳手试着拧螺旋支撑的螺杆，如螺杆不能旋转则继续缓慢供油，按1Mpa/级分级加压，升级的同时继续拧螺杆，直至螺杆可以旋转回程，待螺旋支持回程后，适当将此液压千斤顶减压5～10Mpa后稳压；

②、开始给主动端上横梁的另一个液压千斤顶供油，当油压升至较终张油压低1-2Mpa时开始缓慢供油，加压速度、分级以及拧松螺旋支撑操作同前步骤①；

③、给主动端下横梁的一个液压千斤顶供油，当油压升至较终张油压低0.5-1Mpa时开始缓慢供油，加压速度、分级以及拧松螺旋支撑操作同前步骤①，待螺旋支持回程后，将液压千斤顶减压5～10Mpa再继续稳压；

④、开始给主动端下横梁的另一个液压千斤顶供油，当油压升至较终张油压低1-2Mpa时开始缓慢供油，加压速度、分级及拧松螺旋支撑操作同前步骤①；

⑤、再将主动端上下横梁油压降低，比终张油压低5～10Mpa；

⑥、采用①～⑤步骤与主动端相同的方法和顺序将被动端的支撑体系转换；

3)、横梁两端开始分级同步降低千斤顶油压，控制在10Mpa/级，油压每降一级静停20～30秒左右，确保加载均匀，梁体起拱、弹性压缩无不均匀或突然剧烈反应。

本发明先张法预应力筋的张拉及放张具体工艺如下：

1、预应力筋单根初调、整体终张

预应力筋张拉采用：主动端单端单根初调、整体终张(包含主动端整体终张和被动端整体补张)，先直线束后折线束的顺序张拉。

1)、初调是要求逐排对称张拉，按照由下向上、由内到外的顺序逐根初调。主动端单根初调张拉步骤：直线束0→30％σ_con→折线束：0→30％σ_con→直线束：30％σ_con→75％σ_con→折线束：30％σ_con→75％σ_con；

2)、整体终张安排在混凝土浇筑前约2小时，原则要求尽量缩短两道工序的间隔时间。

3}、主动端终张

首先顶推主动端终张横梁，顶推过程开始阶段以行程控制为主，确保横梁两端同步。在顶推行程较理论伸长量小3～2cm时，开始以油压控制顶推。这样可最终保证横梁两端基本同步。顶推过程同步旋转螺旋支撑跟进，顶推到终张油压后拧紧螺旋支撑。

4)、被动端补张

先张法结构设计时不考虑预应力摩租损失，但是由于制梁的设备和工艺引起预应力摩租损失又客观存在，这些损失需要在现场试验测定然后再施加上去。被动端补张就是将被动端发生的预应力损失补偿。被动端补张操作方法类似主动端。但是由于被动端此时行程已经很小，都在2-3cm间，操作以油压控制行程。

整体终张步骤：主动端直线束：75％σ_con→100％σ_con→被动端直线束补张：100％σ_con→主动端折线线束：75％σ_con→100％σ_con→被动端折线束补张：100％σ_con。

5)、支撑体系转换

当个液压千斤顶都已顶推到终张压力，且配套的螺旋支撑也已经锁定后，将液压千斤顶回油至零，使张拉横梁由千斤顶支持体系转换为螺旋支撑体系，取下千斤顶至下一个工作台座。

本步骤中，由于每个液压千斤顶供油后顶升速度不同，两端4台顶同时顶推时，会出现张梁横梁两侧行程差异较大，导致每根预应力筋应力有一定差异，同时对顶的受力也不利易伤顶。分主动端和被动端先后张拉时，每次仅操作一根横梁的2台千斤顶，操作的同步性、可操作性大大提高；配合了连接器的使用，缩短工作钢绞线的下料长度，节约了材料。

2、预应力筋整体放张

随梁养护混凝土试件抗压强度R≥45Mpa后，满足放张的强度要求，开始准备放张工作。预应力筋整体放张采用超顶放张，但是放张时利用杠杆原理，较两端同时超顶成倍的提高了安全性和可控性。杠杆原理及交替顶升一根张拉横梁两端的液压千斤顶。此方法既能提供松螺旋支撑的间隙，同时成倍的减小了预应力筋的应力增量。

1)、首先用乙炔火焰切断两个转折器，同时将所有液压千斤顶安装到位，接通油路、电路。打开油泵使油顶空转，反复给油缸供油、回油数次以排空顶内空气；

2)、支撑体系转换

支撑体系转换要求将螺旋支撑的横梁体系变为液压千斤顶支撑体系，它是放张的关键步骤。

①、给主动端上横梁的一个液压千斤顶供油，当油压升至较终张油压低约1Mpa时开始缓慢供油，加压速度大于2Mpa/min，同时用扳手试着拧螺旋支撑的螺杆。如螺杆不能旋转则继续缓慢供油，按2Mpa/级分级加压，升级的同时继续拧螺杆，直至螺杆可以旋转回程。一般超顶1Mpa就可松，未发生超2Mpa情况。待螺旋支持回程后，适当将此液压千斤顶减压5～10Mpa后稳压；

②、开始给主动端上横梁的另一个液压千斤顶供油，当油压升至较终张油压低约2Mpa时开始缓慢供油，加压速度、分级及拧松螺旋支撑操作同前。由于横梁的另一端千斤顶已降压，这个千斤顶可以轻松回程，一般较终张油表读数小1～3Mpa；

③、给主动端下横梁的一个液压千斤顶供油，当油压升至较终张油压低约1Mpa时开始缓慢供油，加压速度、分级及拧松螺旋支撑操作同前。待螺旋支持回程后，适当将液压千斤顶减压5～10Mpa再继续稳压；

④、开始给主动端下横梁的另一个液压千斤顶供油，当油压升至较终张油压低约2Mpa时开始缓慢供油，加压速度、分级及拧松螺旋支撑操作同前。由于前一千斤顶已降压，一般都可轻松回程；

⑤、再将主动端上下横梁油压降低，较终张油压低5～10Mpa为宜；

⑥、采用①～⑤步骤与主动端相同的方法和顺序将被动端的支撑体系转换；由于T梁的主动端横梁已经部分降压，被动端横梁的支撑体系转换会在小于终张压力下完成；

3)、横梁两端开始分级同步降低千斤顶油压，控制以10Mpa/级为宜。油压每降一级静停20～30秒左右，确保加载均匀，梁体起拱、弹性压缩无不均匀或突然剧烈反应。

Claims (2)

1、一种先张法预应力筋张拉及放张工艺，其特征在于：

首先，所述预应力筋张拉顺序采用：主动端单端单根初调，整体终张，在所述主动端单端单根初调，整体终张步骤中预应力筋按照先直线束后折线束的顺序依次张拉，其中，

所述主动端单端单根初调是要求对预应力筋逐排对称张拉，按照由下向上、由内到外的顺序逐根初调；

所述整体终张包括主动端整体终张和被动端整体补张：

所述主动端整体终张，首先顶推主动端终张横梁，顶推过程开始阶段以行程控制为主，确保横梁两端同步，在顶推行程比理论伸长量小3～2cm时，开始以油压控制顶推，保证横梁两端基本同步，顶推过程同步旋转螺旋支撑跟进，顶推到终张油压后拧紧螺旋支撑；

所述被动端整体补张，被动端整体补张操作方法与所述主动端整体终张方法一致，被动端此时行程在2-3cm间，操作以油压控制行程；

所述预应力筋按照先直线束后折线束的顺序依次张拉过程中：

主动端单根初调张拉步骤为：直线束：0→30％σσ_con→折线束：0→30％σ_con→直线束：30％σ_con→75％σ_con→折线束：30％σ_con→75％σ_con；

整体终张步骤为：主动端直线束：75％σ_con→100％σ_con→被动端直线束补张：100％σ_con→主动端折线线束：75％σ_con→100％σ_con→被动端折线束补张：100％σ_con；

其次，所述预应力筋整体放张，其中放张工艺步骤为：

1)、用乙炔火焰切断两个转折器，同时将所有液压千斤顶安装到位，接通油路、电路，打开油泵使油顶空转，反复给油缸供油、回油数次以排空顶内空气；

2)、支撑体系转换

①、给主动端上横梁的一个液压千斤顶供油，当油压升至较终张油压低约1Mpa时开始缓慢供油，加压速度大于2Mpa/min，同时用扳手试着拧螺旋支撑的螺杆，如螺杆不能旋转则继续缓慢供油，按1Mpa/级分级加压，升级的同时继续拧螺杆，直至螺杆可以旋转回程，待螺旋支持回程后，适当将此液压千斤顶减压5～10Mpa后稳压；

②、开始给主动端上横梁的另一个液压千斤顶供油，当油压升至较终张油压低1-2Mpa时开始缓慢供油，加压速度、分级以及拧松螺旋支撑操作同前步骤①；

③、给主动端下横梁的一个液压千斤顶供油，当油压升至较终张油压低0.5-1Mpa时开始缓慢供油，加压速度、分级以及拧松螺旋支撑操作同前步骤①，待螺旋支持回程后，将液压千斤顶减压5～10Mpa再继续稳压；

④、开始给主动端下横梁的另一个液压千斤顶供油，当油压升至较终张油压低1-2Mpa时开始缓慢供油，加压速度、分级及拧松螺旋支撑操作同前步骤①；

⑤、再将主动端上下横梁油压降低，比终张油压低5～10Mpa；

⑥、采用①～⑤步骤与主动端相同的方法和顺序将被动端的支撑体系转换；

3)、横梁两端开始分级同步降低千斤顶油压，控制在10Mpa/级，油压每降一级静停20～30秒左右，确保加载均匀，梁体起拱、弹性压缩无不均匀或突然剧烈反应。

2、根据权利要求1所述的先张法预应力筋张拉及放张工艺，其特征在于：所述预应力筋张拉过程中，包括支撑体系转换步骤，其中当液压千斤顶都已顶推到终张压力，且配套的螺旋支撑也已经锁定后，将液压千斤顶同油至零，使张拉横梁由千斤顶支持体系转换为螺旋支撑体系，取下千斤顶至下一个工作台座。