CN110438903A - 竖向预应力螺纹钢筋张拉施工方法及质量检测方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种竖向预应力螺纹钢筋张拉施工方法，包括：1)在预应力结构上安装钢筋支架，并在钢筋支架间隙的多个预定位置处固定安设预应力管道；2)沿每个预应力管道的外壁埋设螺旋加强筋，在螺旋加强筋的端头位置处预应力管道的外壁上套设锚垫板；3)在钢筋支架间隙施作砼浇筑，进行砼养护直至达到设计要求；4)清理每个预应力管道的内腔，在每个预应力管道的内腔中穿入预应力筋，在每个预应力筋的固定端安装用于固定预应力筋的固定螺母，并在每个预应力筋的自由端安装锚固螺母；5)使用张拉设备对每个预应力筋进行张拉直至达到设计张拉应力，张拉完成后紧固锚固螺母以将预应力筋锚固。还提供一种竖向预应力螺纹钢筋张拉质量检测方法。

Description

竖向预应力螺纹钢筋张拉施工方法及质量检测方法
技术领域
本发明涉及预应力螺纹钢筋张拉技术领域，具体地，涉及一种竖向预应力螺纹钢筋张拉施工方法及质量检测方法。
背景技术
混凝土箱梁以其在经济合理性和工艺成熟性上的优势，在我国大跨径桥梁建设中得到广泛的应用，竖向预应力螺纹钢筋被大量用于浇筑混凝土箱梁中，但随着大跨径桥梁逐步投入营运和经历荷载及时间的考验，竖向预应力螺纹钢筋的预应力张拉不到位的情况，甚至少数竖向预应力螺纹钢筋内无预应力的情况，导致浇筑混凝土箱梁较为普遍的出现各种不同性质的裂缝，引起人们对工程质量的怀疑，甚至会发生严重的垮桥工程事故。
发明内容
本发明的目的是提供一种竖向预应力螺纹钢筋张拉施工方法及质量检测方法，防范混凝土构件中的预应力损失，保障混凝土构件的预应力施工质量。
本发明提供的竖向预应力螺纹钢筋张拉施工方法，包括以下步骤：1)在预应力结构上安装钢筋支架，并在所述钢筋支架间隙的多个预定位置处固定安设预应力管道；2)沿每个所述预应力管道的外壁埋设螺旋加强筋，在所述螺旋加强筋的端头位置处所述预应力管道的外壁上套设锚垫板；3)在所述钢筋支架间隙施作砼浇筑，进行砼养护直至达到设计要求；4)清理每个所述预应力管道的内腔，在每个所述预应力管道的内腔中穿入预应力筋，在每个所述预应力筋的固定端安装用于固定所述预应力筋的固定螺母，并且在每个所述预应力筋的自由端安装锚固螺母；5)使用张拉设备对每个所述预应力筋进行张拉直至达到设计张拉应力，在张拉完成后紧固所述锚固螺母以将所述预应力筋锚固。
优选地，在步骤2)中，所述锚垫板垂直于所述预应力管道的中轴线套设在所述预应力管道的外壁上。
优选地，所述锚垫板与所述锚固螺母的中轴线重合，重合角度误差小于1度。
优选地，在步骤4)中，在每个所述预应力管道的内腔中穿入预应力筋包括：使用以预定间距纵向布置定位孔的定位板，将所述多个预应力筋穿过定位板上对应的定位孔之后再穿入所述预应力管道的内腔中。
优选地，在步骤5)中，所述张拉设备包括穿心式千斤顶、智能张拉机、拉杆以及提供张拉反力的撑脚。
优选地，步骤5)中对所述预应力筋进行张拉的过程中，所述穿心式千斤顶、拉杆和所述预应力筋的中心保持在同一直线上。
另一方面，本发明还提供一种竖向预应力螺纹钢筋张拉施工质量检测方法，该质量检测方法用于对本发明提供的竖向预应力螺纹钢筋张拉施工方法完成张拉的预应力筋进行质量检测，该质量检测方法包括以下步骤：测量所述预应力筋外露端端部到锚固位置的长度；在所述预应力筋的外露端端部装设加速度传感器；使用橡胶锤击振所述预应力筋的外露端，通过与所述加速度传感器电连接的振动信号巡检仪采集所述预应力筋的振动频率；根据采集到的所述振动频率是否在设计规定值的范围内来判定所述预应力筋的张拉力是否达标。
本发明提供的竖向预应力螺纹钢筋张拉施工方法，通过有效的张拉，可以防范混凝土构件中的预应力损失，保障混凝土构件的预应力施工质量。本发明提供的竖向预应力螺纹钢筋张拉施工质量检测方法是评估预应力质量的有效方法，是基于结构动力学理论得到竖向预应力螺纹钢筋外露段的自振频率与张拉力的关系，进而提出的竖向预应力张拉力测试方法，有助于施工人员对预应力不足情况做出迅速处置，保证了预应力施工质量。
本发明实施例的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
附图是用来提供对本发明实施例的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明实施例，但并不构成对本发明实施例的限制。在附图中：
图1是根据本发明实施方式的竖向预应力螺纹钢筋张拉施工方法的步骤流程图；
图2是根据本发明实施方式的竖向预应力螺纹钢筋张拉施工质量检测方法的步骤流程图；
图3是根据本发明实施方式的竖向预应力螺纹钢筋张拉施工方法中预应力筋的安装示意图。
附图标记说明
1 预应力管道 2 螺旋加强筋
3 锚垫板 4 预应力筋
5 锚固螺母
具体实施方式
以下结合附图对本发明实施例的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明实施例，并不用于限制本发明实施例。
下面结合附图，对本发明实施例中的技术方案进行详细描述。
竖向预应力螺纹钢筋被大量用于混凝土构件中，尤其是在大跨径桥梁的混凝土箱梁中，在对一些桥梁的实际调查发现，竖向预应力螺纹钢筋的预应力张拉不到位的情况比较常见，甚至少数竖向预应力螺纹钢筋内无预应力，会导致箱梁在施工期或运营期发生开裂及下挠，造成安全隐患，影响桥梁的正常使用。
根据本发明的技术方案，针对竖向预应力螺纹钢筋张拉施工普遍存在的质量不足问题，提出一种竖向预应力螺纹钢筋张拉施工方法。
本发明提供一种竖向预应力螺纹钢筋张拉施工方法，如图1、图3所示，包括以下步骤：1)在预应力结构上安装钢筋支架，并在所述钢筋支架间隙的多个预定位置处固定安设预应力管道1；2)沿每个所述预应力管道1的外壁埋设螺旋加强筋2，在所述螺旋加强筋2的端头位置处所述预应力管道1的外壁上套设锚垫板3；3)在所述钢筋支架间隙施作砼浇筑，进行砼养护直至达到设计要求；4)清理每个所述预应力管道1的内腔，在每个所述预应力管道1的内腔中穿入预应力筋4，在每个所述预应力筋4的固定端安装用于固定所述预应力筋4的固定螺母，并且在每个所述预应力筋4的自由端安装锚固螺母5；5)使用张拉设备对每个所述预应力筋4进行张拉直至达到设计张拉应力，在张拉完成后紧固所述锚固螺母5以将所述预应力筋4锚固。
根据本发明的一种实施方式，优选地，在步骤1)中，所述多个预应力管道1分别与相邻的钢筋支架通过焊接方式固定，以保证所述预应力管道1安装牢固。
根据本发明的一种实施方式，在步骤1)中，所述预应力管道1采用金属圆形波纹管或塑料圆形波纹管，起到成孔、导向和定位的作用。例如可以根据实际使用情况选用外径为56毫米的金属圆形波纹管或者外径为50毫米的塑料圆形波纹管。
根据本发明的技术方案，在步骤2)中，为了防止张拉时所述锚垫板3塌陷而造成受力不均，在所述预应力管道1的外壁埋设螺旋加强筋2，所述锚垫板3套设在所述预应力管道1的外壁上在所述螺旋加强筋2的端头位置处，在张拉的过程中，所述锚垫板3受到压力，所述螺旋加强筋2给所述锚垫板3提供均匀的支撑力，使得张拉力能够均匀分布。
根据本发明的一种实施方式，所述锚垫板3与所述螺旋加强筋2紧贴并绑扎固定，以防止所述锚垫板3受压时的承受压力不够，以及张拉时由于所述锚垫板3下部混凝土拉坏后导致的预应力损失过大。
根据本发明的一种实施方式，在步骤2)中，所述锚垫板3垂直于所述预应力管道1的中轴线套设在所述预应力管道1的外壁上。优选地，所述锚垫板3与所述锚固螺母5的中轴线重合，重合角度误差小于1度。锚固预应力损失与所述锚垫板3的安装倾角的大小有直接关系，锚固预应力损失随所述锚垫板3安装的倾角增大而增大，因此在施工中保证所述锚垫板3的平面与所述预应力管道1的中轴线垂直并定位牢固，并保证所述锚垫板3与所述锚固螺母5的中轴线重合角度误差小于1度，有利于减少预应力的损失。
根据本发明的技术方案，包括步骤3)在所述钢筋支架间隙施作砼浇筑，进行砼养护直至达到设计要求。在砼浇筑的施工过程中，边振捣边浇筑，且振捣棒不得碰触所述预应力管道1，并确保所述预应力管道1不发生位移，以避免所述预应力管道1受伤，或造成成孔尺寸偏差过大以及波纹管漏浆；在砼浇筑施工完成后，对所述预应力管道1通水或通气进行检查，若发现进浆或管道堵塞，及时进行处理，以免影响以后预应力的施加。
根据本发明的技术方案，在步骤4)中，所述预应力筋4的作用是通过张拉使得所述预应力筋4伸长，并锚固于混凝土中，通过混凝土阻止所述预应力筋4的自由回缩，使混凝土构件在承担使用荷载以前在其内部形成一种人为的应力状态，并使结构在使用阶段所产生的部分主拉应力能被预加压应力抵消，有效地消除或延缓桥梁裂缝的出现和开展，提高结构的耐久性，并相应增加混凝土构件的刚度。
根据本发明的一种实施方式，优选地，在步骤4)中，所述预应力筋4采用高强度螺纹钢筋，例如，可以根据实际使用情况在选择直径为25毫米、32毫米、36毫米或40毫米等规格的高强度螺纹钢筋。
根据本发明的一种实施方式，所述预应力筋4外露端的长度不小于设计值，以保证张拉的效果。
根据本发明的一种实施方式，在步骤4)中，在每个所述预应力管道1的内腔中穿入预应力筋4包括：使用以预定间距纵向布置定位孔的定位板，将所述多个预应力筋4穿过定位板上对应的定位孔之后再穿入所述预应力管道1的内腔中，以保证所述预应力筋4定位的准确性。优选地，所述定位板选用1厘米厚的矩形钢板，在所述定位板上开设有按照预定设计间距纵向布置的圆形通孔，开孔尺寸大于等于所述预应力筋4的外径尺寸。
根据本发明的技术方案，包括步骤5)使用张拉设备对每个所述预应力筋4进行张拉直至达到设计张拉应力，在张拉完成后紧固所述锚固螺母5以将所述预应力筋4锚固。将所述预应力筋4张拉至设计控制应力，通过扭矩扳手旋紧所述锚固螺母5并释放千斤顶，进而实现所述预应力筋4的锚固。根据本发明的一种实施方式，在竖向所述预应力筋4张拉到设计应力并满足锚固条件后，应使用经过标定的扭矩扳手，均匀施加确定的扭矩拧紧所述锚固螺母5,而后释放千斤顶。
根据本发明的一种实施方式，在步骤5)中，所述张拉设备包括穿心式千斤顶、智能张拉机、拉杆以及提供张拉反力的撑脚。
所述穿心式千斤顶为螺纹钢筋配套使用的专用千斤顶；通过智能张拉机，可以不依靠手动控制，利用计算机控制和监测张拉过程的张拉控制设备，使得张拉控制更精确。
根据本发明的一种实施方式，优选地，在步骤5)中对所述预应力筋4进行张拉的过程中，所述穿心式千斤顶、拉杆和所述预应力筋4的中心保持在同一直线上，以减少张拉回缩量。
预应力结构自身和外部原因均会引起预应力损失，预应力损失过大会导致后期结构病害的产生，因此开展预应力质量检测就十分必要。
另一方面，如图2所示，本发明还提供一种竖向预应力螺纹钢筋张拉施工质量检测方法，该质量检测方法用于对采用本发明提供的竖向预应力螺纹钢筋张拉施工方法完成张拉的预应力筋4进行质量检测，该质量检测方法包括以下步骤：测量所述预应力筋4外露端端部到锚固位置的长度；在所述预应力筋4的外露端端部装设加速度传感器；使用橡胶锤击振所述预应力筋4的外露端，通过与所述加速度传感器电连接的振动信号巡检仪采集所述预应力筋4的振动频率；根据采集到的所述振动频率是否在设计规定值的范围内来判定所述预应力筋4的张拉力是否达标。
振动信号巡检仪为振动频谱检测专用设备，能够同时测量振动加速度、速度和位移，检测时采集分析振动信号并实时输出振动时间波形、频谱曲线、阶次谱等，为现场判定张拉力是否达到设计要求提供依据；根据实际需要，可以选用频宽介于1赫兹-20千赫兹的加速度传感器。
质量检测时，将加速度传感器装设于所述预应力筋4的外露端端部，使用振动信号巡检仪采集时间波形曲线，处理获得预应力筋4的振动频率。量测所述预应力筋4外露端端部到锚固位置的长度，根据所述预应力筋4外露端长度将所述振动频率与标定的基本振动频率表进行对比，若采集到的预应力筋4的振动频率在设计规定值的范围内，则判断预应力筋4的张拉力达标。若采集到的预应力筋4的振动频率不在设计规定值的范围内，则判断预应力筋4的张拉力不达标。
本发明提供的竖向预应力螺纹钢筋张拉施工方法，通过有效的张拉，能够防范混凝土构件中的预应力损失，保障混凝土构件的预应力施工质量。
本发明提供的竖向预应力螺纹钢筋张拉施工质量检测方法是评估预应力质量的有效方法，是基于结构动力学理论得到竖向预应力螺纹钢筋外露段的自振频率与张拉力的关系，进而提出的竖向预应力张拉力测试方法，有助于施工人员对预应力不足情况做出迅速处置，保证了预应力施工质量。
以上结合附图详细描述了本发明实施例的可选实施方式，但是，本发明实施例并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明实施例的技术构思范围内，可以对本发明实施例的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明实施例的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明实施例对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本发明实施例的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明实施例的思想，其同样应当视为本发明实施例所公开的内容。

Claims (7)

1.一种竖向预应力螺纹钢筋张拉施工方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
1)在预应力结构上安装钢筋支架，并在所述钢筋支架间隙的多个预定位置处固定安设预应力管道(1)；
2)沿每个所述预应力管道(1)的外壁埋设螺旋加强筋(2)，在所述螺旋加强筋(2)的端头位置处所述预应力管道(1)的外壁上套设锚垫板(3)；
3)在所述钢筋支架间隙施作砼浇筑，进行砼养护直至达到设计要求；
4)清理每个所述预应力管道(1)的内腔，在每个所述预应力管道(1)的内腔中穿入预应力筋(4)，在每个所述预应力筋(4)的固定端安装用于固定所述预应力筋(4)的固定螺母，并且在每个所述预应力筋(4)的自由端安装锚固螺母(5)；
5)使用张拉设备对每个所述预应力筋(4)进行张拉直至达到设计张拉应力，在张拉完成后紧固所述锚固螺母(5)以将所述预应力筋(4)锚固。
2.根据权利要求1所述的竖向预应力螺纹钢筋张拉施工方法，其特征在于，在步骤2)中，所述锚垫板(3)垂直于所述预应力管道(1)的中轴线套设在所述预应力管道(1)的外壁上。
3.根据权利要求2所述的竖向预应力螺纹钢筋张拉施工方法，其特征在于，所述锚垫板(3)与所述锚固螺母(5)的中轴线重合，重合角度误差小于1度。
4.根据权利要求1所述的竖向预应力螺纹钢筋张拉施工方法，其特征在于，在步骤4)中，在每个所述预应力管道(1)的内腔中穿入预应力筋(4)包括：使用以预定间距纵向布置定位孔的定位板，将所述多个预应力筋(4)穿过定位板上对应的定位孔之后再穿入所述预应力管道(1)的内腔中。
5.根据权利要求1所述的竖向预应力螺纹钢筋张拉施工方法，其特征在于，在步骤5)中，所述张拉设备包括穿心式千斤顶、智能张拉机、拉杆以及提供张拉反力的撑脚。
6.根据权利要求5所述的竖向预应力螺纹钢筋张拉施工方法，其特征在于，步骤5)中对所述预应力筋(4)进行张拉的过程中，所述穿心式千斤顶、拉杆和所述预应力筋(4)的中心保持在同一直线上。
7.一种竖向预应力螺纹钢筋张拉施工质量检测方法，其特征在于，该质量检测方法用于对采用权利要求1-6中任一项权利要求所述的竖向预应力螺纹钢筋张拉施工方法完成张拉的预应力筋(4)进行质量检测，该质量检测方法包括以下步骤：
测量所述预应力筋(4)外露端端部到锚固位置的长度；
在所述预应力筋(4)的外露端端部装设加速度传感器；
使用橡胶锤击振所述预应力筋(4)的外露端，通过与所述加速度传感器电连接的振动信号巡检仪采集所述预应力筋(4)的振动频率；
根据采集到的所述振动频率是否在设计规定值的范围内来判定所述预应力筋(4)的张拉力是否达标。
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