第1个回答 2011-11-29
现浇混凝土箱梁预应力张拉施工方案
一、 工程概况
某快速路某合同段二号桥为现浇预应力连续刚构箱梁，左幅桥面宽17.0m～
20.75m，底板宽12.0m~15.75m，右幅桥面宽17.0m，底板宽12.0m，梁高2.0m，梁
体采用50 号混凝土现浇。我合同段施工左右幅第二、三联，和A 匝道桥第三联，各
联桥跨径布置如下：
左二联跨径为：34.958＋41.334＋34.766＝111.058m;混凝土方量共1536.1m3；
左三联跨径为：42.128＋49.550＋41.036＝132.714m;混凝土方量共2277.7 m3；
右二联跨径为：35.058＋41.670＋35.226＝111.954m;混凝土方量共1472.2 m3；
右三联跨径为：42.836＋50.400＋38.099＝131.333m;混凝土方量共1799.7 m3；
A 匝道第三联：4×36.000＝144.000m；混凝土方量共697.0 m3。
二、 箱梁施工方案及预应力工程概况
本合同段的二号桥箱梁为T 型连续刚构，A 匝道桥第三联为连续梁。二号桥的
现浇支架采用贝雷桁架做为纵梁，支墩横梁采用工字钢，支撑结构为钢管支墩，整
个结构简称贝雷支架，A 匝道桥采用碗扣式满堂支架。二号桥按设计为整联整体浇
筑，但考虑到二号桥的箱梁混凝土量较大，最大的左三联有2277 方，计划分层浇筑，
先浇底板、腹板和横隔梁，然后浇顶板，一次张拉，预应力钢束采用12—Φj15.24
钢绞线，钢绞线标准强度为b MPa
y R = 1860 ，张拉端锚具为OVM15-12，成孔材料为
内径Φ90mm 金属波纹管；A 匝道桥第三联按图纸设计分四段浇筑，分段张拉，预应
力钢束采用17 — Φ j15.24 和4 — Φ j15.24 钢绞线， 钢绞线标准强度为
b MPa
y R = 1860 ，张拉端锚具为OVM15-17和BM15-4，成孔材料为内径Φ90mm 和70mm
×19mm 金属波纹管。预应力钢束和锚具具体数量见附表1（预应力工程要素表）。
三、 波纹管及锚板安装：
1. 波纹管的安装应和钢筋安装同时进行，要注意组织好钢筋和波纹管安装顺
序。
2. 预应力管道采用预埋波纹管，波纹管是用薄带钢用卷管机经成型机压波卷成
型，具有质量轻、刚度好、弯折方便、连接简单、摩阻系数小等优点。Φ90mm 圆形
波纹管允许制造偏差＋0.5mm，壁厚0.3mm；70mm×19mm 扁形波纹管允许偏差长边±
1.0mm，短边±0.5mm，壁厚0.3mm。波纹管外观应清洁，内外表面无油污，无引起
锈蚀的附着物，无孔洞和不规则的折皱，咬口无开裂、无脱扣。波纹管的接长可采
用大一号的同型波纹管作为接头管，接头管的长度，管径90mm 取30cm，两端用密
封胶带封裹，以防接头处漏浆。
3. 波纹管加工后，要妥善保管，要有防雨措施，不能放在有水或潮湿的地方，
防止管道生锈。
4. 波纹管按设计编号逐一安装，安装时严格按图纸设计给定孔道坐标位置固
定，要求保证安装的竖向，横向准确性，平弯、竖弯的地方要按设计设置准确的转
弯半径。同时用井字固定钢筋固定，定位钢筋每50cm 一道，弯道地方适当加密。定
位钢筋要与梁体钢筋用电焊焊牢，管道与定位钢筋用铅丝绑扎牢固，防止管道移动。
5. 波纹管安装时，要确保管内无杂物，管道敞口处，采用塑料胶布封堵。
6. 在每束波纹管在波峰处安装排浆管，排浆管用φ16mm 塑料管制作，管口用
塑料胶布严密封裹，防止进浆。
7. 施工中要注意保护波纹管，施工人员不得进行踩蹋或用工具敲击。或发现波
纹管局部变形，要及时进行更换处理。
8. 波纹管在安装时，如与普通构造钢筋发生矛盾时，应在现场技术人员同意的
前提下将普通钢筋适当移位，以确保波纹管孔道位置准确。
9. 安装时波纹管要远离电焊，切忌将波纹管当做接地导线，不可避免需电焊时
要用湿布保护好波纹管，若发现有孔洞，要及时用塑料胶布缠裹防漏。
10. 两端安装锚垫板及加强螺旋筋，并按每种锚具的规格将其固定（各锚具
规格可见附表2）。锚垫板要牢固地安装在端头模板上，定位螺栓要拧紧，垫板要与
孔道严格对中，并与孔道端部垂直，不能错位。锚垫板上的灌浆孔要采取封堵措施，
可用棉花塞堵。
四、 钢绞线下料和穿束：
1. 钢绞线的存放应有防雨措施，不能直接放在泥地上或露天堆放，以防生锈。
2. 钢绞线下料时，群锚每端伸出孔道外80cm，扁锚伸出孔道外20cm。下料长
度误差控制在5cm 内。
3. 钢绞线下料采用砂轮锯切割，在切口的两侧5cm 处预先用扎丝绑牢，防止切
割后切口松散。下好料的钢绞线下面必须垫木板或方木，防止泥土弄脏。
4. 钢绞线编束时，钢束要顺直，不得扭结，其头部要适当后错位，形成一圆顺
的尖端，用电焊焊固，并用塑料胶布缠裹严密、结实，每隔2m 绑一道扎丝。
5. 穿束前要对孔道进行清孔，可用空压机向孔道内吹气，将杂物吹出。
6. 穿束时用薄钢板制做成子弹头的套管，套在钢绞线端部。穿束采用卷扬机牵
引，钢绞线应排列理顺，整体穿束。
7. 浇筑混凝土前要严格全面的对波纹管进行检查，包括坐标位置，线型，弯起
半径和密封性。在混凝土浇注过程中，要注意保护波纹管，施工人员不得随意踩蹋，
不能用振捣棒碰波纹管，防止管道移位或管道漏浆。浇筑过程中,在混凝土初凝前需
要采用卷扬机等机械前后拉动钢绞线,以达到破坏管道内漏浆的凝固过程的作用。
五、 张拉前准备：
1. 构件检查、清理：
1) 张拉前，必须对混凝土构件进行检验，外观和尺寸应符合质量标准要求；张
拉箱梁混凝土强度要求达到设计强度的100％。
2) 张拉前检查锚垫板和孔道的位置必须正确，灌浆孔和排气孔应满足施工要
求，孔道应畅通，无水份和杂物，锚具、垫板接触板面上的焊渣、混凝土残渣等要
清除干净。
3) 张拉前要掌握梁体弹性变形的方向，检查模板与支架是否有约束梁体变形的
地方，比如拆除侧模，解除支座锁。
2. 张拉设备的选用和校验：
1) 千斤顶：张拉OVM15-12 和OVM15-17 型预应力束的千斤顶采用两台
YCW400B-200 千斤顶，张拉BM15-4 采用一台YDC240QX 千斤顶，千斤顶技术性能参
数和安装空间要求见下表：
型号
公称
张拉
力
KN
公称
油压
Mpa
张拉活
塞面积
m2
回程活
塞面积
m2
回程
油压
Mpa
穿心
孔径
mm
张拉
行程
mm
主机
质量
kg
主
机
外
形
尺
寸
mm
最小
工作
空间
mm
钢绞
线预
留长
mm
YCW400B 3956 52
7.607
×10-2
4.592
×10-2
<25 175 200 270
400
×
432
1320
×
265
620
YDC240QX 240 50
4.771
×10-3
18 200 20.5 200
2) 电动油泵：采用两台ZB4-500 电动机高压油泵，此型油泵为轴向塞泵，主要
由节流阀、溢流阀、油压表、单向阀组成基本回路，主要技术性能见下表：
直径 mm 10 型号 Y100 L2-4
柱塞 行程 mm 6.8 功率 kW 3
个数 个 2×3
电
动
机转数 r/min 1430
油泵转数 r/min 1430 用油种类 10 号或20 号机械油
理论排量 mL/r 3.2 油箱容量 L 42
额定油压 MPa 50 质量 kg 120
额定排量 L/min 2×2
外形 mm
745×494×
1052
3) 压力表：选用国家定型标准产品，常用Y-60 型大表面压力表。压力表上的
读数反映出张拉油缸工作活塞上单位面积所受的压力，压力读数与张拉力关系可按
下式计算：
n
y
n A
N
p =
式中： n p ——压力表读数，MPa；
y N ——预应力筋的张拉力，N；
n A ——张拉油缸活塞受力面积，mm2。
4) 校验：由于油缸与活塞之间有一定的摩阻力，因此实际作用力要比理论的为
小，为正确控制张拉力，采用校验标定的方法测定油压千斤顶的实际作用力与油压
表读数的关系，校验时，应将千斤顶及配套使用的油泵、油压表一起进行，校验成
果作为实际张拉力的计算公式。检验应送具备此项资质的单位进行。在下列情况之
一时，应进行校验：
(1) 使用新的或刚修复的油压表；
(2) 使用新的或刚修复的千斤顶；
(3) 油压表指针不能退回零点时；
(4) 经常使用，达两个月时；
(5) 张拉过程中发生预应力筋实然断裂时；
(6) 计算值与实测值两者相差悬殊时；
(7) 改变千斤顶与油泵的组合时；
(8) 长期停用，重新启用时；
(9) 其他，认为有必要时。
5) 设备的检查：
(1) 油量应充足，并应使用油泵用优质矿物油；
(2) 千斤顶与油泵以及高压油管两端连接器的灰尘予以清除；
(3) 应排除油泵内的空气；
(4) 不能有漏油现象；
(5) 操作人员应熟悉油泵的操作顺序。
6) 电动油泵使用注意事项：
(1) 运输过程中翻倒时，一般不能再使用；
(2) 供给油箱的油，应使用油泵用优质矿物油；
(3) 启动电动机时，应确认流量调整把手并缓慢进行，而且压力不能超过规定；
(4) 事先核对电源的电极和电压，而且不得拆掉软线的插头来使用；
(5) 开动张拉侧控制阀时，应一边看压力表，一边慢慢打开；
(6) 试运转与排气：开机前泵内各容油空间都充有空气，将影响压力不稳，要不
断打开控制阀，令油泵空运转至油液中无空气为止。
7) 张拉用临时设备：
(1) 检查是否保证有所需的电源；
(2) 检查是否确保有张拉装置的作业空间；
(3) 检查作业脚手架是否齐备、安全；
(4) 准备好平面和垂直搬运工具；
(5) 用作千斤顶的起吊装置，注意准备好倒链、扒杆、绳索等；
(6) 张拉设备不能被雨淋湿，要准备有防雨设备；
(7) 准备两端张拉时传令和沟通用的对讲机。
3. 张拉顺序：
张拉顺序要按设计图规定的顺序进行张拉，同时遵循均匀对称、偏心荷载小的
原则。由于设计图上规定的张拉顺序比较粗，二号桥为N2-N1-N3，具体二号桥张拉
顺序以右二联为例，可见下图，其它几联的张拉可参照此顺序进行：
23 19 21
11 7 9
35 31 33 29 25 27
5 1 3
17 13 15 16 14 18
4 2 6
28 26 30 34 32 36
10 8 12
22 20 24
1 1 1
2 2 2
3 3 3 3 3 3
2 2 2
1 1 1 1 1 1
2 2 2
3 3 3 3 3 3
2 2 2
1 1 1
A 匝道桥为单向张拉，张拉顺序设计图未规定，按照以上的张拉顺序原则，先
张拉扁锚预应力束，再张拉群锚预应力束，以最后一段为例，见下图所示：
17
13
15
19 20
16
14
18
11 9 3 1 2 4 10 12
7 5 6 8
4. 张拉力和张拉伸长量计算：
1) 预应力筋张拉端张拉力按下式计算：
P = ×A × n × b ÷1000 k g σ
式中： P——张拉端张拉力，KN；
k σ ——张拉控制应力，二号桥按图纸取1357.8Mpa，A 匝道桥按图纸取
1395Mpa；
g A ——每根预应力筋截面积，Φj15.24 取139.98mm2；
n——预应力束根数，二号桥12—Φj15.24 取12，A 匝道桥17—Φ
j15.24 取17，4—Φj15.24 取1；
b——超张拉系数，不超张拉，取1.0。
以二号桥右二联NO.2 钢束为例进行计算，则：
2.28 10 KN
1000
1357.8 139.98 12 1.0 × 3
× × ×
P = ＝
2) 预应力筋平均张拉力按下式计算：
μθ
μθ
+
×
=
+
Lk
P P e
Lk
P
(1 ( ) )
式中： P P ——平均张拉力，N；
P——张拉端张拉力，KN；
L ——孔道长度，m；
θ ——孔道转角与切线的夹角之和，rad；
k ——孔道每米局部偏差对摩擦的影响系数，计算取0.0015；
μ ——预应力筋与孔道壁的摩擦系数，计算取0.20～0.25，需做摩阻
力试验确定，摩阻力试验见下部分所述。
以二号桥右二联NO.2 钢束为例进行计算：
其中孔道长度取L＝111.173m，夹角之和为θ ＝1.13，摩擦系数取μ ＝0.25，则：
2.042 10 KN
(0.0015 111.173 0.25 1.13)/2
2.28 10 (1 ) 3
3 (0.0015 111.173 0.25 1.13) / 2
×
× + ×
× ×
=
× + ×
＝ P e P
3) 孔道摩阻力试验:
用千斤顶测定曲线孔道摩阻时，测试步骤如下：
(1) 梁的两端装千斤顶（不装工作锚）后同时充油，保持一定数值（约4Mpa）。
(2) 甲端封闭，乙端张拉。张拉时分级升压，直至张拉控制应力。如此反复进行
3 次，取两端压力差的平均值。
(3) 仍按上述方法，但乙端封闭，甲端张拉，取两端3 次压力差的平均值。
(4) 将上述两次压力差平均值再次平均，即为孔道摩阻力的测定值。
数据处理：
如以上摩阻力测定值为c P ，则：
＝ (1 (Lk+μθ )）
c P P e
可根据上式计算出μ 值。
4) 预应力筋理论伸长值：（每束钢绞线理论伸长值见附表3）
y g
p
A E
P L
L
×
×
Δ =
式中：ΔL——预应力筋理论伸长值，cm；
P P ——平均张拉力，N；
L ——孔道长度，cm；
y A ——每束预应力筋截面积， y A ＝A n g × ，m2；
g E — — 预应力筋的弹性模量， Φ j15.24 钢绞线按试验结果取
198000Mpa；
以二号桥右二联NO.2 钢束为例进行计算：
其中孔道长度取L＝111.173m，平均张拉力为P P ＝2.042×103KN，则：
L 0.683m
139.98 12 10 198000 10
2.042 10 111.173
-6 6
6
＝
× × × ×
× ×
Δ =
5) 实际预应力筋伸长值的量测及计算方法：
预应力筋张拉前，先调整到初应力0 σ （取控制应力值的20％）再开始张拉和量
测伸长值。实际伸长值为张拉时量测的伸长值加上初应力时的推算伸长值。
1 2 ΔL = ΔL＋ΔL
式中： 1 ΔL ——从初应力至最大张拉应力间的实测伸长值，cm；
2 ΔL ——初应力时推算伸长值，cm。（采用应力值20%到40%的实测伸长
值替代）
六、 张拉过程：
1. 顺序安装：安装工作锚锚板和夹片；安装限位板；安装千斤顶；安装工具锚
组件；
1) 锚环及夹片使用前用煤油或柴油逐件清洗干净，不得有油污、铁屑、泥砂等
杂物；
2) 钢绞线外伸部分要保持干净，施工人员不得随意进行踩蹋；
3) 工作锚必须准确放在锚垫板的定位槽内，并与孔道对中，每个锚孔中，每个
锚孔装入夹片拼用胶圈套好。穿入工作锚的钢绞线要顺直，对号入座，不得使钢绞
线扭结交叉。先安装内圈的夹片，再安装外圈的夹片，最后用内径稍大于钢绞线的
铁管穿入钢绞线，向前轻击顶紧夹片；
4) 限位板要与锚环对中，不得错开；
5) 安装千斤顶于孔道中线对位，注意不要接错大、小油缸。安装千斤顶时，不
要推拉油管及接头，油管要顺畅，不得扭结成团；
6) 工具锚安装前，应将千斤顶活塞伸出3～5cm，钢绞线穿入工具锚时，要对
号入座，钢绞线的位置要与工具锚孔的位置对应，千斤顶内钢绞线要相互平行；
7) 为保证完成张拉后，工具锚能顺利退下，必须在工具锚的夹片光滑面均匀地
涂一层厚约1mm 的润滑剂，也可在工具锚的锚孔中涂润滑剂；
8) 工具锚的夹片与工作锚的夹片应分开放置，不得混淆。每次安装前要对夹片
进行检查，如有裂纹及齿尖损坏等现象，应及时更换；
2. 将B 路回油阀打开，A 路截止阀关闭即可启动油泵电机，向张拉缸供油进行
张拉；同时调节节流阀，以控制油压高低和张拉速度；
3. 在活塞外伸时，工具锚夹片可自行夹紧钢绞线。工作锚中的夹片此时因受限
位板的支托，只可被带出一些而不会退出很多；
4. 先调整到初应力0 σ （取控制应力值的20％）再开始张拉和量测伸长值；
5. 当活塞行程还余10mm～20mm 时，即停止向A 路供油，此时可将节流阀回旋，
同进转回回油阀，A 路压力降至零点。由于钢绞线束的加缩，活塞被接回若干长度，
一般为6mm 左右，这时工作锚的夹片被带入锚板内而自行夹紧；
6. B 路关闭截止阀，节流阀控制升压，活塞回程，留10mm～20mm 即可停泵；
7. 如果钢绞线张拉长度较短，一次张拉就可达到张拉控制应力k σ ；如果一次
张拉达不到设计要求，则进行多次张拉；此时，自动工具锚的夹片已与锚板自行脱
离，因此二次张拉前需将工具锚平片重新推入工具板锥孔中，然后重复以上步骤，
直到达到设计张拉力后，持荷5 分钟，如油压有点下降则加油到张拉力后可锚固。
当张拉的钢绞线为一端张拉时锚固可直接缓慢释放油缸压力到零；当两端张拉钢绞
线时必须分端锚固，即先将一端张拉锚固后，再将别一端补足控制应力值后进行锚
固；
8. 张拉时进行双控，以张拉力控制为主，以张拉时的实际伸长值与理论伸长值
进行校核，钢绞线束实际伸长值与理论伸长值相差要控制在6％以内方可进行锚固，
否则暂停张拉，查明原因并采取措施加以调整后，再续继张拉。
截止阀
（回油阀）
节流阀
安全阀
压力表
单向阀
电动油泵A B
垫环
限位板
工作锚夹片
工作锚板
螺旋筋
钢绞线
波纹管
油缸活塞垫环
工具锚板
工具锚夹片
七、 孔道压浆：
箱梁张拉完成后，留一天时间观察预应力钢绞线和锚具稳定后，即可进行。
1. 压浆前的准备：
1) 割掉锚外钢丝：露出锚具的多余钢绞线，应采用砂轮锯切割掉，不宜采用电
弧焊等烧割方式，以免钢绞线过热产生滑丝，钢绞线切割后余留约2cm。
2) 封锚：锚具外边的间隙应用水泥浆填塞，以免冒浆而损失灌浆压力。
3) 冲洗孔道：在压浆前应用压力水冲洗管道，以排除管道内杂物，如果管道内
有油污，应采用含碱水冲洗，以保证管道畅通。冲洗后用空压机使用不含油的压缩
空气吹去管道内积水，但要使孔道保持湿润，以使水泥浆与孔壁结合良好。
2. 水泥浆拌制：
1) 配合比：水泥浆的试配强度采用M40。水泥浆的水灰比为0.47，并加入2％
减水剂和10％膨胀剂。水泥浆泌水率不得大于3%，其稠度应控制在14～18s 间。
2) 拌和：先下水再下水泥，拌和时间不少于1 分钟，灰浆过筛后存放于储浆桶
内，储浆桶内灰浆要低速搅拌，保持足够数量的浆体以保证一根管道的浆能一次连
续压完。水泥浆自拌制到压入孔道间隔时间不得超过40 分钟。
3. 压浆工艺：
1) 压浆使用活塞式压浆泵，压浆前先将压浆泵试开一次，运