后張法預應力現(xiàn)澆箱梁張拉施工的質量控制要點

后張法預應力現(xiàn)澆箱梁張拉施工的質量控制要點

后張法鋼筋混凝土是一種相對成熟的施工工藝。其質量控制的重要環(huán)節(jié)主要包括：預制材料、預制構件和波紋管的加工和安裝、混凝土砌塊、預制構件張拉、砂漿等。下面結合筆者自身施工經(jīng)驗及分析,對后張法預應力現(xiàn)澆箱梁在張拉施工中應注意的質量控制要點進行分析總結。1張法提前遏制張拉施工質量控制要點1.1波紋管的更換(1)進場的鋼絞線和金屬波紋管要妥善保管,要有防雨、防潮措施,應在離開地面的干燥環(huán)境中存放,并用防水帆布覆蓋。在現(xiàn)場隨用隨加工制作,有嚴重銹蝕現(xiàn)象的不得用于工程實體。波紋管在搬運、安放過程中,盡量減少或防止外力作用,防止波紋管變形,變形波紋管應立即更換。(2)進場的鋼絞線、金屬管道、錨具、夾具等產(chǎn)品要有出廠質量證明文件,并按批抽取試件做破斷負荷、屈服負荷、彈性模量、極限伸長率、硬度、靜載錨固系數(shù)性能等試驗,各項試驗結果均應符合《預應力混凝土用鋼絞線》(GB/T5224)、《TBT3193-2008鐵路工程預應力筋用錨具、夾具和連接器技術條件》等國家或部門標準和設計要求的質量標準,確保材料質量達標。1.2預應力筋張拉(1)預應力筋的下料長度應通過計算確定,計算時應考慮結構的孔道長度、錨夾具厚度、千斤頂長度、彈性回縮量和外露長度等因素。(2)鋼絞線下料切斷宜采用切斷機或砂輪鋸,禁止電、氣焊切割,以防熱損傷。在切口處兩端20mm范圍內(nèi)用絕緣膠帶綁扎牢,防止頭部松散。下好的料要及時編號,防止穿錯孔道。(3)鋼絞線編束時,應嚴格按要求將每根鋼絞線捋順、排好,并用細鐵絲分段綁扎,以防松散,并有利于穿束。因為鋼絞線相互扭結會引起張拉時受力不均勻,增大摩阻力值,以致有的鋼絞線達不到張拉控制應力而有的則可能被拉斷,從而導致滑絲、斷絲。(4)波紋管定位固定用鋼筋的直徑、間距、加密段間距、三維位置要符合設計及驗標要求,波紋管位置可按設計圖紙位置用cad畫出坐標定位圖精確定位。在安裝波紋管定位鋼筋時,應盡量避免因電焊作業(yè)導致波紋管受損。波紋管應在普通鋼筋骨架成型后再敷設,澆筑混凝土時,振動棒要避開波紋管及波紋管接頭。波紋管接頭應用大一個直徑級別的同類波紋管作套管,套管長應為被連接管道內(nèi)徑的5~7倍。連接時應不使接頭處產(chǎn)生角度變化及在混凝土澆筑期間發(fā)生管道的轉動或位移,管道接頭在套管內(nèi)要對口、居中,兩端的環(huán)向縫隙用膠帶纏裹緊密防止水泥漿的滲入。(5)喇叭口安裝時應使錨墊板平面與孔道軸線保持絕對垂直,并按設計要求綁扎好錨后加強筋。1.3錨墊板及混凝土澆筑(1)混凝土澆筑前宜在預應力孔道中穿入小于波紋管直徑3~4mm的軟硬適中的PVC襯管,防止水泥漿進入堵塞管道。(2)預應力錨墊板后鋼筋分布較密,必須充分振搗并注意混凝土粗骨料粒徑。必要時加附著式振搗器或用鋼筋由人工進行搗實。(3)為避免孔道變形以及防止漏漿堵孔,澆筑混凝土時應盡量避免振搗棒直接接觸波紋管。(4)澆筑時應隨時注意校正和檢查端部錨墊板及預埋件位置,發(fā)現(xiàn)問題,及時處理。(5)混凝土養(yǎng)生時,預應力孔道應加以保護,嚴禁將污染水和其他物質灌入孔道。1.4張法提前測定了張拉質量控制的要點1.4.1張拉統(tǒng)一壓表的先進設備(1)檢查張拉時梁段同條件養(yǎng)護試塊強度、彈模是否符合設計要求,齡期是否設計要求;(2)對使用的千斤頂、油泵、油壓表進行配套檢查,查看是否超出標定有效期,并根據(jù)千斤頂校驗回歸方程(例P=-0.35+0.01035F,式中:P為油壓表讀數(shù)(MPa),F為千斤頂拉力(KN)。)算出各級張拉噸位下油壓表讀數(shù),填在卡片上,供張拉時使用;(3)檢查錨墊板下混凝土是否有蜂窩和空洞,必要時采取補強措施,清理錨墊板上的殘留混凝土;(4)張拉前必須拆除對梁體軸向收縮有約束作用的側模,如果不拆除側模,很可能造成梁體局部產(chǎn)生應力裂紋。1.4.2伸長值的計算(1)后張法預應力鋼絞線在張拉過程中,實際張拉力主要受到以下兩方面因素的影響:一是管道彎曲引起的摩阻力,二是管道偏差影響引起的摩阻力,導致鋼絞線張拉時,錨下控制應力沿著管壁向遠離張拉端方向逐漸減小,因此每一段的鋼絞線的伸長值也是不相同的,應分段進行計算;(2)張拉控制應力能否達到設計規(guī)定值直接影響預應力效果,因此張拉控制應力是張拉過程中質量控制的重點。張拉控制應力必須達到設計規(guī)定值,但是不能超過設計規(guī)定的最大張拉控制應力,預應力值過大雖然對結構抗裂性較好,但因抗裂度過高,預應力筋在承受使用荷載時經(jīng)常處于過高的應力狀態(tài),與結構出現(xiàn)裂縫時的荷載接近,往往在破壞前沒有明顯的預兆,將嚴重危害結構的使用安全。為了準確掌握預應力的施加情況,在以張拉應力為主控制張拉時必須以伸長值進行校核,因此理論伸長值的正確計算尤為重要;(3)預應筋理論伸長值及張拉力平均值的計算按照以下公式:式中:ΔL為各分段預應力筋的理論伸長值(mm);Pp為各分段預應力筋的平均張拉力,注意不等于各分段的起點力與終點力的平均值(N);L為預應力筋的分段長度(mm);Ap為預應力筋的截面面積(mm其他各段的起終點力可以從張拉端開始進行逐步的計算。最后將各分段理論伸長值相加,即得鋼絞線整段理論伸長量,實際計算時可借助Excel電子表帶入公式自動計算,樣表見下截圖。從上面的伸長值公式可以看出,鋼絞線的彈性模量Ep是決定計算值的重要因素,它的取值是否正確,對計算預應力筋伸長值的影響較大,所以在實際計算理論伸長值時應根據(jù)Ep的實測值進行計算。Ep各國標準規(guī)定值為Ep=195±10GPa,將最大值和最小值代入公式后理論伸長量相對195GPa就會產(chǎn)生-4.9%~5.4%的偏差,規(guī)范規(guī)定實際伸長值誤差范圍為±6%,所以要按實測Ep值進行理論伸長量計算才具有參考意義。平均張拉力公式中的k和μ是后張法鋼絞線伸長量計算中的兩個重要的參數(shù),這兩個值的大小取決于多方面的因素:管道的成型方式、力筋的類型、表面特征是光滑的還是有波紋的、表面是否有銹斑,波紋管的布設線形是否正確等等,各個因素在施工中的變動很大,還有很多不確定因素。因此,摩擦系數(shù)的大小很大程度上取決于施工的精確程度,主要是波紋管的三維位置是否正確,在施工中要對影響摩阻系數(shù)的因素進行認真檢查,以確保摩阻系數(shù)的大小基本一致。而且應在張拉前應進行管道摩阻、喇叭口摩阻等預應力損失測試,以保證預施應力準確并與設計相符。1.4.3伸長值的量測(1)張拉前應檢查張拉端喇叭口、工作錨、限位板、千斤頂是否完全密貼并與孔道軸線垂直,因為不完全密貼時千斤頂在自重作用下會存在V形夾角導致鋼絞線伸長值偏大而超出誤差范圍。(2)規(guī)范要求張拉時宜兩端同步對稱張拉,先短束,后長束,不平衡束不得大于一束,采用應力和伸長值雙控,伸長值容許誤差控制在±6%以內(nèi)。兩端同時張拉時,應配對講機聯(lián)系,應保持油壓上升速度相等,互報壓力表讀數(shù)和伸長值,盡量使兩端伸長值相等,并密切注意滑絲和斷絲情況,作好張拉記錄并及時簽認。(3)為了消除鋼鉸線束不直和初始受力不均的影響,應在張拉力達到一定初始值之后(一般取設計張拉力的10%~15%),再進行伸長值的量測。張拉過程如下,0→10%σk→20%σk(測伸長量作為0~10%時的伸長量)→100%σk(持荷5min)→補拉σk→千斤頂停止供油壓(測回縮量)→錨固。(4)筆者根據(jù)多年量測經(jīng)驗,總結實際伸長量量測程序如下:首先在夾片打緊后量測夾片外露量Δ1,張拉到10%σk時量取油缸伸長值ΔL1,張拉到20%σk時量取油缸伸長值ΔL2,張拉到100%σk時量取油缸伸長值ΔL3,回油至0%σk時量取油缸伸長值ΔL4,同時量取夾片外露量Δ2,則實際伸長值為L=(ΔL3-ΔL2)+(ΔL2-ΔL1)-(Δ1-Δ2)-(ΔL3-ΔL4),(ΔL3-ΔL4)回縮量值基本是個常數(shù),理論上應該是穿心式千斤頂內(nèi)夾片間鋼絞線長度在100%σk應力下得伸長值+限位槽深-工作錨夾片外露量。經(jīng)驗總結這樣算出來的L值和理論伸長量基本相符,且操作簡單,適合于實際施工操作。如果鋼絞線計算伸長量大于油缸行程,則需采用多次張拉的方法,此時量取伸長量宜采取措施直接量取鋼絞線平均伸長量則更為簡便、科學、準確。(5)若伸長值不足或過大,要及時分析原因,伸長值不足一般是管道布置坐標不準,增大孔道摩阻,應力損失過大,伸長值過大一般是鋼絞線受力不均衡,油表讀數(shù)計算錯誤,或誤把設計給出90%理論伸長值當成100%理論伸長值等,總之應分析原因采取相應的措施后方可進行下一步施工。(6)張拉完成后,應立即將錨具周圍預應力筋間隙用水泥砂漿封錨,封錨水泥砂漿強度達不到10MPa不得壓漿。切割多余的鋼絞線一般用砂輪切割機,切割后預應力的外露長度不應小于30mm。(7)張拉時應注意的事項:張拉前應檢查張拉系統(tǒng)是否安全可靠,張拉時應有安全措施,張拉千斤頂后嚴禁站人;錨固時應一端先錨,另一端張拉力不足時,補足設計拉力后再錨固;在張拉過程中,應注意是否有異?，F(xiàn)象如響聲、油壓表指針抖動等;張拉完成后檢查鋼絞線上夾片留下的咬痕是否在同一斷面和工作錨夾片外露是否正常(規(guī)范要求不大于1mm),以便及時發(fā)現(xiàn)滑絲問題。如出現(xiàn)滑絲,可采用更換夾片用單根張拉千斤頂按設計張拉應力進行補張拉。2事故分析2.1工作錨系統(tǒng)(1)夾片硬度低;當夾片硬度低于鋼絞線硬度時,夾片就無法在鋼絞線表面形成刻痕,就咬不住鋼絞線,這時當千斤頂回頂時,鋼絞線就跟著往回縮,這樣就形成了滑絲。(2)張拉千斤頂與錨具不同心或限位板與工作錨不同心;當其不同心時會造成張拉時一邊的夾片會刮傷鋼絞線,而刮掉的鐵屑會充滿夾片的牙齒縫隙。回頂時因為夾片牙齒隙縫中充滿鐵屑而無法嵌住鋼絞線,此時由于回頂鋼絞線高速回縮損傷夾片的牙齒,而造成滑絲。(3)限位板磨損;隨著使用次數(shù)的增多,在相當大的壓力下,限位板的支撐部分會被壓下去,造成限位尺寸的變小。張拉鋼鉸線向后移動時,夾片內(nèi)孔打不開,小于鋼鉸線的直徑,因夾片硬度高于鋼鉸線,當千斤頂帶著鋼鉸線強行向后移動時,夾片會刮傷鋼鉸線外表,造成鋼鉸線直徑變小,夾片牙齒間充滿鐵屑,回頂時,產(chǎn)生滑絲,高速回縮的鋼鉸線會損傷夾片牙齒。(4)張拉時夾片牙齒中有黃油、砂子;使用時夾片牙齒中有砂子或其它雜質,雜質充填在夾片牙齒的間隙里,當回頂時,夾片無法嵌住鋼鉸線而產(chǎn)生滑絲。(5)鋼鉸線上有鐵銹。鋼鉸線有鐵銹同樣會塞滿夾片的牙齒縫隙而導致滑絲。(6)限位板內(nèi)有泥砂;限位板內(nèi)有泥砂,其危害相當于限位板磨損,會導致限位尺寸變小而產(chǎn)生滑絲。(7)安裝工作夾片時不要彈性圈;安裝工作錨時,有時在夾片上的彈性圈(耐油“0”形圈或鋼絲圈)會損壞或丟失,有的工人圖省事不要彈性圈,這樣,當回頂時,夾片與鋼鉸線的摩擦力變小而導致夾片不跟進。高速回縮的鋼鉸線會損壞夾片牙齒,產(chǎn)生滑絲。(8)夾片與工作錨不配套;在同一工地使用兩種錨具時,有時管理混亂,造成夾片的不配套使用,因為兩種體系的錨具錐度可能不一樣,造成夾片夾不緊鋼絞線而造成滑絲。(9)操作工人不熟練,回油時降壓太快,夾片來不及錨住綱絞線,高速回縮的鋼鉸線會損壞夾片牙齒,產(chǎn)生滑絲。2.2限強度被拉斷(1)鋼絞線本身有暗傷;由于鋼絞下料及安裝時操作人員粗心大意,忽略了鋼絞線上的刻痕或焊點,或鋼絞線在使用前通過電流,都會導致鋼絞線在張拉過程中產(chǎn)生斷絲現(xiàn)象。(2)鋼絞線強度未達到設計值;鋼絞線強度達不到實際的鋼絞線力時,鋼絞線就會達到極限強度被拉斷,產(chǎn)生斷絲。(3)錨具與千斤頂不同心;當其不同心時會造成張拉時一邊的夾片會刮傷鋼絞線,當鋼絞線截面積削弱過大時,在相同的作用力下,鋼絞線內(nèi)應力會變大,當超過極限應力時就會產(chǎn)生斷絲。(4)限位板限位槽太淺;張拉鋼鉸線向后移動時,夾片內(nèi)孔打不開,小于鋼鉸線的直徑,因夾片硬度高于鋼鉸線,當千斤頂帶著鋼鉸線強行向后移動時,夾片會刮傷鋼鉸線外表,造成鋼鉸線直徑變小,當鋼絞線截面積削弱過大時,在相同的作用力下,鋼絞線內(nèi)應力會變大,當超過極限應力時就會產(chǎn)生斷絲。(5)限們板與工作錨不配套;在同一工地使用兩種錨具時,有時管理混亂,造成限們板與工作錨不配套使用,即限位板與工具錨的孔眼不對應,造成在張拉過程中鋼絞線被剪斷。(6)張拉