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土木工程施工后张法-示意图及工序

时间:2023-09-18 理论教育 版权反馈
【摘要】:图5.5.1 后张法施工示意图凝土构件; 2—预留孔道; 3—预应力筋; 4—张拉千斤顶; 5—锚具后张法不需要台座设备,大型构件可以分块制作,运到现场拼装,利用预应力筋连成整体。因此,后张法灵活性较大,适用于现场预制或工厂预制块体,现场拼装的大中型预应力构件、特种结构和构筑物等。但后张法施工工序较多,且锚具不能重复使用,耗钢量较大。

土木工程施工后张法-示意图及工序

所谓后张法,就是先制作构件 (或块体),并在应力筋的位置预留出相应的孔道,待混凝土强度达到设计规定的数值后,穿入预应力筋 (预埋金属螺旋管可事先穿筋) 进行张拉并加以锚固,张拉力由锚具传递给混凝土构件产生预压应力,张拉完毕进行孔道内灌浆,如图5.5.1所示。

图5.5.1 后张法施工示意图

凝土构件; 2—预留孔道; 3—预应力筋; 4—张拉千斤顶; 5—锚具

后张法不需要台座设备,大型构件可以分块制作,运到现场拼装,利用预应力筋连成整体。因此,后张法灵活性较大,适用于现场预制或工厂预制块体,现场拼装的大中型预应力构件、特种结构和构筑物等。但后张法施工工序较多,且锚具不能重复使用,耗钢量较大。

后张法的施工工艺流程如图5.5.2所示。预应力后张法构件的生产分为两个阶段,一为构件生产阶段; 二为预加应力阶段,其中包括锚具与预应力筋的制作、预应力筋的张拉和孔道灌浆等工艺。

5.5.1 预应力筋的制作

1. 预应力筋的下料长度计算

预应力筋的下料长度应按张拉方法需要详细计算,计算时要相应考虑以下因素: 钢筋品种、结构或构件的直线或曲线孔道长度、锚具与垫片厚度、千斤顶长度、镦头预留量、露出锚具长度和张拉设备、施工方法等各种因素。

目前,常用的预应力筋有精轧螺纹钢筋、钢丝束、钢绞线三种。

(1) 精轧螺纹钢筋的下料长度

精轧螺纹钢筋的下料长度应考虑构件的孔道长度、垫片与锚具长度、张拉端及固定端预留长度。由于精轧螺纹钢的可焊性较差,一般采用连接器连接,不允许焊接连接。精轧螺纹钢筋的下料长度计算分为一端 (单向) 张拉和两端 (双向) 同时张拉两种情况:

两端张拉时,精轧螺纹钢筋的下料长度计算简图如图5.5.3 (a) 所示,可以按下式计算

图5.5.2 后张法生产工艺流程框图

L=l+2 (H+h+l1) (5.5.1)

式中: L——精轧螺纹钢筋的下料长度 (mm);

l——构件的孔道长度 (mm);

H——扣除斜面高度后的锚具螺母高度 (mm);

h——垫板厚度 (mm);

l1——张拉端露出锚具的钢筋长度(mm),一般取6倍钢筋螺距。

一端张拉时,精轧螺纹钢筋的下料长度计算简图如图5.5.3 (b) 所示,可以按下式计算

L=l+2 (H+h) +l1+l2 (5.5.2)

式中: l2——非张拉端露出锚具的钢筋长度(mm),一般取钢筋外径。

(2) 钢丝束的下料长度

预应力钢丝束一般由多根直径为5~7mm的钢丝组成。由于使用的锚具不同,其下料长度计算分别如下:

①如图5.5.4所示,采用锥形锚具,以锥锚式千斤顶张拉时,下料长度L按下式计算:

图5.5.3 精轧螺纹钢筋的下料长度计算简图

两端张拉时,下料长度

L=l+2 (H1+l3+100) (5.5.3)

一端张拉时,下料长度

L=l+2 (l3+100) +H2 (5.5.4)

式中: H1——锚环厚度(mm);

l3——千斤顶分丝头至卡丝盘外端距离(mm);

H2——镦头式锚具锚板厚度(mm)。

图5.5.4 采用钢质锥形锚时的下料长度计算简图

应力钢丝; 2—张拉千斤顶; 3—锚环; 4—镦头式锚板; 5—卡丝盘

②如图5.5.5所示,采用镦头锚具时,钢丝的下料长度为:

两端张拉时,下料长度

L=l+2 (H5+δ) - (H3-H4) -ΔL-C (5.5.5)

一端张拉时,下料长度

L=l+H2+H5+2δ-0.5 (H3-H4) -ΔL-C (5.5.6)

式中: l——构件的孔道长度 (mm);

δ——钢丝镦头留量(mm),对φP5取10mm;

H2——镦头式锚具锚板厚度(mm);

H3——锚杯高度(mm);

H4——螺母高度(mm);

H5——锚杯底部厚度(mm);

ΔL——钢丝束张拉伸长值;

C——张拉时构件混凝土的弹性压缩值 (mm)。

图5.5.5 镦头锚具的钢丝下料计算简图

1—混凝土构件; 2—孔道; 3—钢丝束; 4—锚杯; 5—锚环; 6—锚板

(3) 钢绞线的下料长度

采用卡片式锚具,在构件上使用穿心式千斤顶张拉,钢绞线下料长度L计算如下

两端张拉,下料长度

L=l+2 (l4+l5+l6+100) (5.5.7)

一端张拉,下料长度

L=l+2 (l4+100) +l5+l6 (5.5.8)

式中: l——构件的孔道长度;

L4——夹片式工作锚厚度;

L5——穿心式千斤顶长度;

L6——夹片式工具锚厚度。

2. 下料

预应力钢筋一般为高强钢材,若局部过热或急剧冷却,将引起该部位产生脆性变态,危险性很大。因此,对钢丝、钢绞线、粗钢筋,宜采用砂轮锯或切断机切断,不得采用电弧切割。用砂轮切割机下料具有操作方便,效率高、切口规则,无毛头等优点,尤其适合现场使用。

钢丝下料前先调直,如φ5mm大盘径钢丝,用调直机调直后即可下料。矫直回火钢丝放开后是直的,可以直接下料。当钢丝束两端采用镦头锚具时,同一束中各根钢丝下料长度的极差,应不大于钢丝束长度的1/5000,且不得大于5mm; 当成组张拉长度不大于10m的钢丝时,同组钢丝下料长度的极差不得大于2mm。夏季下料时应考虑温度变化的影响。为了减少下料长度误差,可以采用应力下料和管道内下料方法。实践证明,通过内径φ15管道下料,下料的误差相当小。

钢筋束的钢筋直径一般为12mm左右,成盘供料,下料前应经开盘、调直、镦粗 (仅用镦头锚具),下料时每根钢筋长度应一致,误差不超过5mm。

精轧螺纹钢筋接长时,拉长端必须用油漆或其他牢固色彩画出1/2连接器长度,以保证被连接钢筋与连接器相对位置准确。为了防止接长钢筋与连接器在施工过程中可能松动,宜在连接螺纹处涂抹环氧树脂水泥浆。环氧树脂配方中固化剂宜用乙二胺。当连接器处孔道与预应力筋孔道直径不一致时,连接器处加粗孔道宜用铁皮管或塑料管,并根据张拉方式、钢筋伸长值确定加粗孔道的位置 (张拉前) 与长度,且应注意加粗孔道的固定剂与抽拔钢管 (或橡胶管) 接合处的密封,不得漏浆。

3. 镦头

采用镦头锚时,钢丝镦头要在穿入锚环或锚板后进行,镦头采用钢丝镦头机冷镦成型。镦头的头型分为鼓形和蘑菇形两种。若锚板硬度较小,鼓形镦头易陷入锚孔,钢丝镦头处因受弯而易断裂; 蘑菇形因有平台,受力性能较好。钢丝镦头应符合下列规定: ①镦头的头型直径应为钢丝直径的1.4~1.5倍,高度应为钢丝直径的0.95~1.05倍,对于5mm钢丝镦粗头的直径为7.0~7.5mm,高度为4.8~5.3mm; ②镦头不应出现横向裂纹,头形应圆整,不偏歪; ③镦头强度不得低于母材抗拉强度标准值的98%。

4. 编束

钢丝编束应按每束根数摆放平直,一端对齐,梳顺成束,用20#细铅丝以2m左右间距捆绑。

(1) 钢丝编束

钢丝编束随所用锚具形式的不同,编束方法也有差异。

采用镦头锚具时,根据钢丝分圈布置的特点,首先将内圈和外圈钢丝分别用铁丝按顺序编扎,然后将内圈钢丝放在外围钢丝内扎牢。为了简化编束,钢丝的一端可以直接穿入锚环,另一端在距端部约200mm处编束,以便穿锚板时钢丝不紊乱,钢丝束的中间部分可以根据长度适当编扎几道。

采用钢质锥形锚具时,钢丝编束可以分为空心束和实心束两种,但都需用圆盘梳丝板理顺钢丝,并在距钢丝端部50~100mm处编扎一道,使张拉分丝时不致紊乱。用空心束时,每隔1.5m放一个弹簧衬圈。其优点是束内空心,灌浆时每根钢丝都被水泥包裹,握裹力好。但钢丝束外径大,穿束困难,钢丝受力也不均。采用实心束可以简化工艺、减少孔道摩擦损失。

(2) 钢绞线的编束

钢绞线编束时应先将钢筋或钢绞线理顺,然后用20#铁丝绑扎,间距1~1.5m,并尽量使各根钢绞线松紧一致。

5.5.2 后张法施工工艺

1. 孔道留设

孔道留设是预应力后张法构件制作中的关键工序之一。除粘结预应力筋预留孔道的尺寸、数量、位置和形状等应符合设计要求外,尚应符合下列规定: ①孔道应平顺,端部的预埋锚板应垂直于孔道中心线; ②预留孔道的定位应牢固,浇筑混凝土时不应出现移位和变形; ③成孔用管道应密封良好,接头应严密且不得漏浆; ④在曲线孔道的曲线波峰部位应设置排气兼泌水管,必要时可以在最低点设置排水孔; ⑤灌浆孔及泌水孔的孔径应能保证浆液畅通。

孔道的留设方法有钢管抽芯法、胶管抽芯法和预埋管法等。

(1) 钢管抽芯法

构件的模板和钢筋安装完成以后,在需要留设孔道的部位预埋钢管,在混凝土浇筑和养护过程中,每间隔一定时间要慢慢转动钢管一次,以防止混凝土与钢管粘结,待到混凝土终凝前,抽出钢管,即在构件中形成孔道。这种方法大多用于直线孔道的留设。

为了保证孔道质量,施工时要求钢管平直、表面光滑,使用前除锈,刷油。钢管在构件中用钢筋井字架固定,其间距不宜大于1.0m,与钢筋骨架扎牢。每根管长不宜超过15m,两端应各伸出500mm,较长孔道时可以用两根管连接使用,接头处用厚0.5mm,长300~400mm的套管连接。

混凝土浇筑后,顺一个方向每隔10~15min应转管一次。在混凝土初凝后、终凝前抽管。掌握好抽管时间很重要,抽管时间过早,易造成塌孔; 时间过晚钢管很难抽出。常温下抽管时间应在混凝土浇筑后3~5h。抽管可以用人工或卷扬机。抽管顺序宜先上后下,要平稳、匀速,边抽边转,并与孔道保持在一条直线上。

孔道留设的同时还应在设计规定的位置留设灌浆孔。一般情况下,在构件两端和中间每隔12m留一个直径20mm的灌浆孔,并在构件两端各设一个排气孔。用预埋小钢管作为灌浆孔比较可靠,灌浆时不容易漏浆。灌浆孔应抵紧预留孔道,并应固定,严防混凝土振捣时脱开。

(2) 胶管抽芯法

胶管抽芯法是在需留设孔道的部位埋设充气胶管或充水胶管,浇筑混凝土并养护一定时间后,放去管内的空气或水,拔出胶管,形成预留孔道,可以用于直线孔道、曲线孔道或折线孔道。留孔用胶管一般采用有5~7层帆布夹层、壁厚6~7mm的橡胶管,使用时将前一端密封,另一端接上阀门。固定胶管亦采用钢筋井字架固定,直线孔道其井字架间距为0.4~0.5m,曲线孔道应适当加密,其间距为0.3~0.4m。

管内的充气或充水压力为0.5~0.8MPa,使胶管外径增大3mm左右。抽管时将阀门松开放水 (或放气) 降压,待胶管断面回缩自行脱离,即可抽出。抽管时间比钢管略迟,顺序先上后下,先曲后直,抽管时间可以参照气温和浇筑后的小时数的乘积达200℃·h左右后进行抽管。

灌浆孔的留设与钢管抽芯法相同,曲线孔道的曲线波峰部位宜设置泌水管。(www.xing528.com)

(3) 预埋管法

预埋管法是将与孔道直径相同的导管埋于构件中,无需抽出。预埋管一般为塑料波纹管、金属螺旋管 (简称波纹管)、薄钢管等。波纹管具有重量轻、刚度好、弯折方便、连接容易,与混凝土粘结良好,可形成各种形状的孔道等优点,是目前用预埋管法形成预应力孔道的首选管材。使用前应检查产品合格证、出厂检验报告和进场复验报告,其尺寸与性能应符合国家现行标准《预应力混凝土用金属波纹管》(JG225) 和《预应力混凝土桥梁用塑料波纹管》(JT/T529) 中的规定。

预应力孔道应根据工程特点设置排气孔、泌水孔及灌浆孔,排气孔可以兼作泌水孔或灌浆孔,当曲线孔道波峰和波谷的高差大于300mm时,应在孔道波峰设置排气孔,排气孔间距不宜大于30m; 当排气孔兼作泌水孔时,其外接管道伸出构件顶面长度不宜小于300mm。

预埋波纹管灌浆孔间距不宜大于30m。其做法如图5.5.6所示,先在波纹管上开口,用带嘴的塑料弧形压板与海绵垫片覆盖并用铁丝扎牢,再接塑料管。

图5.5.6 波纹管上留灌浆孔示意图

1—波纹管; 2—海绵垫; 3—塑料弧形压板; 4—塑料管; 5—铁丝扎牢

孔道成型用管道的连接应密封。圆形金属波纹管接长时,可以采用大一规格的同波形波纹管作为接头管,接头管长度可以取其直径的3倍,且不宜小于200mm,两端旋入长度宜相等,且两端应采用防水胶带密封; 塑料波纹管接长时,可以采用塑料焊接机热熔焊接或采用专用连接管; 钢管连接可以采用焊接连接或套筒连接。波纹管埋设完毕,应灌水进行密封性检验。若发现漏水现象,应进行密封处理,以免漏浆,造成孔道堵塞。

预应力筋或成孔管道应与定位钢筋绑扎牢固,定位钢筋直径不宜小于10mm,间距不宜大于1.2m,板中无粘结预应力筋的定位间距可以适当放宽,扁形管道、塑料波纹管或预应力筋曲线曲率较大处的定位间距宜适当缩小; 凡施工时需要预先起拱的构件,预应力筋或成孔管道宜随构件同时起拱。预应力筋或成孔管道竖向位置偏差应符合《混凝土结构工程施工规范》(GB50666) 中的相关规定。

当采用减摩材料降低孔道摩擦阻力时,减摩材料不应对预应力筋、管道及混凝土产生不利的影响; 灌浆前应将减摩材料清除干净。

2. 预应力筋穿入孔道

预应力筋穿入孔道,简称穿束。穿束需要解决两个向题: 穿束时机与穿束方法。

(1) 穿束时机

根据穿束与浇筑混凝土之间的先后关系,可以分为先穿束法和后穿束法两种。

①先穿束法。即在浇筑混凝土之前穿束。该方法穿束省力,但穿束占用工期,预应力钢筋束的自重引起的波纹管摆动会增大摩擦损失,束端保护不当易生锈。按穿束与预埋波纹管之间的配合,又可以分为以下三种情况。一是先放束后装管,即先将预应力筋放入钢筋骨架内,然后将波纹管逐节从两端套入并连接; 二是先装管后穿束,即先将波纹管安装就位,然后将预应力筋穿入; 三是两者组装后放入,即在梁外侧的脚手上将预应力筋与套管组装后,从钢筋骨架顶部放入就位,此时箍筋应做成开口箍。

②后穿束法。即在浇筑混凝土之后穿束。该方法可以在混凝土养护期内进行,不占工期,便于用通孔器或高压水通孔,穿束后即行张拉,可以避免预应力筋锈蚀,但穿束较为费力。

(2) 穿束方法

根据一次穿入数量,穿束可以分为整束穿和单根穿。钢丝束应整束穿,钢绞线优先采用整束穿,也可以用单根穿。穿束工作可以由人工、卷扬机和穿束机进行。

①人工穿束。人工穿束可以利用起重设备将预应力束吊起,工人站在脚手架上逐步将预应力束穿入孔内。束的前端应扎紧并裹胶布,以便顺利穿过孔道。穿束时,宜采用特制的牵引头,工人在前头牵引,后头推送,用对讲机联络以确保前后两端同时出力。对长度≤50m的二跨曲线束,人工穿束是比较方便的。在多波曲线束中,用人工穿单根钢绞线较为困难。

②用卷扬机穿束。用卷扬机穿束主要用于特长束、特重束、多波曲线束等整束穿入的情况。卷扬机的速度应控制在每分钟14m以内,电动机功率为1.5~2k W。钢筋束的前端应装有穿束网套或特制的牵引头。穿束网套可以用细钢丝绳编织。网套上端通过挤压方式装有吊环。使用时将钢绞线穿入网套中 (到底),前端用铁丝扎牢,顶紧不脱落即可。

③用穿束机穿束。用穿束机穿束适用于单根穿钢绞线的情况。穿束机的速度可以任意调节,穿束可进可退,使用方便。穿束时钢绞线前头应套上一个子弹头形的壳帽。

采用蒸汽养护的预制构件,预应力筋应在蒸汽养护结束后穿入孔道; 预应力筋穿入孔道后至灌浆的时间间隔: 当环境相对湿度大于60%或近海环境时,不宜超过14d; 当环境相对湿度不大于60%时,不宜超过28d。否则应对预应力筋采取防锈措施。

3. 预应力筋的张拉

(1) 施工准备

在预应力筋张拉施工前应做好施工准备,主要工作有:

①结构或构件验收。预应力筋张拉前,应提供构件混凝土的强度试压报告。当混凝土的立方体抗压强度满足设计要求后,方可施加预应力。当设计无具体要求时,不应低于设计强度标准值的75%,且不应低于锚具供应商提供的产品技术手册要求的混凝土最低强度要求。预应力梁和板,现浇结构混凝土的龄期分别不宜小于7d和5d。同时还要检查结构或构件的几何尺寸、孔道等。构件端部预埋钢板与锚具接触处的焊渣、毛刺、混凝土残渣等应清除干净。

②清理锚垫板和张拉端预应力筋,检查锚垫板后混凝土的密实性。

③安装张拉设备。搭设安全可靠的张拉作业平台,安装张拉设备。对直线预应力筋,应使张拉力的作用线与孔道中心线重合; 对曲线预应力筋,应使张拉力的作用线与孔道中心线末端的切线重合。

④计算张拉力和张拉伸长值,根据张拉设备标定结果确定油泵压力表读数。

(2) 张拉控制应力

预应力筋的张拉控制应力应符合设计及专项施工方案的要求。当施工中需要超张拉时,调整后的最大张拉控制应力σcon应符合表5.4.1中的规定。

(3) 张拉方法

预应力筋应根据设计和专项施工方案的要求采用一端张拉或两端张拉。采用两端张拉时,宜两端同时张拉,也可以一端先张拉,另一端补张拉。当设计无具体要求时,有粘结预应力筋长度不大于20m时可以一端张拉,大于20m时宜两端张拉; 预应力筋为直线形时,一端张拉的长度可以延长至35m; 无粘结预应力筋长度不大于40m时可以一端张拉,大于40m时宜两端张拉。当两端同时张拉同一根预应力筋时,宜先在一端锚固,再在另一端补足张拉力后进行锚固。有粘结预应力筋应整束张拉; 对直线形或平行编排的有粘结预应力钢绞线束,当各根钢绞线不受叠压影响时,也可以逐根张拉。

对特殊预应力构件或预应力筋,应根据设计和施工要求采取专门的张拉工艺,如分阶段张拉、分批张拉、分级张拉、分段张拉、变角张拉等。

(4) 张拉程序

预应力筋张拉时,应从零拉力加载至初拉力后,量测伸长值初读数,再以均匀速率分级加载、分级测量伸长值,直至张拉控制力。张拉速度不宜过快,预应力筋应力增量应控制在30MPa/min内。张拉至控制力后,钢绞线束宜持荷2min; 塑料波纹管成孔管道,宜持荷2~5min。达到张拉控制力后的持荷,对保证张拉力和伸长值的稳定有明显效果。

初拉力取值,应使预应力筋绷紧。根据国内工程实际经验,对直线预应力筋宜为张拉力的5%~10%,对曲线预应力筋宜为张拉力的15%~20%。

(5) 张拉顺序

预应力筋的张拉顺序应符合设计要求,当设计无具体要求时,可以采用分批、分阶段对称张拉,以免构件承受过大的偏心压力。

采用分批张拉方案时,后批预应力筋张拉时对混凝土构件产生弹性压缩变形,从而引起前批张拉且锚固好的预应力筋的应力值降低,因此,前批张拉预应力筋的张拉应力值应增加αEσpci,即

NP=APconEσpci) (5.5.9)

式中: NP——前批预应力筋的张拉力(N);

αE——预应力筋与混凝土两者弹性模量的比值;

σpci——张拉后批预应力筋时在已张拉预应力筋重心处产生的混凝土法向应力;

σL1——预应力筋的第一批应力损失(MPa);

An——混凝土构件的净截面面积(mm2)。

当αEσpci较大时,可能使实际张拉控制应力超过表5.4.1中的规定,这是不允许的。因此,在实际施工中也可以采取下列办法解决分批张拉预应力损失问题: ①采用同一张拉值,逐根复位补足; ②采用同一张拉值,在设计中扣除弹性压缩损失平均值; ③对重要的预应力混凝土结构,为了使结构均匀受力并减少弹性压缩损失,可以分两阶段建立预应力,即全部预应力筋先张拉50%,然后第二次张拉至100%。

当预拉区配置了预应力筋时,应先张拉预拉区的预应力筋。例如某预应力混凝土吊车梁,如图5.5.7所示,6束预应力筋,采用两台千斤顶张拉,其张拉顺序为: 先张拉上部两束直线预应力筋; 下部四束曲线预应力筋采用两端张拉,分两批进行张拉。为使构件对称受力,每批两束先按一端张拉方法进行张拉; 待两批四束均进行一端张拉后,再分批在另一端补张拉,以减少前批张拉的束所受的弹性压缩损失。

平卧重叠制作的构件,宜先上后下逐层进行张拉。张拉平卧重叠制作构件的预应力筋时,在相同张拉力的情况下,各层构件的弹性压缩变形值会自上而下逐步减小,这主要是由于上层构件的重量所产生的摩擦阻力阻止下层构件的自由变形所引起的。当构件起吊后,摩阻力影响消失,构件压缩变形增加,导致预应力筋的应力值降低。因此,为减少因摩阻引起的预应力损失,可以自上而下逐层加大张拉力。但底层的张拉力不能太大,一般情况下不宜比顶层张拉力大5%,且应满足相关规范中的要求。当隔离层效果较好时,摩擦阻力影响较小,此时可以采用同一张拉值。

5.7 吊车梁的预应力筋张拉顺序示意图

1、2、3—预应力筋的张拉顺序

(6) 张拉伸长值校核

张拉宜采用应力控制方法,同时应校核预应力筋的伸长值。若实际伸长值与设计理论伸长值的相对允许偏差超出±6%范围,应暂停张拉,在采取措施予以调整后,方可继续张拉。通过这样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。

预应力筋的实际伸长值(量测值),宜在初应力约为10%σcon时开始量测。预应力筋的计算伸长值ΔL见式 (5.4.5),实际伸长值 (量测值) ΔL'则为

ΔL'=ΔL1+ΔL2-C (5.5.11)

式中: ΔL1——从初应力至最大张拉力之间的实际伸长值;

ΔL2——初应力以下的推算伸长值,计算参见式(5.4.7)。

C——施加应力时,后张法构件的弹性压缩值 (其值微小时可以略去不计),对于轴心预压构件其弹性压缩值可以按下式计算

式中:——本批及以前所有批预应力筋的平均有效张拉力之和 (N);

L——混凝土构件长度 (mm);

An——混凝土构件净截面面积(mm2);

Ec——混凝土的弹性模量(MPa)。

(7) 张拉注意事项

①当工程所处环境温度低于-15°C时,不宜进行预应力筋的张拉。

②在预应力作业中,必须特别注意安全。由于预应力在钢丝束中积蓄了很大能量,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。因此必须保证所有设备都处于良好状态,且严禁任何工作人员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。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。若需离开,必须把油泵阀门全部松开或切断电路。

③张拉时应认真做到孔道、锚环与千斤顶三对中,以便张拉工作顺利进行,且不致增加孔道摩擦损失。

④锚固阶段张拉预应力筋的内缩量,不宜大于表5.5.1中的规定。

表5.5.1 张拉端预应力筋的内缩量限值 (单位: mm)

⑤对于钢丝束镦头锚固体系,张拉杆 (连杆) 拧入锚杯内必须具有足够的长度,在张拉过程中应随时拧紧螺母,以保证安全。锚固时若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,应在夹片背面涂上润滑脂,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,向锚板的锥形孔中重新涂上一层润滑剂,以防止夹片在退楔时卡住。润滑剂可以采用石墨、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若遇到个别钢绞线滑移,可以更换夹片,用小型千斤顶单根张拉。

⑧预应力筋张拉中应避免预应力筋断裂或滑脱。对后张法预应力结构构件,断裂或滑脱的数量严禁超过同一截面预应力筋总根数的3%,且每束钢丝不得超过一根; 对多跨双向连续板,其同一截面应按每跨计算。

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。

4. 孔道灌浆

预应力筋张拉后,孔道应及时灌浆,其目的是保护预应力筋,以免锈蚀,增加结构的耐久性; 同时亦使预应力筋与构件混凝土具有有效的粘结,以提高结构的抗裂性、承载能力并减轻梁端锚具的负荷状况。此外,试验研究证明,在预应力筋张拉后立即灌浆,可以减少预应力松弛损失20%~30%。因此,必须重视孔道灌浆的质量。

(1) 灌浆材料

灌浆所用的水泥浆,既应有足够强度和粘结力,也应有较大的流动性和较小的干缩性及泌水性。孔道灌浆用水泥应采用普通硅酸盐水泥,强度等级不低于42.5MPa; 水泥浆中氯离子含量不应超过水泥重量的0.06%。为了使灌浆更加密实,一般都在浆体中增加外加剂。灌浆所使用外加剂和水,不应含有对预应力筋或水泥有害的成分,且应符合环保要求。常用的外加剂有: 木质素磺酸钙 (掺量0.25%)、FDN (掺量0.25%) 等。外加剂应符合《混凝土外加剂应用技术规范》 (GB50119)、 《预应力孔道灌浆剂》 (GB/T 25182) 和《后张法预应力混凝土孔道灌浆外加剂》(JC/T2093) 等标准中的要求。

灌浆用水泥浆的性能应符合下列规定: ①采用普通灌浆工艺时稠度宜控制在12~20s,采用真空灌浆工艺时稠度宜控制在18~25s; ②水胶比应不大于0.45; ③自由泌水率宜为0,且应不大于1%,泌水应在24h内全部被水泥浆吸收; ④自由膨胀率应不大于10%;⑤边长为70.7mm的立方体水泥浆试块28d标准养护的抗压强度应不低于30MPa; ⑥所采用的外加剂应与水泥作配合比试验并确定掺量后使用。

(2) 水泥浆制备

水泥浆宜采用高速搅拌机进行搅拌,搅拌时间应不超过5min,水泥浆在使用前应经筛孔尺寸不大于1.2mm×1.2mm的筛网过滤。搅拌后不能在短时间内灌入孔道的水泥浆,应保持缓慢搅动。水泥浆拌合后至灌浆完毕的时间应不超过30min。

(3) 灌浆工艺

灌浆前孔道应湿润、洁净。灌浆施工宜先灌注下层孔道,后灌注上层孔道。灌浆应连续进行,直至排气管排除的浆体稠度与注浆孔处相同且没有出现气泡后,再顺浆体流动方向将排气孔依次封闭。全部封闭后,宜继续加压0.5~0.7MPa,并稳压1~2min后封闭灌浆口。当泌水较大时,宜进行二次灌浆或泌水孔重力补浆。若因故停止灌浆,应用压力水将孔道内已注入的水泥浆冲洗干净。

若在预留孔道比较狭小、孔道比较复杂的情况下灌浆,可以采用真空辅助灌浆,即在远离灌浆孔的排气孔利用抽气设备将灌浆孔内的空气排出,在孔内形成负压,使浆体流动更为流畅。实践证明,采用这种辅助方法后,灌浆效果非常好。

真空辅助灌浆前,应先关闭灌浆口的阀门及孔道全程的所有排气阀,然后在排浆端启动真空泵抽出孔道内的空气,使孔道真空负压达到0.08~0.10MPa,并保持稳定,再启动灌浆泵开始灌浆。灌浆过程中,真空泵应保持连续工作,待浆体经过抽真空端时应关闭通向真空泵的阀门,同时打开位于排浆端上方的排浆阀门,在排出少许浆体后再关闭。

预应力混凝土的孔道灌浆,应在正温下进行。当工程所处环境温度高于35°C或连续5日环境日平均温度低于5°C时,不宜进行灌浆施工。冬季灌浆施工时,应对预应力构件采取保温措施或采用抗冻水泥浆。宜通入50℃的温水,洗净孔道并提高孔道周边的温度,灌浆时水泥浆的温度宜为10~25℃,水泥浆的温度在灌浆后至少应有5d保持在5℃以上,且应养护到强度不小于15MPa。

5. 锚具保护

预应力筋张拉端可以采取凸出式做法和凹入式做法。采取凸出式做法时,锚具位于梁端面或柱表面,张拉后用细石混凝土封裹。采取凹入式做法时,锚具位于梁 (柱) 凹槽内,张拉后用细石混凝土填平。

后张法预应力筋锚固后的外露部分宜采用机械方法切割,也可以采用氧-乙炔焰方法切割,其外露长度不宜小于预应力筋直径的1.5倍,且不宜小于30mm。锚具的密封保护应符合设计要求; 当设计无要求时,应采取防止锚具腐蚀和遭受机械损伤的有效措施。通常采用混凝土保护,锚具的保护层厚度应不小于50mm; 预应力筋的保护层,一般不得小于20mm,处于易受腐蚀的环境时,保护层不得小于50mm。

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