后张法简支箱梁预应力施工工艺

后张法简支箱梁预应力施工工艺 中铁十九局集团第五工程有限公司新乡梁场

关键词：三控、强度、弹模、龄期、控制应力、张拉力，周期检定、定期校准、用前复核

内容摘要：后张法简支箱梁预应力施工，所需的张拉机具包括油泵、千斤顶、0.25级防震油压表，原材料采用1×7-15.2-1860MPa型低松弛钢绞线。按照预应力施工工艺的流程施工，拔棒、清孔、钢绞线加工制作、钢绞线传束等。预施应力按预张拉、初张拉、终张拉三个阶段进行，张拉前的“三控”:梁体砼达到35.5MPa时，可以进行预张拉；强度达到设计要求的43.5MPa时，可进行初张拉，根据现场情况，预、初张拉可同时进行，且预、初张拉均带模张拉，张拉结束后方可移梁；在砼强度达到53.5MPa，弹模达到35.5GPa时，龄期大于10天，可进行终张拉；张拉过程中，预应力值以油表读数为主，伸长值为辅，并做到“三同心，两同步”。预应力设备要做到：周期检定（千斤顶使用超过1个月或200次）、定期校准（油压表受到碰撞或出现漏油现象，油表指针不能退回零点）及用前复核（张拉前，确定油压表和千斤顶是否正确匹配；使千斤顶空拉2-3次，确定千斤顶及油压管能够正常工作）保证施工过程中，设备能够正常工作。张拉时，做

好防护，在张拉的梁体两侧设警示牌和拉警戒线。在张拉过后，要做到工完场清。 1．工程概况

工程名称新乡东孟姜女河特大桥（DK600+908.36～DK618+309.20）；标段名称：新建石家庄至武汉铁路客运专线（河南段）。梁场预制梁为32m、24 m、后张法预应力混凝土单箱单室箱梁。32m梁全长32.6m，跨度31.5m；24m梁全长24.6m，跨度23.5m。箱梁截面类型为单室单箱简支箱梁，梁体砼强度设计为C50级，预应力筋采用高强度低松弛钢绞线，锚固体系采用自锚式拉丝体系，管道形成采用抽拔橡胶棒成孔。

工期目标：计划2008年11月11日开始梁场建设，于2009年1月25日试生产,于2008年5月30日正式批量生产， 2010年4月30日完成全部箱梁预制任务，总工期18个月。 2.张拉机具 2.1张拉千斤顶

张拉千斤顶选用四平市力拓预应力机械有限公司生产的YD2500/200、YD3000/200型千斤顶。根据张拉阶段张拉力值，预制箱梁预初张采用YD2500/200型千斤顶，终张拉采用YD3000/200型千斤顶。 2.2张拉油泵

油泵选用四平市力拓预应力机械有限公司生产的ZB2*2/55型电动高压油泵。 2.3张拉油表

张拉油压表选用防震型，梁场选用0.25级防震型油表，油表最大量程为60MPa，最小刻度0.2 MPa，表盘直径为150mm。每月标定一次，每周必须校准一次。 2.4退锚器

发现钢绞线滑丝、断丝、夹片回缩不符合要求时，采用退锚器对整束钢绞线退

锚。 2.5预应力设备校验

2.5.1 预应力设备应做到：周期检定、定期校准、用前复核 2.5.2为保证张拉力的准确性，定期对张拉设备进行“油压值及输出力”的标定。施加预应力所用的机具设备及仪表由专人使用和管理，并定期维护和校验。千斤顶与压力表配套校验，以确定张拉力与压力表之间的关系曲线，作为张拉时的依据。千斤顶、油表在使用前进行标定,否则不得使用。千斤顶与压力表配套标定时，要采用千斤顶顶压试验机或压力传感器的标定方式，其活塞的外露量约等于试验最大荷载时的外露量；各级荷载下以压力表的表盘整读数对应压力机的表盘读数。配套标定数据进行线性回归，回归方程为：y=a+bx，线性回归相关系数不小于0.9999，检验系数不大于1.05，并根据加载等级计算各级荷载下的表示值。

2.5.3千斤顶在下列情况时应预以校验：出厂后初次使用；千斤顶漏油严重；千斤顶调换油压表；油压表受到碰撞或出现失灵现象，油表指针不能退回零点；千斤顶每次检修后；千斤顶使用超过1个月或200次。

3.原材料的要求与选用

原材料采购前必须按照ISO9000的要求进行合格供方评价，供应商必须在合格供方名录中。所有原材料应有供应商提供的出厂检验合格证，并应按有关检验项目、批次，严格实施进场检验。 3.1预应力钢绞线

3.1.1预应力钢绞线采用1×7-15.2-1860MPa型低松弛钢绞线。应符合《预应力混凝土用钢绞线》GB/T5224-2003的规定并满足设计要求，采用的钢绞线厂家必需提供每批钢绞线的弹性模量值。

3.1.2钢绞线应存放在干燥处，避免潮湿锈蚀。工地存放在专区并高出地面200mm及时盖好。每批钢绞线应由同一批号、同一强度的钢绞线组成。

3.1.3钢绞线的检验：钢绞线表面质量，表面不得有裂纹、小刺和油渍，不允许有锈蚀和目视可见的麻坑；不应有折断、横断和相互交叉的钢丝；同时试验室应按照检验批的要求进行检验，各项性能合格后才能投入生产。 3.2锚具、夹片

3.2.1锚具、夹具采用成都新筑路桥机械股份有限公司生产的YM15-7, YM15-8 YM15-9 ,YM15-12型锚具和对应的YM-J夹片。

3.5.2 以1000套的同厂家、同品种、同规格、同批号的锚具为一验收批。初次选定厂家时，应对外观、锚固效率系数、极限拉力总应变、锚口摩阻、喇叭口摩阻等项目进行检验。每批进场锚具外观检查抽取总数量的10%，且不少于10套，外观检查表面无裂缝，尺寸应符合设计要求。

3.2.3锚具设专人保管、贮存、运输均应妥善保护，避免锈蚀、沾污、遭受机械损伤或散失。临时性的防护措施应不影响安装操作的效果和永久性防锈措施的实施。作好标识，防止混用。计量

检定器具检定要求:周期检定,定期校准,用前复核。

3.2.4锚具、夹具应符合TB/T3193-2008《预应力筋用锚具、夹具和连接器》的有关规定并经检验合格后方可使用，采用的锚具应通过省、部级鉴定，并符合设计要求。锚垫板应安装密封盖帽。

3.2.5锚具、夹具外观检查表面无裂缝、夹层、毛刺、气泡及锈蚀，尺寸符合设计要求，应视为合格；反之应另外取双倍数量重作试验，如仍有一套不符合要求，则应逐套检验，合格者方可使用。 3.2.6生产中如发现锚具的某种使用性能不良（如断丝、滑丝、回缩量大）或对锚具的质量产生怀疑时，应立即对锚具的某种使用性能按上述要求进行依次检验，确因质量不良可能影响生产或预应力质量时，

应更换质量稳定可靠的产品（厂家）。 3.2.7抽拔橡胶棒

根据铁道部经济规划研究院发布的《时速350km客运专线铁路有砟轨道后张法预应力混凝土简支箱梁（双线）》图纸的要求，可以采用抽拔管成孔。本工程采用抽拔橡胶棒，橡胶棒直径分别为70mm、80mm和90mm。

采用抽拔橡胶棒应符合《客运专线预应力混凝土预制梁暂行技术条件》铁科技[2004]120号规定：全胶软管应无表面裂口、表面热胶粒、胶层海绵。胶层气泡、表面杂质痕迹长度不应大于3mm、深度不应大于1.5mm，且每米不多于一处；外径偏差±4mm；不圆率应小于20％；硬度（邵氏A型）为65±5；拉伸强度不小于12Mpa，扯断伸长率不小于350％，300％定伸强度不小于6Mpa。 4.预应力施工工艺流程 4.1预应力施工工艺流程

预应力施工工艺流程图

4.2施工操作要点 4.2.1钢绞线的制作和穿束

下料与编束：钢绞线下料场地平坦，采用砂轮切割机切割，编束用22号铁丝绑扎，间距1.5m，编束时应先将钢绞线用梳溜板理顺，并尽量使各根钢绞线松紧一致。钢绞线下料长度=设计工作长度+1640mm，各钢束严格按照施工图下料长度进行下料(后附下料单)。 穿束方法：采用3t卷扬机穿束，钢束的前端装有穿束套环和牵引头。穿束套环用无缝钢管制成，φ70mm。牵引头做成锥形，前端安有拉环，使用时将一端钢绞线端部穿入套环中，牵引头从套环内钢绞线中间伸出，使钢绞线与套筒套紧，采用卷扬机拉牵引头上拉环穿索即可。 施工技术要求：钢绞线存放地点干燥、清洁，钢绞线距地面高度不小

于20cm，并加覆盖防止雨水和油污浸蚀。开盘用卷扬机牵引，用钢尺丈量下料。下料采用砂轮机切割，严禁钢绞线受拉部位受到火花灼伤，钢绞线端部用扎丝绑紧，避免散股。每束钢束，尽量采用同一盘上的钢绞线，以求力学性能一样，防止因弹性模量互不相等而产生应力不均的

现象。如果遇到在殊情况下要使用不同批次的钢绞线的情况，这两批钢绞线的弹性模量之差要在0.02GPa之间（计算时要取两批钢绞线弹性模量的平均值），如果达不满足以上条件，不允许使用。顺直，并用绑丝每间隔1.5m绑扎一道，使编扎成束顺直不扭转。编束后的钢绞线按编号分类存放，钢绞线束搬运时，支点距离不得大于3m，端部悬出长度1.5m。

在运输过程中，要防止出现死弯，其最小弯曲半径不得小于1m。 向孔内穿束的方法可采用人力推送的方法，在穿束困难时，穿束前对孔道用通孔器全程通过一遍，以保证钢束能顺利通过，并核对孔道与钢束的编号。穿束时拖拉方向和钢束穿入方向要与锚具垫板垂直。 钢绞线穿入后要及时将露出的部分用帆布袋密封，防止养护用水和雨水打湿生锈。 4.2.2预应力张拉

预施应力时两端两侧四个千斤顶同时进行对称张拉，张拉时根据测试

的管道摩阻及喇叭口摩阻试验数据，调整张拉力，实行张拉力和伸长值指标双控，张拉以张拉力控制为主，以钢束伸长值进行校核。 4.2.3钢绞线切割及工序交接

张拉完毕24h后复查，确认无滑断丝现象并检查钢绞线回缩量，符合要求时即可进行钢绞线头的切割，切割处距锚具表面35～45mm。钢绞线切割采用砂轮锯切割。钢绞线切割后进行工序交接，方可进行下一道工序（压浆）施工。 5.预应力张拉操作工艺

5.1预应力混凝土张拉工序开始作业的条件 5.1.1所用材料、配件已经检验并确认合格。 5.1.2所配备的设备完好。

5.1.3所用计量检测器具已经标定（含自校）并在有效期内。 5.1.4接到梁场工艺技术部下发的张拉通知单（预张拉、初张拉、终张拉）及张拉数据。 5.1.5安全防护是否齐全。 5.2预施应力前作好如下准备工作

5.2.1张拉前的“三控”：预张拉（梁体混凝土强度达到33.5MPa），初张拉（梁体混凝土强度达到43.5MPa），终张拉（梁体混凝土强度达到53.5MPa、弹性模量达到35.5 GPa、混凝土龄期不小于10d）是否达到设计要求。梁体有无缺陷,如有,应事先征得监理工程师同意修补完好且达到设计强度,否则不允许预加应力。 5.2.2千斤顶和油压表均在校验有效期内。

5.2.3检查钢绞线、预应力锚具、夹具等有关检验资料是否齐备，是否符合标准要求。每次检查钢绞线直径，根据钢绞线直径选择相应槽深的限位板。

5.2.4检查是否有张拉通知单（预张拉、初张拉、终张拉）和核对张拉数据。

5.2.5检查人员是否到齐，是否持证上岗。 5.3张拉步骤

预施应力按预张拉、初张拉和终张拉三个阶段进行。预应力束张拉前，清除管道内的杂物及积水。预制梁带模预张拉时，混凝土强度达到设

计强度的60%，内模板松开，不对梁体压缩造成阻碍，张拉数量及张拉力值按设计控制。 5.3.1预张拉

当梁体混凝土强度达到30MPa后，拆除端模、松内模后；当梁体混凝土强度达到33.5MPa后，按照设计要求对梁体进行预张拉。预张拉在制梁台座上进行。为防止梁体早期裂纹，当梁体混凝土强度达到33.5MPa后，尽早进行预张拉。 张拉顺序如下：

0→0.2σk（测伸长值初始读数，测工具锚夹片外露）→10MPa→15MPa→20MPa→σk1（测伸长值，测工具锚夹片外露）→回油锚固。

注：σk—指张拉控制应力 σk1—指预张设计应力 5.3.2初张拉

当梁体混凝土强度达到43.5MPa后进行初张拉。初张拉在预制台座上进行，初张拉结束后，先移出内膜，然后将梁体移出预制台座。 张拉顺序如下：

0→0.2σk（测伸长值初始读数，测工具锚夹片外露）→10MPa→15MPa→20MPa→σk1（测伸长值，测工具锚夹片外露）→回油锚固。 注：σk—指张拉控制应力 σk1—指初张设计应力 5.3.3终张拉

当梁体混凝土强度达到53.5MPa，弹性模量达到35.5GPa且混凝土龄期大于10天时，进行终张拉。 张拉顺序如下：

0→0.2σk（测伸长值初始读数，测工具锚夹片外露）→15MPa→20MPa→25MPa→30MPa→σk（静停5min、测伸长值，测工具锚夹片外露）→保持控制应力→回油锚固（测钢绞线回缩量、测工作锚夹片外露）→画线作钢绞线滑丝观察标记。 注：σk—指张拉控制应力

经过预初张拉的预应力束张拉顺序如下：

0→σk1（测伸长值初始读数，测工具锚夹片外露）→σk（静停5min，测伸长值，测工具锚夹片外露）→保持控制应力→回油锚固（测钢绞

线回缩量，测工作锚夹片外露）→画线作钢绞线滑丝观察标记。 注：σk—指张拉控制应力 σk1—指预、初张设计应力 5.4张拉操作工艺

张拉按照设计的张拉顺序，两端两侧同时对称张拉，即四台张拉千斤顶同时工作。

5.4.1首先检查锚垫板（预埋在梁体上的）与孔道轴线是否垂直，若有偏差应加楔形垫圈校正，并将垫圈点焊在垫板上。在张拉过程中，工作锚具位置不得偏离锚垫板止口范围，张拉前先将工作锚、夹片上好，打齐，之后安装过度套、限位板，再将钢绞线从千斤顶中心穿过，然后安装工具锚、工具夹片，工具夹片外涂黄油以利退锚。将钢绞线按顺序分别穿入工具锚的锚孔内，不得交错。人工推动千斤顶使千斤顶、限位板、工作锚连接在一起，并确保管道、锚具、千斤顶三者同心。之后将工具锚上的工具夹片用专用工具打紧。限位板和工具锚采用同一锚具生产厂的配套产品，千斤顶使用专门吊架提升。 5.4.2初调：梁体两端同时张拉，千斤顶充油到达

初应力时(20%的σk)，测量千斤顶油缸伸长值，作为测钢绞线伸长量的起点。

5.4.3张拉：在初始应力的基础上，两端对称张拉，在张拉过程中，

两端随时要取得联系，保持油压上升速度相等，同时达到控制张拉吨位，持荷5min。在持荷的过程中，随时观察油压表油压读数，若油压稍有下降，应及时补油到设计吨位的油压值。当确认张拉力（以油压为准）、伸长量、滑丝情况等符合要求且达到持荷时间后，千斤顶回油锚固退出工具锚，移至下一孔道。

张拉预应力钢绞线时，采用应力、应变和时间三控。以控制张拉应力（油压表读数）为主，以预应力筋伸长值进行校核，两端伸长量差值≤10%，两端总实际伸长值与按进场检验钢绞线实际弹模计算的伸长值误差值不得超过±6%，同时保证在张拉控制应力σk作用下持荷5分钟后回油锚固。

实际张拉伸长值与计算张拉值控制在±6%，两端伸长量相差≤10%，每端锚具夹片回缩量控制在6mm以内，否则应分析原因后，退锚再进行张拉，然后测量锚具夹片外露量2～3mm和夹片错牙量1～2mm。 5.4.4滑丝、断丝检查：张拉完后，在锚圈外钢绞线上用彩笔划线，24 小时后检查钢绞线滑断丝数不超过0.5%，并且不在同侧同束的情况下，方可允许切丝、进行压浆工作。 5.5张拉数据 5.5.1油表读数(MPa)

张拉过程以油表读数控制为主，油表读数根据各束钢绞线各张拉阶段张拉力和千斤顶、油表配套标定的回归线性方程计算而得。 5.5.2钢绞线实际伸长值△l（mm） 按下式计算：

△l=（LH-l0）+（△H-△0）

式中：△l为初始应力到控制应力阶段伸长值；

LH, △H分别为张拉完毕时张拉缸，工具夹片外露长度（mm）； l0，△0 分别为张拉缸，工具夹片在初应力时的外露长度（mm）。 5.5.3钢绞线回缩量

钢绞线一端回缩量不得大于 6mm，否则应重新张拉。回缩量的测量方法为：张拉至控制应力时测量千斤顶活塞的外露长度 L1，然后关闭电源打开回油阀，回油至2～3 MPa再测量千斤顶活塞的外露长度 L2，L1 与L2 之差再减去一端自由长度的伸长值即为钢束该端回缩量，或用限位板槽深减去工作锚夹片外露量即为钢束该端回缩量。 限位板深度与钢绞线的对应表

钢绞线尺寸mm Φ15.2 Φ15.3 Φ15.4 Φ15.5 Φ15.6 限位板深度mm 8 8.4 8.8 9.2 9.6 5.5.4张拉记录

技术员现场记录张拉数据时，要认真细致，做到准确无误。数据要如实填写，不得涂改。现场对伸长率进行计算校核，计算要准确无误。 5.6滑丝与断丝处理

在整个张拉过程中，严密注意钢绞线及锚具滑丝情况。当全梁断丝、滑丝总数超过钢丝总数的0.5%，且一束内断丝超过一丝时均须进行处理

。处理方法：

5.6.1当一束出现少量滑丝时，如果夹片没问题，可用单根张拉油顶进行补拉，如夹片有问题，应更换夹片，重新张拉。当一束内出现多根钢绞线滑丝时，须退锚放松钢绞线束并重新装夹片整束补拉。退锚时用退锚器进行退锚。

5.6.2如果出现断丝，必须整束退锚，换线重拉。

5.6.3因处理滑丝、断丝而引起的钢绞线束重复张拉时，同一束不超过3次，若钢丝与锚具因滑丝而留有明显刻痕时，立即更换。 6. 预应力的质量要求

6.1张拉前的三控：强度达到设计要求+3.5Mpa（预张拉强度为33.5Mpa，初张拉强度为43.5Mpa，终张拉强度为53.5Mpa），终张拉弹模达到35.5Gpa，终张拉龄期不小于10d。

6.2预制梁带模张预张拉时，内模松开，不能对梁体压缩造成阻碍。 6.3初张拉后梁体方可吊出台位。

6.4预制梁试生产期间，至少对两孔梁进行各种预应力瞬时损失测试，确定预应力的实际损失，必要时应由设计方对张拉控制应力进行调整。正常生产后，每100孔进行一次损失试验。

6.5预应力值以油表读数为主，校核预应力筋伸长值，实际伸长量不超过计算伸长量的±6%（两端之和）。实测伸长值以20％张拉力作为测量的初始点，持荷时间不小于5min。

6.6每孔预制梁24h后断丝及滑丝数量不超过预应力钢丝总数的0.5％，

并不能处于梁的同一侧，且一束内断丝不得超过一丝。

6.7锚具夹片的回缩量不大于6mm，夹片外露量2～3mm，两夹片错牙量1～2mm。

6.8认真作好张拉记录和张拉过程中出现各种情况的原始记录，终张拉后经检查并确认全部合格后方可割丝。 7. 安全要求

7.1 钢绞线的盘重大、盘卷小、弹力大，为了防止在下料过程中钢绞线紊乱并弹出伤人，事先制作一个简易的铁笼。下料时，将钢绞线盘卷装在铁笼内，从盘卷中央逐步抽出，较为安全。

7.2 张拉前检查锚具及夹片，如有裂纹或破损，应及时更换； 7.3 检查油泵及千斤顶油路无泄露，确认正常后方可作业； 7.4 作业中，操作要平稳、均匀，张拉时两端不得站人。在测量伸长量时，先停止张拉，操作人员站在侧面进行操作。

7.5 千斤顶不准超载，不准超出规定的行程；转移油泵时必须将油压表拆卸下来另行携带转移。

7.6 张拉时，油压升降需缓慢、均匀，两端伸长基本保持一致，严禁一端张拉。

7.7 张拉区域禁止非工作人员进入，周围设置明显警示牌。张拉作业时在千斤顶后端设防护台架，台架内侧采用竹胶板和橡胶板共同防护，防止夹片回弹，台架外侧采用钢丝网防护。

7.8钢绞线顶锚后发现断、滑丝及伸长值超标问题，需要卸荷重张时，要有专人巡视，在张拉作业区域内，防止其它人员靠近。

8.预应力冬季施工措施 预应力筋的张拉及孔道压浆

张拉操作在正温条件下进行，油压表工作温度不低于10℃。在操作中油泵要断续开停几次，再令其正常运转。温度低于0℃以下时，现场可搭简易棚，将油泵及油顶放入棚中，在棚内人为升温，达到油表的工作条件。 9.环保

9.1施工完毕后，必须工后场清，不可破坏周边环境。 9.2对使用过的油棉纱、手套应及生活垃圾分开收集、处理； 9.3张拉油顶漏油应按要求处理,不能污染周围环境。