预应力张拉作业安全技术知识

预应力张拉就是在构件中提前加拉力，使得被施加预应力张拉构件承受拉应力，进而使得其产生一定的形变，来应对钢结构本身所受到的荷载，包括好屋面自身重量的荷载、风荷载、雪荷载、地震荷载作用等等。一般张拉用到钢绞线、千斤顶、锚板、夹片。

　　在工程结构构件承受外荷载之前,对受拉模块中的钢绞线，施加预压应力,提高构件的抗弯能力和刚度,推迟裂缝出现的时间,增加构件的耐久性。对于机械结构来看，其含义为预先使其产生应力，其好处是可以提高构造本身刚性，减少振动和弹性变形这样做可以明显改善受拉模块的弹性强度，使原本的抗性更强。

　　张拉伸长

　　预应力筋张拉顺序应对称张拉;当两端同时张拉时，二端不得同时放松，先在一端锚固，再在另一端补足张拉力后进行锚固。两端张拉力应一致，二端伸长值相加后应符合设计规定要求。

　　当张拉长束因千斤顶张拉活塞行程不足需多次张拉时，应分级张拉，中间各级临时锚固后，重新安装千斤顶,并重新读表和量测伸长值后再继续张拉，避免伸长值量测累积误差。

　　预应力张拉时应均匀缓慢升高油压，逐步张拉至控制应力。预应力张拉程序为:

　　0→20%σcon(读伸长值L2并作记录)→σcon(量测伸长值L3并作记录)→卸荷至零。

　　张拉控制应力:

　　张拉控制应力σcon按设计要求:

　　有粘结:σcon=0.75×Fptk=0.75×1860=1395(Mpa)

　　张拉力Np:Np=σcon×Ap

　　配筋形式配筋量钢绞线截面积Ap(140mm2)钢绞线100%张拉力 (KN)备注

　　有粘结15-79801275.596

　　张拉伸长值控制:张拉采用的以张拉力为主，伸长值校验的方法。初应力时量取千斤顶活塞的伸长量L1，张拉达20%scon时再量取千斤顶活塞的伸长量L2，二者之差为钢束的实际推算伸长量。张拉达100%scon再量取千斤顶活塞的伸长量L3，L3-L1二者之差为钢束的实际张拉伸长量。实际张拉伸长量与实际推算伸长量之和,与理论伸长相比较误差不超过+6%,-6%，否则应停机检查原因，予以调整后方可张拉,必要时进行处理。

　　预应力张拉的理论伸长量计算按规范要求进行，采用平均张拉应力法。具体公式如下:

　　△L=Fp*L/Ap*Es

　　Fp-平均张拉力(kN)

　　张拉时发现以下情况，应立即放松千斤顶，查明原因，采取纠正措施后再恢复张拉:

　　①断丝、滑丝或锚具碎裂;

　　②混凝土破碎，垫板陷入混凝土;

　　③有异常声响;

　　④达到张拉力后，伸长值不足，或张拉力不到，而伸长值超出范围;

　　工具锚的夹片，应注意保持清洁和良好的润滑状态。锚板的锥行孔内及夹片应涂上润滑剂。

　　预应力筋锚固后的外露长度不宜小于30mm。

　　张拉端外露预应力筋应在灌浆后再切割。

　　主要影响

　　(1)一端张拉工艺时，假如张拉端称为A，固定端称为B，那么，张拉端开始从初始应力0拉至100%张拉力时，伸长也随着应力的增加从A端慢慢的影响到B端，总伸长量是100。

　　(2)采用二端张拉工艺时，因张拉形式的改变也导致B端形式由固定端变为张拉端、我们把A端与B端的中间点称为C，那么，张拉端A、B分别从初始应力0张拉至100%应力，伸长影响范围分别从A端影响到C(伸长量50)和B端影响到C(伸长量50)。

　　张拉原理

　　预应力采用两端对称同时张拉、张拉力和伸长量双控法，两端千斤顶升降压、画线、测伸长、插垫等工作一起进行。

　　千斤顶就位后，先将主油缸少许充油，使之蹬紧，让预应力钢绞线绷直，在钢绞线拉至规定的初应力σ0时，停机量测原始空隙并画线作标记。

　　钢绞线的张拉顺序综合以下几方面因素核算确定:其一避免张拉时构件截面呈过大的偏心受力状态，不使砼边缘产生拉应力;其二计算并比较分批张拉的预应力损失值;其三是尽量减小梁体产生过大的上拱度，防止梁体开裂或变形严重。经综合比较，采用了两阶段传力锚固法张拉，即T梁砼强度达90%后，首先张拉锚固于梁端的N1-N4钢绞线，对此4根钢绞线的孔道压浆，然后存梁;为减小T梁的徐变上拱度，锚于梁顶的N5-N7钢绞线待架梁前再进行张拉并压浆，随即架梁。采用两次张拉工艺的另一优点是:先张拉一部分钢绞线，对梁体施加较低的预应力，使梁体能承受自重荷载，提前将梁移出生产梁位，可大大缩短生产台座使用周期，加快施工进度。

　　中梁钢绞线张拉先后顺序:N2→N3→N1→N4→N5→N6。

　　边梁钢绞线张拉先后顺序:N2→N3→N1→N4→N5→N6→N7。

　　预应力钢绞线张拉施力程序:0→初应力σ0→控制应力σk(持荷2分钟锚固)。σk为张拉时的控制应力(包括预应力损失在内)。

　　张拉施工的工作顺序:穿束→安装锚具→安装千斤顶及张拉设备→张拉、锚固→拆除千斤顶及张拉设备→压浆→存梁。

　　技术要求

　　一、先张法预应力混凝土构件的放张应符合下列规定:

　　1、预应力筋放张时混凝土强度、弹性模量和龄期应符合设计要求。放张 之前应将限制构件位移的模板拆除。

　　2、预应力筋的放张顺序应符合设计要求。设计无要求时，应分阶段、对 称、相互交错地放张。

　　3、放张应采用楔块或千斤顶整体放张，并符合设计要求。

　　4、预应力筋的放张速度不宜过快。

　　5、放张后预应力筋的切断顺序，应由放张端开始，逐次切向另一端。

　　二、后张法预应力混凝土构件的张拉应符合下列规定:

　　1、预施应力之前，应对构件的外观和尺寸以及锚垫板后的混凝土密实性 进行检查，并将孔道中的灰浆清理干净。

　　2、预应力筋的张拉程序应符合设计要求。集中预制的混凝土箱梁宜按预 张拉、初张拉和终张拉三个阶段进行，集中预制的T梁宜按初张拉和终张拉 二个阶段进行。

　　3、各阶段预施应力时的混凝土强度、弹性模量和龄期应符合设计要求。

　　4、预应力筋的张拉顺序应符合设计要求。

　　5、预应力筋张拉端的设置应符合设计要求。

　　6、预施应力时，锚垫板、锚具和千斤顶应位于同一轴线上。采用两端张拉时，预施应力过程中应保持两端同步，并且两端的伸长量基本一致。

　　7、预应力筋在张拉控制应力达到稳定后方可锚固。锚固完结并经检验合 格后即可切割端头多余的预应力筋，切割端头多余预应力筋应符合第7.5.2条 规定，切割后的外露长度不宜小于其直径的1.5倍，且不宜小于30mm。

　　8、后张法预应力构件的预应力筋断丝或滑脱数量不得超过预应力筋总数的5%。，并不得位于结构的同一侧，且每束内断丝不得超过一根。

　　准备工作

　　⑴预应力施工前准备

　　①预应力材料准备情况:本工程预应力材料均采购的甲控厂家产品，均已进场且外委试验检测合格。采用河北景鹏预应力钢绞线有限公司生产的钢绞线、保定天力建筑机具制造有限公司生产的配套锚具、石家庄易达恒联路桥材料有限公司生产的压浆料。

　　②张拉及压浆设备到位:预应力张拉设备采用河北益铁机电科技有限公司生产的YT-V数控智能张拉设备2台套，配套千斤顶为150t2台，目前已完成设备配套标定工作，张拉设备配套的工具锚采用同锚具同厂家的配套产品;压浆设备采用河北吴桥厚德建筑机械有限公司生产的SQL90型智能压浆设备1台套。

　　③清理箱梁拆模后预应力管道及锚口(多余波纹管及水泥浆)，保证锚口喇叭口符合设计要求，同时检查两端锚垫板应垂直与预应力孔道中心后方可进行钢绞线穿束。

　　④根据钢绞线试验检测结果计算各钢束理论伸长量，同时根据张拉设备标定证书计算各阶段对应油表读数。

　　⑤张拉压浆作业前完成张拉作业人员岗前培训(智能张拉设备厂家培训及现场技术培训)，并经过考核合格后上岗。

　　⑵预应力张拉及压浆设计及规范要求

　　采用主要控制张拉应力，以实际伸长值进行校核的办法予以双控，准确控制各分级张力，量取相应伸长量并记录与计算，实际伸长值与理论值的差值应控制在6%以内，否则应暂停张拉，待查明原因并采取予以调整后，方可继续张拉;

　　张拉顺序为N1、N2、N3顺序张拉，采用对称张拉原则，防止梁体砼产生超应力、构件不扭转与侧弯，构架不变位。

　　⑶钢绞线的加工及安装

　　①钢绞线采用砂轮切割机切割。钢绞线的下料长度为孔道长度加上两端工作长度。两端工作长度为2000px，下料前应复核设计长度无误后进行。

　　②穿束:本工程钢绞线束在砼强度达到设计强度100%后穿入孔道(防止提前穿束造成钢绞线锈蚀)，穿束前将钢绞线束进行编号并编束(编束用22号绑丝每隔3米进行捆绑)，防止钢束在孔道内相互扭曲，穿束前将钢绞线做侧棱处理，并将端头用塑料带缠住防止穿束时破坏波纹管而堵管。

　　③预应力筋安装后的保护

　　a、管道端部开口应密封以防止湿气进入。采用蒸汽养生时，在养生完成之前不应安装力筋。

　　b、在任何情况下，当在安装有预应力筋的构件附近进行电焊时，对全部预应力筋和金属件均应进行保护，防止溅上焊渣或引起电弧造成钢绞线脆短损坏。

　　c、穿束后及时进行张拉及压浆作业。

　　施工方法

　　本工程采取超张拉3%张拉力以克服锚圈口预应力损失。

　　预应力张拉工艺流程:钢绞线穿束→安装工作锚→安装配套限位板→安装千斤顶→安装配套工具锚→两端对称张拉→张拉力15%→张拉力30%→张拉力100%→张拉力103%→持荷2min锚固→校对伸长值合格后进行下一束张拉→张拉作业完成。

　　⑴箱梁砼拆模后及时将锚垫板口有效封闭，防止养生水及杂物进入。

　　⑵根据钢绞线试验报告的弹性模量计算各钢束理论伸长值(理论伸长值计算书附后)，同时根据千斤顶标定结果计算和阶段张拉力对应的油表读数，便于张拉过程中校核张拉设备数显张拉力。

　　⑶箱梁砼经过喷淋养生7天后且砼强度达到100%设计强度后(箱梁实体强度以同条件养生下地砼试件予以控制)，进行张拉作业。

　　⑷张拉顺序按照设计要求N1→N2→N3逐束两端同时对称进行。

　　⑸根据钢束编号对应安装工作锚环及夹片，采用φ20钢管逐根将对应工作夹片打紧、打平，安装配套限位板及千斤顶和工具锚。

　　⑹安装千斤顶，要保证千斤顶、工作锚、锚垫板三者必须保证同心，且与锚垫板垂直。

　　⑺开始张拉后随时检查工作锚与锚垫板密贴情况，发现问题暂停后及时调整。

　　⑻单束张拉完成立即对实际伸长量进行校核，与理论伸长值的偏差应在±6%范围内，确认合格后持荷2min锚固。如超出±6%范围应停止张拉，查找原因后方可继续进行，。

　　⑼单束张拉完成后，检查夹片顶面应平齐，同时认真检查是否有滑丝或断丝现象，确认合格后进行下一束张拉。

　　⑽单片箱梁张拉完成后立即对孔道进行压浆，最迟不得超过24h。

　　⑾为确保施工安全，工作段钢束切割在完成孔道压浆后且强度达到80%后进行，切割采用砂轮锯或无齿锯切割，钢绞线切割后锚具外控制3-125px，严禁采用电弧切割。

　　孔道压浆

　　为保证孔道压浆密实，本工程采取二次压浆工艺。

　　(1)压浆前使用高压水冲洗管道，并用不含油的高压风将孔道内吹干。

　　(2)压浆前对锚具及夹片周围用原子灰进行认真封堵，防止从夹片周围漏浆，影响孔道压浆密实度。

　　(3)本工程采用预应力专用孔道压浆料，水胶比0.28，采用高速搅拌机进行搅拌(转速不低于1000转/min)，拌合时间不低于8分钟，浆体各项指标应符合以下规定:拌合后3h泌水率不大于2%、最终不大于3%，24h内浆体将所泌水全部吸干、稠度控制14s-18s(为保证孔道密实，实际控制在20-23s)。

　　(4)压浆采用活塞式压浆泵进行，压浆前所拌制浆体必须满足一个孔道的用浆量，确保压浆连续完成。压浆从低一端向高一端进行，压浆控制压力为0.5-0.7MPa，出浆口流出饱满浓浆后封闭出浆口阀门，保持不低于0.5MPa压力下稳压不少于5min后关闭进浆口阀门，进行下一孔道压浆。

　　(5)间隔30-45min后进行二次补压，确保孔内浆体密实。

　　⑹压浆完成后浆体强度达到80%前严禁震动或扰动梁体。

　　⑺浆体强度达到80%后采用无齿锯切除工作段钢绞线，锚具外预留长度3-125px。

　　⑻箱梁预应力孔道压浆时按每片梁留置不少于3组标准养护试件，用以检测浆体强度。

　　封锚

　　端梁封锚应在吊装前完成。封锚时，必须采用定型钢模板支设，并加强混凝土振捣。封锚时，严格控制梁板长度。端梁伸缩缝预埋钢筋位置、高度、角度要符合设计要求，保证伸缩缝与预埋钢筋良好连接;模板支设牢固、不变形、不跑模;否则，必须返工处理。

　　注意事项

　　⑴锚具夹片必须室内存放，并采取防潮防锈措施，防止夹片锈蚀造成滑丝。

　　⑵夹片安装时检查锚环夹片孔内应洁净无杂物，同时夹片无锈蚀，严禁夹片被土、砂污染。

　　⑶开始张拉时(张拉至张拉力15%前)，观察锚环应与锚垫板密贴，发现问题及时调整。

　　⑷张拉完成及时对伸长量进行校核，超出±6%暂停张拉，查明原因并调整后方可重新施工。

　　⑸出现以下一种情况即应对千斤顶及配套设备重新标定:

　　a.使用超过半年;

　　b.张拉超过200次;

　　c.预应力张拉配套设备出现反常现象;

　　d.千斤顶出现检修后。

　　⑹张拉作业期间，梁体两端设置不小于4mm钢板做防护围挡，同时严禁梁端(尤其对应钢束面)站人，防止发生安全事故。

　　保证措施

　　1伸长值超过规范要求预防措施:

　　(1)预应力张拉理论伸长值计算必须按实测弹性模量和截面积进行计算。

　　(2)对于连续多波曲线筋和小半径曲线筋，应实测孔道摩阻力。加强对操作工人的岗位培训。

　　2滑丝、断丝预防措施:

　　(1)穿束前，预应力钢束必须按规范要求进行检验，编束，正确绑扎。

　　(2)张拉前锚、夹具需按规范要求进行检验，且进行硬度试验。

　　3预应力筋回缩值偏大预防措施:

　　选用合适的限位板。对钢绞线截面面积进行检测，严重超出的不得使用。

　　4锚垫板拉裂预防措施:

　　(1)锚垫板下部混凝土用直径比较小的振动棒振捣，确保密实。

　　(2)必须使用定型模板，支模板时要把锚垫板固定牢固，位置准确。

　　(3)严格控制混凝土拌制用的粗集料粒径。

　　5起拱偏差大预防措施:

　　(1)张拉前测定温度，避免高温、低温进行张拉。

　　(2)强度、龄期满足要求后进行张拉。

　　(3)严格控制混凝土强度及龄期，符合要求后，再进行张拉施工。

　　操作规程

　　1、张拉作业区应设置明显的警戒标示，禁止非工作人员进入张拉区域。

　　2、参加张拉的人员，上岗前必须进行培训和技术交底，且在张拉作业中要分工明确，固定岗位，服从统一指挥，穿戴好劳动保护用品。

　　3、张拉作业前必须检查张拉设备、工具(如：千斤顶、油泵、压力表、油管、顶轴器及液控顶压阀等)是否符合施工及安全要求，检查合格后方可进行张拉作业。高压油管使用前应做对比试验，不合格的不得使用;张拉锚具应与机具配套使用，锚具进场时，应分批进行外观检查，不得有裂纹、伤痕、锈蚀，检查合格后方能使用;千斤顶与压力表应配套校验;使用的螺栓、螺母、铁楔，不得有滑丝和裂纹。张拉机具应有专人使用和管理，并应经常维护，定期校验。

　　4、油泵开动时，进、回油速度与压力表指针升降应平稳、均匀一致。

　　5、油泵上的安全阀应调至最大工作油压不能自动打开的状态。安全阀要保持灵敏可靠。

　　6、油压表安装必须紧密满扣，油泵与千斤顶之间用的高压油管连同油路的各部接头，均须完整紧密，油路畅通，在最大工作油压下保持5分钟以上，均不得漏油。若有损坏者及时更换。

　　7、高压油泵与千斤顶之间的连接点，各接口必须完好无损。油泵操作人员必须戴防护眼睛，防止油管破裂及接头喷油伤眼。

　　8、预加压力时两端油泵应平稳且配合默契要有专人统一指挥。张拉前，操作人员要确定联络信号。张拉件两端相距较远时，宜设对讲机等通讯设备。

　　9、张拉时安全阀应调至规定值后可开始张拉作业。张拉时梁两端正面不准站人，高压油泵应放在梁的两侧，操作人员应站在预应力钢绞线位置的侧面。

　　10、张拉时发现油泵油压千斤顶锚具等有异常情况时，应立即停机检查。

　　11、张拉完毕后，退消时应采取安全防护措施，人工拆卸销子时，不得强击;对张拉施锚两端，应妥善保护，不得压重物;严禁撞击锚具、钢束及钢筋;管道尚未灌浆前，梁端应设围护和挡板。