一种小半径连续现浇梁预应力束张拉施工方法与流程

本发明涉及桥梁技术领域，特别涉及一种半径小、长度大、起弯段多的预应力束张拉施工方法。

背景技术：

预应力混凝土是为了弥补混凝土过早出现裂缝的现象，在构件使用(加载)以前，预先给混凝土一个预压力，即在混凝土的受拉区内，用人工加力的方法，将钢筋进行张拉，利用钢筋的回缩力，使混凝土受拉区预先受压力。这种储存下来的预加压力，当构件承受由外荷载产生拉力时，首先抵消受拉区混凝土中的预压力，然后随荷载增加，才使混凝土受拉，这就限制了混凝土的伸长，延缓或不使裂缝出现。

随着国内桥梁预应力工程建设的加快，高速公路迅速的推进，城市连续现浇匝道桥、跨河、跨既有线的大跨径连续预应力桥梁逐步增多。匝道桥通常具有以下特点：(1)匝道桥的宽度一般在8～15.5m左右，为1个或2个车道；(2)由于匝道用来实现道路的转向功能，在立交中往往受到占地面积的限制，匝道桥多为小半径的曲线梁桥，平曲线最小半径可在60m左右，有时处于缓和曲线上，且设置较大超高值；(3)匝道桥往往设置纵坡较大。

永吉高速公路A、B匝道桥上的连续现浇箱梁是永顺至吉首高速公路途经的高墩小半径曲线预应力连续现浇梁，经加宽桥后与既有吉茶高速公路拼接，A匝道桥左右幅、B匝道桥各2联小半径连续现浇梁，每联由3或4跨组成，A匝道上部结构为(3×27)m+(3×27+26.212/26.393)m，B匝道桥上部结构为(3×24.5+4×24)m，B匝道和A左为单箱单室，A右为单箱双室，箱梁顶设有1.251％的纵坡，4.504％～6.0％的横坡，箱梁中心高度为2m，梁顶宽7.5～10.4m，底宽4.9～6.5m，腹板厚50～70cm，A匝道桥平面位于R＝100m圆曲线、缓和曲线上，B匝道平面位于R＝60m圆曲线、缓和曲线上，为山区小半径曲线上的预应力连续现浇梁桥。

受平面曲线和平竖弯切角的限制，A、B匝道桥上的连续现浇梁位于最小曲线半径为60m的平曲线上，平竖弯转角32.6°，单联单束预应力的张拉长度为93.2m，预应力张拉面临应力损失大、局部集中受力，应力传递速率缓慢的难题，由于整联现浇梁的预应力钢绞线根数多，单联单束预应力束的起弯段多，所处的平曲线半径小，现有预应力张拉方法无法实现小半径上的应力传递速率。

技术实现要素：

本发明的目的在于：针对在进行长钢束、转角大、起弯段多的小半径曲线匝道桥施工时，现有预应力张拉方法存在应力损失大、局部集中受力和应力传递速率缓慢的问题，提供一种预应力束张拉施工方法，该预应力束张拉施工方法工艺简便，容易操作，预应力束张拉质量高，能有效避免现有预应力束张拉所存在的问题，有利于安全快速地完成长钢束、转角大、起弯段多的小半径曲线上的预应力束的张拉。

为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：

一种小半径连续现浇梁预应力束张拉施工方法，包括以下步骤：

a、将预应力束穿入管道内；

b、对每束预应力束的两端同时实施预张拉；

c、安装锚具和千斤顶并连接张拉设备；

d、根据每束预应力束的理论伸长量和千斤顶的行程，计算所需的张拉次数；

e、检查校核设备精度；

f、对预应力束的两端同时分多级施加张拉力，各级张拉力施加完毕后均设有持荷时间；

g、校核预应力束的伸长量。

通过对预应力束实施预张拉使超小曲线半径且长度长、起弯段多的预应力束顺直，防止张拉时同束中的单根预应力束在张拉过程出现应力集中，提前受力；预张拉后对每束预应力束分九级施加张拉力并设定各级持荷时间，由于采取上述张拉方式，可以减小长预应力束局部单根预应力的屈服疲劳并减小起弯点应力集中和转角处应力损失；该方法工艺简便、易操作、成效明显，与常规预应力束张拉相比其成效快、预应力束张拉质量高，有利于安全快速地完成长钢束、转角大、起弯段多的小半径曲线上的预应力束的张拉。

优选的，在步骤b中，包括以下几个步骤：

b1、在预应力束的两端分别安装限位板,在限位板的外侧分别安装千斤顶，千斤顶端部再安装工具锚和工具夹片；

b2、将预应力束两端的千斤顶分别与智能张拉仪通过高压油管相连；

b3、对每束预应力束的两端同时施加10％～25％F的预张拉力，其中F为张拉控制力，两端预张拉速率保持同步；

b4、预张拉完毕后依次拆下工具夹片、工具锚、千斤顶和限位板。

通过采用千斤顶和智能张拉仪对预应力束的两端同时实施智能预张拉，使超小曲线半径且长度长、起弯段多的预应力束顺直，这样可以防止张拉时同束中的单根预应力束在张拉过程出现应力集中，提前受力。

优选的，在步骤c中，包括以下几个步骤：

c1、在预应力束的张拉端依次安装工作锚、工作夹片、限位板、千斤顶、工具锚、工具夹片，根据每根预应力束编号情况，同一根预应力束两端保持在同一轴线，即限位板和锚具单孔处于同一位置，所有的锚具、限位板及千斤顶的轴线与锚垫板轴线一致，相互间应紧贴无空隙；

c2、将预应力束两端的千斤顶分别与智能张拉仪通过高压油管相连。

优选的，所述步骤d中，在确定张拉次数时，千斤顶的工作行程控制在16cm以内，千斤顶的最小回缩量控制在2cm以内。根据千斤顶的最大行程来确定千斤顶在每次张拉过程中的工作行程及最小回缩量，这样可以避免千斤顶在超过极限状态下工作，有利于保护千斤顶的精度，延长千斤顶的使用寿命，从而保证对预应力束的张拉质量。

优选的，在步骤e中，包括以下步骤：

e1、将位移测量装置安装于千斤顶上并通过数据线与智能张拉仪相连，接收装置与智能张拉仪内的无线电波接收器相连；

e2、检查校核位移测量装置的敏感度和接收装置的信号强度，其中接收装置的信号强度必须与预应力束两端信号强度一致，位移测量装置的敏感度必须达到传递至接收装置上的数据与现场实测数据一致。

在张拉时采用这样的工艺要求，有利于保证对预应力束两端的张拉同步进行，同时使位移测量装置采集数据与现场实测数据一致，从而保证对预应力束的张拉质量。

优选的，在步骤f中，依次从0～20％F～30％F～40％F～50％F～60％F～70％F～80％F～90％F～100％F分九级施加张拉力，其中F为张拉控制力，除张拉力至100％F阶段的持荷时间为180s外，其余各级的张拉力施加完毕后均持荷90s再进行下级张拉力的施加。通过对进行预张拉后的预应力束分多级施加张拉力并设定各级持荷时间，可以减小长预应力束局部单根预应力的屈服疲劳并减小起弯点应力集中和转角处应力损失。

优选的，在步骤g中，在分级张拉过程中需测量千斤顶的外伸量，张拉完毕后通过千斤顶外伸量推算出每束预应力束的实际伸长量，该实际伸长量需与位移测量装置反馈至接收装置内的数据一致，且与理论伸长量的相对偏差不超过6％。通过在分级张拉过程中测量千斤顶的外伸量推算出每束预应力束的实际伸长量并与位移测量装置检测数据和理论伸长量进行比较，从而达到双控的目的，这样有利于保证预应力束的张拉质量。

优选的，在步骤g之后，需要观测锚具变形和预应力束内缩均需保持在4mm内，方可对预应力束管道内进行灌浆，养护后对预应力束的两端进行锚固。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

1、通过采用千斤顶和智能张拉仪对预应力束的两端同时实施智能预张拉，使超小曲线半径且长度长、起弯段多的预应力束顺直，这样可以防止张拉时同束中的单根预应力束在张拉过程出现应力集中，提前受力；

2、通过对进行预张拉后的预应力束分多级施加张拉力并设定各级持荷时间，可以减小长预应力束局部单根预应力的屈服疲劳并减小起弯点应力集中和转角处应力损失；

3、通过在张拉过程中测量千斤顶的外伸量推算出每束预应力束的实际伸长量并与位移测量装置检测数据和理论伸长量进行比较，从而达到双控的目的，这样有有利于提高预应力束张拉质量；

4、通过将两台千斤顶分别连接至两台智能张拉仪，两台智能张拉仪通过无线电波与接收装置相连接，两台智能张拉仪施加的张拉力大小相同，采取这种方式，实现预应力束的同步张拉，可以更好地控制张拉力的大小，从而最大程度保证预应力束的张拉质量。

附图说明：

图1为本发明的预应力束张拉施工方法的整体安装示意图。

图2为图1的预应力束张拉端的部件安装详细示意图。

图3为本发明的预应力束张拉施工方法的流程图。

图中标记：1-锚垫板，2-工作锚，3-工作夹片，4-限位板，5-千斤顶，6-工具锚，7-工具夹片，8-预应力束，9-混凝土梁，10-位移传感器，11-数据线，12-智能张拉仪，13-高压油管，14-接收电脑。

具体实施方式

下面结合试验例及具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明内容所实现的技术均属于本发明的范围。

实施例

如图1-图3所示，本实施中预应力张拉施工方法，包括以下步骤：

a、对每个管道内的每根预应力束进行编号，采用穿束机逐根穿过混凝土内的每束管道；

b、对每束预应力束8的两端同时实施智能预张拉；

c、在预应力束8的张拉端依次安装工作锚2、工作夹片3、限位板4、千斤顶5、工具锚6、工具夹片7，根据每根预应力束编号情况，同一根预应力束两端保持在同一轴线，即限位板和锚具单孔处于同一位置，所有的锚具、限位板及千斤顶的轴线与锚垫板1轴线一致，相互间应紧贴无空隙，将预应力束8两端的千斤顶5分别与智能张拉仪12通过高压油管13相连，本实施例中采用的是400t液压穿心式千斤顶；

d、根据每束预应力束8的理论伸长量和千斤顶5的最大行程，划分每束预应力束8所需千斤顶5的倒顶次数，确定张拉次数；

e、将位移传感器10安装于千斤顶5上并通过数据线11与智能张拉仪12相连，接收电脑14与智能张拉仪12内的无线电波接收器相连，检查校核位移传感器10敏感度和电脑接收信号强度，电脑接收的信号强度必须与预应力束两端信号强度一致，位移传感器10敏感度必须达到传感器传递至接收电脑上的数据与现场实测数据一致；

f、启动电脑开始对每束预应力束8的两端同时分多级施加张拉力，各级张拉力施加完毕后均设有持荷时间；

g、校核预应力束的伸长量；

通过对预应力束实施预张拉使超小曲线半径且长度长、起弯段多的预应力束顺直，防止张拉时同束中的单根预应力束在张拉过程出现应力集中，提前受力；预张拉后对每束预应力束分多级施加张拉力并设定各级持荷时间，由于采取上述张拉方式，可以减小长预应力束局部单根预应力的屈服疲劳并减小起弯点应力集中和转角处应力损失；该方法工艺简便、易操作、成效明显，与常规预应力束张拉相比其成效快、预应力束张拉质量高，有利于安全快速地完成长钢束、转角大、起弯段多的小半径曲线上的预应力束的张拉。

本实施例中，在步骤b中，包括以下几个步骤：

b1、在预应力束8的两端分别安装限位板4,在限位板4的外侧分别安装千斤顶5，千斤顶5端部再安装工具锚6和工具夹片7；

b2、将预应力束8两端的千斤顶5分别与智能张拉仪12通过高压油管13相连；

b3、对每束预应力束8的两端同时施加10％～25％F的预张拉力，其中F为张拉控制力，两端预张拉速率保持同步；

b4、预张拉完毕持荷一段时间后依次拆下工具夹片7、工具锚6、千斤顶5和限位板4。

通过采用千斤顶和智能张拉仪对预应力束的两端同时实施智能预张拉，使超小曲线半径且长度长、起弯段多的预应力束顺直，这样可以防止张拉时同束中的单根预应力束在张拉过程出现应力集中，提前受力。

本实施例中，所述步骤d中，在确定张拉次数时，千斤顶5的工作行程控制在16cm以内，千斤顶5的最小回缩量控制在2cm以内。根据千斤顶的最大行程来确定千斤顶在每次张拉过程中的工作行程及最小回缩量，这样可以避免千斤顶在超过极限状态下工作，有利于保护千斤顶的精度，延长千斤顶的使用寿命，从而保证对预应力束的张拉质量。

本实施例中，在步骤f中，依次从0～20％F～30％F～40％F～50％F～60％F～70％F～80％F～90％F～100％F分九级施加张拉力，其中F为张拉控制力，张拉次数2～3，除张拉力至100％F阶段的持荷时间为180s外，其余各级的张拉力施加完毕后均持荷90s再进行下级张拉力的施加，在施加张拉力过程中不能修改接收电脑内设置的张拉分级次数和各级持荷时间。

通过对进行预张拉后的预应力束分多级施加张拉力并设定各级持荷时间，可以减小长预应力束局部单根预应力的屈服疲劳并减小起弯点应力集中和转角处应力损失。

本实施例中，在步骤g中，在分级张拉过程中需采用精度为0.1mm钢尺测量千斤顶5的外伸量，张拉完毕后通过千斤顶5外伸量推算出每束预应力束8的实际伸长量，该实际伸长量需与位移传感器10反馈至接收电脑14内的数据一致，且与理论伸长量的相对偏差不超过6％。

通过在分级张拉过程中测量千斤顶的外伸量推算出每束预应力束的实际伸长量并与位移测量装置检测数据和理论伸长量进行比较，从而达到双控的目的，这样有利于保证预应力束的张拉质量。

本实施例中，在步骤g之后，需要观测锚具变形和预应力束内缩均需保持在4mm内，方可对预应力束管道内进行灌浆，养护后对预应力束的两端进行锚固，锚固完毕后的工作夹片相互间的错位保持在2mm内，且工作夹片露出工作锚外的长度应保持在4mm内，用砂轮锯切割端头多余的预应力束，锚固后的外露长度不宜小于30mm。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的原理之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。