先張法預製空心板
先張法是在澆築混凝土前張拉預應力筋,並將張拉的預應力筋臨時錨固在台座或鋼模上,然後澆築混凝土,待混凝土養護達到不低於混凝土設計強度值的75%,保證預應力筋與混凝土有足夠的粘結時,放鬆預應力筋,借助於混凝土與預應力筋的粘結,對混凝土施加預應力的施工工藝。
先張法生產構件可採用長線台座法,一般台座長度在50~150m之間,或在鋼模中機組流水法生產構件。先張法生產構件,涉及到台座、張拉機具和夾具及先張法張拉工藝。
1.台座
台座在先張法構件生產中是主要的承力構件,它必須具有足夠的承載能力、剛度和穩定性,以免因台座的變形、傾覆和滑移而引起預應力的損失,以確保先張法生產構件的質量。
因本工程為先張法預製空心板,故採用適合平臥生產的墩式台座。
墩式台座由承力台墩、檯面與橫樑三部分組成,其長度宜為50~150m。台座的承載力應根據構件張拉力的大小,可按台座每公尺寬的承載力為200~500kn設計台座。
(1)承力台墩
承力台墩一般埋置在地下,由現澆鋼筋混凝土做成。台座應具有足夠的承載力、剛度和穩定性。台墩的穩定性驗算包括抗傾覆驗算和抗滑移驗算。
台墩的坑傾覆驗算,按下式進行計算:
k1=m1/m=gl+epe2/ne1
式中 k1-抗傾覆完全係數,應不小於1.50;
m-傾覆力矩(n·m),由預應力筋的張拉力產生;
pj-預應力筋的張拉力(n);
e1-預應力筋的張拉力合作用點至傾覆點的力臂(m);
m1-抗傾覆力矩(n·m),由台墩自重和主動土壓力等產生;
g-台墩的自重(n);
l-台墩重心至傾覆點的力臂;
ep-台墩左側面主動土壓力的合力(n),當台墩埋置深度很淺時,可忽略不計;
e2-主動土壓力合力重心至傾覆點的力臂(m)。
台墩抗滑移驗算,按下式進行計算。
k2=n1/n》1.30
式中 k2-抗滑移安全係數,應不小於1.30;
n1-抗滑移力,一般應有檯面的抗滑移力n′,檯面右側面的被動土壓力的合力ep′和臺墩自重產生的摩阻力f組成,其中以n′為主要抗滑移力,提供以下資料供參考:
當檯面採用c10~c15混凝土時,厚60mm,檯面每公尺寬抵能力取150~250kn;
當檯面採用c10~c15混凝土時,厚80mm,檯面每公尺寬抵抗能力取200~250kn;
當檯面採用c10~c15混凝土時,厚100mm,檯面每公尺寬低抗能力取250~300kn;
當採用混凝土檯面,並與合墩共同工作時,一般可不進行抗滑移驗算,而應驗算檯面的承載能力。
(2)檯面
檯面一般是在夯實的碎石墊層上澆築一層厚度為60~100mm的混凝土而成。其水平承載力n′可按下式計算:
n′=φacfc/k1k2
式中 φ-軸心受壓縱向彎曲係數,取φ=1;
ac-檯面截面面積(m2);
fc-混凝土軸心抗壓強度計算值(mpa);
k1-檯面承載力超載係數,取1.25
k1-考慮檯面不均勻和其他影響因素的附加完全係數,取1.5。
檯面伸縮縫可根據當地溫差和經驗設定,一般均為10m設定一道。也可採用預應力滑動檯面,不留伸縮縫。預應力滑動檯面,一般是在原有的混凝土檯面或新澆築的混凝土基層上刷隔離劑,張拉預應力鋼絲後,澆築混凝土面層,待混凝土達到放張強度後,切斷鋼絲檯面就發生滑動。
這種檯面使用效果良好。
(3)橫樑
台座的兩端設定固定預應力鋼絲的鋼製橫樑,一般用型鋼製作,在設計橫樑時,除考慮在張拉力的作用下有一定的強度外,應特別注意其變形,以減少預應力損失
2 張拉機具和夾具
頂桿;台座橫樑;鋼絲;錨固夾具;張拉夾具; 螺絲杆;千斤頂;放張裝置
彈簧測力器;滑動架
預應力筋張拉後用錨固夾具將頂力筋直接錨固於橫樑上,錨固夾具都可以重複使用,要求工作可靠、加工方便、成本低或多次周轉使用。預應力鋼絲的錨固夾具常採用圓錐齒板式錨固夾具,預應力鋼筋常採用螺絲端杆錨固鋼筋。
3. 預製空心板先張法張拉工藝:
1)預應力筋張拉
預應力筋張拉應根據設計要求,採用合適的張拉方法、張拉順序和張拉程式進行,並應有可靠的保證質量措施和安全技術措施。
預應力筋的張拉採用單根張拉,在確定預應力筋張拉順序時,應考慮盡可能減少台座的傾覆力矩和偏心力,先張拉靠近台座截面重心處的預應力筋。此外,在施工中為了提高構件的抗裂效能或為了部分抵消由於應力鬆弛、摩擦、鋼筋分批張拉以及預應力筋與張拉台座之間溫度因素產生的預應力損失,張拉應力可按設計值提高5%。但預應力筋的最大超張拉值:
對於冷拉鋼筋不得大於0.95fpyk(fpyk為冷拉鋼筋的屈服強度標準值);碳素鋼絲、刻痕鋼絲、鋼絞線不得大於0.80fpyk;熱處理鋼筋、冷拔低碳鋼絲不得大於0.
75(fpyk為預應力筋的極限抗拉強度標準值)。
預應力筋的張拉力方法採用超張拉法。
超張拉法:0-1.05con持荷2mincon
其中con為張拉控制應力,一般由設計而定。採用超張拉工藝的目的是為了減少預應力筋的鬆弛應力損失。鬆弛的數值與張拉控制應力和延續時間有關,控制應力高,鬆弛也大,所以鋼絲、鋼絞線的鬆弛損失比冷拉熱軋鋼筋大,鬆弛損失還隨著時間的延續而增加,但在第一分鐘內可完成損失總值的50%,24h內則可完成80%。
所以採用超張拉工藝,先超張拉5%再持荷2min,則可減少50%以上的鬆弛應力損失。而採用一次張拉錨固工藝,因鬆弛損失大,故張拉力應比原設計控制應力提高3%。
2)先張法張拉具體工藝及示意圖如下:
(1)先張法工作開始以前,應向監理工程師提交實施性施工組織設計及施工方案,各種所需施工機具、裝置等準備齊全,待監理工程師批准後方能實施。
(2)、施工前應進行台座的設計、施工,台座下的地基採用灰土處理,張拉台座須有足夠的強度和剛度,抗傾覆係數不小於1.5,抗滑係數不小於1.3,橫樑須有足夠的剛度,受力後撓度不應大於2mm。
台座設計時應進行充分受力驗算,其驗算過程應隨同實施性施工方案一併交監理工程師審批。
(3)、安放鋼絞線:各種準備工作作好後,將台座頂面充分打磨石蠟,然後將各項技術效能指標均滿足規範和國家有關標準要求的鋼絞線按設計位置準確安放。
(4)、張拉:張拉前應對台座、橫樑及各種張拉裝置進行仔細檢查,一切均符合要求並經監理工程師簽認後才能開始張拉。
(5)、預應力筋採用張拉力和伸長量雙控制,張拉控制應力以設計要求為準,伸長值則根據施工時鋼絞線張拉長度另行計算。當預應力鋼材在張拉時的溫度低於10℃時,鋼材延伸量計算應考慮從張拉時到混凝土出凝時鋼筋溫度增加的因素。當測得的環境溫度低於-15℃時,未經監理工程師許可,不宜施加預應力。
張拉過程中,應避免滑絲和斷絲,同一構件內斷絲數不得超過該斷面鋼絲總數的1%,預應力鋼筋不容許斷筋,否則應予更換重新張拉。
(6)、綁紮底板及肋板鋼筋,鋼筋綁紮完成後,進行模板安裝,模板安裝位置準確。為確保安全,鋼筋綁紮工作應在張拉結束8小時後進行。
(7)、澆注底板砼:經監理工程師檢查模板、鋼筋、管道、錨具、鋼絞線等全部合格並簽認後,開始澆注底板砼,砼澆注應連續,不要中斷,振搗時採用插入式振搗器與平板振搗器配合振搗。在振搗過程中,應避免碰撞預應力筋和模板。
(8)、安放內模板:內模板採用充氣橡膠氣囊,施工時,內模安放位置準確,避免產生過大變形。為防止澆注砼時氣囊上浮,應採用φ6環筋定位,並經常檢查內模的壓力是否達到設計要求。
(9)、綁紮頂板鋼筋,綁紮質量應滿足技術規範要求,並且按要求綁紮護攔、伸縮縫、封錨端等部位的預留鋼筋。
(10)、澆注兩側肋板及頂板砼,兩側肋板砼採用插入式振搗器振搗密實。對於模板角落或鋼筋過密處,應進行調整或用人工以鋼釺插搗密實,頂板砼採用插入式振搗器與平板振搗器配合振搗。振搗完畢後,砼頂面應找平、拉毛。
為防止澆注砼時氣囊變形,振搗時須從兩側同時振搗,並避免振搗棒端頭接觸氣囊。各種預埋件應按圖紙準確預埋,不得遺漏。
待砼終凝並達到一定強度後,放氣抽出氣囊。
(11)、砼養生:砼澆注完成後,應盡快予以覆蓋草袋並灑水養生,養護期不少於7天。
(12)、拆模:視砼強度形成情況,澆注完成24小時後方可拆模,拆模時砼強度不得低於15mpa。
(13)、放張:砼強度達到設計強度85%以上時,方可放張,放張時應對稱、均勻、分次完成,不得驟然放鬆,放張完成後,用手提式切割機切斷鋼絞線。
(14)、移梁存放:移梁採用龍門架起吊移梁,堆放時應在空心板端部兩點擱支,不得上下倒置,中部不得擱支。存放時間應不超過60天,以防止產生過大反拱度。
4.預應力筋的製作:
1).單根預應力鋼筋的下料長度:
預應力筋兩端採用螺絲端杆錨具,其成品全長(包括螺絲端杆在內的冷拉後的全長)
l1=l+2l2
式中:l-----構件孔道長度
l2-----螺絲端杆伸出構建外的長度
2).預應力鋼絞線下料長度:
採用錐形螺桿錨具,以拉桿式液壓千斤頂在構件上張拉,鋼絞線的下料長度:
l=l+2l2-2l1+2(l6+a4)
l1----螺絲端杆長度
l6----錨具的套管長度
a4----鋼絞線伸出套管的長度,一般為20cm.
5.張拉伸長值的校核
預應力筋張拉伸長值的測量,應在建立初應力之後進行。其實際伸長值△l應等於:
△ l=△l1+△l2-a-b-c
△l1----從初應力至最大張拉力之間的實測伸長值
△l2----初應力以下的推算伸長值
a------張拉過程錨具引起的預應力內縮值
b------千斤頂內預應力的張拉值
c------施加應力時後張法砼構件彈性壓縮值(忽略不計)
6.張拉注意事項:
1)在預應力作業時,必須特別注意安全。以為預應力持有很大的能量,萬一預應力筋被拉斷或錨具與張拉千斤頂失效,巨大能量的釋放會造成很大的危害。因此,在任何情況下操作的工作人員不得站立在預應力進的兩端,同時在張拉的千斤頂的後面設立防護裝置。
2).操作千斤頂和測量伸長值的人員,應站在千斤頂側面操作,嚴格遵守操作規程。
3).張拉時應做到孔道、錨環與千斤頂三對中,以便張拉工作順利進行,並不致增加孔道摩擦損失。
4)採用錨具式千斤頂時張拉鋼絞線時,先使千斤頂的張拉缸進油,至壓力表略有走動時暫停,檢查沒跟鋼絞線的鬆動並進行調整。
5)鋼絞線墩頭錨固體系在張拉過程中應隨時擰上螺母,以側安全若鋼絞線偏長應增加螺母。
6)每根構件張拉完畢後,應檢查端部和其他部位是否有裂縫,並填寫張拉記錄。
7)預應力筋錨固後外漏長度,不宜小於預應力筋直徑的1.5倍,且不宜小於30mm,保護層厚度不應小於50mm.
7.預應力筋的放張
預應力筋放張過程是預應力的傳遞過程,是先張法構件能否獲得良好質量的乙個重要環節,應根據放張要求,確定合宜的放張順序、放張方法及相應的技術措施。
(1)放張要求
放張預應力筋時,混凝土強度必須符合設計要求,當設計無專門要求時,不得低於設計的混凝土強度標準值的75%。放張過早由於混凝土強度不足,會產生較大的混凝土彈性回縮而引起較大的預應力損失或鋼絲滑動。放張過程中,應使預應力構件自由壓縮,避免過大的衝擊與偏心。
(2)放張方法
預應力混凝土構件用鋼絲配筋時,鋼絲數量不多,鋼絲放張可採用剪下、鋸割或氧-乙塊焰熔斷的方法,並應從靠近生產線中間處剪斷,這樣比在靠近台座一端處剪斷時回彈減小,且有利於脫模。若鋼絲數量較多,所有鋼絲應同時放張,不允許採用逐根放張的方法,否則,最後的幾根鋼絲將承受過大的應力而突然斷裂,導致構件應力傳遞長度驟增,或使鉤件端部開裂。放張方法可採用放張橫樑來實現。
橫樑可用千斤頂或預先設定在橫樑支點處的放張裝置(砂箱或楔塊等)來放張。
粗鋼筋預應力筋應緩慢放張。當鋼筋數量較少時,可採用逐根加熱熔斷或借預先設定在鋼筋錨固端的楔塊或穿心式砂箱等單根放張。當鋼筋數量較多時,所有鋼筋應同時放張。
採用濕熱養護的預應力混凝土構件宜熱態放張,不宜降溫後放張。
(3)放張順序
預應力筋的放張順序,應符合設計要求;當設計無專門要求時,應符合下列規定:
對承受軸心預壓力的構件(如壓杆、樁等),所有預應力筋應同時放張;
對承受偏心預壓力的構件,應先同時放張預壓力較小區域的預應力筋,再同時放張預壓力較大區域的預應力筋;
當不能按上述規定放張時,應分階段、對稱、相互交錯地放張。以防止在放張過程中,構件產生彎曲、裂紋及預應力筋斷裂等現象。
放張後預應力筋的切斷順序,宜由放張端開始,逐次切向另一端。
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