二次张拉低回缩钢绞线竖向预应力锚固 系统设计、施工、验收技术规范(草案)
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二次张拉低回缩钢绞线竖向预应力锚固系统设计、施工、验收技术规范(草案)
目 录
1、总则...........................................................................................................................................2 2、术语和符号...............................................................................................................................3
2.1 术语.................................................................................................................................................3 2.2 符号.................................................................................................................................................4 2.3 术语简称.........................................................................................................................................6
3、材料及锚具系统.......................................................................................................................7
3.1 混凝土及钢筋.................................................................................................................................7
3.2 锚具系统.........................................................................................................................................7 3.3 管道.................................................................................................................................................8
4、设计与施工的基本规定...........................................................................................................10
4.1 一般规定.........................................................................................................................................10
5、设计计算与构造.......................................................................................................................12
5.1 一般规定.........................................................................................................................................12 5.2 竖向预应力计算.............................................................................................................................12 5.3 二次张拉低回缩钢绞线竖向预应力锚固系统构造与工作原理.................................................15
6、施工...........................................................................................................................................18
6.1 一般规定.........................................................................................................................................18 6.2 预应力钢筋材料、锚具、管道进场验收.....................................................................................18 6.3 预应力钢筋的制作、安装.............................................................................................................18 6.4 混凝土的浇筑.................................................................................................................................19 6.5 施加预应力.....................................................................................................................................20
6.6 孔道压浆.........................................................................................................................................23 6.7 封锚.................................................................................................................................................24
7、验收...........................................................................................................................................25
7.1 一般规定.........................................................................................................................................25 7.2 工序施工验收.................................................................................................................................25 7.3 分项工程施工验收.........................................................................................................................26
附录A 二次张拉低回缩钢绞线竖向预应力锚固系统的锚具构造尺寸...............................................28 附录B 张拉端锚具槽口及穴模参考尺寸...................................................................................29 附录C 张拉端锚具槽口护罩和固定塞的构造尺寸...................................................................30 附录D 二次张拉专用千斤顶、张拉连接装置构造及参考尺寸..............................................31 附录E 竖向预应力工程施工验收记录表...................................................................................32 附录F 竖向预应力筋张拉记录表...............................................................................................34 附录G 钢绞线与固定端P锚安装记录表..................................................................................36 本规范用词、用语说明.................................................................................................................38 附 件 二次张拉低回缩钢绞线竖向预应力锚固系统设计、施工、验收技术规范(草案) (*** *** -****)条文说明.........................................................................................39
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二次张拉低回缩钢绞线竖向预应力锚固系统设计、施工、验收技术规范(草案)
1 总 则
1.0.1 本技术规范的制定,旨在使设计、施工、验收等各个环节能准确、有效地应用“二次张拉低回缩钢绞线竖向预应力锚固系统”的新技术,实现在预应力混凝土箱梁桥的腹板内设置具有足够、合理和稳定的竖向预应力,以达到在成桥后竖向预应力仍能保持压应力的设计计算值,从而彻底地解决在桥梁建成后有可能因“主拉应力超过规范规定的限值,而出现斜裂缝”的问题。
1.0.2 本规范适用于预应力混凝土连续体系梁桥(包括连续梁、连续刚构、刚构—连续组合体系等)的竖向预应力锚固系统的分项工程设计、施工和验收。此外,凡需施加竖向预应力的其它结构亦可参照执行。
1.0.3 本规范主要适用于竖向预应力力筋长0.5m~18m的结构,大于18m时,亦可参照本规范执行。
1.0.4 本规范是按照中华人民共和国行业标准《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTG D62-2004)的通用要求和竖向预应力技术的特殊性进行编制的,设计者在进行二次张拉低回缩钢绞线竖向预应力锚固系统的设计、施工和验收时,除了满足本规范中明示的条文之外,还应满足《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTG D62-2004)和《公路桥涵施工技术规范》(JTJ 041-2000)的相关要求规定。凡涉及到其它相关标准、规范的内容,而在本规范中又无明确规定者,则按其它相关标准、规范执行。
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二次张拉低回缩钢绞线竖向预应力锚固系统设计、施工、验收技术规范(草案)
2 术语、符号
2.1术语
2.1.1 二次张拉低回缩钢绞线竖向预应力锚固系统
是一种由固定端“P型锚具系统”、钢绞线力筋、管道系统和张拉端“低回缩二次张拉锚具”等几个部分组合,沿垂直方向布置于预应力混凝土箱梁桥腹板内,并经二次张拉施工实现其力筋低回缩锚固的预应力锚固体系。 2.1.2二次张拉
对同一根钢绞线预应力束完成第一次张拉→放张→夹片锚固后,第二次将锚杯整体张拉→旋紧支承螺母→放张锚固力筋,以弥补第一次放张锚固回缩损失的预应力施工工艺。 2.1.3竖向预应力锚固系统
是一种由固定端锚具、预应力钢筋、张拉端锚具等部件组合,沿垂直方向布置于预应力混凝土内,经张拉施工实现其力筋锚固的预应力锚固体系。 2.1.4预应力筋
在预应力结构中用于建立预加应力的单根或成束的预应力钢丝、钢绞线或钢筋。 2.1.5 锚具
在后张法预应力混凝土结构或构件中,为保持预应力筋的拉力并将其传递到混凝土上所用的永久性锚固装置。 2.1.6 低回缩二次张拉锚具
是一种第一次张拉钢绞线放张锚固后,再实施第二次张拉使锚杯离开垫板,然后旋扭支承螺母来补偿锚杯下端面与垫板之间间隙,达到弥补第一次张拉放张回缩损失的新型锚具。 2.1.7 锚杯
它是低回缩二次张拉锚具的关键零件。锚杯圆柱(或圆台)的内侧设置夹片座套,外周设置螺纹,并与支承螺母内螺纹旋接。 2.1.8 支承螺母
它是低回缩二次张拉锚具的另一个关键零件。其外周设有若干槽口便于转动螺母,其内螺纹与锚杯外螺纹旋接。 2.1.9 预应力筋-锚具组装件
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单根或成束状态的预应力筋与安装在其端部的锚具组合装配而成的受力单元。 2.1.10 锚具效率系数
预应力筋-锚具组装件在破断试验时的实测极限拉力与预应力筋母材的实测破断拉力之比值。它是考核锚具性能的关键指标之一。 2.1.11 总应变
预应力筋-锚具组装件在达到实测极限拉力时的预应力筋总伸长量与力筋受力长度之比值。
2.1.12 预应力筋的效率系数
考虑多根预应力筋在张拉时应力不均匀的系数。 2.1.13 回缩
预应力筋在锚固的过程中,由锚具、夹片与预应力钢筋相互之间的相对位移及其局部塑性变形所产生的沿力筋方向的回弹。 2.1.14 回缩值
预应力筋在放张至锚固时段内,锚口部位所产生的位移值。回缩值的大小与锚具的构造形式和张拉工艺有关。 2.2 符号
2.2.1 材料相关性能符号
fpk EP
—— 预应力钢筋抗拉强度标准值(Mpa); —— 预应力钢筋的弹性模量(Mpa);
HRC —— 洛氏硬度C值。 2.2.2 作用和作用效应有关符号
σ,con
σpe σp σcy σpe ′
PIP PIIP PIPS
—— 预应力筋的张拉控制应力; —— 预应力筋的有效预应力; —— 预应力钢筋的应力或应力增量;
—— 由竖向预应力钢筋的预加力对混凝土产生的竖向压应力; —— 竖向预应力钢筋扣除全部预应力损失后的有效预应力; —— 第一次张拉预应力筋的平均张拉力(N); —— 第二次张拉预应力筋的平均张拉力(N);
—— 第一次张拉放张毕,在扣除预应力损失部份(含锚口摩阻损失和夹片回缩
损失)后的剩余张拉力(N);
x % —— 第一次张拉时的锚口摩阻损失系数;
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7
—— 第一次张拉放张后的夹片回缩损失系数; ΔLI
σIPS
—— 第一次张拉放张毕,在扣除放张回缩损失和锚口摩阻预应力损失部以后的
预应力钢筋应力值。
2.2.3 几何参数
Φ —— 钢绞线的公称直径(mm); n ne APV b Sv APK △LI △LII —— 在同一截面上竖向预应力钢筋的肢数; —— 单束预应力筋钢绞线的根数;
—— 单肢(束)竖向预应力钢筋的截面面积(mm2); —— 计算主拉应力点处构件的腹板宽度(mm); —— 竖向预应力钢筋的间距(mm);
—— 单根预应力钢绞线的公称截面面积(mm2); —— 第一次张拉的理论伸长值(mm); —— 第二次张拉的理论伸长值(mm); —— 预应力筋的长度(mm); —— 第一次张拉的实际伸长值(mm); —— 第二次张拉的实际伸长值(mm);
—— 第一次张拉从初应力至最大张拉力之间的实测伸长值(mm); —— 初应力以下的推算伸长值(mm);
—— 第二次张拉从初应力(σIPS)至最大张拉应力之间的实测伸长值(mm); —— 锚杯高度(㎜); —— 支承螺母高度(mm);
L △L总I △L总II △L1 △L2 △LIPS
H1 H2
△L放Ⅱ —— 第二次张拉放张后的实测伸长值(mm);
△LH —— 第二次张拉放张后锚杯与支承螺母之间的相对位置差值(mm); △L a △Lb △Lc △Ld △Le
—— 第一次张拉初应力时活塞杆的外伸值(mm); —— 第一次张拉终应力时活塞杆的外伸值(mm); —— 第二次张拉初应力时活塞杆的外伸值(mm); —— 第二次张拉终应力时活塞杆的外伸值(mm);
—— 工具夹片在第一次张拉初应力与终应力之间外露差值(mm)。
2.2.4 计算系数及其它
ε
K
apu
—— 计算竖向压应力的修正系数;
—— 预应力筋-锚具组装件达到实测极限拉力时的总应变; —— 预应力筋-锚具组装件静载试验测得的锚具效率系数;
ηa
5牙扣 —— 圆柱体外周(或内腔)轴向5牙螺纹,主要规范锚杯与支承螺母咬合长度。
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2.3 术语简称
2.3.1 “二次张拉低回缩钢绞线竖向预应力锚固系统”简称“低回缩竖向锚固系统”。 2.3.2 “二次张拉低回缩钢绞线竖向预应力筋”简称“低回缩竖向力筋”。 2.3.3 “低回缩二次张拉锚具”简称“低回缩锚具”。
2.3.4 “《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTG D62——2004)”简称“《04
公路桥规》”。
2.3.5 “《公路桥涵施工技术规范》(JTJ 041——2000)”简称“《2000施工规范》”。
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3 材料及锚具、管道系统
3.1 混凝土及钢筋
3.1.1 采用“二次张拉低回缩钢绞线竖向预应力锚固系统”(以下简称:“低回缩竖向锚固系统”)的构件之混凝土强度等级不应低于C40。
3.1.2 预应力筋应选用高强度低松弛预应力钢绞线,其性能应符合现行国家标准《预应力混凝土用钢绞线》(GB/T 5224)中II级松弛的规定。 3.2 锚具系统
3.2.1 “低回缩竖向锚固系统”的张拉端锚具应采用“低回缩二次张拉锚具”,固定端锚具应采用“P型锚具系统”。锚具性能应符合如下要求:
3.2.1.1钢绞线竖向预应力筋-低回缩锚具和P型锚具组装件的锚固性能,应符合下列要求:
1、低回缩锚具和P型锚具的静载性能,应同时符合下列要求:
ηa≥0.95 (3.2.1-1)
εapu≥2.0% (3.2.1-2)
式中 ηa——预应力筋-锚具组装件静载试验测得的锚具效率系数。
εapu——预应力筋-锚具组装件达到实测极限拉力时的总应变。
3.2.1.2低回缩锚具除应符合《预应力筋用锚具、夹具和连接器》(GB/T14370—2000)中的通用要求外,还应符合下列要求:
1、令锚杯螺纹与支承螺母螺纹处在5牙扣咬合的状态,加载额定工作荷载的1.5倍,并持荷5分钟,然后卸载,此时螺纹应能旋合自如,不能出现需用外力敲击后才能旋出的现象。
2、生产厂家型式试验时,锚杯螺纹与支承螺母在5牙扣咬合长度状态下,螺纹破坏荷载应≥1.7倍额定工作荷载。
3、第二次张拉锚固后,锚杯螺纹与支承螺母螺纹咬合长度应≥5牙扣。放张回缩值≤1mm。 3.2.1.3钢绞线竖向预应力筋-低回缩锚具和P型锚具组装件的疲劳荷载性能、周期荷载性能和其他基本性能均应满足《预应力筋用锚具、夹具和连接器》(GB/T14370—2000)的要求。 3.2.2 “低回缩竖向锚固系统”张拉端“低回缩锚具”宜采用下列构造型式:
1、张拉端“低回缩锚具”,由锚杯、夹片、支承螺母、垫板、螺旋筋等部分组成,其,。 结构如(图3.2.4a)
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2、低回缩锚具的锚杯圆柱(或圆台)内设置有夹片座套,外周应为螺纹,螺纹牙距宜为2~
4mm,支承螺母螺纹应与锚杯螺纹一致,且为间
3、低回缩锚具的垫板材料宜为HT200铸铁,铸件不允许有砂、气孔等缺陷。支承锚杯的垫板平面应采用机械加工,垫板平面应设置排气(或压浆)孔,并与压浆孔道相通,孔道应有足够的截面积,以保证浆液的畅通,孔口应设置螺纹与排气(或压浆)管道相连,垫板内孔直径与波纹管外径相匹配。
3.2.3 “低回缩竖向锚固系统”固定端“P型锚具系统”应采用如下构造型式:
图3.2.4 a
图中:1、垫板;2、支承螺母;3、锚杯;4、夹片;5、钢绞线;6、波纹管;7、螺旋筋
h2隙配合。同时还应满足锚杯高度h1≥h2+28(mm)。
1、固定端“P型锚具系统”,由挤压套、弹簧、垫板、螺旋筋、压板、压板连接螺杆、进浆钢管、约束圈等部件组成,其结构如(图 3.2.4b)。 2、固定端P锚“弹簧”宜采用三角弹簧,其热处理硬度宜≥63HRC。“挤压套”宜采用优质合金结构钢,其热处理硬度宜为6~20HRC。
3、固定端P锚垫板宜采用Q235钢板,厚度宜≥18mm。穿钢绞线孔的直径宜取(1.05~1.15)φ(φ为钢绞线公称直径)。
4、压板及压板连接杆组件应将P锚压紧在固定端垫板上时无明显变形。 3.3 管道 3.3.1 一般规定
“低回缩竖向锚固系统”张拉端垫板内孔与固定端“P型锚具系统”约束圈之间用管道连接(图3.2.4a、
b),其管道由半刚性管道构成,管道应不允许有漏浆现象,管道应具有足够的强度,以使其在混凝土的重量作用下能保持原有的形状,且能按要求传递粘结应力。 3.3.2 管道材料
图3.2.4 b
图中:1、挤压套;2、弹簧;3、垫板;4、螺旋筋;5、波纹管;6、压板连接杆组件;7、压板;8、进浆钢管;9、约束圈;10、钢绞线
1、管道宜采用波纹状的金属螺旋管,或采用高密度聚乙烯波纹管。金属波纹管宜采用镀锌钢带制作,钢带应符合现行《铠装电缆冷轧钢带》(GB4175.1)和现行《铠装电缆镀锌
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h1二次张拉低回缩钢绞线竖向预应力锚固系统设计、施工、验收技术规范(草案)
钢带》(GB1475.2)的相关规定,并附有合格证书,钢带厚度不宜小于0.3mm。
2、孔道采用真空压浆时,其管道可优先采用高密度聚乙烯波纹管,也可采用金属波纹管,设计者应综合考虑并在设计图中注明。
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4 设计与施工的基本规定
4.1 一般规定
4.1.1设置在箱梁腹板内的竖向预应力筋纵向间距宜取500~1000mm。
4.1.2 为了施工的方便,全桥腹板内的竖向预应力筋宜选取同一种纵向间距值,对于其中主拉应力大小不同的梁段,可以通过增加或减少竖向预应力钢绞线的根数;或者采用不同规格的钢绞线;或减小张拉控制应力σcon值等方式加以调整。
4.1.3 当采用“低回缩竖向锚固系统”进行设计时,应结合具体的梁结构,综合进行“持久状况承载能力极限状态计算;持久状况正常使用极限状态计算;持久状况和短暂状况构件的应力计算”。计算方法按《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTG D62-2004)执行。
4.1.4 设计“低回缩竖向锚固系统”应按本规范第5.2条要求进行竖向预应力设计计算。 4.1.5 “低回缩竖向锚固系统”的张拉端锚具应选用本规范第3.2.2条规定构造型式的“低回缩二次张拉锚具”;固定端锚具应选用第3.2.3条规定构造型式的固定端“P型锚具系统”。张拉端、固定端锚具应在设计图中按照附录A的型式注明型号或代号。
4.1.6 竖向预应力筋张拉施工顺序直接影响到竖向压应力分布规律,当箱梁采用悬浇施工工艺时,竖向预应力张拉的施工时间宜滞后于纵向预应力张拉的施工时间。滞后施工时间间隔以施工箱梁纵向长度为计算标准,一般合理的滞后间隔纵向距离宜为(滞后张拉施工处)一倍梁高纵向长度。是否采用滞后张拉施工工艺由设计者根据桥梁施工实际情况在设计图中规定。
4.1.7 “二次张拉低回缩钢绞线竖向预应力筋”(以下简称“低回缩竖向力筋”)的张拉施工工序是:先张拉钢绞线力筋至设计的应力值σcon→持荷2分钟→放张→夹片锚固力筋。待锚固回缩后,间隔2~16小时内,第二次再将同一力筋的锚杯张拉至1.03σcon→锚杯的下端面应离开垫板5~13mm→持荷2分钟→向垫板侧旋扭支承螺母→消除锚杯下端面与垫板之间间隙→放张锚固力筋锚杯。实现消除第一次张拉施工因夹片回缩和锚口摩阻造成的预应力损失。
4.1.8 “低回缩竖向力筋”张拉应力控制、张拉施工方法、张拉程序以及第一次张拉与第二次张拉间隔时间等参数应在设计图中明确规定。
4.1.9 竖向预应力筋孔道设计一般为直线,如结构有特殊要求需布置曲线力筋时,其曲率半
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径不宜小于6 m。
4.1.10 竖向预应力筋的孔道波纹管应严格按设计坐标布置,且每间距 0.8~1.5m设置一个固定支承点,将波纹管定位在非预应力筋上,以确保浇捣混凝土时孔道位置的正确性。 4.1.11 预应力钢绞线的安装是按先编束后再捆扎的顺序穿入孔道。钢束底端的定位宜采用钢筋搭桥的方式来支承固定端垫板,横向、纵向的定位是籍助已经定位的波纹管。
4.1.12 竖向预应力筋孔道压浆宜由孔道的下端压入,从上端排气,压浆孔道系统应确保畅通。在进浆端和排气端设计连接结构,以便于压浆作业时,分别连接进浆、排气阀门及管道,实现既能适应稳压0.3~1.0MPa排气和泌水,又能适应真空压浆的工艺要求。孔道压浆方向,压浆程序应在设计图中明确规定。
4.1.13 预应力筋管道压浆用的水泥,应按水灰比为0.4~0.45制作成70mm×70mm×70mm的立方体试件进行测试,标准养护28d测得的抗压强度不应低于30MPa,。为减少收缩,可通过试验掺入适量的膨胀剂。
4.1.14 在预应力施加完毕后,埋封于梁体内的锚具周围应设置构造钢筋使之与梁体连接,超长多余钢绞线的切除应采用砂轮锯或其它机械方法来完成。采用浇注混凝土的方式进行封锚。封锚混凝土强度等级不应低于构件本身混凝土强度等级的80%,且不低于C30。
4.1.15 “低回缩竖向锚固系统”应按本规范第7.1、7.2、7.3条规定进行工序施工验收和分项工程施工验收,设计者应在设计图中明确规定。
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5 设计计算与构造
5.1 一般规定
5.1.1 进行“低回缩竖向锚固系统”的设计计算时,预应力钢筋的张拉控制应力值合以下规定
σcon应符
σcon≤0.75 fpk
式中: fpk —预应力钢筋抗拉强度标准值;
当对预应力筋进行超张拉时,σcon不应超过0.8 fpk。
5.1.2 按持久状况计算预应力混凝土构件时,预应力钢筋的拉应力应符合下列规定:
受压区预应力钢筋的最大拉应力
1)对钢绞线、钢丝 按未开裂构件σpe+σp≤0.65fpk
式中: σpe—受拉区预应力钢筋在扣除全部预应力损失后的有效预应力;
σp—预应力钢筋的应力或应力增量。
5.1.3 预应力筋预应力损失计算
钢筋预应力损失计算按《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTG D62-
2004)第6.2条规定执行。
5.1.4 “低回缩竖向锚固系统”的构造型式,孔道压浆进浆口和排气口的布置型式,张拉端锚具槽口布置型式及尺寸等要求应在设计图中明确规定。
5.1.5 “低回缩竖向锚固系统”的张拉端“低回缩锚具”和固定端“P型锚具系统”应在设计图中给出大样图及尺寸等要求。 5.2 竖向预应力计算 5.2.1 竖向压应力计算
计算箱梁腹板的竖向压应力时,宜按下列公式计算
nσpeApv
σcy=K·′
b⋅SV
式中:
(5.2.1-1)
σcy ′σpe
n
—— 由竖向预应力钢筋的预加力产生的混凝土竖向压应力;
—— 竖向预应力钢筋扣除全部预应力损失后的有效预应力按式(5.2.3-2计算); —— 在同一截面上竖向预应力钢筋的肢(束)数;
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APV b SV K
—— 单肢(束)竖向预应力钢筋的截面面积; —— 计算主应力点处构件腹板的宽度; —— 竖向预应力钢筋的间距 —— 竖向压应力修正系数。
按式(5.2.1-1)进行竖向预应力计算时,K值的确定方法:先按式(5.2.1-2)计算出μ值,再根据竖向预应力筋排列的间距SV,从图5.2-1中找出相应间距的μ-K曲线,查出
μ值对应的K值。
图5.2-1表中μ值计算
y
μ= (5.2.1-2)
c
间距曲线符号图例 式中
μ ——计算点高度无量纲系数;
y ——表示计算点距中性轴的
高度;
c ——箱梁腹板一半高度。
5.2.2 竖向预应力筋纵向间距的确定
图5.2-1 不同竖向预应力间距下的μ-K值曲线图
1、试算力筋纵向间距SV值:
试算力筋纵向间距SV之前,一般还需预设的竖向压应力
σcy值,并根据腹板结构尺寸
预设同一截面内的预应力钢筋肢(束)数n和单肢(束)预应力钢筋截面面积APV值(APV值应与钢绞线某一规格截面面积成倍数关系)。然后根据已知的腹板宽度b、腹板一半高度
C。计算点距中性轴距离y,便可按下式试算竖向预应力筋纵向间距SV值:
nσ′pe Apv
SV=K·(5.2.2-1)
b⋅σcy
式中,符号意义同式(5.2.1-1)。其中K值确定方法:先按式(5.2.1-2)计算出μ值,然后凭经验预设竖向预应力筋的间距值。从图5.2-1中找出相应间距的μ—K曲线,按μ值查出K值。
将试算出的间距SV与凭经验预设的预应力筋间距进行比较,当差值过大时,应调整预设的单肢(束)预应力钢筋截面积APV;或同一截面预应力钢筋肢(束)数n;或重新预设预应力筋间距后,按上述程序重新进行试算。直至试算出的间距SV接近预设的预应力筋间距值。
2、验算竖向压应力σcy值:
将试算符合要求的间距圆整至整数或预设的间距数值,将最后一次试算时确定的各参数和圆整后的间距代入式(5.2.1-1)计算σcy值。当计算出的σcy值大于或等于需预设的σcy值时,则通过验算,否则,应调整相关参数重新验算,直至通过为止。
3、力筋纵向间距的确定:
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通过σcy验算后,即可确定合理的间距。所确定的间距值宜为整数,且与桥梁施工节段长度成倍数关系。同时还应符合本规范第4.1.1条规定的要求。 5. 2.3 竖向预应力筋(束)的截面面积计算。
当竖向预应力对混凝土的压应力σcy、 同一截面力筋肢数n、纵向间距Sv、腹板宽度b和竖向预应力钢筋的有效预应力σ'pe被确定后,便可按下式计算竖向预应力筋(束)的截面面积:
σcy ⋅b⋅Sv
Apv=
k⋅ n⋅σ'pe
(5.2.3-1)
上式中各个符号的定义与式(5.2.1-1)中的相同,共中的σ′pe值则按下式计算:
σ′pe=σcon-σ
其中:
II1
-σII2-σII3 (5.2.3-2)
σ
以上各式中:
II2
=
Δl
·σcon (5.2.3-3) ΔL1
σcon —— 预应力筋的张拉控制应力; σ —— 第二次张拉时由预应力钢筋与管道壁之间的摩擦损失,其值约为(0.02~
0.03)σcon
σ —— 力筋放张时因锚具变形,力筋回缩和接缝压缩产生的应力损失; σ —— 混凝土的收缩和徐变产生的应力损失,可按(0.01~0.02)σcon取值;
II1II2II3
△l —— 力筋第二次张拉放张后,由锚具变形、力筋回缩和接缝压缩产生的力筋总
,一般取1.0~2.0mm 回缩值(mm)
△L1 —— 第一次张拉时力筋的理论伸长量(mm)
按式(5.2.3-1)计算出预应力束截面面积APV值后,应将其代入式(5.2.1-1)进行竖向压应力σcy值的验算,只有通过竖向压应力σcy验算的APV值才能确定为竖向预应力筋(束)的截面面积。
5.2.4 竖向预应力筋(束)中钢绞线的规格、数量选用
① 按式(5.2.3-1)确定出预应力钢筋(束)截面面积APV值后,预选钢绞线规格及APk
值,再按下式计算单肢预应力钢筋(束)中钢绞线的根数。
A
ne =pv
Apk式中:ne—单束预应力筋钢绞线根数;
(5.2.4-1)
Apv—预应力钢筋束截面积(mm2);
Apk—为单根预应力钢绞线公称截面面积(mm2);
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二次张拉低回缩钢绞线竖向预应力锚固系统设计、施工、验收技术规范(草案)
当ne不为整数时,则应向上圆整至呈整数。如圆整的差值过大时,可选取另一种规格截面面积Apk的钢绞线,重新计算,直至满意为止。
② 按本条①中确定出的钢绞线根数ne计算出单肢(束)钢绞线束截面面积APV,代入式(5.2.1-1)中进行验算
σcy,确定它是否满足《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计
规范》(JTG D62-2004)要求;否则,应调整钢绞线规格或根数后,重新按本条①试确定钢绞线根数,直至通过验算。
③ 当不同梁段具有不同的σcy值时,则宜分段进行上述的计算;分别确定单束钢绞线规格和数量。也可采用同一单肢(束)钢绞线截面APV通过调整所施加的预应力值来满足不同梁段对竖向预应力的要求。 5.3 二次张拉低回缩钢绞线竖向预应力锚固系统构造与工作原理 5.3.1 “低回缩竖向锚固系统”构造如图5.3-1所示,它由固定端垫板、P锚、约束圈、进浆钢管、压板、压板螺杆组件、固定端螺旋筋、钢绞线、波纹管、张拉端垫板、张拉端螺旋筋、张拉端低回缩二次张拉锚具、进浆管等组成。
5.3.2 “低回缩竖向锚固系统”的工作原理
P锚与钢绞线挤压固定连接后,由压板压紧固定在固定端垫板上、钢绞线穿过固定端垫板、固定端螺旋筋、约束圈、波纹管、张拉端垫板、张拉端螺旋筋后连同固定端进浆钢管(进浆钢管一端伸进波纹管内,一端与进浆塑料管连接,塑料管引出混凝土外)一起预埋在梁体的混凝土内,浇注混凝土后,固定端垫板、张拉端垫板与混凝土一起构成承力架构。安装张拉端低回缩锚具,第一次张拉钢绞线至设计控制张拉力,持荷2分钟后,放张锚固;第二次再将张拉端低回缩锚具的锚杯连同力筋整体张拉至设计张
图5.3-1 低回缩竖向锚固系统构造示意图
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二次张拉低回缩钢绞线竖向预应力锚固系统设计、施工、验收技术规范(草案)
拉力,锚杯下端面离开垫板5~13mm,持荷2分钟,向垫板侧拧扭支承螺母,直至消除锚杯与垫板之间间隙。达到克服第一次张拉产生的锚具放张回缩,降低竖向预应力损失,提高预应力筋效率的目的。
5.3.3 “低回缩竖向锚固系统”施加预应力的顺序、工艺要求、张拉力控制、张拉程序按第6.5条执行。
5.3.4 低回缩竖向锚固系统中孔道压浆进浆口和排气口的布置:
孔道压浆进浆口、排气口宜按图5.3-2布置。孔道进浆连接管宜用内径φ16~φ20mm的聚乙烯塑管,其一端与进浆钢管连接,(固定端波纹管口应封堵、不允许 在浇注混凝土时进浆),其另一端引出混凝土外。
孔道排气口宜布置在张拉端锚垫板的平面上,孔口宜设计成螺纹连接。排气孔与孔道波纹管内孔相通。进浆管与压浆机压浆管之间宜设置带阀门,且在0.2~1.0Mpa压力稳压时能可靠连接的装置。
5.3.5 孔道压浆按本规范第6.6条规定执行。
5.3.6 “低回缩竖向锚固系统”的锚具一般可按附录A中的结构尺寸选用张拉端“低回缩锚具”和固定端“P型锚具系统”;设计者也可按结构的特殊要求另行确定尺寸,但应按本规范和相关国标中的规定进行必要的型式试验。 5.3.7 若竖向预应力筋长度较长、且在采取超张拉措施后、二次张拉的伸长量仍然>15mm时,则应在设计时考虑加高锚具锚杯和支承螺母,并满足二次张拉锚固 后,锚杯外螺纹与支承螺母螺纹咬合长度≥5牙扣。
5.3.8 竖向预应力筋张拉端槽口及穴模结构
图5.3-2 孔道压浆连接示意图
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二次张拉低回缩钢绞线竖向预应力锚固系统设计、施工、验收技术规范(草案)
1、竖向预应力筋张拉端锚具槽口应采用图5.3-3 a所示的结构,其槽口的参考尺寸见附录B。
2、竖向预应力筋张拉端的穴模结构宜采用图5.3-3 b所示的结构型式,以保证张拉千斤顶的拉力中心线与锚垫板平面垂直。
3、张拉端槽口穴模的参考尺寸见附录B。
图5.3-3 a
张拉端锚具槽口构造示意图
图5.3-3 b
张拉端锚具槽口穴模构造示意图
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二次张拉低回缩钢绞线竖向预应力锚固系统设计、施工、验收技术规范(草案)
6 施 工
6.1 一般规定
6.1.1 本章所述的规定适用于“低回缩竖向锚固系统”的预应力筋制作、安装、施加预应力、孔道压浆和力筋封端的施工。
6.1.2 竖向预应力工程施工时,应采取必要的安全技术措施,防止发生事故。
6.1.3 “低回缩竖向锚固系统”的施工应满足本规范4.1.6、4.1.7、4.1.10、4.1.11、4.1.12、
4.1.13、4.1.14、4.1.15等条文的基本规定、本章明示的条文和设计图纸中的要求。凡本规范中未明示要求的则按《公路桥涵施工技术规范》(JTJ 041-2000)(以下简称:《2000施工规范》)执行。
6.1.4 “低回缩竖向锚固系统”所选用的预应力钢筋、锚具系统和管道系统均应满足本规范
3.1,3.2,3.3各条文相关规定的要求。 6.2 预应力钢筋材料,锚具、管道进场验收。
6.2.1 预应力钢筋(钢绞线)的进场验收应按《2000施工规范》中第12.2.4条规定执行。 6.2.2 锚具进场验收除遵照《2000施工规范》中第12.3.5条执行外,还要求生产厂家提供按本规范3.2.2条规定条件的型式试验报告。当质量证明文件不齐全、不正确或质量有疑点时,经外观检查、硬度试验合格后,应从同批中抽取6套锚具、并将其组成3个预应力筋锚具组装件进行锚固静载性能试验和按本规范3.2.2条要求的型式试验。如有一个试件不符合要求,则另取双倍数量的锚具重做试验,如仍有一个试件不符合要求,则该批锚具为不合格产品。
6.2.3 管道进场验收应按《2000施工规范》中第12.4条执行。 6.3 预应力筋的制作、安装 6.3.1 预应力筋下料
1、预应力筋的下料长度应通过计算确定,计算时应考虑结构的孔道长度、固定端长度、锚具厚度、一次张拉千斤顶长度和外露长度等因素。
2、预应力钢筋的切断宜采用砂轮锯,不得采用电弧切割。 6.3.2 预应力钢绞线与固定锚P锚的连接安装。
正确地将P锚挤压套和弹簧安装在钢绞线上的适宜位置,保证挤压安装成功后,弹簧
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二次张拉低回缩钢绞线竖向预应力锚固系统设计、施工、验收技术规范(草案)
总长度的90%以上应被固定在挤压套内。
1、P锚与钢绞线的连接宜用专用挤压机进行安装。采用YJ40挤压机挤压P锚时,油压表一般控制在30~45Mpa之间;采用YJ50挤压机挤压P锚时,油压表一般控制在25~
45Mpa之间。
2、应从每500套的一批次中随机抽取不少于3套P锚,使之与钢绞线按实际施工工艺安装连接后,再在现场用标定合格的千斤顶做拉断破坏试验,组装件破断后,P锚与钢绞线连接处应无滑动和滑脱现象,只允许钢绞线拉断破坏。 6.3.3 预应力筋及管道安装
1、按图纸要求的预应力筋束的钢绞线根数,将钢绞线、P锚组装件穿入固定端垫板,用压板和螺杆将P锚固定在固定端垫板上,同时,按图将“P锚系统”的“进浆钢管”固定在钢绞线上。
2、将钢绞线力筋编束和捆扎成束。
3、将预应力筋束穿入波纹管,按设计图提供的坐标,每间隔0.8~1.5m设置一个固定支撑点将波纹管固定在非预应力筋上,确保浇捣混凝土时波纹管不产生错位或移位。
4、用钢筋搭桥,将固定端的垫板按设计坐标进行支承并固定定位,安装固定端螺旋筋。将进浆连接塑料管的一端与固定端“P锚系统”的“进浆钢管”连接,并扎紧接口,另一端则引出混凝土外,并用胶带纸封住管口,将塑料进浆连接管固定在非预应力筋上,塑料进浆连接管不允许有压扁、急转弯折堵内孔的现象。
5、封堵固定端波纹管口(宜用水泥砂浆或环氧砂浆)。
6、安装张拉端垫板,安装张拉端槽口穴模,并应保证垫板中心线与桥梁平面基本垂直。 7、用胶带纸封包张拉端垫板与波纹管连接处,防止水泥砂浆从此接口处渗入管道内。 6.4 混凝土的浇筑
6.4.1 混凝土浇筑前应检查预应力筋、锚具和管道的安装是否符合要求。
6.4.2 浇筑混凝土应按《2000施工规范》中第12.7条规定执行。
6.4.3 浇筑混凝土施工时,应特别注意不能让振动棒振打波纹管及固定端垫板、锚具,确保不漏浆、不错位。 6.4.4 浇筑混凝土后,混凝土终凝2~5小时内,应及时拆出张拉端槽口穴模。
6.4.5 拆出张拉端槽口的穴模后,应及时在原穴模位置按图6.4.5-1所示安装槽口护罩和固定塞,防止杂物进
图6.4.5-1
槽口护罩和固定塞安装示意图
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二次张拉低回缩钢绞线竖向预应力锚固系统设计、施工、验收技术规范(草案)
(掉)入穴孔内影响锚具安装、张拉、压浆工序质量。
6.4.6 槽口护罩和固定塞按附录C的型式和尺寸加工、安装,也可根据施工实际选用其他构造型式的护罩。 6.5 施加预应力
6.5.1 “低回缩竖向锚固系统”的力筋施加预应力的工艺方法:第一次施加预应力的机具、设备准备工作均按《2000施工规范》中第12.8.1,12.8.2两条执行。第二次张拉应在第一次张拉放张后2~16小时内进行,张拉时应采用专用千斤顶和张拉连接装置(见附录D)和按本规范第6.5.4.4条规定的施工方法进行张拉作业。 6.5.2 张拉应力控制
1、预应力筋的第二次张拉控制应力应符合设计要求。若设计无规定时,则按1.03σcon
控制(考虑力筋松弛、混凝土徐变损失超张拉3%)。第一次张拉控制应力宜按设计的张拉控制应力超张3%,无论任何情况,张拉控制应力值不应大于0.8fpk。
2、预应力筋采用应力控制方法张拉,以伸长值进行校核,实际伸长值与理论伸长值的差值应符合设计要求。若设计无规定时,则第一次张拉的实际伸长值与理论伸长值之差应控制在±6%以内,第二次张拉实际伸长与理论计算伸长值之差应控制在±10%内;否则,应暂停张拉,待查明原因和采取措施以后,方可继续张拉。为确保永存预应力的稳定性,第二次张拉放张后实测伸长值与理论伸长值之间误差应控制在+10%~-15%内,否则应重新张拉,使之达到要求。
3、竖向预应力筋的理论伸长值△L可分别按下列公式计算。 a、第一次张拉理论伸长值△LI(mm)按下式计算
PIP·L
△LI=
APvEP
式中:PIP——第一次张拉预应力筋的平均张拉力(N);
(6.5.2-1)
L——预应力筋的长度(mm); APv——预应力筋的截面面积(mm2); ; EP——预应力钢筋的弹性模量(Mpa)
b、第一次张拉实际伸长值,△L总1(mm)按下式计算
△L总1=△L1+△L2
式中:△L 1——第一次张拉初应力至最大张拉应力间的实测伸长值(mm);
△L 2——初应力以下的推算伸长值(mm)。
(6.5.2-2)
c、第二次张拉理论伸长值△LII(mm)按下式计算
△LII=
(PIIP-PIps)LAPv•EP- 20 -
(6.5.2-3)
二次张拉低回缩钢绞线竖向预应力锚固系统设计、施工、验收技术规范(草案)
7
其中: PIPS=PIP(1-x%-)
ΔL1
以上各式中:
(6.5.2-4)
PIIP —— 第二次张拉预应力筋的平均张拉力(N);
扣除预应力损失部份(含锚口摩阻损失和夹片回缩损失)PIPS —— 第一次张拉放张后,
; 后的剩余张拉力(N)
x% —— 锚口部位的摩阻损失系数,一般通过试验确定,简化时可取x=3; ; PIP —— 第一次张拉预应力筋的平均张拉力(N)△L1 —— 第一次张拉理论伸张值(mm);
7
—— 夹片回缩损失系数,若要求精确时则应通过试验方法确定,一般简化时可按 ΔL1
此式计算。
d、第二次张拉实际伸长值
△L总II=△LIPS
式中:
△L总II —— 第二次张拉实际伸长值(mm);
△LIPS —— 第二次张拉初应力(PIPS)至最大张拉力间的实测伸长值(mm)。 第二次张拉初应力宜采用现场试验测试平均值的方法确定,即:第一次张拉放张后,按第二次张拉工艺,将力筋张拉至力筋锚杯下端面离开垫板平面之时的张拉应力值为初应力值;但也可按式(6.5.2-4)估算。
6.5.3预应力筋的锚固,应在张拉控制应力处于稳定状态下进行,锚固阶段张拉端的内缩量应符合下列规定。
(6.5.2-5)
a、第一次张拉锚固回缩量≤6 mm。 6.5.4竖向预应力张拉施工:
b、第二次张拉锚固回缩量≤1 mm。
6.5.4.1 对力筋施加预应力之前,应检验构件的混凝土强度等级是否符合设计要求;若设计未规定时,亦不应低于设计强度等级值的90%。
6.5.4.2 预应力筋的张拉顺序应符合设计要求,当设计未规定时,可按本规范4.1.6条规定分批和分阶段地进行对称张拉。
6.5.4.3 第一次张拉可用260KN前卡千斤顶单根张拉,但当单束钢绞线多于4根(含4根)或钢束长度大于10m时,则应对每一钢束中的全部力筋同时施加预应力。
6.5.4.4 第二次张拉应对每一钢束的全部力筋同时施加预应力,施工方法为:采用连接杆连接锚杯,将力筋以整体拉起的方式进行张拉作业。
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二次张拉低回缩钢绞线竖向预应力锚固系统设计、施工、验收技术规范(草案)
6.5.4.5 张拉程序
1、力筋的第一次张拉及伸长值的测量:
a、第一次张拉时的千斤顶、限位板和锚具安装如图6.5.4a所示。安装锚具时锚杯应与垫板接触,支承螺母与垫板应有间隙,第一次张拉时支承螺母不受力。
b、第一次张拉程序:
0→初应力→1.03σcon (持荷2min)→锚固 c、第一次张拉实际伸长值的测量
① 在张拉至0.1σcon时测量千斤顶活塞杆外伸值△La和工具夹片外露高度;
②在张拉至1.03σcon时测量千斤顶活塞杆外伸值△Lb和工具夹片外露高度;
③按下式计算实测的第一次张拉伸长值: △L总I =△Lb-△La+△L2-△Le (6.5.4-1) 式中:
△L总I —— 第一次张拉实测伸长值(mm);
△La —— 第一次张拉初应力时千斤顶活塞杆外伸值(mm); △Lb —— 第一次张拉终应力时千斤顶活塞杆外伸值(mm);
△Le —— 工具夹片在张拉初应力与终应力之间的外露差值(初应力时外露高度减去
终应力时外露高度)(mm);
△L2 —— 初应力以下的推算伸长值(mm)。 ④将实测伸长值与理论伸长值进行比较,误差应在±6%之内,否则,应暂停张拉,待查明原因后方可继续张拉施工。
图6.5.4 a
第一次张拉安装示意图
2、第二次张拉及伸长值的测量: a、第二次张拉的时间应符合设计的规定要求,当设计无规定时,宜在第一次张拉完成后2~
16小时内进行第二次张拉。
b、第二次张拉前准备。
① 按图6.5.4b所示安装连接套、支架、拉杆、千斤顶;
② 张拉支座宜支承在与垫板平行的平面上,以保证符合张拉轴线与垫板面垂直的要求。
c、第二次张拉程序
图6.5.4 b 第二次张拉安装示意图
0→σIPS→1.03σcon (持荷2min)→旋紧支承螺母→锚固;
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二次张拉低回缩钢绞线竖向预应力锚固系统设计、施工、验收技术规范(草案)
或0→0.5σcon→1.03σcon (持荷2min)→旋紧支承螺母→锚固; 式中:
σIPS——第一次张拉放张后,扣除放张回缩等预应力损失部分(含锚口摩阻损失和夹片
回缩损失)后预应力钢筋的应力值。
d、第二次张拉实际伸长值测量:
①在张拉至σIPS(或0.5σcon)时测量千斤顶活塞杆的外伸值△Lc; ②在张拉至1.03σcon时测量千斤顶活塞杆的外伸值△Ld; ③按下式计算实测的第二次张拉伸长值;
△L总II=△Ld-△Lc
式中:
△L总II —— 第二次张拉时的实测伸长值(mm);
△Lc —— 第二次张拉初应力时千斤顶活塞杆的外伸值(mm); △Ld —— 第二次张拉终应力时千斤顶活塞杆的外伸值(mm);
④将实测伸长值与理论伸长值进行比较,其误差应在±10%之内,否则,应暂停张拉,待查明原因后方可继续张拉施工。
量锚杯与支承螺母相对位置差值△LH(参见图
⑤ 拆移张拉千斤顶及张拉连接系统后,测
(6.5.4-2)
6.5.4c)。
⑥ 校验第二次张拉放张后伸长值:
a) 测量锚杯高度H1; b) 测量支承螺母高度H2;
c) 按下式计算二次张拉放张后实际伸长值:
△L放II=△LH-(H1-H2)+1
(6.5.4-3)
式中:
△L放II —— 第二次张拉放张后实际伸长
值(mm);
图6.5.4 c
锚杯与支承螺母相对位置示意图
△LH —— 第二次张拉放张后锚杯与支承螺母相对位置差值(mm);
H1 H2
—— 锚杯高度(mm); —— 支承螺母高度(mm)。
d) 将计算出的第二次张拉放张后实际伸长值△L放II与第二次张拉理论伸值△LII比较,误差应在+10%至-15%之间,否则,应暂停张拉,待查明原因和采取纠正措施后,方可继续第二次张拉施工。
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H2 △LH H1 二次张拉低回缩钢绞线竖向预应力锚固系统设计、施工、验收技术规范(草案)
6.6孔道压浆
6.6.1 孔道压浆应满足本规范的第4.1.12、4.1.13条要求,还应按《2000施工规范》中第12.11.2;
12.11.3;12.11.4;12.11.5;12.11.7;12.11.8;11.11.9;12.11.10;12.11.11条的要求执行。 6.6.2 孔道压浆宜按图6.6.2—1所示连接方式和压浆方向进行压浆。进浆管道与压浆机管道的连接应牢靠,能确保在0.2~1.5
Mpa之间压浆工作时连接件不滑脱、破坏。进浆管道应设置止回阀门或开关。
排气口应设置具有首先能排气、排水后封堵关闭和稳压功能的连接附件。
6.6.3 压浆前应将张拉端的锚具用水泥砂浆或环氧砂浆封堵,不允许水泥浆从张拉端的锚具夹片、支承螺母与螺纹之间的间隙处泄漏。
图6.6.2-1 孔道压浆连接示意图
6.6.4 压浆压力为0.3~1.2 Mpa,稳压时间不得少于2min。稳压后应先关闭进浆管道止回阀门,才能允许拆卸压浆机管道。
6.6.5 孔道内水泥浆初凝30分钟后方可拆卸进浆管道的止回阀门和附件。
6.6.6 孔道压浆后,切除锚具外露多余的钢绞线,切割工具应使用砂轮锯;当使用砂轮锯有困难时也可使用氧乙炔焰(严禁使用电弧)切割,切割时火焰不得接触锚具,切割过程中还应先用水冷却锚具。切割后预应力钢绞线外露长度不应小于30mm。(见图6.6.2-1) 6.7封锚
孔道压浆后,应及时按《2000施工规范》中第12.11.12条对张拉端锚具进行封锚。
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7 验 收
7.1一般规定
7.1.1 “低回缩竖向锚固系统”的施工验收应在桥梁工程验收前适当的时期进行。
7.1.2“低回缩竖向锚固系统”的施工验收应由监理主持,施工单位相关人员参与,并填写编制相关的验收文件。
7.1.3“低回缩竖向锚固系统”的施工验收分为工序施工验收和分项工程施工验收。 7.2工序施工验收
7.2.1“低回缩竖向锚固系统”的工序施工验收应对每个施工节段按如下项目和时间进行验收,并按规定填写验收记录。
1、P锚、钢绞线连接安装施工验收,应在力筋安装之前进行。
2、钢绞线力筋、锚具、管道和进浆管道安装施工验收,应在浇注混凝土之前进行。 3、力筋张拉施工验收,应在第二次张拉后压浆之前进行。 4、孔道压浆施工验收,应在压浆初凝后进行。 7.2.2 P锚、钢绞线连接安装施工验收
1、查验P锚、钢绞线进场复验报告。
2、查验P锚是否符合本规范第3.2.3条之要求。
3、按本规范6.3.2条之规定查验现场工艺安装力筋拉断试验记录和挤压压力参数记录,并核实其记录与实际试验状况的一致性,判断是否符合规定要求。
4、抽查弹簧外露长度是否符合本规范第6.3.2条之规定,否则,应查明原因或责令返工。
5、填写施工验收记录。
7.2.3 钢绞线力筋,锚具、管道,压浆管安装施工验收
1、查验锚具进场复验报告
2、检查力筋、锚具、波纹管和塑料进浆管安装符合本规范第6.3.3条要求的程度。特别要查验塑料进浆管是否存在压扁、急转弯折堵内孔现象,否则,应责令返工后重新验收。
3、填写验收记录。 7.2.4 力筋张拉施工验收
1、查验张拉机具设备校验报告,核对校验报告是否在规定有效期限内。
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2、查验第一次张拉记录、第二次张拉记录,核实其记录与实际施工状况的一致性。 3、随机抽查张拉端锚具在第二次张拉放张锚固后锚杯与支承螺母的相对位置△LH,按本规范6.5.4.5之2.d条测量,并填写记录。
4、按本规范式(6.5.4-3)计算第二次张拉放张后实际伸长值△L
放
II,并与第二次张拉理
论伸长值△LII比较,误差应在+10%至-15%之内,如发现异常,则应对此节段所有力筋进行检查,发现不符合要求的,应责令返工重新进行第二次张拉。返工后的预应力束应重新进行随机抽查,合格后方可通过验收。
5、填写验收记录。 7.2.5 孔道压浆施工验收
1、查验压浆试件试验记录。
2、随机抽查张拉端垫板排气(出浆)口处在水泥浆凝固后的密实和饱满情况以及有无气孔等缺陷。
3、填写验收记录。 7.3分项工程验收
7.3.1 在对“低回缩竖向锚固系统”分项工程进行施工验收时,应提供下列文件和记录;
1、文件
①设计变更文件;
②钢绞线出厂质量合格证件、出厂质量报告和进场复验报告; ③锚具出厂质量合格证件,出厂质量报告和进场复验报告; ④管道出厂质量合格证件,出厂质量报告; ⑤其他文件。
2、记录
①P锚、钢绞线连接安装施工验收记录;
②钢绞线力筋、锚具、管道、压浆管安装施工验收记录; ③力筋张拉施工验收记录; ④孔道压浆施工验收记录; ⑤力筋第一次张拉记录; ⑥力筋第二次张拉记录; ⑦孔道压浆记录; ⑧封锚记录; ⑨其他记录。
7.3.2 “低回缩竖向锚固系统”分项工程的施工验收,除查验有关文件、记录是否符合规范要求外,尚应对有疑点的工序施工验收进行复查,对封锚后的外观进行抽查。
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二次张拉低回缩钢绞线竖向预应力锚固系统设计、施工、验收技术规范(草案)
7.3.3 当提供的文件、记录及抽查结果均符合本规程和相关国标要求时,即可通过分项工程的施工验收。
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二次张拉低回缩钢绞线竖向预应力锚固系统设计、施工、验收技术规范(草案)
附录A 二次张拉低回缩钢绞线竖向预应力锚固系统的锚具构造尺寸 表A.0.1 张拉端低回缩二次张拉锚具的构造尺寸(mm)
波纹管螺方定筋 型 号 内径 I NF K A B φG φH φE φDφ(mm)OHM15-1G M48×2 56 64 26 100 — 35 — — ——1 OHM13-1G M48×2 56 64 26 100 — 35 — — ——OHM15-2G M83×3 56 99 26 125 11045 110 8 504 2 OHM13-2G M78×3 56 99 26 120 10540 100 8 504 OHM15-3G M93×3 58 10728 140 12050 130 8 504 3 OHM13-3G M88×3 58 10428 125 11045 120 10 504 OHM15-4G M108×3 58 12028 155 12055 150 10 505 4 OHM13-4G M103×3 58 12028 150 11050 140 8 505 OHM15-5G M123×3 58 13228 170 13055 170 12 505 5 OHM13-5G M118×3 58 13228 165 13050 150 10 505 预应力 筋根数 锚环 支承螺母 锚垫板 图A.0.1 张拉端锚具构造图 钢绞线 根数
I图A.0.2 固定端P型锚具系统构造图 表A.0.2固定端P型锚具系统的构造尺寸(mm)
型 号
A B C D φE
φH
OHPM15-1G 80 — 80 — — — 1
OHPM13-1G 80 — 80 — — — OHPM15-2G 100 160 80 200 100 8 2
OHPM13-2G 100 140 80 200 100 8 OHPM15-3G 120 180 80 200 110 8 3
OHPM13-3G 110 140 80 200 100 8 OHPM15-4G 145 220 80 250 130 10 4
OHPM13-4G 125 160 80 250 120 8 OHPM15-5G 155 260 80 250 150 12 5
OHPM13-5G 130 220 80 250 130 10
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二次张拉低回缩钢绞线竖向预应力锚固系统设计、施工、验收技术规范(草案)
附录B 张拉端锚具槽口及穴模参考尺寸 表B.0.1 张拉端锚具槽口结构尺寸(mm) 型号 E F H(≥)
OHM15-1G 140 140 105 OHM13-1G 140 140 105 OHM15-2G 180 140 110 OHM13-2G 180 140 110 OHM15-3G 200 160 110 OHM13-3G 200 160 110 OHM15-4G 240 200 110 OHM13-4G 210 200 110 OHM15-5G 260 200 110 OHM13-5G 230 200 110
表B.0.2 槽口穴模结构尺寸(mm) 型号 B C h(≥)
φG
OHM15-1G 140 140 105 35 OHM13-1G 140 140 105 35 OHM15-2G 180 140 110 52 OHM13-2G 180 140 110 47 OHM15-3G 200 160 110 58 OHM13-3G 200 160 110 52 OHM15-4G 240 200 110 62 OHM13-4G 210 200 110 58 OHM15-5G 260 200 110 62 OHM13-5G 230 200 110
58
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图B.0.1 张拉端锚具槽口构造图
图B.0.2 张拉端槽口穴模构造图
二次张拉低回缩钢绞线竖向预应力锚固系统设计、施工、验收技术规范(草案)
附录C 张拉端锚具槽口护罩和固定塞的构造尺寸 表C.0.1 护罩、固定塞构造尺寸(mm)
护 罩
锚具型号
固定塞 φF
φG
A B φE
OHM15-2G 240 200 83 90 58 OHM15-3G 260 220 88 95 53 OHM15-4G 300 260 93 100 57 OHM15-5G 320 260 93 100 57 注:护罩和固定塞采用橡胶基料制造 图C.0.1 固定塞构造示意图 图C.0.2 护罩构造示意图
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二次张拉低回缩钢绞线竖向预应力锚固系统设计、施工、验收技术规范(草案)
附录D 二次张拉专用千斤顶、张拉连接装置构造及参考尺寸 表D.0.1专用千斤顶参考尺寸(mm)
行程100mm锚具型号 OHM15-2G OHM15-3G OHM15-4G OHM15-5G
φF2 φN L2 千斤顶型号
73 188 257 YCW65B-10073 188 257 YCW65B-10088 216 263 YCW85B-100100 275 263 YCW110-100
φF2L2φN图D.0.1 千斤顶构造示意图表D.0.2 张拉连接装置构造及参考尺寸(mm)
锚具型号 OHM15-2G OHM15-3G OHM15-4G OHM15-5G
连接套
φD
φE
H
φF
φA
拉 杆 φG
连接螺母
L L1 φB
h
108 M83×3 80 70 52 56 530 35 112 35 118 M93×3 80 72 55 56 530 35 112 40 132 M108×3 85 87 66 60 540 45 128 40 146 M123×3 90 98 76 65 550 45 138 45
图D.0.2 张拉连接装置示意图
图D.0.3 张拉支座主视图图D.0.4 张拉支座侧视图表D.0.3 张拉支座参考尺寸(mm)
锚具型号 OHM15-2G OHM15-3G OHM15-4G
B1 B2 B3 φf
H1
H2
H3 b 120 180 210 86 200 256 15 125 130 198 230 96 200 265 15 135 145 216 260 110 200 275 15 180 158 248 280 125 200 285 15 180
OHM15-5G
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二次张拉低回缩钢绞线竖向预应力锚固系统设计、施工、验收技术规范(草案)
附录E 竖向预应力工程施工验收记录表 表E.0.1竖向预应力分项工程施工验收记录表
编号:
工 程 名 称
分项工程名称
验收提交文件目录
验收提交记录目录
主持验收单位(主持人)
参与验收单位(人员)
查验(抽查)文件,记录情况:
查验(抽查人):
工序验收复查情况:
复查人:
封锚抽查情况:
抽查人:
分项工程验收结论:
验收主持人:
验收人员签章:
验收时间: 年 月 日
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二次张拉低回缩钢绞线竖向预应力锚固系统设计、施工、验收技术规范(草案)
表E.0.2竖向预应力工序施工验收记录表
编号:
分 项 工 程 名 称
工 序 名 称
验收时间: 年 月 日
节段名称
验收提交文件、记录目录
主持验收单位(主持人)
参与验收单位(人员)
查验文件,记录情况:
查验人:
现场抽查、查验、校核情况:
抽查人:
核实记录与实际施工状况一致性:
核实人:
工序验收结论:
验收主持人:
验收人员签章:
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二次张拉低回缩钢绞线竖向预应力锚固系统设计、施工、验收技术规范(草案)
附录F 竖向预应力筋张拉记录表 表F.0.1竖向预应力筋张拉记录表(一)
竖向预应力筋张拉记录(一) 工程名称 施工单位
预应力张拉程序及平面示意图:
□ 有 □ 无附页
张拉端锚具型号 设计张拉控制应力
千斤顶编号 混凝土设计强度 预应力筋计算伸长值: 第一次张拉理论伸长值
第二次张拉理论伸长值
第一次张拉初应力推算伸长值
预应力筋伸长值范围: 第一次张拉伸长值范围
第二次张拉伸长值范围
注:
1、△La——第一次张拉初应力活塞杆外伸值(mm) 5、△Le——工具夹片初应力与终应力之间外露差值(mm)2、△Lb——第一次张拉终应力活塞杆外伸值(mm) 6、△LH——锚杯与支承螺母相对位置差值(mm) 3、△Lc——第二次张拉初应力活塞杆外伸值(mm) 7、△L放II——第二次张拉放张后实际伸长值(mm) 4、△Ld——第二次张拉终应力活塞杆外伸值(mm)
施工单位
技术负责人
质检员
记录人
固定端锚具型号 实际张拉力 压力表编号 张拉时混凝土 实际强度
编 号 张拉日期 预应力筋规格 及抗拉强度
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二次张拉低回缩钢绞线竖向预应力锚固系统设计、施工、验收技术规范(草案)
表F.0.2 竖向预应力筋张拉记录表(二)
竖向预应力筋张拉记录(二) 工程名称 施工节段
张拉 顺序 编号
第一次张拉
△La Lb△ Le△
见证 单位
△L总I
第 页 共 页
编 号 张拉日期
预应力筋张拉伸长实测值(mm)
第二次张拉
△Lc Ld△
△L总II
见证人
专业质检员
记录人
△LH
第二次放张后 △L放II
备注
□有 □无见证
施工单位
专业技术负责人
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二次张拉低回缩钢绞线竖向预应力锚固系统设计、施工、验收技术规范(草案)
附录G 钢绞线与固定端P锚安装记录表 表G.0.1钢绞线与固定端P锚安装记录表
工程名称 安装时间
钢绞线
使用节段号
年 月 日 时至 年 月 日 时
规格型号 单根长度 规格型号 领用数量
强度
生 产 厂安装数量额定挤压力油表精度
生产厂共计根数
出厂时间报废数量生 产 厂生 产 厂
出厂时间
批号
材 料
锚 具
设 挤压机 型 号 备 油泵车 型 号 挤压安装记录:
编号 油压表读数 编号 油压表读数 编号 油压表读数编号油压表读数编号油压表读数 编号 备注:
油压表读数
检查弹簧外露长度:
审核:
操作: 记录:
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二次张拉低回缩钢绞线竖向预应力锚固系统设计、施工、验收技术规范(草案)
表G.0.2 P锚与钢绞线安装连接现场抗拉试验记录
编号:
工程名称 试验时间
挤 压 机
试验设备
油 压 表 千 斤 顶
锚 具 钢 绞 线
型 号 规 格
年 月 日 型 号 型 号 型 号
批 号强 度
公称挤压力量 程公称拉力
生产厂 精 度 生产厂 生产厂 生产厂
本批次数量批 号
挤压安装记录
组件编号
组装件型式
挤压套长度
拉断试验记录
组件编号
试验结论:
主试人:
拉至σcon时油压
检查结果
拉断油压
检查结果
备 注
弹簧长度
最高挤压力
挤压安装后弹簧外露长度
审核:
操作: 记录:
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二次张拉低回缩钢绞线竖向预应力锚固系统设计、施工、验收技术规范(草案)
本规范用词、用语说明
1、 为便于在执行本规范条文时区别对待,对要求严格程度不同的用词说明如下:
(1) 表示很严格,非这样做不可的:
正面词采用“必须”;反面词采用“严禁”。
(2) 表示严格,在正常情况下均应这样作的用词:
正面词采用“应”;反面词采用“不应”或“不得”。
(3) 表示允许稍有选择,在条件允许时首先这样做的用词:
正面词采用“宜”;反面词采用“不宜”。
表示有选择,在一定条件下可以这样做的,采用“可”。
2、 规范中指定应按其他有关标准执行时的写法为“应符合……的规定”或“应按……执行”。
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二次张拉低回缩钢绞线竖向预应力锚固系统设计、施工、验收技术规范(草案)条文说明
附件
二次张拉低回缩钢绞线竖向预应力锚固系统 设计、施工、验收技术规范(草案)
(*** *** — ***)
条 文 说
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明
二次张拉低回缩钢绞线竖向预应力锚固系统设计、施工、验收技术规范(草案)条文说明
目 录
1、总则...............................................................................................................................41 2、术语和符号...................................................................................................................43
2.1 术语....................................................................................................................................43 2.2 符号....................................................................................................................................43 2.3 术语简称............................................................................................................................43
3、材料及锚具系统...........................................................................................................44
3.1 混凝土及钢筋....................................................................................................................44
3.2 锚具系统............................................................................................................................44 3.3 管道....................................................................................................................................45
4、设计与施工的基本规定...............................................................................................46
4.1 一般规定............................................................................................................................46
设计计算与构造.................................................................................................................48
5.1 一般规定............................................................................................................................48 5.2 竖向预应力计算................................................................................................................48 5.3 二次张拉低回缩钢绞线竖向预应力锚固系统构造与工作原理....................................53
6、施工...............................................................................................................................55
6.1 一般规定............................................................................................................................55 6.2 预应力钢筋材料、锚具、管道进场验收........................................................................55 6.3 预应力钢筋的制作、安装................................................................................................55 6.4 混凝土的浇筑....................................................................................................................56 6.5 施加预应力........................................................................................................................57
6.6 孔道压浆............................................................................................................................61 6.7封锚.....................................................................................................................................61
7、验收...............................................................................................................................62
7.1 一般规定............................................................................................................................62 7.2 工序施工验收....................................................................................................................62 7.3 分项工程施工验收............................................................................................................63
附录A 二次张拉低回缩钢绞线竖向预应力锚固系统的锚具构造尺寸.................................64 附录B 张拉端锚具槽口及穴模参考尺寸.......................................................................65 附录C 张拉端锚具槽口护罩和固定塞的构造尺寸.......................................................66 附录D 二次张拉专用千斤顶、张拉连接装置构造及参考尺寸...................................67 附录E 竖向预应力工程施工验收记录表.......................................................................68 附录F 竖向预应力筋张拉记录表....................................................................................69 附灵G 钢绞线与固定端P锚安装记录表......................................................................70
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二次张拉低回缩钢绞线竖向预应力锚固系统设计、施工、验收技术规范(草案)条文说明
1 总 则
1.0.1《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTG D62-2004)(以下简称:《04公路桥规》)规范条文说明中的第6.3.3条明确指出:“近年在新建的大跨径预应力箱形截面连续梁和连续刚构中出现不少有规律的斜裂缝,这些桥都配有竖向预应力筋,在设计中它们对克服主拉应力起到很大作用,计算分析表明,如果这些竖向预应力钢筋不能充分发挥,桥梁腹板的主拉应力就将超过规范规定的限值,有可能出现斜裂缝。调查表明,竖向预应力钢筋一般施工质量不理想,甚至发现几乎失效的情况,由它引起的混凝土竖向压应力很可能达不到计算值”。从上述不难看出:在箱梁腹板设置足够的、合理的、稳定的竖向永存压应力是控制箱梁腹板裂缝的关键技术措施。
经专题分析研究证实:竖向预应力损失大、竖向预应力施工不规范以及预应力施工验收无实际施工质量的量化参数进行验证考核是造成竖向永存压应力极不稳定且呈现随机性、离散性的根本原因。
《04公路桥规》第6.3.3条规定将计算σcon应力的公式乘以0.6的折减系数,用以克服竖向预应力损失大、永存压应力极不稳定的问题,从《04公路桥规》实施实践中发现,虽然将应力折减起到一定作用,但仍然无法从根本上解决桥梁建成后主拉应力超过规范规定的限值而产生斜裂缝的问题。
“二次张拉低回缩钢绞线竖向预应力锚固系统”(以下简称:“低回缩竖向锚固系统”)技术通过结构创新,解决了竖向预应力筋较短造成的预应力筋张拉放张后预应力损失大、施工过程预应力施工质量不理想的问题,实现了竖向预应力筋的预应力损失小、且可按照易于测量的量化质量标准进行施工验收的目的,从技术手段上保障了桥梁建成后竖向预应力仍能保持压应力设计计算值,因而它是防止在预应力箱形截面连续梁和连续刚构中出现斜裂缝的有效技术方案。
“低回缩竖向锚固系统”是新开发的一种预应力锚固结构,与传统的精扎螺纹钢筋YGM锚固体系、钢绞线夹片锚固体系相比,存在设计、施工、验收技术条件都与现行相关标准、规范不一致的问题,为使设计、施工、验收各环节的技术人员能够准确、有效地应用该新技术,发挥其潜在的技术优势,特制定本技术规范。
1.0.2 本规范主要是依据预应力混凝土连续体系箱梁桥的特殊性编制的,仅能适用于预应力箱形截面连续梁和连续刚构梁桥竖向预应力锚固系统分项工程的设计、施工和验收。同时,亦可供中短竖向预应力锚固结构工程参照执行。
1.0.3 0.5~18m长度力筋可充分发挥“低回缩竖向锚固系统”的技术优势,亦可覆
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二次张拉低回缩钢绞线竖向预应力锚固系统设计、施工、验收技术规范(草案)条文说明
盖一般连续体系桥梁竖向预应力的需求。
1.0.4 本规范涉及的相关规范标准较多,除在规范中提到的《公路钢筋混凝土及;《公路桥涵施工技术规范》(JTJ041预应力混凝土桥涵设计规范》(JTG D62-2004)-2000)(以下简称:《2000公路施工规范》)外,还涉及到《预应力筋用锚具、夹具和链接器》(GB/T14370-2000);《预应力混凝土用钢绞线》(GB/T5224);《铠装电缆;《铠装电缆镀锌钢带》(GB4175.2)等标准;除本规范明示的冷轧钢带》(GB4175.1)特殊要求外,其余要求与相关规范标准都是兼容的。
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二次张拉低回缩钢绞线竖向预应力锚固系统设计、施工、验收技术规范(草案)条文说明
2 术语、符号
2.1 术语
本章仅将本规范出现的、人们不常用的术语和本规范的专用术语列出。有关通用专业性的术语,大家比较熟悉,没有编入。术语的解释:其中有部分是国际、国家公认的定义,但大部分(特别是本规范专用术语)则是概括性的涵义。术语的英文名称不是标准化名称,仅供引用时参考。 2.2 符号
本章符号按材料相关性能、作用和作用效应、几何参数、计算系数及其他几部分列出。这些符号的主体符号是按现行国家标准的规定采用的,当现行国家标准无统一规定时,则按习惯采用,本规范有部分特有符号是按便于区分和理解的原则来设置和采用的。 2.3 术语简称
本章术语简称仅列举了出现频率较高的几个术语的简称,其简称确定原则是:简洁、明了、意义明确,易理解、记忆。
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二次张拉低回缩钢绞线竖向预应力锚固系统设计、施工、验收技术规范(草案)条文说明
3 材料及锚具、管道系统
3.1 混凝土及钢筋
3.1.1 “低回缩竖向锚固系统”应设置在不低于C40强度等级的混凝土内,锚垫板下混凝土强度等级低于C40时,就可能存在混凝土开裂和锚垫板破坏的后果。
3.1.2 预应力钢材松弛损失是预应力筋应力损失的重要组成部分,选用低松弛钢绞线可降低因钢材松弛造成的预应力损失。 3.2 锚具系统
3.2.1 “低回缩竖向锚固系统”张拉端锚具应选用“低回缩二次张拉锚具”(以下简称:“低回缩锚具”),固定端锚具选用“P型锚具系统”,才能满足“低回缩竖向锚固系统”的要求。
3.2.1.1 锚具静载试验性能符合现行国标《预应力筋用锚具、夹具和连接器》(GB/T14370-2000)要求。
3.2.1.2 低回缩锚具除符合国标《预应力筋用锚具、夹具和连接器》(GB/T14370-2000)的通用要求外,还应根据其特殊性增加下列要求:
1. 本条要求锚杯螺纹与支承螺母螺纹正常工作的连接强度确保为1.5倍额定工作荷载(锚具允许的最大工作荷载),主要是考虑张拉施工中有偏载发生时,仍能正常工作。
2. 本条要求锚杯螺纹与支承螺母螺纹连接的最低极限强度应≥1.7倍的额定工作荷载(锚具允许的最大工作荷载)。这主要是考虑第二次张拉放张时有要计入一定的冲击荷载,使放张后的连接螺纹仍能处于正常工作状态。
本条要求螺纹连接最少工作咬合长度大于或等于3. 为保证螺纹的正常连接强度,
5牙扣螺纹。
3.2.1.3 按本规范组成的钢绞线竖向预应力筋-锚具组装件的疲劳锚固性能、周期荷载性能以及其它基本性能均应符合《预应力筋用锚具、夹具和连接器》(GB/T14370-
2000)的要求。
3.2.2 “低回缩竖向锚固系统”的张拉端低回缩锚具。
1. 本条规定了张拉端锚具系统的组成,只有采用低回缩锚具特有的构造及零件,才能实现“低回缩竖向锚固系统”的力筋低回缩锚固,达到降低预应力损失的目的。
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二次张拉低回缩钢绞线竖向预应力锚固系统设计、施工、验收技术规范(草案)条文说明
2. 本条对低回缩锚具的关键零件——锚杯构造和功能提出了具体的要求。 3. 本条对低回缩锚具的垫板构造功能亦提出要求。目的是为满足“低回缩竖向锚固系统”的力筋锚固和压浆功能要求。它是经试验研究并在实践中证明可行的一种构造型式。
3.2.3 本条规定了“低回缩竖向锚固系统”固定端P型锚具系统应采用下列构造型式:
1. 本条规定了固定端P型锚固系统的结构及组成零件。其中,P锚和压板以及压板连接杆组件都是固定端P型锚固系统的独特组合,发挥了P锚锚固可靠和锚固长度短的特点,通过压板及压板连接杆组件实现了预应力束各钢绞线间的受力均匀。
2. 本条规定了固定端锚具关键件p锚结构和技术要求。三角弹簧大幅地提高了锚固性能,优质合金结构钢提高了挤压套质量稳定性。
主要是考虑穿钢绞线孔直径会直接3. 本条规定了固定端垫板的材料和结构型式。
压应力过大可能会造成连接失效、力筋轴向位移问题。 影响p锚与垫板之间的压应力,
4. 本条规定了固定端锚具系统压板及压板连接杆组件的工作状态和性能要求,目的是保证预应力束各钢绞线之间的受力均匀。 3.3 管道
3.3.1 本条规定了“低回缩竖向锚固系统”使用管道类型,并提出了管道的基本要求,使设计、施工、验收技术人员有一致的评判标准。
3.3.2 本条规定了管道的制作材料及材料性能。在选择不同孔道压浆工艺时,由设计综合考虑选择管道种类和材料。通过设计图纸规范管道材料,确保预应力孔道成孔质量,最后实现压浆质量的稳定。
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二次张拉低回缩钢绞线竖向预应力锚固系统设计、施工、验收技术规范(草案)条文说明
4 设计与施工的基本规定
4.1 一般规定
4.1.1 本条规定与《04公路桥规》第9.4.1条一致,主要目的是在结构允许情况下,减少竖向压应力盲区的面积。
4.1.2 本条主要考虑施工方便。同时,又提出了可通过调整力筋数量、规格或施加预应力大小等几种途径,使受力更趋合理,充分发挥高强材料的性能,降低建设成本。 4.1.3 本条规定的设计计算方法与《04公路桥规》规定一致,且按其计算方法执行。本规范所述“低回缩竖向锚固系统”仅是一种竖向预应力锚固系统创新结构,它在预应力箱梁中所发挥的作用与常规的竖向预应力筋是一致的。
4.1.4本条明确了“低回缩竖向锚固系统”设计计算中应执行的标准和方法。
4.1.5本条规定了“低回缩竖向锚固系统”锚具的选用标准,同时,为了避免在设计汇总中将“低回缩锚具”和“P型锚具系统”与普通锚具统计数据相互混洧,特规定在设计图中应按附录A的标注形式注明锚具的型号或代号。
4.1.6 此条是综合了近年来对箱形截面连续梁桥和连续刚构桥在施工过程中竖向预应力分布规律的研究成果提出的,竖向预应力筋的张拉工艺直接影响压应力的分布规律,设计者可根据具体情况决定是否采用此工艺,并在设计图中作出规定。
4.1.7 本条是根据“低回缩竖向锚固系统”的特殊性,并通过专题研究试验和经数座实桥应用的成果才提出的力筋张拉施工顺序、工艺参数、施工方法和应达到的效果。施工时按本条的要求执行,就可保证竖向预应力的施工质量和效果。
4.1.8 本条要求在设计图中应明确规定“低回缩竖向锚固系统”力筋张拉应力控制、张拉施工方法、张拉程序以及第一次张拉与第二次张拉间隔时间等参数,这是考虑到这些参数与传统的预应力张拉施工工艺有明显的差异。如不加以规范,将很难在施工完成后,达到设计计算的规定值。
4.1.9 本条规定出竖向预应力筋孔道设计的一般原则,反映了竖向预应力的特点,满足预应力工作的基本要求。
4.1.10 本条所规定的竖向预应力筋管道安装施工的基本要求,是为了确保预应力孔道在浇混凝土后位置不发生偏移。
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4.1.11 本条所规定的预应力钢绞线束安装、定位的基本要求,目的是保证浇捣混凝土时预应力筋位置不发生偏移。
4.1.12 本条规定竖向预应力筋孔道压浆结构布置、压浆施工方法、压浆等基本要求,其目的是确保孔道压浆饱满、密实,也为设计、施工、验收等技术要求的制订和实施提供了依据。在本条中同时还规定了在设计图中应明确压浆方向和压浆程序,这是为提高施工单位对孔道压浆要求的重视程度。
4.1.13 本条规定孔道压浆材料的压浆浆体强度性能工艺参数的要求,目的是确保压浆能满足浆体传递预应力的强度的要求。
4.1.14 本条规定的封锚技术要求、多余钢绞线切除方法以及封锚材料性能相关要求,其目的是为了保证封锚质量和提高锚具的防蚀能力。
4.1.15 本条的这项规定是根据目前在有些施工项目中缺少此项单独施工验收程序的情况而提出的。在设计图中有了这项明确规定后,就可确保施工质量、提高认识和加大执行力度。
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5 设计计算与构造
5.1 一般规定
5.1.1 预应力钢筋的张拉控制应力值应符合相关国标、部标的通用规定,本规范与其一致。
5.1.2 受压区预应力钢筋的最大拉应力是采用《04公路桥规》行业标准中的规定值。 5.1.3 预应力筋预应力损失计算是采用《04公路桥规》行业标准的通用计算方法。 5.1.4 本条要求在设计图中,对“低回缩竖向锚固系统”的构造型式,孔道、压浆进浆口和排气口的布置型式,张拉端锚具槽口布置型式及尺寸等要求,作出明确的规定,这是为了便于在施工中遵循统一技术标准,保证施工质量。
5.1.5 本条要求在设计图中给出“低回缩锚具”和“P型锚具系统”的大样图及尺寸等技术要求,这是为了防止施工单位在既无规范文本,又对“低回缩锚具”和“P型锚具系统”不熟悉的情况下,能准确执行“低回缩竖向锚固系统”的锚具技术标准。 5.2 竖向预应力计算 5.2.1 竖向压应力计算
本规范在参考箱梁《竖向预应力场分布规律研究》的成果报告后认为:单根竖向预应力在腹板中产生的应力扩散,将在其中的一段区域内产生拉应力,因此无论腹板的高度多大,竖向筋的排列间距多小,多根竖向预应力作用的叠加结果必定小于竖向预应力计算平均值,因此,将影响竖向预应力场分布规律的腹板一半高度C、计算点距中性轴的距离y和竖向预应力筋排列间距Sv等相关参数进行综合考虑后,便在竖向压应力计算公式中引入竖向压应力修正系数K:
K=
式中:
σy
P/bSv
竖向压应力修正系数,表示实际产生的竖向压应力与竖向压应力计算K ——
平均值的比值;
σy —— 竖向预应力在X=0.5Sv处的实际产生的竖向压应力;
计算主拉应力点处腹板的宽度; b ——
Sv —— 竖向预应力筋间距;
P —— 单束竖向预应力筋在扣除预应力损失后的平均张拉力。
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竖向预应力计算式引入修正系数K后,如果参照《04公路桥规》第6.3.3条中(6.3.3-3)公式,不考虑“低回缩竖向锚固系统”特殊性,竖向预应力计算式将变为:
peApv
σcy=K⋅0.6⋅n⋅σ′b⋅Sv
但是,通过实桥现场的精确检测证明采用本规范所述的“低回缩竖向锚固系统”,其预应力损失很小,且桥梁建成后腹板竖向永存压应力稳定、可靠。故本规范对《04公路桥规》中计算竖向压应力公式进行修正,将该规范第6.3.3条计算式(6.3.3-3)中固定的折减系数0.6与本规范中引入的竖向压应力修正系数K进行合并,并定义为计算竖向压应力的修正系数,于是,便得到本规范中式(5.2.1-1)的形式。
peApv
σcy=K⋅n⋅σ′ (5.2.1-1)
b⋅Sv
综上所述,本规范式(5.2.1-1)的竖向压应力修正系数K,是补充考虑了单束竖向预应力在腹板中产生的应力扩散影响,导致与压应力计算平均值不一致而给予的校正。这样,便可使计算的竖向压应力值与施工后实际产生的压应力值更趋一致。《04公路桥规》计算公式中的折减系数0.6,仅考虑了因较困难的施工条件和监测不力等因素给竖向预应力的永存应力造成的损失而对计算的平均竖向压应力给予的折减。
竖向压应力计算式(5.2.1-1)中修正系数K是由:本规范采用专题研究绘出的不同竖向预应力筋间距的μ——K曲线图(见图5.2-1)确定的,它可根据计算点距中性轴的距离y和腹板一半高度C的比值μ,以及竖向预应力筋排列的间距Sv,从图5.2-1中查出K值。
为反映计算点距中性轴的距离与腹板高度影响沿腹板高度实际压应力与理论计算的差异,图5.2-1中引入了计算点的高度无量纲系数μ。
y
μ= (5.2.1-2)
c式中:
计算点的高度无量纲系数,是指计算点距中性轴高度与腹板一半高度μ ——
的比值;
y —— 计算点距中性轴的高度; 箱梁腹板一半高度; c ——
按本规范计算竖向压应力σcy时,计算压应力修正系数K值的确定步骤:先确定了计算截面距中性轴的距离y,已知腹板一半高度C,将两参数代入式(5.2.1-2)中,如已确定竖向预应力筋排列间距,即可确定图5.2-1中竖向预应即可知计算出μ值,
力筋相对应间距Sv(0.1C、0.2C、0.3C、0.4C、0.5C、0.6C、0.7C、0.8C、0.9C、1.0C)的μ-K曲线,根据μ值从图5.2-1中相对应间距的μ-K曲线中查出竖向压应力修正系数K值。相反,当σcy值已知时,先按本规范拟定预应力筋间距Sv,再根据计算点的位置y,腹板一半高度C,计算出μ值。从图5.2.1中查出相应的K值,反算σcy
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值,如与σcy的已知值不吻合,则需调整参数,经过反复计算,直到计算出的σcy满足要求,这时最后确定竖向预应力的合理参数,可确保在腹板中不存在小于规范计算平均值的区域。 下:
例:设,已知某单室箱梁6#节段截面高度230cm,每侧腹板宽度b=40cm。单束竖向预应力筋的截面面积280mm2,在同一截面中,每侧腹板只设一肢(束)竖向预应力,竖向预应力钢筋(束)的间距50cm;竖向预应力张拉控制应力σcon=1395MPa,计算点距中性轴距离y=70cm,试计算该计算点的竖向预应力σcy值。
peApvn⋅σ′ (5.2.1-1)计算 解: σcy按式 σcy=K⋅
b⋅Sv
pe ①按式(5.2.3-2)计算σ′
为便于设计人员正确使用竖向压应力计算式(5.2.1-1)计算σcy,列计算示例如
σ′pe=σcon-σ
式中:
II1
-σII2-σII3 (5.2.3-2)
σcon为张拉控制应力按075fpk,取值:
σcon=1395 MPa
σ为孔道摩阻,按0.025σcon取值: σ=0.025σcon=34.9 MPa σ为力筋回缩损失
σ=Δl•σcon=1.5•σcon=158 MPa
II1II1II2II2
ΔL13.2
上式中:△L1——为第一次张拉理论伸长值,经计算△L=13.2 mm
Δl ——为第二次张拉力筋总回缩值取1.5 mm
σσ
II3II3
为混凝土收缩和徐变损失,按0.015σcon取值: =0.015σcon=20.9 MPa
将σcon、σII1、σII2、σII3代入式(5.2.3-2):
σ′pe=1395-34.9-158-20.9=1181.2 MPa
② 确定竖向压应力修正系数K
yμ=
c式中:
y=70cm c=
230
=115 cm 2
μ=
70
≈0.6 115
竖向预应力钢筋束间距Sv=50cm=0.44c
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按0.44c间距确定图5.2-1表中相对应间距μ-K曲线
按μ=0.6,查出0.44c μ-K曲线相对应K值为0.88,取K=0.88 已知 n=1 APV =280mm b=400mm Sv=500mm 将 k、n、σcy、Apv、b、Sv代入式(5.2.1-1)中
1×1181.2×140peApv
σcy=K⋅n⋅σ′=0.72 MPa =0.88×
b⋅Sv400×500某箱梁6#节段y=70cm计算点处的竖向压应力σcy为0.72 MPa 5.2.2 竖向预应力束纵向间距确定
本条给出了竖向预应力筋纵向间距值确定的步骤以及试算、验算方法,供设计者参照执行。
本条规定力筋间距值宜取与桥梁施工节段长度成倍数关系,这是为了保证在施工中力筋在各节段的位置相对稳定,便于竖向力筋安装和挂蓝施工,防止挂蓝各部位受力变化过大,造成安全隐患。
5.2.3 竖向预应力筋预应力钢筋束截面积计算
在钢筋束截面计算式(5.2.3-1)中,σ′pe的计算与取值主要考虑了低回缩竖向锚固系统的特殊性,除预应力钢筋松弛损失通过二次张拉施工时超张拉3%抵消弥补(经实桥精确检测低松弛钢绞线预应力钢筋松弛损失为0.03σcon左右)外,预应力损失主要考虑如下三个主要因素:
1、第二次张拉预应力钢筋与管壁之间摩擦阻力产生的预应力损失σII1,它与孔道采用的成孔材料有关,不同管道材料的预应力损失不一样,直线型管道取值:金属波纹管孔道,按0.03σcon估算,塑料波纹管孔道按0.02σcon估算。
2、第二次张拉放张后的锚具变形、力筋回缩和接缝压缩产生的应力损失σⅡ2,主要与锚具型式(锚具放张实际回缩值)、预应力筋张拉实际伸长值有关,建议按下式计算:
σ
式中:
Ⅱ2
=
Δl
⋅σcon ΔL1
σ
Ⅱ2
—— 二次张拉放张后锚具变形,力筋回缩和接缝压缩产生的预应力损失;
值(mm),一般△l取1.0~2.0mm;
△l —— 二次张拉放张后锚具变形,预力筋回缩和接缝压缩产生的力筋总回缩△L1 —— 力筋第一次张拉理论伸长值(mm);
σcon —— 第二次张拉预应力筋锚下控制应力。
因为竖向预应力张拉控制应力设计可能按实际需要调整,故采用了力筋第一次张拉理论伸长值为计算基准。
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3、混凝土的收缩和徐变产生的应力损失σⅡ3,该项损失与张拉施工时混凝土弹性模量有关,经现场测试数据分析,竖向预应力筋采用滞后张拉时,σⅡ3取值按
0.01σcon~0.02σcon,不采用滞后张拉取值0.015σcon~0.025σcon。
值的验算后,满足设计规定竖向压应力σcy值的要求后,才确定为设计选用的APV值,是为了防止式(5.2.3-1)中其他参数调整变化后,影响竖向压应力σcy值达不到设计要求。
5.2.4 竖向预应力筋预应力钢筋束钢绞线规格数量选用
本条根据预应力钢绞线作为预应力筋,材料规格和数量可灵活组合,同时,张拉控制应力也可在规范范围内调整等方法制定多个方案,并根据不同的竖向压应力值分别确定每个节段内单束预应力钢绞线的规格和数量。这样可最大限度地满足各不同梁段竖向压应力的需求,同时,减少不必要的预应力钢筋材料的浪费。 5.3 二次张拉低回缩钢绞线竖向预应力锚固系统构造与工作原理:
5.3.1 本条规定了低回缩竖向锚固系统的组成及其布置方式,这是为了确保在竖向预应力张拉施工完毕后,达到预应力损失最小,永存竖向压应力稳定、可靠和孔道压浆密实、饱满的效果。该构造中的各组零件和部件均是不可缺少的,图5.3-1所示的构造布置型式也是经过多次优化且在多座实桥中应用验证可行的技术方案。 5.3.2 “低回缩竖向锚固系统”的工作原理
本条介绍了“低回缩竖向锚固系统”的工作原理,锚固张拉施工的方法、顺序以及施工后应达到的效果,设计人员在设计图中提出技术要求时应详细考虑这些问题。 5.3.3 本条要求设计人员应在设计图中按照本规范相关条款,对施加竖向预应力提出技术要求。
5.3.4 本条规定的“低回缩竖向锚固系统”中孔道压浆进浆口和排气口布置,是通过优化设计并经实桥应用证明效果甚好的成熟方案,如能按此方案设计、施工和验收,将
本条还规定按式(5.2.3-1)计算出的APV值代入式(5.2.1-1)进行竖向压应力σcy
能彻底排除竖向预应力筋压浆不通、压浆不饱满、压浆很难起到粘结握裹作用的问题。5.3.5 本条要求设计人员在设计图中参照本规范相关条款提出压浆技术要求。 5.3.6 由于竖向预应力张拉端一般都设计穴槽封埋锚具,不让其高出桥面,本规范附录A所给出的锚具构造尺寸均考虑了此要求,它不仅满足了“低回缩竖向锚固系统”张拉放张回缩量小的功能要求,而且还满足了竖向预应力固定锚固端锚固长度尺寸较短的特殊要求,又保证了各钢绞线之间锚固受力均匀。因此,在设计图中一般应给出张拉端“低回缩锚具”和固定端“P型锚具系统”的大样尺寸。
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如果设计者认为所设计的桥梁结构另有特殊要求,本条同时也说明了设计者可以按具体结构的要求确定锚具结构尺寸。但应按本规范和相关国标规定进行必要的型式试验,这是为了防止结构出现安全隐患,保证桥梁的安全。
5.3.7 本条规定是考虑设计施工中的特殊情况作出的功能上的基本要求及补救技术方案。
5.3.8 本条规定张拉端锚具槽口及穴模型式和结构尺寸的目的是保证竖向预应力筋二次张拉施工质量所作的必要限制。设计者在设计图中应加注槽口和穴模尺寸及技术要求,附录B所给出的是经实桥应用证实合理的结构尺寸。
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6 施 工
6.1 一般规定
6.1.1 说明本章中的规定所适用的工序范围。
6.1.2 竖向预应力施工一般是高空作业,同时,在预应力张拉施工过程中还有可能存在因预应力材料失效而导致钢绞线或夹片飞出带来的伤人、损物事故,施工单位应事先采取相应的安全技术措施。
6.1.3 竖向预应力施工除满足本规范“设计与施工基本规定”、本章明示条文和设计图纸中的要求外,还应遵守《公路桥涵施工技术规范》(JTJ 041-2000)(以下简称:《2000施工规范》)的要求。
6.1.4 本条规定是为提醒施工技术人员,应确认投入使用的预应力钢筋、锚具系统、管道系统均能满足本规范中对材料及锚具、管道系统的要求后才能投入施工。 6.2 预应力钢筋材料、锚具、管道进场验收
6.2.1 本条明确指出预应力钢绞线的验收应按通用规范的规定执行。
6.2.2 本条特别规定了生产锚具的厂家应提供按本规范第3.2.2条要求的型式试验报告,这是为了防止施工单位采购非正规产品而导致在竖向预应力施工中出现质量问题。因为仅通过按国标(GB/T14370-2000)要求的型式试验还不能满足“低回缩竖向锚固系统”对锚固的功能及质量要求。
6.2.3 本条规定了管道进场验收应按通用规范要求进行。 6.3 预应力筋的制作、安装
6.3.1 本条明确说明了施工单位应根据不同施工设备及其他影响因素来确定下料长度,设计图中给出的下料尺寸仅能作为参考。 6.3.2 预应力钢绞线与固定锚P锚的连接安装。
1、本条限定了采用不同型号挤压机安装P锚挤压作业时油压表中的压力值范围。挤压工作压力是反映P锚与钢绞线连接质量的间接指标,当低于最低安装压力时,P锚有可能在受力状态下从钢绞线上滑脱,产生预应力失效质量事故,而一旦出现滑脱质量事故,很难采取补救措施。
本条同时规定P锚安装后,弹簧总长度的90%以上应被固定在挤压套内,这是因
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为P锚与钢绞线锚固完全依靠弹簧将力量从钢绞线传递到挤压套;反之,如果弹簧实际工作长度与设计工作长度之间的差值过大,则将无法保障应力传递而会导致挤压套滑脱。
2、本条规定按每500套一批次必须进行一次现场工艺连接试验,这是考虑P锚挤压套和弹簧都是大批量生产出来的产品,原材料的变化、生产工艺参数的改变都直接影响P锚与钢绞线的连接强度,而一旦P锚与钢绞线安装完工后,很难有量化指标对其进行质量验证;因此,只有靠对进场产品严格的批次抽检试验才能发现产品质量不稳定的问题。
6.3.3 预应力筋及管道安装
1、本条的重点是强调应将P锚紧贴固定在垫板上,固定端增加此结构的目的是确保单束内各根预应力钢绞线受力均匀。因为竖向预应力钢绞线力筋较短,延伸值小,极易发生单束钢绞线受力不均拉断钢绞线的事故。
2、本条规定是根据力筋较短、延伸值小、钢束扭曲后极易造成力筋间受力不均而作出的预防措施。
3、本条规定要固定住波纹管的目的实质是确保预应力筋孔道在浇筑混凝土后的线型符合图纸要求。固定间距规定为0.8~1.5m是重点强调固定点距离对保持力筋孔道线型的重要性。
4、本条规定用钢筋搭桥来支承固定端垫板是竖向预应力筋轴向定位特有的和不同于传统构造的定位方式,在这里特别要提醒施工人员,进浆塑料管的安装位置及其细节处理都关系到竖向预应力筋的压浆质量,故将这个优化设计并经过实桥实践证明能最大限度满足要求的技术方案写进了本条中。
5、本条这个规定是为了防止水泥浆进入波纹管内而提出的要求。
6、本条主要是提醒施工技术人员要注意保持力筋的受力平面与设计保持一致。 7、本条虽然是施工中的小细节,但往往在此细节处出现问题而导致力筋孔道不畅,影响到压浆的质量。 6.4 混凝土的浇筑
6.4.1 本条提醒施工人员在浇筑混凝土前应对竖向预应力锚固系统进行检查。 6.4.2 本条明确规定浇筑混凝土应按通用规范施工。
6.4.3 本条提醒施工人员应注意保护力筋管道及保持管道完好、线形与设计图中的一致性。
6.4.4 穴模拆出时间应适宜,施工中常有拆早了,造成穴孔严重变形,甚或塌孔。拆迟了,穴模拆卸困难。本条给出了较佳的拆模时段。
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6.4.5 穴模拆除后,各施工环节继续进行,各类杂物极易进入穴孔和预应力孔道,造成在安装张拉端锚具时极不方便,影响安装质量,同时,也极易堵塞预应力孔道影响孔道压浆,甚至直接影响到第二次张拉时支承螺母的锚固,造成放张锚固回缩加大,使力筋有效预应力随之降低,达不到设计预期永存应力值。本条规定加设护罩保护穴孔,正是克服上述问题的有效手段。
6.4.6 附录C中列出的“锚具槽口护罩型式和尺寸”是为施工人员提供选用护罩的参考,不排斥根据实际施工条件选择其他结构形式。 6.5 施加预应力
6.5.1 本条明确了第一次张拉、第二次张拉的施工机具、设备及张拉附件的不同之处,提醒施工人员要事先准备第二次张拉专用千斤顶和张拉连接装置,同时规定了第二次张拉应在第一次张拉后2~16小时内进行,供施工执行。 6.5.2 张拉应力控制
1、本条规定第二次张拉控制应力超张拉3%,是考虑到在第一次张拉后较短时间(2小时~16小时)内就立即进行第二次张拉施工,力筋的应力调整虽然基本完成,但预应力钢材的松弛还没有达到应有水平,对预应力损失还有一定影响,经实桥测试证明,在二次张拉放张后的300天内,钢筋松弛和混凝土徐变产生的预应力损失在3%~4%左右,本规范选用超张拉3%就是弥补这些预应力损失。
本条第一次张拉超张拉3%是考虑竖向预应筋长度较短,放张回缩产生的应力损失比例比纵向预应力筋产生的应力损失要大几倍,这个超张拉值不会造成超出桥梁规范规定的钢绞线应力允许值。同时,也能满足在第二次张拉施工中的伸长值不致过大和不用增大锚具结构尺寸。
2、预应力筋实际张拉伸长值与理论伸长值误差控制在一定范围内是为校核预应力施加质量而设定的科学指标。本条规定的控制误差值是考虑了二次张拉低回缩钢绞线预应力筋的特点,并从多座实桥的张拉施工得到了证实,也就是说,只要预应力筋伸长值的误差控制在规定范围内就不会造成永存竖向预应力有过大变化,从而保证了永存预应力的稳定性和桥梁质量与安全。
第一次张拉的实际伸长值与理论伸长值之间的误差是采用通用规范规定值,第二次张拉伸长绝对值较小,影响张拉实际伸长值的因素较多,按通用规范规定值很难达到要求。即使调大允许误差至±10%后,误差绝对值仍然较小,对预应力束预应力损失总值影响有限。
第二次张拉实际伸长值是反映第一次张拉施工是否达到要求,也是验证第二次张拉施工张拉力是否到位的一个关键指标,同时也是施工单位技术管理和监理人员检查预应力施工是否达到设计要求的间接指标。本规范中规定给出第二次张拉放张后的实
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际伸长值与第二次张拉理论伸长值之间的正超差不允许超过+10%,是为了防止力筋永存应力超出本规范第5.1.2条关于有效预应力σpe+σp≤0.65
fpk的规定值;负超差规
定为-15%,是根据在实践过程中的反复测试结果确定的,它考虑了诸多因素,例如:在第二次张拉放张后支承螺母回缩的实际误差、锚具穴槽的清洁度,还有施工人员的素质和责任心等。由于第二次张拉伸长值较小,力筋实际回缩绝对值相对较小,在预应力束应力总损失中的比例也较小,不会影响到永存应力值大幅变动。
3、竖向预应力筋的理论伸长值△L计算。
a、b.第一次张拉理论伸长值与实际伸长值均按通用规范计算方法计算。 c、第二次张拉力筋伸长量实际是第一次张拉放张后的力筋回缩值再加消除上锚口摩阻损失后带来的力筋伸长值。本条是根据第一次张拉放张后的总预应力损失总和产生的钢筋回缩值来确定其理论伸长值。
第一次张拉放张后力筋剩余应力计算公式:
7
PIPS=PIP•(1-X%-) (6.5.2−4)
ΔLI
7
式中的项为夹片的回缩损失系数,本规范是采用回缩值与一次张拉伸长值
ΔLI
ΔLI的比值,这是因为竖向预应力筋最大张拉力不一定是σcon=0.75fpk,有可能根据压应力的需要进行一定的调整,只有用ΔLI值才能充分反映夹片回缩造成的应力损失实际状况。
7
项中的分子“7”是指第一次张拉放张总回缩值7mm,它是根据多次试验确定ΔLI
的经验数值。
d、第二次张拉实际伸长值中没有包含初应力推算伸长值。
第二次张拉的初应力PIPS是采用现场测试的平均值,它能充分反映力筋的初应力水平。但要测定初应力比较复杂,在一般要求工程中,可选用式(6.5.2-4)估算,也可直接选取0.5σcon为初应力值。
为了方便施工人员能准确应用本条所述的第二次张拉理论伸长值的计算方法,现列举计算示例如下:
例:某竖向预应力筋的受力长度L=320 cm,预应力筋采用2根φ15.24钢绞线,钢绞线截面积APK =140 mm2,钢绞线弹性模量EP =1.95×105 MPa,钢绞线标准强度
fpk=1860 MPa,控制应力σcon=0.75fpk=1395 MPa,按超张拉3%实施张拉施工,第一次张拉理论伸长值ΔL1=23.6 mm,
PⅠP=402.3kN。
解:已知 APV =140×2=280 mm2 EP=1.95×105 MPa
L=320 cm=3200 mm
PⅡP= PⅠP=1.03σcon×APV=1.03×1395×280=402.3kN
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ΔL1=23.6 mm
取锚口摩阻损失系数x%=3%=0.03,将x%、ΔL1、PⅠP代入式(6.5.2-4),
得:
PIPS= PⅠP·(1-X%-
77
)=402.3×(1-0.03-)=270.9kN
ΔL123.6
再将PⅡP、PIPS、L、APV、EP等值代入(6.5.2-3),得:
(pⅡP−PIPS)•L(402.3−270.9)×103×3200ΔLⅡ===7.7 mm 5
APV•EP280×1.95×10该值即为本算例中竖向预应力筋第二次张拉理论伸长值。
6.5.3 本条规定的锚固回缩值主要与锚具的构造型式和张拉施工工艺有关。第二次张
拉锚固回缩内缩量取≤1mm是考虑到低回缩锚具型式与镦头锚具的构造相类似。 6.5.4竖向预应力张拉施工。
6.5.4.1 这是提醒施工技术人员在张拉前要对构件混凝土的强度进行确认,避免产生因
混凝土强度未达到规定而造成构件损坏。
6.5.4.2 这是提醒施工人员要注意张拉施工顺序,因为竖向预应力施工顺序直接影响到
应力分布。
6.5.4.3 考虑单束力筋钢绞线之间扭曲影响受力均匀性。
6.5.4.4 低回缩锚具的特性决定了必须使用此条规定的张拉施工方法才能达到预期效
果。
6.5.4.5 张拉程序及伸长值测量
1、力筋第一次张拉及伸长值测量
a.低回缩锚具的工作原理是第一次张拉时,支承螺母不与垫板接触,并在第一次张拉及放张后都不受力,其目的是保证支承螺母能补偿在第二次张拉时,由力筋伸长产生的锚杯与垫板之间的间隙。实际上锚杯与支承螺母工作的咬合长度仍能大于或等于5牙扣。
b.第一次张拉按超张拉3%控制是考虑与第二次张拉采用超张拉工艺相吻合,虽然与现行行业规范不一致,但张拉控制总应力仍小于0.8
fpk,张拉施工时不会发生断丝
等现象,放张后由于夹片回缩产生远大于3%的预应力损失,更不存在永存应力超
0.65
fpk问题。
c.本条规定主要增加了工具夹片回缩产生的伸长值测量,使之与理论伸长值更吻
合,同时,统一伸长值的测量计算方法,使在施工和验收中遵循一个标准。
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在本条中还特别规定了实测伸长值与理论伸长值的比较要求,这是针对实际施工过程中有一些施工技术人员对此程序重视不够。
2、第二次张拉及伸长值测量
a.第二次张拉与第一次张拉完工的间隔时间长短将关系到力筋的松弛损失程度,间隔时间越长,力筋松弛损失量越大,本规范综合考虑后便采用超张拉来弥补力筋松弛造成的应力损失,规定在第一次张拉完工至少2小时后进行第二次张拉,目的是让力筋在第一次张拉后得到应力调整,同时,避开了钢筋松弛应力损失最快的时段。2小时以后,力筋松弛损失速度明显降低,且其损失速度呈逐步稳定状态。从钢材松弛的应力损失角度考虑,两次张拉间隔的时间越长越有利,但从施工进度和确保第二次张拉的施工质量角度考虑,两次张拉间隔时间越短越有利,据此,本条同时要求两次张拉间隔最长时间不得超过16小时(主要是考虑夜间间隔最长可达12小时)。
b.第二次张拉前准备
根据低回缩锚具对施工要求的特点,先用张拉杆连接锚杯再将锚杯筋整体张拉的施工工艺,就能保证第二次张拉放张后夹片在锚杯内不再产生轴向位移,也是防止夹片在第二次张拉放张过程中再发生回缩的必要措施。
张拉支座支承在与垫板平行的平面上是保证第二次张拉时单束力筋中多根钢绞线之间受力均匀的重要措施,若支承平面与垫板不平行,锚杯拉起后,由于张拉连接杆是刚性连接,支承螺母与垫板形成一夹角,锚固时旋扭支承螺母也无法使之紧贴垫板面,从而造成二次张拉放张回缩值增大,并且在放张后,由于钢绞线为柔性钢筋,支承螺母仍然会紧贴着垫板,于是便造成不同方位的钢绞线受力不一致(不同方位力筋钢绞线放张回缩值不一致造成的)。
c.第二次张拉程序
本条0→0.5σcon→1.03σcon(持荷2min)→旋紧支承螺母→锚固。张拉程序中初应力选取0.5σcon是考虑竖向预应力筋在第一次张拉时的最大综合预应力损失有可能达到50%的情况。
d.第二次张拉实际伸长值测量:
①~④规定测量方式是避免施工和验收时测量标准的不一致而产生差异。 ⑤第二次张拉放张后锚杯与支承螺母的相对位置差值△LH间接地反映了第二次
张拉实际伸长值和第二次张拉锚固时支承螺母是否旋紧以及第二次张拉时张拉支座安装正确与否等环节的施工质量,因此,测量△LH是对其质量的间接检验。
⑥二次张拉放张后实际伸长值计算式(6.5.4-3)中(+1mm)是考虑第二次张拉
放张后的力筋回缩值。实际施工中,支承螺母的旋紧到位才可达到回缩1mm要求,这一参数也是考核二次张拉支承螺母旋紧锚固质量。式(6.5.4-3)中的△L放II是考核实际施工中第二次张拉力是否符合要求、第一次张拉力是否达到要求,同时也是检验第一次张拉放张后的应力损失是否在可控范围且与之呈线性关联的指标。
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本条强调张拉施工须对第二次张拉放后实际伸长值△L放II与理论伸长值△LII进行校核,这是避免具体施工操作人员施工不到位的一种有效的监控手段。 6.6 孔道压浆
6.6.1 孔道压浆基本要求与通用规范一致。
6.6.2 竖向预应力孔道因垂直布置,压浆后孔道下端不加外压时就存在一定压力(孔
道越长,压力越大),再加之水泥浆比重大于水和孔气,只有水泥浆从下往上注入时,才能把孔道内的水和空气从孔道上部排气孔排出而不会渗入到水泥浆中,从而实现孔道压浆密实,无气孔、空洞的目的。
6.6.3 封堵夹片、锚杯、支承螺母是压浆保压必要的技术措施。
6.6.4 孔道压浆稳压一定时间后才能排净孔道内的空气和水,并可将水泥浆中多余的
水泌出。稳压后关闭进浆管止回阀门,可保持孔道内的水泥浆饱满。
6.6.5 因水泥浆自重,孔道下方进浆口存在一定压力,水泥浆未初凝前,一旦拆卸进
浆管道止回阀门,水泥浆便从进浆口流失,就会造成孔道上部局部空洞。当水泥浆初凝后,进浆管道止回阀门处的压力将变为0,孔道内的水泥浆不会流动造成局部空洞。 6.6.6 特别强调切割多余钢绞线工具是强调其对预应力筋影响的严重性,以确保力筋
安全。 6.7 封锚
提醒施工人员要按程序封锚。
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7 验 收
7.1 一般规定
7.1.1 明确“低回缩竖向锚固系统”施工验收的时间规定。
7.1.2 明确了“低回缩竖向锚固系统”施工验收的主持人(单位)、参与验收的单位(人
员)和并应编制的验收文件。
7.1.3 明确了“低回缩竖向锚固系统”施工验收应进行工序施工验收和分项工程施工验
收。按工序进行施工验收能充分反映工序的真实施工质量,确保预压应力的稳定性。对分项工程进行施工验收是为了监督各工序施工验收是否按规定进行。 7.2 工序验收
7.2.1 明确了“低回缩竖向锚固系统”工序施工验收应按一个节段为一个验收批次,同
时明确验收工序名称及验收时间,这样可查明竖向预应力施工质量是否符合设计要求;也可供业主、设计单位技术主管随机监督、抽查竖向预应力施工质量。 7.2.2 P锚,钢绞线连接安装施工验收
验收本工序的主要目的是规范P锚和钢绞线连接安装所使用材料是否符合要求。因P锚是大批量产品,存在质量稳定性风险,验收时,应对风险控制进行严格把关。 7.2.3 钢绞线力筋、锚具、管道、压浆管安装施工验收。
重点强调查验已安装的管道是否符合要求,施工中常有进浆塑料管因急转弯折堵塞内孔而造成孔道压浆不通的问题,本条特别要求查验。 7.2.4 力筋张拉施工验收
要求验收人员核实张拉记录与实际施工状况的一致性,这是为了防止施工人员疏忽大意(或有意为之)而造成记录与实际不符的现象发生,确保预应力达到设计要求的应力值。
随机抽查张拉端锚环与支承螺母在第二次张拉放张后的相对位置△LH是核实张拉记录与实际施工状况是否一致的措施之一,但该参数更直接关系到竖向预应力值的稳定性。
校验第二次张拉放张后实际的伸长值与第二次张拉理论伸长值之间的误差是监督施工中是否严格执行本规范规定的最重要的要求之一,第二次张拉放张后,实际伸长值能反映出竖向预应力永存应力值的水平,对不符合要求的应坚决返工。
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7.2.5 孔道压浆施工验收
孔道压浆工序的施工验收主要是考核压浆是否饱满、查验孔道上端出浆口的密实状况,比对压浆记录与实际压浆施工状况之间的差异。 7.3 分项工程施工验收
7.3.1 明确“低回缩竖向锚固系统”分项工程的施工验收时间和验收时须提供的文件及
记录。
7.3.2 通过查验文件、记录,对有疑点的工序验收进行复查或抽查以及对封锚后的外
观进行抽查,所有这些都是分项工程施工验收中的重要内容。
7.3.3 在分项工程施工验收时,查验和确认各环节是否均符合要求是分项工程施工验收的必
要步骤。
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附录A 二次张拉低回缩钢绞线竖向预应力锚固系统的
锚具构造尺寸
根据“二次张拉低回缩钢绞线竖向预应力锚固系统”特点,经优化设计,按
GB/T14370-2000及本规范3.2.2条要求进行型式试验,并经实践使用,提出了本附录“张拉端低回缩锚具的构造尺寸”和“固定端P型锚具系统的构造尺寸”。
“张拉端低回缩锚具尺寸”已充分考虑了构造尺寸尽量紧凑,以减小锚具槽口尺寸,减少对桥面非预应力钢筋布置的影响。
“固定端P型锚具系统尺寸”主要考虑增加了压板及连接杆结构,以确保P锚紧贴垫板安装,使同一束力筋预应力每根钢绞线受力均匀。
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附录B 张拉端锚具槽口及穴模参考尺寸
张拉端锚具的槽口型式及成孔质量均关系到低回缩锚具的张拉施工质量和预应力孔道的压浆质量,同时,槽口尺寸过大会影响到桥面非预应力钢筋排列布置尺寸,因此,应对构造尺寸进行规范。
本附录槽口参考尺寸是经过实桥实践应用后加以总结汇集的,能满足一般“低回缩竖向锚固系统”在张拉端预留锚具穴孔的要求,故可供设计、施工选用或参考。
本附录穴模参考尺寸是根据锚具槽口尺寸配套设计并经实桥应用后加以汇集的,可供施工单位参考。
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附录C 张拉端锚具槽口护罩和固定塞的构造尺寸
张拉端锚具槽口成型后,应保持穴孔内干净,不允许有杂物影响锚具安装,以确保张拉及孔道压浆的质量。实践证明,安装槽口护罩是保持槽口清洁的有效手段。
本附录推荐的槽口护罩和固定塞,它采用橡胶作为基料制作,且具有一定的强度和弹性,密封性能较好,可以多次重复使用,是一种较好构造型式,可供施工单位选用参考。
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附录D 二次张拉专用千斤顶、张拉连接装置构造及参
考尺寸
竖向预应力的第二次张拉的伸长值较小,张拉连接装置应满足将力筋锚杯整体拉起,并确保夹片不会发生松动和在第二次张拉放张后夹片不会产生轴向位移。
本附录推荐采用的100mm行程专用千斤顶可以满足第二次张拉功能要求,同时,该千斤顶的重量较轻,便于施工作业。
本附录推荐的张拉连接装置是经过张拉实践考验的较优组合结构,可供施工单位参考。
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附录E 竖向预应力工程施工验收记录
本附录是根据竖向预应力工程验收的特点并经过修订的施工验收记录表。 表E0.1为竖向预应力分项工程施工验收记录表,表E0.2为竖向预应力工序施工验收记录表。记录表规定了必须记录的内容,在实际验收工作中可根据需要将验收表扩展为多页,以满足填写实际记录内容的需求。
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附录F 竖向预应力筋张拉记录表
本附录是根据“低回缩竖向锚固系统”的特点修订并经实桥使用可行后汇编的竖向预应力筋张拉记录表。
表F.0.1为竖向预应力筋张拉记录表首页,规定主要记录通用数据信息。表F.0.2规定主要记录竖向预应力筋单束张拉实时数据。
认真如实记录填写好记录,可充分反映“低回缩竖向锚固系统”预应力张拉的施工质量,更重要的是它间接反映了竖向永存压应力的可靠性和稳定性水平。
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附录G 钢绞线与固定端P锚安装记录表
本附录是根据钢绞线与固定端P锚安装的特点修订并经实桥使用可行后汇编的记录表。
表G.0.1钢绞线与固定端P锚安装记录表,规定主要记录安装设备、材料、挤压油压、弹簧安装后外露长度等参数,便于技术管理、监理人员监督检查钢绞线与P锚安装质量。
表G.0.2 P锚与纲绞线安装连接现场抗拉试验记录表,主要是记录P锚与钢绞线挤压安装连接、拉断试验等参数的记录,目的是考核P型锚具质量的稳定性,控制其质量风险。
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