先张法预应力混凝土空心板施工技术

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1、先张法预应力混凝土空心板施工技术摘要：通过对预应力空心板的预制生产步骤、技术，工艺流程等施工经验的 总结，详细介绍了预制场地布置、模板加工、施工方法、施工工艺、张拉台座设 计的施工技术。先张法预应力预制空心板施工技术不但缩短了施工周期，节约了 投资，控制了施工安全，而且便于现场管理。关键词：先张法；预应力；空心板；施工技术1 工程概况飞仙关水电站右岸泄洪闸设计为5孔，闸顶高程EL630.80m，闸顶结构设计 为“T”型门机轨道梁、“U”型引张线沟和先张法预应力混凝土空心板。施工顺 序为现浇混凝土闸墩到顶面，吊装预制的空心板就位，最后施工桥面铺装层。预 应力板主要技术指标：跨径：15m，单孔净跨

2、：14m，板长：14.96m，板高： 0.80m；荷载标准为公路一 II级。2 施工布置预制场周边采用围墙防护安全措施，拟建砖砌围墙与原营地生活区及机修厂 工作区隔离开。预制场内划分出预制区、存梁区等。预制区浇筑3块独立的张拉 长线台座，平行布置方式，每条张拉底板可同时生产空心板5片。整个预制场理 论上满负荷可同时生产空心板 15 片。3 先张法台座的设计与施工3.1 先张法台座的设计先张法施工前得先建立临时张拉台座。而台座是生产先张法预应力混凝土梁 板的主要构件，用于承受张拉预应力钢筋时的反力。台座的稳定性、可靠性、安 全性、经济性直接影响到先张法预制场正常顺利的运转。本工程先张法预制台座

3、拟采用墩式台座。墩台及台座均采用C30混凝土浇筑。墩式台座，由承力台墩、台面与横梁三部分组成，一块台座纵向总长度组成 为83.76m，台座的布置及各部位具体尺寸见下图。台座张拉端与锚固端端头采用 墩头加大加深的型式，以防止张拉台座在完成钢铰线超张拉时（即台座的最不利 受力时）倾覆与滑移。空心板预制先张法受力台座的结构应符合下列规定：（1）承力台座须具有足够的强度和刚度，其抗倾覆安全系数应不小于1.5， 抗滑移系数应不小于1. 3 。（2）钢横梁须有足够的刚度，受力后挠度应不大于2mm。墩式台座形式图3.1.1承压底板的设计泄洪闸预应力空心板钢绞线为S15.2,截面面积为140mm2，张拉控制应

4、力 为1302MPa。取1#板计算，最大张拉力N=1302*140*17=3099KN。底板砼拟采用 C30,底板厚度通过混凝土抗压强度来计算，考虑到轴心力作用点上偏心的有利 因素和底板基层对底板的约束作用，构件稳定系数V取为2=1。即底板的受压 承载力按照下式计算：NWfccb（h-2e ）h= (3/2) N/ fccb =1.5*3099/ (0.95*15*103*2.24) =0.145m，根据施工实际情况底板厚度h取值为15cm。3. 1. 2钢横梁强度、挠度计算钢衡梁拟采用双I56a工字钢，按照单跨简支梁进行计算，跨度 l=1.24+0.5=1.74m，按承受均布荷载进行计算，受

5、力范围为跨中，C=1.13m，单个工字钢承受均布荷载3099/ (1.13*2) =1371.25KN/m。I56 工字钢截面参数：I=65585.6cm4； W=2342.31cm3；最大弯矩 Mmax=0.125qcl (2-c/l) =0.125*1371.25*1.13*1.74* (2- 1.13/1.74)=455.17K Nm。正应力。二Mmax/W=455.1*106/2342310194.3=194.3N/mm2V205 N/mm2，满足 要求。最大挠度 f=qcl3 (8-4* (c/l) 2+ (c/l) 3) / (384EI)=4551.7*113*1743*(8-4

6、*(113/174)2+(113/174)3)/(384*206*105*65585.6)=0.0344cmVl/1000=0.174cm，且小于 2mm，满足要求。3. 1. 3台座整体稳定计算台座发生倾覆时，倾覆点应为传力墩与底板接触面上反力作用点的位置，取 距离底板上面1/3板厚处，按此确定倾覆点比底板上面处为旋转点更偏于安全。抗倾覆力主要包括：台座自重，台座后被动土压力；倾覆力为N=3099KN；抗倾覆弯矩Mk=311.5*3.4254+1.17*2.24*0.5* Y H2Kp=1067+1.17*2.24*0.5* 17*1.52*3.69=1252K Nm；倾覆弯矩 Mc=N*

7、(0.057+0.05)=331.6KNm；抗倾覆系数 K= Mk/ Mc=1252/331.6=3.77V1.5，满足要求。3.1.4传力牛腿设计(1) 受拉配筋单个牛腿宽度为 500mm，薄弱面厚度 h=1600mm, fmc=16.5MPa, fy=310MPa, 钢筋保护层取50mm，有效高度ho二h-a=1550mm。薄弱面弯矩 M=3099*0.057/2=88.32KNmM二fmc*b*x* (ho-x/2)，解得 x=7mmVZ0h0=0.544*1550=843mm；fmc*b*x=fyAs；16.5*500*7=310* As；As=186.29mm2；u=As/ (bh0

8、) =186.29/ (500*1550) =0.024%Vumin=0.15%；按最小配筋率进行计算，As=500*1550*0.0015=1162.5mm2.选用520mm钢筋。(2) 抗剪配筋V=3099/2=1549.5KNV0.7fcbh0=0.7*15*500*1550=8137.5KN,按照规范要求 配置构造筋。(3) 牛腿抗裂强度计算P=3099/2=1549.5KNVB *b*h0*ft/(0.5+h1/h0) =0.8*500*1550*1.5/ (0.5+57/1550)=1732KN满足要求！3. 2先张法预应力台座的施工(1)预制场基础的处理预制场需先整平压实。在台座

9、开始施工前，先用反铲将机修厂场地表层开挖 整平，该部位的场平以3#营地地坪面为参照，浇筑C15地坪混凝土；台座采用 C 3 0混凝土浇筑，台座厚度1 5 c m ，高出场坪面，这样就能使在雨天及养生用水可 以顺利地排出台座，并引向周边设置的排水沟，避免积水于台座周围，影响施工 作业。长线台座表面铺设同宽度、厚 5mm 的钢板，以确保放张时预应力板顺利受压 起拱。（2）台座两端张拉墩台的施工台座的张拉端及锚固端均采用墩台式（墩式台座的设计计算详见附件说明）； 墩台体型及配筋设计等详见附图所示。墩台混凝土强度标号采用C40。在张拉端 台座与放张千斤顶接触的牛腿位置，应预埋厚 2cm 的钢板，钢板上

10、应焊接钢筋伸 入牛腿内部，使千斤顶所受的张拉力能均匀地传到墩台上，使该部位不会因局部 应力过大而产生混凝土破坏。锚固端在墩台上预埋焊接固定钢横梁的钢板，所有 预埋钢板的位置均应预埋准确。（3）台座的使用情况监控台座在所有的混凝土强度达到 100%后，才能进行预应力空心板梁的生产。在 生产阶段，当一个台座满负荷生产时，应对台座的起拱度、轴线变形及位移量进 行观测，并对张拉端及锚固端的纵向滑移进行观测。从预制场进行空心板梁生产 到完工结束，台座、张拉端及锚固端的起拱度、轴线变形及位移量应不大于 3mm 台座不允许产生裂缝，确保能满足正常生产和使用安全。4 空心板预制及张拉先张法是在浇筑混凝土前张拉

11、预应力筋，并将张拉的预应力筋临时锚固在台 座钢梁上，然后浇筑板梁混凝土，待混凝土强度达到不低于混凝土设计强度值的 85%,且混凝土龄期不小于7d,保证预应力筋与混凝土有足够的粘结时，放松预 应力筋，借助于混凝土与预应力筋的粘结，对混凝土板梁施加预应力的施工工艺。预制外模板采用组合定型钢、木模板；内模采用充气橡胶芯模（定制 6条芯 模、5 条循环,1 条备用）,钢筋采用加工厂集中加工。空心板张拉、预制、养 护等工序完成后,混凝土强度达到 100%后先吊装移位堆存,进行下一组空心板预 制施工。1）模板先张法台座的混凝土底板作为空心板梁的底模，台座底板上铺设 5mm 厚 A3 钢板，保证底板的平整光

12、滑，预应力放松后，梁体中段拱起。端模预应力筋孔的位置要准确，安装后与定位板上对应的力筋孔要求均在一 条中心线上。由于施工中实际存在的偏差，力筋张拉时筋位有移动，制作时端模 力筋孔可按力筋直径扩大2mm4mm。先张法制作预制板梁，预应力钢筋放松后板 梁压缩量为1%。左右，为保证梁体的外形尺寸，侧模制作要增长1%。（2）预应力筋制作将下好料的钢绞线运到台座一端，钢绞线穿过端模及塑料套管后在其前端安 引导装置，以利于钢绞线沿直线前进。引导工具利用钢管加工而成，前端做成圆 锥形状。穿束前各孔眼应统一编号，对号入座，防止穿错孔眼。预应力施工采用 群张群放的施工方法。确定的张拉施工工序为：钢绞线下料f穿钢

13、绞线f安装锚 具f张拉钢绞线f锚固。两端梁体以外部分采用25精扎螺纹钢（需经计算复 核）与钢绞线通过连接器相连。1）钢绞线下料与铺放钢绞线采用砂轮机下料。表面清洁无损伤及锈蚀的钢绞线，用切割机下料。 下料时钢绞线两端用铁丝绑紧防止散开。钢绞线下料长度考虑台座长度、横梁宽 度、锚夹具厚度、千斤顶长度、张拉伸长值、外露长度等因素。台座表面在铺放预应力筋前应涂刷隔离剂，应选用非油质类模板隔离剂，隔 离剂不得污染预应力筋，以免影响预应力筋与混凝土的粘结。如果预应力筋受到 污染，应使用适当的溶剂加以清洗。2）钢绞线穿束绑完梁体底板钢筋后开始穿钢绞线。按计算长度下好料的钢绞线头部用干胶 带缠紧，穿失效管。

14、失效管长度按图纸钢绞线失效长度进行下料，其直径比钢绞 线直径略大23mm。穿钢绞线时，头部要有引导工具，用一根钢管，前端做成圆 锥形状。穿束前，按设计图纸检查定位板孔眼，其位置偏差控制在 5mm 以内。各 孔眼统一编号，对号入座，严防穿错。3）安装夹片夹片要保持清洁和良好的润滑状态。新的工具锚夹片第一次使用前，预应力 夹片背面涂上润滑脂，以后每使用510次，将夹片表面及锥头锥孔内重新涂一 层润滑脂，以防夹片在退锚时被卡住。安装夹片时，可用工具套管将其均匀打紧 并使其外露部分一致。4）钢绞线张拉张拉前，应先安装定位板，检查定位板的力筋孔位置和孔径大小是否符合设 计要求，然后将定位板固定在横梁上。

15、在检查预应力筋数量、位置、张拉设备和 锚具后，方可进行张拉。张拉前，应对台座、横梁及各项张拉设备进行详细检查，符合要求后方可进 行操作。张拉采用双千斤顶群张法，张拉设备的张拉力一般取预应力筋总张拉力 的1.5倍为2324.07KN （1549.38KNX1.5），本工程选用3000KN的千斤顶2台， 另配1台200KN小千斤顶供初张拉。张拉之前检查每根钢绞线张拉端夹片是否夹紧。固定端（放张端）固定螺母 连接器是否拧紧；经过校验的千斤顶空载运行12次后要检查表、泵、顶、油 管是否配套，接法是否正确。为减少横梁变形的因素对张拉力不均的影响。初调的顺序应由两侧向中间对 称进行。两边对称分级张拉。张拉

16、时先将一边一根钢绞线张拉到15% con做好 量测伸长值标记，继续张拉到30%。con量测伸长值，此值作为015%。con理 论伸长值的计算值 L1，当继续张拉到75% o con时停止张拉。一是检验钢绞线 预应力与应变是否对应；二是遵循分级对称的原则张拉另一边钢绞线；三是检查 各连接锚固部位是否有异常情况。当每根钢绞线张拉到75% o con时，再继续对 称张拉到100%ocon量测伸长值AL2,钢绞线实际伸长值实二L1+AL2。钢 绞线实际伸长值与理论伸长值进行比较，其误差控制在6%以内。3）混凝土施工浇筑前再次检查模板外形尺寸，模内是否清洁，钢绞线是否滑丝，失效管是 否裹紧。检查各种预埋件等是否无漏。运到工地的混凝