预应力张拉施工质量控制.ppt

桥梁预应力张拉施工质量控制桥梁预应力张拉施工质量控制提提 纲纲一、相关背景一、相关背景二、桥梁预应力张拉存在的问题及质量隐患二、桥梁预应力张拉存在的问题及质量隐患三、锚下预应力试验情况三、锚下预应力试验情况四、预应力孔道锚下预应力损失分析四、预应力孔道锚下预应力损失分析一、相关背景一、相关背景 近十多年来，全国发生多次桥梁坍近十多年来，全国发生多次桥梁坍塌、病害等质量事故，造成了重大经济塌、病害等质量事故，造成了重大经济和社会损失，引起了国民的众多非议，和社会损失，引起了国民的众多非议，引起了国家对工程质量的高度重视，同引起了国家对工程质量的高度重视，同时也引起了交通部的高度重视。时也引起了交通部的高度重视。桥梁预工程质量举例桥梁预工程质量举例 20042004年年6 6月月1010日，辽宁辽河田庄台大桥（预应力砼桥）垮日，辽宁辽河田庄台大桥（预应力砼桥）垮塌，从中间断裂塌，从中间断裂2727米米湖北黄石长江大桥（湖北黄石长江大桥（162.5m+3240m+162.5m预应预应力混凝土连续刚构桥力混凝土连续刚构桥 ）通车）通车7年，跨中下挠达年，跨中下挠达30.5cm预应力安全储备偏小，出现裂缝。预应力安全储备偏小，出现裂缝。2004年修复年修复广东南海金沙大桥（广东南海金沙大桥（66m+120m+66m预应力混凝土连续预应力混凝土连续刚构桥）通车刚构桥）通车6年，跨中下挠年，跨中下挠22.2cm，箱梁腹板出现大，箱梁腹板出现大量斜裂缝。量斜裂缝。2004年修复年修复江津长江公路大桥江津长江公路大桥(140+240+140m(140+240+140m预应力混凝土连续刚构桥预应力混凝土连续刚构桥)1997)1997年建成，通车年建成，通车9 9年后，主跨跨中下挠，箱梁顶、底、腹年后，主跨跨中下挠，箱梁顶、底、腹板开裂。板开裂。20072007年采取箱梁顶、底板粘贴纤维布和钢板、箱梁年采取箱梁顶、底板粘贴纤维布和钢板、箱梁腹板布置体外预应力索的方式对裂缝和梁体下挠进行加固腹板布置体外预应力索的方式对裂缝和梁体下挠进行加固三门峡黄河公路大桥（三门峡黄河公路大桥（105m+4160m+105m预应力混凝土连续刚构桥）预应力混凝土连续刚构桥）1993年通车，年通车，2002年年6月跨中下挠月跨中下挠22cm，箱梁腹板出现大量斜裂缝，箱梁腹板出现大量斜裂缝，2003年年7月月-2005年年12月加固，投资月加固，投资2408万元，做限速、限距、限载（万元，做限速、限距、限载（55吨）控制吨）控制 津晋高速公路连续梁桥津晋高速公路连续梁桥2009年7月15日，津晋高速公路港塘收费站800米外匝道连续箱梁桥垮塌，5辆载货车坠落，造成6人死亡，4人受伤桥梁预应力构件预应力特点桥梁预应力构件预应力特点 桥梁安全性、耐久性依赖于预应力效应。桥梁安全性、耐久性依赖于预应力效应。n 张拉锚固后，即使发现问题，难以补救。张拉锚固后，即使发现问题，难以补救。n 结构性工程、预应力控制要求严格。结构性工程、预应力控制要求严格。二、桥梁预应力张拉存在的问题及质量隐患二、桥梁预应力张拉存在的问题及质量隐患 部分张拉设备控制精度不够部分张拉设备控制精度不够 张拉设备标定过期使用，荷载误差大；张拉设备标定过期使用，荷载误差大； 油泵工作不稳定，进油大小不能精确控制；油泵工作不稳定，进油大小不能精确控制； 油压表指针振动大，不能准确控制油压值；油压表指针振动大，不能准确控制油压值； 工具锚使用时间过长，锚孔及锚具变形严重，工具锚使用时间过长，锚孔及锚具变形严重， 工具夹片磨损严重；工具夹片磨损严重； 大吨位千斤顶张拉束数较少的预应力孔道大吨位千斤顶张拉束数较少的预应力孔道。油表不防震油表不防震油表有防震油表有防震工具夹片不合格工具夹片不合格垫板、限位板选用不当垫板、限位板选用不当 部分张拉工人责任心影响部分张拉工人责任心影响 工作锚具、限位板、千斤顶未完全对位工作锚具、限位板、千斤顶未完全对位准确，造成各钢绞线受力严重不均；准确，造成各钢绞线受力严重不均； 张拉过程中工具夹片滑丝或张拉过程中工具夹片滑丝或松脱，松脱，造成造成部分束严重超张拉部分束严重超张拉； 张拉操作时随意性太大。张拉操作时随意性太大。预应力张拉存在的问题及质量隐患预应力张拉存在的问题及质量隐患工具夹片滑丝或松脱造成部分束严重超张拉工具夹片滑丝或松脱造成部分束严重超张拉预应力张拉存在的问题及质量隐患预应力张拉存在的问题及质量隐患 同步张拉存在不协调等问题；不按要求同步张拉存在不协调等问题；不按要求进行进行分级张拉分级张拉、持荷持荷和和卸载卸载。 经大量检测总结：张拉过程不分级持经大量检测总结：张拉过程不分级持荷或张拉到设计张拉力未持荷和不按要荷或张拉到设计张拉力未持荷和不按要求持荷求持荷5分钟，锁定预应力比按要求分级分钟，锁定预应力比按要求分级持荷和持荷持荷和持荷5分钟的小分钟的小5%6%。 预应力孔道使用钢绞线、夹预应力孔道使用钢绞线、夹片等锈蚀严重片等锈蚀严重 使用不配套的工作锚具使用不配套的工作锚具 梁体锚垫版处混凝土质量存梁体锚垫版处混凝土质量存在问题等等在问题等等预应力张拉存在的问题及质量隐患预应力张拉存在的问题及质量隐患钢绞线、夹片锈蚀严重钢绞线、夹片锈蚀严重使用不配套的工作锚具使用不配套的工作锚具张拉爆梁一张拉爆梁一张拉爆梁二张拉爆梁二张拉后混凝土开裂张拉后混凝土开裂张拉后混凝土开裂张拉后混凝土开裂 监管不到位监管不到位 未对张拉过程进行全过程监管；未对张拉过程进行全过程监管； 未实行张拉力及位移的双控张拉，未实行张拉力及位移的双控张拉， 钢绞线伸长值测量不准确；钢绞线伸长值测量不准确； 未对张拉过程进行客观记录。未对张拉过程进行客观记录。预应力张拉存在的问题及质量隐患预应力张拉存在的问题及质量隐患三、锚下预应力试验情况三、锚下预应力试验情况 由于2013年7月质监局对铜合高速路及重庆其它路桥梁锚下预应力监督检查中发现：各条路所检孔道8090%的束，单束锚下预应力偏小，且多数严重不足。为此，在质检局及铜合公司的共同提议下，邀请重庆公路工程检测中心在铜合3分部进行锚下预应力实测试验。试验时在工作锚内加应力环直接测试锚下预应力。见下图。 锚下预应力直接测试锚下预应力直接测试(千斤顶直接顶上工作锚千斤顶直接顶上工作锚) 锚下预应力直接测试锚下预应力直接测试(千斤顶与工作锚之间加了千斤顶与工作锚之间加了4个锚具个锚具)锚下预应力试验孔道介绍锚下预应力试验孔道介绍 本次锚下预应力试验对本次锚下预应力试验对2片箱梁片箱梁4个个孔道进行了试验，高咀中桥右孔道进行了试验，高咀中桥右3-1号箱梁号箱梁N2左和左和N2右孔道，高咀中桥右右孔道，高咀中桥右4-3号箱号箱梁梁N1左和左和N2右孔道。试验条件如下：右孔道。试验条件如下： 右右3-1号箱梁号箱梁N2左和左和N2右孔道，张右孔道，张拉力为拉力为195.3的的100%，张拉千斤顶直接，张拉千斤顶直接顶上工作锚具，张拉时分级只在顶上工作锚具，张拉时分级只在10%、20%短暂停顿短暂停顿30秒，秒，5分钟持荷中间未停分钟持荷中间未停顿；顿； 右右4-3号箱梁号箱梁N1左孔道，张拉力为左孔道，张拉力为195.3的的102%，张拉千斤顶直接顶上工作锚具，张拉时，张拉千斤顶直接顶上工作锚具，张拉时分级在分级在10%、20%短暂停顿短暂停顿30秒，在秒，在50%、80%停顿停顿60秒，秒， 5分钟持荷中间停顿分钟持荷中间停顿120秒，秒，在测力环前加了钢垫版作为反力座；在测力环前加了钢垫版作为反力座； 右右4-3号箱梁号箱梁N2右孔道，张拉力为右孔道，张拉力为195.3的的102%，张拉千斤顶与工作锚具间加了，张拉千斤顶与工作锚具间加了4个锚具，个锚具，张拉时分级在张拉时分级在10%、20%短暂停顿短暂停顿30秒，在秒，在50%、80%停顿停顿60秒，秒， 5分钟持荷中间停顿分钟持荷中间停顿60秒，在测力环前未加钢垫版作为反力座，张拉秒，在测力环前未加钢垫版作为反力座，张拉后测力环部分陷入混凝土内造成偏压而使测力读数后测力环部分陷入混凝土内造成偏压而使测力读数不准。不准。锚下预应力试验孔道介绍锚下预应力试验孔道介绍锚下预应力试验结果锚下预应力试验结果梁编号孔道位置单束张拉力(KN)分级持荷情况锚下预应力(KN)单束预应力(KN)预应力偏差右3-1N2左(4束)195.3(100%)10%、20%停顿30S，持荷5分钟674.34168.6-5.3%N2右(4束)195.3(100%)10%、20%停顿30S，持荷5分钟664.75166.2-6.6%右4-3N1左(5束)195.3(102%)10%、20%停顿30S， 50%、80%停顿60S，持荷5分钟间停顿120S。907.71181.5+2.0%N2右(4束)195.3(100%)10%、20%停顿30S， 50%、80%停顿60S，持荷5分钟间停顿60S；千斤顶与工作锚间加了4个锚具642.0160.5由于测力环部分压入混凝土偏压，所测预应力不准四、预应力孔道锚下预应力损失分析四、预应力孔道锚下预应力损失分析 预应力损失主要种类预应力损失主要种类 锚具的锚口摩擦损失锚具的锚口摩擦损失 预应力筋回缩损失预应力筋回缩损失(即限位板预即限位板预留自由空间张拉后回缩损失留自由空间张拉后回缩损失) 孔道摩阻损失等孔道摩阻损失等 锚具的锚口摩擦损失锚具的锚口摩擦损失o 张拉端锚具处预应力筋由孔道伸入喇叭管时有一转角，安装锚具后有一转角，张拉时在转角处均会产生摩擦损失；当采用限位自锚张拉工艺时，尚存在由于夹片逆向刻划预应力筋而引起张拉应力的损失，上述损失统称为锚口摩擦损失。o 根据公路桥涵施工技术规范实施手册（JTG/T F50-2011）中第7.3.2条规定：锚具的锚口摩擦锚具的锚口摩擦损失率不宜大于损失率不宜大于6%。 预应力筋回缩损失预应力筋回缩损失 o 预应力筋回缩造成的预应力损失是预应力构预应力筋回缩造成的预应力损失是预应力构件锚下预应力损失的最主要原因件锚下预应力损失的最主要原因o 限位板预留自由空间尺寸设计为6mm，预应力筋理论回缩值为理论回缩值为6mm。根据招商局重庆交通科研设计院有限公司研制的AS-10预应力张拉监控系统现场测试，预应力筋回缩值每个锚具处实际回缩值实际回缩值610mm之间。 预应力筋伸长值计算公式预应力筋伸长值计算公式 o 根据公路桥涵施工技术规范实施手册（JTG/T F50-2011）中第7.6.3或其它相关规范可查到预应力筋理论伸长值计算公式： (1) 预应力筋理论伸长值(mm)； 预应力筋的平均张拉力(N)，直线筋取张拉端的拉力，两端张拉的曲线筋，计算平均张拉力方法要修正； L 预应力筋的长度(mm)； 预应力筋的截面积(mm2)； 预应力筋的弹性模量(N/mm2)。 rPPPLEALPL LLPPPAPE不同长度的预应力筋不同回缩值引起的锚不同长度的预应力筋不同回缩值引起的锚下预应力损失计算值下预应力损失计算值 预应力筋长度预应力筋长度(m)预应力筋回缩预应力筋回缩值每端锚具处值每端锚具处(mm)预应力筋回缩预应力筋回缩值两端共计值两端共计(mm)预应力筋的截预应力筋的截面积面积(mm2/束束)锚下预应力损锚下预应力损失计算值失计算值306121405.67%8161407.55%10201409.42%206121408.48%81614011.30%102014014.12%孔道摩阻损失等孔道摩阻损失等 o 孔道摩阻损失包括孔道局部偏差的摩阻影响和曲线孔道的摩阻影响等 预应力孔道锚下预应力损失情况预应力孔道锚下预应力损失情况 综合预应力损失原因锚具的锚口摩擦损失、综合预应力损失原因锚具的锚口摩擦损失、预应力筋回缩损失、孔道摩阻损失和张拉设备预应力筋回缩损失、孔道摩阻损失和张拉设备误差等的影响，在不超张拉情况下，预应力损误差等的影响，在不超张拉情况下，预应力损失失10%16%是比较常见的，与是比较常见的，与178KN经经验值偏差多在验值偏差多在-1.4 %-