先张法预应力施工标准 [先张法施工工艺]

先张法施工工艺

台座是先张法施加预应力的主要设备之一，它承受预应力筋在构件制作时的全部张拉力。 张拉台座必须在受力后不倾覆、不移动、不变形。张拉台座类型：按构造形式分为框架式、槽式

和墩式；按受力形式分轴心压柱式、偏心压柱式和无压柱式；按使用分可拆装配式和固定式；按

材料分钢筋混凝土式、钢筋混凝土和型钢组合式及钢管混凝土式等。

墩式和槽式张拉台座的形式与构造见图13-111。台座的长度和宽度根据施工现场的实 际情况和生产板梁的数量决定，长度一般为50m～120m。台座主要由底板、承力架(支承架)、 梁、定位板和固端装置几部分组成，见图13-111。 ：

1．地板

有整体式混凝土台面或装配式台面两种，作为预制构件的底模。其宽度由制作预应力构 件的宽度决定。 ’

2．承力架或支承架

台座的主要受力结构，是台座的支承架。它要求承受全部张拉力，在制造时，要保证承力

架变形小、经济、安全、便于操作等。其形式很多，如框架式、墩式、槽式等。

3．横梁

将预应力筋的张拉力传给承力架的横向构件，常用型钢或钢筋混凝土制作。其断面尺寸 由横梁的跨径，张拉力的大小决定，并且应保证刚度和稳定的要求。

4．定位板

用来固定预应力筋的位置，一般是用钢板制成，连接在横梁上，它必须保证承受张拉力后，具有足够的强度和刚度。孔的位置按照粱体预应力筋的位置设置，孔径比力筋大2mm～ 4mm，以便于穿筋。

5．固定端装置

用于固定力筋位置并在梁预制完成后放松力筋，它设在非张拉端，仅用于一端张拉的先张

台座。

现将较多采用的几种张拉台座简述如下。

(一)框架式台座

此类台座由纵梁(压柱)、横梁、横系梁组成框架，承受张拉力。一般是采用钢筋混凝土在

现场整体浇筑。其中横梁也可采用装配式型钢组合梁，现场只浇筑混凝土纵梁和系梁。底板 应选择在硬地基上，若有局部软土需进行地基处理，压实整平地基后铺设砾石(碎石)层，浇筑

混凝土底板。底板标高要严格控制，要求底板平整、光滑，可直接作底模板。

图13-112是框架台座的实例。该台座主要材料：混凝土422m3，普通钢筋59．2t，预应力

钢筋0．9t，型钢4．6t。设4条作业线，每条作业线张拉吨位391t，通常有三条作业线同时作．

业，张拉吨位达到1 173t。

(二)墩式台座

一般分重力式和桩式两类，见图13—111。横梁直接和墩或桩基连成整体共同承受张拉 力。台座底板的制作和要求与框架式台座相同。

墩式台座构造简单，造价偏低，缺点是稳定性较差，变形较大。重力式台座须具有足够强

度和刚度，抗倾覆系数不应小于1.5，抗滑系数不应小于1.3。当预制板梁的数量较少，张拉吨

位较小时选用墩式台座。

(三)拼装式钢管混凝土台座

具有施工迅速、方便、重复使用、节省造价的特点，铁路桥梁常采用。

它以钢管混凝土做为压柱，压柱每节长4．5m，节间用法兰盘连接。每节质量2．4to压柱

的两端采用型钢主柱和型钢框架装片石压重的平衡体，与压柱连接组成台座承力架。主柱和 平衡体都可以拆卸。主柱质量8t，是最重的构件。台座构造见图13—113。

台座长度满足每次预制两片16m梁的需要。台座承载力为8MN，采用YC-60千斤顶单 束张拉，楔块放松工艺。一个台座的主要周转部件质量见表13-104。一个台座一次性消耗材

料数量见表13—105。(一)模板制作要求

先张法预应力板梁施工，模板的制作除满足一般要求外，还有如下要求：

①将先张台座的混凝土底板作为预制构件的底模，要求地基不产生非均匀沉陷，底板制作

必须平整光滑、排水畅通，预应力筋放松，梁体中段拱起，两端压力增大，梁位端部的底模应满

足强度要求和重复使用的要求。

②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。由于施工中实际上存在偏差，力筋张拉时筋位有移动，制作时端模力筋孔径可按力筋直径

扩大2mm一4mm，力筋孔水平向还可作成椭圆形。

③先张法制作预应力板梁，预应力钢筋放松后板梁压缩量为1％o左右，为保证梁体外形尺

寸，侧模制作要增长1%0。

(二)预应力筋制作要求

①预应力筋下料长度按计算长度、工作长度和原材料试验数据确定，采用钢绞线和粗钢 筋，在台座张扭端和锚固端尽量用拉杆和连接器代替预应力筋，减少预应力筋工作长度；长度

为6m及小于6m先张构件的钢丝成组张拉时，下料长度的相对误差不得大于2mm。②先张拉预应力的粗钢筋，在冷拉或张拉时，通过连接器和锚具进行，可采用墩头钢筋和 开孔的垫板，代替锚具或夹具，节省钢材。

③先张法墩头锚的钢丝墩头强度不应低于钢丝标准抗拉强度的90％。

④穿钢绞线。将下好料的钢绞线运到台座的一端，后张梁的钢绞线是用拉束的方法穿孔， 而先张法梁钢绞线是向前推方法穿束。

钢绞线穿过端模及塑料套管后在其前端安引导工具，以利于钢绞线沿直线前进。引导工 具就是一个钢管，前头做成圆锥形状。穿束前各孔眼应统一编号，对号入座，防止穿错孔眼。

当预应力筋为粗钢筋时，则该粗钢筋可在绑钢筋架的同时放入梁体。

三、预应力筋张拉程序与操作

(一)张拉前的准备工作

先张法梁的预应力筋是在底模整理后；在台座上进行张拉已加工好的预应力筋。对于长 线台座，双应力筋或者预应力筋与拉杆、拉索的连接，必须先用连接器串连后才能张拉。先张

法通常采用一端张拉，另一端在张拉前要设置好固定装置或安放好预应力筋的放松装置。但 也有采用两端张拉的方法。

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。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。先

张法的张拉布置见图13-114。

(二)张拉工艺

先张法施加预应力工艺是在预制构件时，先在台座上张拉力筋，然后支模浇筑混凝土使构

件成型的施工方法。

先张法张拉预应力筋，分单根张拉和多根张拉；单向张拉和双向张拉。单根张拉设备比较

简单，吨位要求小，但张拉速度慢，张拉的顺序应不致使台座承受过大的偏心力。多根张拉一

般需有两个大吨位千斤顶，张拉速度快。数根预应力筋张拉时，必须使它们的初始长度一致， 张拉后每根力筋的应力均匀。因此可在预应力筋的一端选用螺丝杆锚具和横梁、千斤顶组成 张拉端，另一端选用墩粗夹具为固定端，这样可以利用螺丝端杆的螺帽调整各根力筋的初始长

度。如果力筋直径较小，在保证每根力筋下料长度精确的情况下，可两端采用镦粗夹具。将多’

根张拉固定端的镦粗夹具改为夹片锚具(如OBM锚)，用小型穿心式张拉千斤顶先单根施加 部分拉力，同时使每根预应力筋均匀受力，然后在另一端多根张拉到位，就是双向张拉，见图

13—114。双向张拉速度快，预应力筋拉力均匀。此外多根张拉必须使两个千斤顶与预应力筋对称布置，两个千斤顶油路串通，同步顶进。

1．张拉程序

先张法预应力筋张拉的程序依钢筋的类型而异。可参照下列规定进行：

(1)粗钢筋0-+初应力一1．05％fk—t"=q~1"5min·0．90k--~ak(锚固)；

(2)钢丝、钢绞线 0一初应力一1．05ak—~5min’0．9ak—fk(锚固)；

对于夹片式等具有自锚性能的锚具 0一初应力一1．030k(锚固)；当使用低松弛力筋时，

其张拉程序可为：0一初应力一ok(持荷2min锚固)。

上式中Jk为张拉时控制应力(包括预应力损失在内)。张拉控制应力应符合设计要求，需

要超张拉时，可比设计要求增加5％，但不得超过本章第二节表13-100最大张拉应力的规定。

张拉力筋时，为保证施工安全，应在超张拉放松至0．9Crk时安装模板、普通钢筋及预埋件等。

2，断丝、断筋 ．

张拉时预应力筋的断丝、断筋数量，不得超过本章第二节表13-103(一)的规定。

(三)一般操作

1．调整预应力筋长度

采用螺丝杆锚具，拧动端头螺帽，调整预应力筋长度，使每根预应力筋受力均匀。

2．初始张拉 ‘

一般施加10％的张拉应力，将预应力筋拉直，锚固端和连接器处拉紧，在预应力筋上选定

适当的位置刻画标记，作为测量延伸量的基点。

3．正式张拉

①一端固定，一端单根张拉。张拉顺序由中间向两侧对称进行，如横梁、承力架受力安全

也可从一侧进行。单根预应力筋张拉吨位不可一次拉至超张拉应力。

②一端固定，一端多根张拉。千斤顶必须同步顶进，保持横梁平行移动，预应力筋均匀受

力。分级加载拉至超张拉应力。

③一端单根张拉，一端多根张拉。先张拉单根预应力筋，由延伸量和油表压力读数双控制

施加30％～40％的张拉力，同时使预应力筋受力均匀，先顶锚锚固一端，再张拉多根预应力筋

至超张拉应力。

4．持荷

按预应力筋的类型选定持荷时间2min～5min，使预应力筋完成部分徐舒，完成量约为全

部量的20％～25％，以减少钢丝锚固后的应力损失。

5．锚固 。

补足或放松预应力筋的拉力至控制应力。测量、记录预应力筋的延伸量，并核对实测值与

理论计算值，其误差应在±6％范围内，如不符合规定，则应找出原因及时处理。张拉满足要求

后，锚固预应力筋，千斤顶回油至零。

四、预应力混凝土配料与浇筑

(一)预应力混凝土配料

预应力混凝土配料除符合普通混凝i有关规定外，尚应符合如下要求。

1．配制高强度等级的混凝土应选择级配优良的配合比，在构件截面尺寸和配筋允许下，尽

量采用大粒径骨料、强度高的骨料；含砂率不超过0．4；水泥用量不宜超过500kg／m3，最大不超过550kg／m3；水灰比不超过0．45；一般可采用低塑性混凝土，坍落度不大于3cm，以减少因

徐变和收缩所引起的预应力损失。

2．在拌和料中可掺人适量的减水剂(塑化剂)，以达到易于浇筑、早强、节约水泥的目的，其

掺人量可由试验确定，也可参考经验值。拌和料不得掺人氯化钙、氯化钠等氯盐及引气剂，亦

不宜掺用引气型减水剂。从混凝土的各种组成材料引进混凝土中的氯离子总含量(折合氯盐 含量)不宜超过水泥用量的0，1％，当大于0．1％、小于0．2％时，宜采取防锈措施；对

于干燥环

境中的小型构件，氯离子含量可提高一倍。值得注意：由于混凝土掺加减水剂后效果显著，目

前用于建造预应力混凝土桥梁的高强度混凝土几乎鲜有不掺加减水剂的。但对它的使用不能 掉以轻心，使用不当将会严重影响混凝土的质量；

3．水、水泥、减水剂用量应准确到士1％；骨料用量准确到±2％；

4．预应力混凝土所用的一切材料，必须全面检查，各项指标均应合格。

预应力混凝土选配材料总的发展趋势是提高强度，减轻自重，主要途径是采用多孔的轻质

骨料。国外用于主体承重结构的C30～C60预应力轻质混凝土的重度为16kN／m3～20kN／m3，

以轻质混凝土(可较普通混凝土轻20％一30％)修桥可大量减小恒载内力，减少圬工，节省 造价。

改善预应力混凝土物理力学性能的另一个重要途径是发展研制改性混凝土。目前研制的 主要有下列两种。

1：纤维混凝土

在混凝土中掺人钢纤维、抗碱玻璃纤维或合成纤维，可以大幅度地提高混凝土的抗拉强 度、断裂韧性，对混凝土的抗压强度、弹性模量的提高亦有作用。

，2．聚合物混凝土

它研制的配料是有机聚合物与无机材料复合的新型材料，如浸渍混凝土，它不仅将强度可

提高200％一400％，还可以增进混凝土的耐久性和耐腐蚀性。

目前在桥梁工程上也有配制试用新材料混凝土的，采用改性混凝土达到超高强度，优越性

大，经济效益显著。

(二)预应力混凝土浇筑

混凝土浇筑前除按操作规程检查外，对先张构件还应检查台座受力、夹具、预应力筋数量、

位置及张拉吨位是否符合要求等。

混凝土浇筑除按正常操作规程办理外，还应注意以下事项：

①尽量采用侧模振捣工艺；

②先张构件使用振捣棒振捣时应避免触及力筋，防止发生受振滑移和断筋伤人事故，并不

得触及冲气胶管； ’

③浇筑混凝时防止冲气胶管上浮和偏位，随时检查定位箍筋和压块固定情况；

④先张构件用蒸汽养护，开始时恒温温度应按设计规定执行，不得任意提高，以免造成不

可补救的预应力损失。待混凝土强度达到10MPa时，可适当提高温度，但不得超过6012。

五、预应力筋放松

当混凝土达到设计规定的放松强度之后，可在台座上放松受拉预应力筋(称为“放张”)，对

预制梁施加预应力。当设计无规定时，一般应在大于混凝土设计强度标准值的75％时进行。

预应力筋放松的速度不宜太快，以砂箱放松为宜，如采用千斤顶重新张拉法放松，所施加

的应力值不得超过原张拉时的控制应力；对钢丝可采用逐根切割、切断、锯断或剪断的方法放松，切断位

置宜在两台座之间的中部。当采用单根放松时，应分阶段，对称相互交错地进行，每根预应力筋

严禁一次放完，以免最后放松的预应力筋自行崩断。，现将几种常见的放松方法介绍如下。

1．砂箱放松法

放松的装置在预应力筋张拉前放置在非张拉端。张拉前将砂箱(图13—115)活塞全部拉 出，箱内装满干砂，让其顶着横梁。张拉时箱内砂被压实，承受横粱反力。放松预应力筋时，打

开出砂口，让砂慢慢流出，活塞缩回，逐渐放松预应力筋。

2．千斤顶放松法

如图13-116所示，在台座固定端的承力架与横梁之间张拉前就安放两个千斤顶，待混凝

土达到规定放松强度后，即可让两千斤顶同步回程，使拉紧的力筋慢慢回缩，将力筋放松。

3．张拉放松法

(1)在张拉端利用连接器、拉杆、双螺帽放松预应力筋，如图13-117所示。施加应力不应

超过原张拉时的控制应力，之后将固定在横梁定位板前的双螺帽慢慢旋动，同一组放松的预应

力筋螺帽旋动的距离应相等，然后再将千斤顶回油。张拉，放松螺帽，回油，反复进行，慢慢放

松预应力筋。

(2)在台座固定端设置螺杆和张拉架，张拉架顶紧横梁让预应力筋锚固在张拉架上，如图

13-118所示，放松时，再略微拉紧力筋，让其伸长一些，然后拧松螺帽，再将千斤顶回油，力筋

就慢慢回缩，张拉力即被释放。 4．滑楔放松法

张拉前将三块钢制U形滑楔放在台座横梁与螺帽之间，如图13-119所

示在中间滑楔上设置螺杆、螺丝顶住预应力筋。张拉完后，旋松螺丝，因反

力作用，而使中间滑楔向上滑动，将预应力筋慢慢放松。

5．氧割法

简单地直接用氧炔焰沿构件端部将锚固在台座上的预应力筋切断，这

种放松预应力筋的方法对预应力冲击很大，易产生裂缝和造成大批预应力

损失。氧割操作人员只准沿横向站立，严禁站在预应力筋上进行操作。

6．手工法

即采用各种手工机具将预应力筋沿构件端部锯断或剪断，此法费工 图13-119滑楔 费时。

预应力筋全部放松后，可用“乙炔一氧气”烧割或用电弧切割外露钢筋，切割时要防止浇伤

端部混凝土，切割后的外露端头，应用砂浆封闭或涂刷防蚀材料，防止生锈。

长线台座上预应力筋的切割顺序，宜由放张端开始，逐次切向另一端。