预应力钢绞线制作和张拉
1概述
中铁五局（集团）有限公司广州市轨道交通四号线箱梁预制工程项目经理部承担了整孔预制预应力混凝土双线30m（25m）简支梁363孔，箱梁自重大，整体刚度和稳定性好，其预应力部分是箱梁受力的重要组成部分，预应力效果的好坏直接影响到桥梁承载力的大小和结构抗裂性能，为了保证桥梁足够的安全储备和结构的使用寿命，必须使箱梁预应力的施工达到设计规范标准要求。为此，特编制此作业指导书。 2编制依据
2.1《预制后张法预应力混凝土简支梁技术条件》TB3043--2003 2.2《铁路桥涵施工规范》（TB10203-2002） 2.3《铁路桥涵设计基本规范》（TB10002.1-99）
2.4《铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计规范》（TB10002.3-99）
2.5《预应力混凝土用钢绞线》（GB/T5224-2003） 3 钢绞线束的制作与穿束 3.1劳动力及分工
3.1.1下料:牵引2人、切割1人。
3.1.2绑扎、编号、存放：绑扎 2人、梳榴板1人。 3.1.3 穿束：12人 3.2配合机具
砂轮切割机：1台；梳榴板1块；放线架1个。 3.3施工方法 3.3.1下料与编号
3.3.1.1钢绞线进场时，必须按批次抽取试件做拉伸试验、弯曲试验
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和反复弯曲试验，其质量必须符合《预应力混凝土用钢绞线》（GB/T5224-2003）等现行国家标准的规定和设计要求。
3.3.1.2钢绞线下料场地应平坦并硬化，钢绞线下每隔1米左右垫方木，严禁沾染油污,不得将钢绞线直接接触地面以免生锈，也不得在混凝土地面上生拉硬拽，磨伤钢绞线。钢绞线下料前用钢卷尺在下料场地内丈量下料长度并在场地两端作上标记，钢绞线下料采用砂轮切割机切割，砂轮切割机固定在靠近钢绞线盘卷拉出端下料的长度标记处。
钢绞线下料长度计算式： L=l+2³（a+b+c+d+e） l—两锚头内侧距离； a—工作锚厚度； b—限位板厚度； c—张拉千斤顶长度； d—工具锚厚度； e—预留富余量。
3.3.1.3钢绞线编束前按施工图纸的要求分梁别孔道序号进行编号，钢绞线的编束用18～20＃铁丝密缠约20mm绑扎固定，间距1～1.5m。钢绞线的端部必须用18～20＃铁丝绑扎牢固，编束时先将钢绞线用梳榴板理顺，并尽量使各根钢绞线松紧一致。钢绞线束应放在垫木上，且不能露天存放。搬运时支距不得大于3m，二端悬出长度不得大于1.5m。并保持顺直不得扭转。 3.3.2穿束方法
用人力推送的方法进行穿束。钢绞线束的前端安装一特制的锥形牵引头。将钢绞线束的前端用胶带纸缠牢于牵引头上。特制的牵引头既可起到导向的作用，又可减少穿束时钢绞线束与管道摩阻和嗑伤钢绞线。
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3.4施工技术要求
3.4.1钢绞线存放地点应干燥、清洁，钢绞线距地面高度不小于20cm，并加以覆盖防止雨水和油污侵蚀。钢绞线展开后应平顺、不得有弯折；表面不应有裂纹、小刺、机械损伤、氧化铁皮和油污等。
3.4.2钢绞线在出厂时就成盘包装，且刚度大、弹性强。解盘时，用特制的放线架将钢绞线盘解开，严禁人员正对钢绞线盘卷的正前方，避免钢绞线弹出伤人，用人工拖拉，用钢尺进行丈量下料。根据设计图和现场实际施工情况，下料长度按L=l+2³0.70m计算,式中l为梁端两锚头间距离,具体下料长度见《预应力筋数量表》。下料采用砂轮机切割，严禁钢绞线受拉部位受到火花灼伤。
3.4.3每束钢束，尽量采用同一批号、炉号的钢绞线，以求力学性能一样，防止因弹性模量互不相等而产生应力不均的现象。
3.4.4每次下完料后，随即用梳榴板将钢绞线梳理顺直，并用绑丝每间隔1～1.5m绑扎一道，使其编扎成束顺直不扭转，禁止在钢绞线不顺直的状态下绑扎成束。
3.4.5编束后的钢绞线束按编号分类存放。钢绞线束搬运时，支点距离不得大于3m，端部悬出长度不得大于1.5m。
3.4.6在运输过程中，要防止出现死弯，其最小弯曲半径不得小于1m。 3.4.7向孔内穿束的方法采用人力推送的方法。穿束前应用压力水冲洗孔道内杂物，观察孔道内有无串孔现象。用风吹干孔道内水份。穿束前核对孔道与钢束的编号。
3.4.8穿束时钢束穿入方向尽量与锚具垫板外端面垂直，以便于穿束，且可减轻锚具垫板对钢束擦伤。
3.4.9钢绞线束穿入孔道后，两端伸出长度一致，伸出长度约为700mm。
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预应力筋数量表
一、25m梁预应力筋数量表
二、30m梁预应力筋数量表
3.5质量检验
3.5.1钢绞线使用前应进行外观检查，表面不得有裂纹、毛刺、机械损伤、氧化铁皮和油迹，但表面允许有轻微浮锈，锈蚀严重者不能使用。
3.5.2试验室应在监理旁站下对钢绞线共同取样送国家建筑钢材质量监督检验中心复验。取样方法如下：三盘为一批约10t，在任一盘端
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头上取三根试件，。一根做拉力(整根破断)试验；另两根做弯曲试验。 3.5.3下料长度误差控制在-10～ +10mm以内同一束中各根钢绞线长度差不得大于5mm。
3.5.4检查编扎成束后钢束顺直不扭转。
3.6安全注意事项
钢绞线的盘重大、盘卷小、弹力大，为了防止在下料过程中钢绞线紊乱，事先留出一个较好的下料场地，制作一个简易牢固的放线架。下料时，将钢绞线盘卷装在放线架内，从盘卷中央逐步抽出，保证安全。
4 钢绞线束张拉 4.1劳动力及分工
4.1.1安装、拆卸千斤顶：4人 4.1.2操作油泵读油压表：4人 4.1.3测伸长值：4人
4.1.4指挥：1人、记录 ：2人 4.2张拉设备
4.2.1 ZBS4-500型高压电动油泵4台。 4.2.2 YCW400B型穿心式千斤顶4台。 4.3.3 0～60Mpa（1.0级）压力表8块。 4.3张拉顺序
4.3.1在混凝土强度达到设计值的50%时，进行预张拉，张拉束为N4及靠近梁体中心线的N2，张拉力为设计值的50%。在混凝土强度达到设计值的80%后，方可进行初张拉，张拉束为剩余钢束，张拉力为设计值的50%，终张拉在混凝土强度及弹性模量达到设计值后，龄期不少于10天时进行，张拉顺序为N4、N2、N5、N1、N3，并应左右对称进行，最大不平衡束不应超过一束。
4.3.2预施应力前，应对张拉千斤顶和压力表等配套设备进行校验，千斤顶的校验有效期为一个月且不得超过200次张拉作业，压力表的
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校验有效期为一周。张拉千斤顶、压力表和油泵必须配套使用。 4.3.4预应力筋布置及数量如下：
4.3.5梁端锚头布置图
梁端锚头布置图
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4.4张拉方法及张拉步骤
预应力钢绞线采用天津高力生产的1³7标准型公称直径为15.20mm强度级别为fpk =1860Mpa的低松弛钢绞线，弹性模量Eg=1.95³105Mpa，其技术条件应符合GB/T5224—2003的要求。根据生产第一孔梁后对预应力管道摩阻试验结果，其实测摩阻损失与设计值相差均在控制张拉力的2%以内，实际控制张拉力按设计值取。在相同控制应力的情况下，对同梁型同孔道的理论伸长值进行了相应的调整，对于25m梁N1束的理论伸长值为151mm，N2束的理论伸长值为154mm, N3～N4束的理论伸长值为155mm，N5束的理论伸长值为156mm；对于30m梁N1束的理论伸长值为182mm，N2～N3束的理论伸长值为185mm，N4～N5束的理论伸长值为186mm。25m梁控制张拉力б=0.68fpk，Ay=140mm2, 对于9—7φ5钢束，9²Ay²б=1593.6KN；对于12—7φ5钢束，12²Ay²б=2124.9KN； 30m梁控制张拉力б=0.68fpk ，Ay= 140mm2, 对于13—7φ5钢束，13²Ay²б=2301.9KN；对于15—7φ5钢束，15²Ay²б=2656.1KN；
从初始应力状态到控制应力状态钢绞线伸长值(包括工作锚与工具锚间钢绞线伸长值,工作锚与工具锚间长度测出为600mm),计算式如下: 一、25m箱梁 终期δk=0.68fpk时: 预张拉伸长值为:
[1/2³△l+(0.5³0.68³1860³1.20)/195]³(0.34-0.068)/0.34 =(△l/2+3.892)³0.8 初期伸长值为：
[1/2³△l+(0.5³0.68³1860³1.20)/195]³(0.34-0.068)/0.34 =(△l/2+3.892)³0.8 终期伸长值为：
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[△l+(0.68³1860³1.20)/195]³0.9 =(△l+7.783)³0.9 二、30m箱梁 终期δk=0.68fpk时: 预张拉伸长值为:
[1/2³△l+(0.5³0.68³1860³1.20)/195]³(0.34-0.068)/0.34 =(△l/2+3.892)³0.8 初期伸长值为：
[1/2³△l+(0.5³0.68³1860³1.20)/195]³(0.34-0.068)/0.34 =(△l/2+3.892)³0.8 终期伸长值为：
[△l+(0.68³1860³1.20)/195] ³0.9 =(△l+7.783) ³0.9 张拉顺序及控制应力见下表: 一、25m箱梁
张拉顺序及控制应力表
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二、30m箱梁
张拉顺序及控制应力表
4.4.1张拉前的准备
4.4.1.1清理锚垫板喇叭口孔道及钢绞线束表面的灰浆。
4.4.1.2检查锚垫板（预埋在梁体上的）与孔道轴线是否垂直，不垂直度不得大于1°，若有偏差应进行校正。预施应力时，预应力筋、锚具和千斤顶应位于同一轴线上。 4.4.1.3检查张拉设备。
4.4.1.4对千斤顶、油表进行定期标定 4.4.2张拉步骤
4.4.2.1首先把编好号的钢绞线分别放入工作锚环内，戴上夹片，不得交错，锚环安放与预埋在梁体上的锚垫板口紧密帖合，随即把限位板套在工作锚具上（在安装限位板时特别要注意限位板的正反面方向，防止安放不当抵坏工作夹片），再将钢绞线束从千斤顶中心穿过，
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使千斤顶前端与限位板紧密接触，最后将工具锚具安放在千斤顶的后端，戴上工具夹片并打紧。初应力张拉。梁体两端同时对称张拉，千斤顶加油，在加油的过程中检查工作锚具、限位板和工具锚具的位置是否变形跑位。若均没有变化，加油到油压约为0.1бk时，测量千斤顶活塞行程和工具夹片外露量，做好记录，同时作出钢绞线断丝和滑脱现象标记。
4.4.2.2张拉至控制应力бk，测量千斤顶活塞行程和工作夹片外露量，计算钢绞线束伸长量，并和理论伸长量比较，进行双控。持荷5min，若油压稍有下降，须补油到设计吨位的油压值。在进油的过程中，注意观察钢绞线有无滑脱或断丝现象，工作人员和其他人员严禁正对或横跨张拉区域。
4.4.2.3卸压锚固，通过钢绞线的回缩带动工作夹片，使工作夹片自动夹紧钢绞线，测量千斤顶活塞行程和工作夹片外露量，计算钢绞线回缩量。
4.4.2.4千斤顶回油卸顶，测量工作夹片外露量，检查锚固情况并同时作出钢绞线滑脱或断丝标记。 4.5张拉时技术要求
4.5.1张拉前检查锚垫板附近情况，若有蜂窝及其它严重缺陷在拆模后立即研究采取补救措施，待混凝土强度和弹性模量达到后方可张拉。
4.5.2锚板及夹片洗净油污并擦拭干净。
4.5.3检查锚垫板与管道轴线是否垂直，若有偏差，应进行校正，否则会使个别钢绞线受力过大产生断丝现象。
4.5.4对选用的张拉设备进行性能试验，不符合其技术性能的不能使用。
4.5.5张拉千斤顶在使用前必须与其配套使用的油压表共同进行拉力—油压值的标定工作。标定工作在专门制作的反力架中，用精度为万
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分之一的传感器测力仪进行。
标定按5Mpa一级逐级加压，逐级减压，往复三次取其平均值，用线性回归方程式求出张拉力与油表读数的关系，以供张拉时使用。每台千斤顶配备两套油压表，以便一个油压表校验或损坏时不致影响千斤顶的使用；在正式校验前千斤顶试压1-3次，每次加压到最大使用压力（1757.7KN）的1.1倍维持5min，如果压力下降不超过3%，才能正式校验。当压力降低较多时进行修理，千斤顶校验一般分二步进行，首先测定出千斤顶内摩阻的数值，据此了解千斤顶质量的优劣，第二步则是测定油压表读数与实际张拉力的关系，以备张拉预应力筋时使用。标定千斤顶工作须在专门工作人员掌握下进行，并办理签证手续，标定结果列入千斤顶履历表中。
4.5.5.1千斤顶在下列情况下进行标定
a、出厂后初次使用。
b、张拉不能超过200束钢绞线束，且不超过一个月。
c、更换新的压力表。
d、校验后经过三个月而未使用。
e、千斤顶经过拆开检修后。
f、震动、损伤或油压锐减及其它异常情况。
g、油压表的规格：精度等级为1.0级，测量上限值为60Mpa，油压表在运输、存放和使用过程中防止日晒、受潮和震动。
4.5.5.2油压表在下列情况下进行校验
a、出厂后初次使用。
b、震动、损伤或油压锐减及其它异常情况。
c、校验周期不超过一个星期。
4.5.6油泵及输油管
4.5.6.1油泵可采用最大输出压力为500kgf/cm2以上的电动油泵，电动油泵有稳压设备，油管采用高压橡胶管，油管长度4m左右。
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4.5.6.2油管保持顺直或大半径的弯曲，在接头处有100mm以上的直线段，在其余部位，不得有小于90°的锐角弯折。
4.5.6.3千斤顶采用2＃锭子油，油液注入油泵时必须过滤，保证无铁屑微砂等有害杂质混入油液中，并经常保持千斤顶、油泵、油管及接头部分的清洁，以确保张拉机械的长期正常使用。
4.5.6.4油泵压油时，油面必须高于进油孔5cm，以防止将空气泵入千斤顶内。
4.5.7在对梁体进行张拉时，两台油顶上升速度应基本一致，加压不得超过3KN/S。两端操作人员必须密切配合，力求两端伸长值基本相同。
4.6张拉质量检验
预应力值以油压表读数为主，以钢绞线伸长值作校核。预施应力符合下列规定：
4.6.1在张拉至控制应力бk后，实测伸长量不得超过理论值的±6%。
4.6.2全梁预应力筋断裂或滑脱数量不得超过预应力筋总数的5‰，并不得位于桥梁的同一侧，且每束内断丝不得超过1根。
4.6.3每端钢丝回缩量不得大于6mm。
4.6.4同束工作锚夹片外露量之差不得大于2mm。
4.7安全要求和注意事项
4.7.1高压油管使用前作耐压试验，不合格的不能使用。
4.7.2油压泵上的安全阀调至最大的工作油压下能自动打开的状态。
4.7.3油压表必须紧密满扣。
4.7.4张拉前检查锚具及夹片，如有裂纹或破损，及时更换。
4.7.5检查油泵及千斤顶油路无泄露，确认正常后方可作业。
4.7.6检查锚垫板、锚环、限位板及千斤顶是否落槽，确认都落槽后才可张拉。
4.7.7作业中，操作要平稳、均匀，张拉时千斤顶正前方不得站人，在测量伸长量时，先停止拉伸，操作人员站在千斤顶的侧面进行操作。 - 12 -
4.7.8在张拉过程中，千斤顶前后竖有遮挡物，且在张拉区域竖以警示牌，严禁非张拉工作人员进入张拉区域。
4.8张拉设备安全注意事项
4.8.1 TD-60型千斤顶安全注意事项
4.8.1.1新的或久置后的千斤顶，因油缸内有较多空气，开始使用时活塞可能出现微小的突跳现象，将千斤顶定载往复运行二、三次，以排除内腔空气。
4.8.1.2油管在使用前检查有无裂纹，接头是否牢靠，接头螺纹的规格是否一致，以防止使用中发生意外事故。
4.8.1.3千斤顶在工作过程中，加、卸载应力求平稳，避免冲击。
4.8.1.4千斤顶带压工作时，操作人员站在两侧，端面方向禁止站人，危险地段设防护装置。
4.8.1.5千斤顶有压力时，严禁拆卸液压系统中的任何零件。
4.8.1.6千斤顶张拉行程为极限行程，工作时严禁超过。
4.8.2 ZBS4-500型高压电动油泵安全注意事项
4.8.2.1电源线要加接地线，并随时检查各处绝缘情况，以免触电。
4.8.2.2油管与接头要按规格制造并随时检查，以免发生爆裂事故。油泵带压工作时不得拆卸接头、管路及压力表。
4.8.2.3压力表要定期校验，以防失灵而造成事故。
4.8.2.4开车前先打开控制阀（空载起动）使用时检查安全阀调整压力是否适当，并保证其灵敏可靠。
4.8.2.5电机转向不限，可以正、反转交替使用。
4.8.2.6装在上体的108轴承根据情况定期更换优质黄油。
4.8.2.7油面过低泵内推力轴承露出油面时，不得长时间带压工作。
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