预应力的起源与发展

预应力混凝土的起源与发展
2008年学习心得体会——余义柏
预应力混凝土起源于欧洲、法国的欧仁.弗莱西奈于1928年首次将高强钢丝用于预应力混凝土结构中，但这一技术一直到第二次世界大战后才得到大量的发展。

二战期间欧洲许多桥梁被毁，战后重建钢筋紧缺。

而预应力混凝土结构由于采用了高强材料，可以节省大量的钢材与混凝土，再加上刚度大，耐久性等优点，在欧洲得到了推广与发展。

目前这一技术已广泛地被世界各国所采用。

预应力技术从工程应用开始至今仅半个多世纪，但是，由于它所特有的优点。

使其迅速发展、广泛地应用于各个领域，应用数量日益增加。

现代预应力技术的发展主要可概括为三大方面。

（一）、高强超高强预应力筋的采用，精轧螺纹钢最大强度可达1570MPa。

而钢绞线在国内外工程中己普遍使用强度1860MPa的产品。

有些国家已在研制强度更高的预应力筋。

（二）、高效率的张拉锚固体系，预应力锚固体系经过几十年的发展，技术己臻完善。

预应力施加方便、安全可靠、张拉力最大可达上千吨甚至更高，锚固效率系数很高。

（三）、预应力施工工艺不断创新，归纳起来可由已下几个方面。

（1）、采用操作灵活安全可靠系列化的千斤顶使预应力张拉
变得非常简单。

（2）、在后张法预应力筋的预留孔道中，采用高强度、高弹性橡胶抽拨捧和金属波纹管使曲线束、长束及密集束预留孔道变得方便可靠。

（3）、在后张法孔道灌浆中灌浆技术及灌浆材料机械设备有很大突破改进。

二次灌浆确保了孔道灌浆的密实性。

（4）、无粘结预应力技术的采用，使预应力筋可在工厂制作，不必在混凝土构件中预留孔道，可与普通钢筋一样直接埋入砼中。

大量地减少现场施工工序，提高了产品质量，降低了成本，提高了结构的施工水平和施工进度。

此外，作为体外预应力配筋，即减少了摩擦损失，又减小了构件断面尺寸，比前者更加方便、经济。

（5）、未来的建筑和其他结构工程将要求高强、轻质、抗震耐火和耐腐蚀，而采用预应力混凝土最能满足这些要求。

因为它是两种高强材料的结合，因而能消除结构中的永久裂缝，加上大力釆用轻质混凝土将会使结构更轻、抗震性能更好，因此，预应力技术的应用使得预应力混凝土结构是当前世界上最重要，最有发展前途的结构之一。

展望未来，预应力技术的发展可简单地归纳以下几个方面；
1、应用范围越来越广，应用数量日益增多。

2、预应力筋的高强度、低松驰、大直径和耐腐蚀的方面发展。

3、高效率的预应力锚固体系使用更方便、安全更可靠。

4、预应力施工向工业化、专业化方向发展实现施工工艺标准化未由计算机实行自动化控制与管理。

5、随着预应力设计、计算理论的不断完善，计算方法将变得简单可靠，预应力的设计也就变得方便，容易。

OVM型预应力张拉锚固体系
我国OVM型预应力张拉锚固体系，是由柳州市建筑机械总厂，同济大学，广东省公路工程处协同研制的一种后张体系，OVM型锚固体系具有良好自锚性能，无需顶压器，适用于锚固国内外多种不同强度，不同规格的钢绞线或平行钢丝束。

锚具连接器
OVM型锚固体系分为张拉锚具，固定锚具，连接器三类。

其中张拉锚具又分群锚，
扁锚（BM），
拉索群锚（OVM200），
环形锚（HM）四种。

固定锚又分为轧花式（H型）和挤压式（P型）锚具两种。

连接器分群锚连接器
和扁锚连接器
两种。

除拉索群锚外，各种锚具、连接器又按适用的钢绞线规格不同分为OVM15和OVM13两大系列。

预应力的施工
一、施工准备
预应力张拉施工不是一个陌生的工序，不管是现浇梁、预制梁、人行天桥，还是系杆拱桥、斜拉桥、污水处理厂工程等，都离不开预应力施工，可以说在以后的桥梁建设中几乎都要和预应力打交道。

对于我来说，所有的预应力知识，还是得益于99年帽耳刘立交工程深入一线的实践学习和05年沈阳铁岭至阜新高速公路立交系统的理论学习。

多个工程的原始积累，有些知识是自学到的，有些知识是失败和教训总结出来的。

到现在尽管二十来年对张拉作业程序和一些关键点的控制还是印象深刻。

预应力施工你撑握后就会觉的，不是一个什么高深莫测的东西，但对桥梁施工来说绝对是一道需要谨慎对待的工序。

这道工序不出事则已，一出事必是大事，麻烦事。

负责实施这道工序的你只有完全投入，全面深入，全程参与，全程监控，最终落实到位、实施到位，你才能事后睡的踏实，睡的安稳。

因为我参与张拉施工的工程相对多一点，在这方面也积
累了一点施工经验和心得，今天跟大家做个学习交流，希望能通过这个交流对大家在预应力施工方面有一个认识和帮助。

在这里我把这几年我撑握的预应力施工操作要点和需要注意的一些事项和大家做个交流。

在桥梁施工中因为我们接触的大多都是后张法预应力，所以今天也是以介绍后张法预应力为主。

一、前期准备：
1、指定专人负责张拉，成立专门的张拉班组，做到人员定岗。

预应力作业对于桥梁质量非常重要，是一项专业性比较强、质量要求较高的工序，必须配备熟练的操作人员和必要的专业机具，必须对预应力作业的各个岗位进行划分，明确各个岗位的操作人员。

固定专人负责张拉有利于核心技术的撑握，有利于施工经验的积累，有利于施工质量的全面管控。

也就是说想要干好张拉这道工序，必须要有懂张拉的专人来负责这件事。

怎样才能做到懂张拉，我认为只要逐渐从看着施工到带着施工扎扎实实深入了解后，干过两三个工程就会成为一个懂张拉的人。

带着人干，你是主体，啥事都要你去考虑，啥问题都要你去解决，啥困难都要你去克服。

白天干晚上看（看书学理论）经历过这样的锻炼和磨炼，能力和实力就会提高，
你也就有了独挡一面管理控制这项工作的资本。

预应力施工分为张拉和压浆两大工序，但波绞管安装、钢绞线穿束这些工作，作为管理者你要将图纸的要求规范的要求及注意事项用最简单的语言传递给工人，让一般劳务人员都可以按要求进行施工。

也就是说工期紧了或人员少了在劳务市场临时叫几个人都能把这活干了。

但象锚具安装、油泵操作、压浆操作，这些相对有一些技术要求和规范要求的工作还是要组建专业班组来完成。

预应力施工在各个环节上都有不同的技术要求，规范要求和操作要求，定员定岗并进行技术交底、施工培训，便于每位人员明确自己的工作内容和工作要求，提高工效，确保质量。

2、依据设计图纸，进领锚具和材料
a、材料准备：
预应力施工主要有，钢绞线、波纹管、各类配套锚具，水泥、外加剂等这些材料。

材料准备前要明确规格型号和设计说明中的具体要求。

在购买数量上要考虑必要的损耗和试验、检验耗。

波纹管准备时要考虑接口规格和数量的配制。

材料进场后要进行规格、数量、外观质量的验收确认。

要明确材料存放搬运的要求，还需要制定材料领用、使用的必要管理措施。

b、机具准备：
预应力施工主要有千斤顶、油泵、油表、工具锚、工具夹片、限位板、各类垫环。

压浆机、灰浆搅拌机、挤压机、单拔千斤等这些机具。

机具准备时下面几个方面需要特别注意。

(1)、依据锚具型号确定千斤顶类型和张拉吨位；
这其实是一个设备选用问题。

单锚，扁锚选用单拔式千斤顶，公称张拉力一般在25吨左右（图示）。

多孔圆型锚具选用穿心式千斤顶，根据张拉力的不同张拉
吨位从100吨到500吨不等。

一般可按：
2～4孔锚具选用100吨千斤顶；
5～7孔锚具选用200吨千斤顶；
8～12孔锚具选用300吨千斤顶；
13～17孔锚具选用400吨千斤顶；
18～21孔锚具选用500吨千斤顶；
22～24孔锚具选用600吨千斤顶；
27孔锚具就要选用700吨千斤顶。

千斤顶的选型既要考虑配置合理，还要考虑移动操作方便，更要保证有足够的使用数量。

最好不要让千斤顶满负荷工作。

(2)、工具锚、限位板与千斤顶的配套；
一个工程当张拉种类众多时，根据张拉锚具孔数的不同会
选用几种不同吨位的千斤顶，往往也存在一个千斤顶要拉几个类型钢绞线的现象。

比如600吨的千斤顶可以拉22孔的钢绞线也可以拉17孔，19孔的钢绞线，只要工作空间允许，只要搬移方便好施工就行。

这种情况下就存在着要解决工具锚、限位板与千斤顶内径保持同心配套使用的问题。

这个问题一般可以通过定制锚具或加工垫环来解决。

如果手头没有现成的工具锚和限位板，可以在锚具生产厂家定制一块和你千斤顶配套直径的这两样锚具。

我们知道工具锚和限位板是在张拉中可以反复使用的工具。

定制的优点是携带方便，易安装，锚具是一个整体，安装可以一步到位。

缺点是，加工成本高，兼容性差，换一种直径的千斤顶又不配套，不能用了。

如果手头有标准尺寸的工具锚和限位板，可以按千斤直径加工一些不同厚度的钢环，把钢环套在工具锚和限位板上装入千斤顶，整体直径相同保证了同心。

定制垫环的优点是成本低，通用性好，可以适用不同直径的千斤顶，工具锚、限位板利用率高。

缺点是，锚具安装时多了一道要安装垫环的工序，且垫环在使用、保管过程中如果管理不善易缺失。

也有在施工现场这样一些就地取材，简易加工的工具锚和限位板，用三根钢筋一焊。

取材不同，原理相同，也算是经济实用。

但安全性很不可靠，不是万不得依，不可使用。

在前期准备中选择好同千斤顶配套的工具锚、限位板是前期
机具准备中的一个重要工作。

(3)、限位板与工作锚的配套；
限位板准备齐全了，不能算你的准备工作做的到位，也不能直接拿上就用，最好叫上锚具厂家技术人员先做一个确认。

确认限位板上的限位槽高度是否和将要使用的工作锚、工作夹片、钢绞线相配套。

锚具张拉锚固过程中，限位板对张拉锚固的效果起着非常重要的作用。

锚具、夹片与钢绞线组装后，夹片相对与锚具端面有一个外露量。

限位板的限位高度必须与夹片的外露量相适应才能得到较好的锚固效果。

这个夹片外露量随着钢绞线直径的不同而有所差别，钢绞线公称直径Ф15.24mm，但实际从Ф15.0～15.9mm的规格都有。

限位板上的限位高度一般也在7～11mm不等。

现场怎样确定限位板的限位高度呢，方法也很简单。

先把工作锚、夹片和钢绞线组装，用适当的力把夹片打紧，测量夹片的外露量，多测几组取平均值。

测量限位板的限位高度，使限位高度比夹片外露量低0.5～1mm就可以了。

如果准备的限位板和实际测出来的数据有偏差，只需要把手头的限位板拿出去找一个车床，加工一下就可以了。

在张拉过程中如果出现断丝、滑丝现象，同时在工作锚内张拉出来的钢绞线上刮伤严重，应考虑限位板的限位高度太小了，应该加深限位板的限位高度；如果张拉后出现夹片端面
不平，或有滑丝现象，工作锚外钢绞线上刮伤轻微，应考虑限位高度太大了，就要降低限位高度。

(4)、机具配件的准备；
机具配件主要有、油管、接头、铜垫片、压浆管、压浆机球阀、挤压头、挤压模、千斤顶油封、油泵柱塞弹簧、工具夹片等。

常用配件一定要备齐备够，经常检查。

作业过程中缺少一个油嘴垫片都可能让你的工作停上半天，什么都干不成。

c、张拉工具准备。

要干活就离不开工具，要提高工作效率也离不开恰当的工具。

张拉工具主要有板手、钳子、手锤、长把起子、钢板尺、自行加工的一些小工具，以及石蜡、退锚器、压浆嘴、各类吊具、设备转运器材等。

小型工具最好做一到两个工具箱，设专人保管。

在工作环境恶劣的条件下施工，还要考虑提前加工一些特殊器材便于千斤顶的就位安装。

（移动平台，升降平台等）
d、张拉材料试验。

(1)、群锚试验，锚具、夹片、挤压套送检；
(2)、挤压头抗拉试验；
(3)、对原材的检验、试验是规范的要求，也是工程资料所需。

7、张拉设备标定。

(1)、千斤顶油表配套标定，挤压机标定；
(2)、特殊情况下的标定。

油泵、千斤顶、油表进场后修过时；
使用超过6个月或连续张拉200次以后时；
在运输和张拉过程中出现异常时。

e、张拉数据准备。

(1)、张拉伸长量计算，同设计数值做比对；
(2)、依据标定回归方程计算各阶段应力值时油表读数。

f、准备开工。

(1)、钢绞线下料考虑锚具、千斤顶长度，以节约材料为原则；
(2)、检查钢绞线波纹管的曲线定位是否按设计坐标布置；
(3)、穿钢绞线时尽量编号确保整束钢绞线受力均匀；
(4)、穿完钢绞线后检查波纹管接头是否缠好，是否有破损以防漏浆；
(5)、依据千斤顶实际直径调整锚槽模板宽度，以防千斤顶不能就位；
(6)、检查锚垫板后弹簧筋是否安装；
(7)、检查锚垫板安装时压浆孔是否向上；
(8)、检查锚垫板和波纹管间及压浆孔是否已用纸屑等封堵以防孔道进浆；
(9)、检查是否设置了排气孔，排气孔管内是否插了钢
筋；真空辅助压浆方案不设排气孔。

(10)、混凝土浇筑时给震捣人员交底，不能在波纹管上长时间的震动；
(11)、混凝土浇筑时给震捣人员交底，对锚垫板后的砼加强震捣以防震捣不到位施加应力时锚垫板开裂；
(12)、混凝土浇筑完初凝的过程中如果是两端张拉，安排人员用道链来回拉动钢绞线防止进浆后浆液堵死孔道。

g、张拉交底培训。

(1)、编制作业指导书；
(2)、编制预应力施工技术交底；
(3)、组织人员交底培训。

二、张拉施工
1、挤压头施工；
加挤压簧，看油表读数，旁站监督。

2、锚具安装就位不能隔夜，千斤顶内钢绞线不能交叉；
3、千斤顶就位预留3公分活塞伸长量再安装工具锚；
4、现场挂张拉顺序示意图，油表上贴各阶段油表应读数；
5、确保对称张拉，同步张拉，两端张拉时采用对讲机联系；
6、安排专人测量千斤顶伸长值，读数要准确，不要误读；
7、给外露钢绞线上做标记，张拉过程中观察是否有滑丝现
象；
8、伸长量较大时合理设置倒顶时间；
9、注意听张拉过程中是否有异常响动；
10、观察张拉端结构物是否有异常变化，有无起皮、掉渣、劈裂等；
11、如有异常及时解决，现场不能解决的及时上报项目部。

三、压浆施工
压浆是一道非常重要的工序，他对预应力混凝土结构的安全性和耐久性影响很大；孔道压浆的目的有三个：
（1）、保护预应力筋不致锈蚀；
（2）、使预应力筋束与混凝土粘结成为整体，从而减少预应力损失。

（3）、提高构件的整体抗弯刚度。

真空辅助技术的优点：
(1)、在真空状态下，孔道内的空气、水分以及混在水泥浆中的气泡被消除，增强了浆体的密实度；
(2)、孔道在真空状态下，减小了由于孔道高低弯曲而使浆体自身形成的压头差，便于浆体充盈整个孔道，尤其是一些异形关键部位；
(3)、真空辅助压浆的过程是一个连续且迅速的过程，
缩短了灌浆时间；尤其对超长孔道、大曲率孔道、扁管孔道、腐蚀环境的孔道等压浆有利。

四、预应力施工注意事项
1、在张拉过程中，应特别注意安全，在任何情况下作业人员不得站在预应力筋的两端，操作千斤顶和测量伸长值的人员，应站在千斤顶的侧面进行，严格遵守操作规程；
2、油泵开动过程中，不得擅自离开岗位，如需离开，必须将阀门全部松开或切断电路；
3、工具锚夹片，应注意保持清洁和良好的润滑状态，如有裂纹和齿纹磨损现象及时更换；
4、张拉压浆施工中还要注意用电安全，配备规范的专用电箱。

20080530
LZ-5901预应力智能张拉仪现场操作流程（单机版）
为快速、准确掌握LZ-5901预应力智能张拉仪的使用，发行此《LZ-5901预应力智能张拉仪现场操作流程》。

要求用户熟读其所含条款，结合现场培训，达到完全理解《LZ-5901预应力智能张拉仪现场操作流程》的程度。

如对相关条款有任何疑问，必须咨询培训老师，彻底释疑后方取得使用LZ-5901预应力智能张拉仪之资格。

1、布置张拉控制站。

控制站选择在确定待张拉梁板侧面，要求不影响现场施工、控制站能安全工作，无阳光直射，在张拉过程中无需移动就能方便看到梁板的两端，能连接到220V电源，取消电脑的屏幕保护，自动关闭硬盘等功能，安装好控制软件（具体安装程序见说明书）。

将张拉仪主机和专用千斤顶一一对应的布置于梁板的两端，并且都能和控制站保持直线可视状态。

2、确保控制站、两端的张拉仪主机、被张拉梁板的周围无强磁场、电场（即梁板的周围20m范围内无电焊等大型电磁场施工设备作业）。

否则会影响无线通信信号，严重者会出现打死现象。

遇到这样的情况，可以断开、重连电源，重新进行信号连接。

3、请专业电工连接好三相四线（仪器红、绿、黄三根粗线为火线，蓝线为零线），接电箱中，一般数字2、4 、6代表火线，字母N代表零线。

不应该剪断或拆除接线插头，由此引起的后果
我公司概不负责，连接电线以后，用试电笔检查电源是否正常。

除了专业人士，不允许任何人接电源，更不允许带电作业。

电缆接线图如下：
4、连接好油管：仔细检查油嘴及快接头是否有杂质，必须将其擦拭干净；仔细检查进油管与回油管是否被混淆，回油管安装在张拉时候远离梁板的一段，即千斤顶安装了黑色安全阀的一端；油管必须顶紧后，方可拧动螺帽（请反复向工人进行交代！），可以采取观测螺丝丝口是否外露来判断是否拧到位。

a．干净的油嘴及有杂质的油嘴：
b ．回油管在仪器和千斤顶的连接位置：
c ．拧紧以及未拧紧油管对照图（观测螺丝丝口是否外露）：
5、 安装位移传感器。

在千斤顶起吊之前，先将两个卡口卡入位移传感器，再用螺丝固定。

确保位移传感器的大小螺丝均已拧紧。

在移动千斤顶的时候，切不可用手用力扯动传感器及其连接线。

保证传感器与导向杆平行安装，传感器伸缩杆伸缩自然，千斤顶必须采用钢丝绳起吊，起吊之后，连接位移传感器数据线。

位移传感器及钢丝绳安装图：
6、计算机操作人员对上述所有项目进行检查。

7、从此处开始至序号11之前，确保设备电源已经接通，但是电机处于关闭状态。

接通设备电源，此时有且仅有“停止按钮”的红色指示灯被点亮。

a．启动笔记本电脑，连接好无线网关，启动控制软件；按照工程实际情况填写好工程概况和张拉梁板的工程信息。

b．单击“启动张拉程序”，进入“张拉施工控制”界面，此时系统会自动连接设备。

只有在设备通讯都正常的情况下，软件才会弹出“张拉梁参数设置”界面，同时在软件的左下角状态栏中显示“张拉仪器连接成功”方可进入下一步操作。

如果设备连接不正常，请仔细检查设备电源或确认是否设备天线连接正常，或确认网关是否损坏，必须排除故障才可继续操作；
8、关闭“张拉梁参数设置”界面，点击“启动调试”，如果位移线和压力线不是水平顺直移动，应查找原因，一般如果位移读数为负数，说明位移连接线可能有故障，如果位移线突上突下，
说明传感器可能受潮；轻摇位移传感器伸缩杆，如果电脑读数随之改变，证明连线正常，方可开始张拉，随后点击“停止调试”；点击“手动控制”，对1号机和2号机分别点击“进油”、“退油”，观察对应的红、绿等是否闪亮，红灯对应进油，绿灯对应回油，并记录1号机和2号机位置，此时可以指导施工单位对其进行标识，并为参数计算填写准备。

9、单击“显示参数”，弹出“张拉梁参数设置”界面，按照张拉程序填写参数。

张拉油压值计算：
设标定公式为y=ax+b（其中y表示油压值，a为标定公式中的系数，x为应力值：一般为193.9乘以钢绞线根数或195.3乘以钢绞线根数，b为修正值）
如：设标定公式为y=0.0228x+0.1272，孔道含有7根钢绞线，张拉到20%行程，则该行程的油压值（单位：MPa）为：y=0.0228*193.9*7*20%+0.1272
注意：每填写一个“张拉步骤”都需要单击“保存步骤”。

参数填写错误会造成严重张拉事故，必须反复检查，切勿出错。

填写完“张拉梁参数设置”中的参数后，单击“确定”，完成参数设置工作。

10、控制软件回到主界面，检查软件左下角的状态栏，显示正常，右上角的“张拉梁号”正确，“第1次”张拉为准备状态。

11、再次检查确定梁板的两端千斤顶安装正确，然后启动梁板两端设备（按下绿色控制按钮），启动设备，电机运转声音正常，平顺。

如果指示灯点亮但是出现闪亮，说明三相四线缺相，启动设备，电机运转，但是声音很响转动不平顺，此时应立即关闭设备，避免电机烧坏。

重新检查线路，必须完全正确后才可以继续操作。

设备电机正常运转，进行预热。

12、通知梁板两边工作人员，注意安全，张拉施工准备工作完成。

点击控制软件的“开始张拉”按键，“第1次张拉施工”启动，此时密切注意在电脑上观测压力值和位移值是否正常，有异常立即点击“暂停张拉”并进行相关检查。

电脑在张拉施工过程中严禁运行其他程序，操作人员时刻关注相关数值，严禁离开控制台。

13、在张拉过程中应密切注意梁板两端设备和千斤顶的工作情况，注意安全，如有异常情况立即单击“暂停张拉”或按下张拉仪“停止按钮”，停止张拉，排除异常情况后，方可继续张拉。

14、每一孔张拉完成后，设备自动退顶，保存数据，并自动跳到下一个张拉步骤，在下一个张拉步骤开始之前，计算机操作人员应再次检查锚具、千斤顶、限位板是否正确嵌套，传感器螺丝是否拧紧，千斤顶是否压迫粗钢筋，位移传感器连接是否松动，等等。

确保无误后方可张拉。

15、等整片梁板张拉施工完成后关闭依次关闭软件、电机、。