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技术文章

预应力筋分几级张拉、每级拉多少,依据是什么?

预应力筋能不能一次拉到设计控制应力,要看张拉时各构件会不会互相牵动。BICP银泰建构按施工阶段的结构分析判断:单榀独立构件,一次到位在工艺上可行;双向交叉梁、超长整体地坪、多榀屋盖这类互相牵连的结构,要按施工过程仿真分批分级。级数和每级比例没有通用数值,50%、103%都出自具体工程,结构形式和顺序变了就要重算。

作者:BICP银泰建构
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适用场景

技术文章预应力筋分级张拉、张拉顺序、超张拉、预应力损失、施工阶段仿真、一次张拉到设计值、每级张拉比例
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导语

最常见的误判,是把“先拉到50%、末级超张拉”当成通用口诀。分级张拉让各构件在相近的变形状态下先建立一部分刚度和预压应力(预应力筋预先给混凝土施加的压应力),再统一补到设计值;一次拉到设计值,先张拉的构件已经起拱,后张拉的构件在新的变形位置上工作,索力分布容易偏离单次张拉的计算假定。

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适合哪些项目

  • 适合分级张拉: 两个方向甚至多方向交叉的预应力梁;按仓浇筑、单仓很长的预应力整体地坪;多榀预应力桁架与张弦屋盖;靠预应力筋承担温度作用、不设伸缩缝的超长楼盖;上部覆土或设备荷载还没有上齐的顶板构件。
  • 一次张拉可行: 单跨或单榀的独立构件,张拉时不会改变别的构件的受力状态,混凝土强度、锚固条件、千斤顶吨位和同步性都够用。
  • 需要先确认的条件: 混凝土强度和龄期是否到位;对称关系和张拉先后怎么排;孔道摩阻和锚固回缩的量级;千斤顶的吨位与同步能力;支撑拆除、覆土回填、屋面安装与张拉谁先谁后;设计文件给出的控制应力和超张拉上限。
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怎么核对

  1. 先把张拉顺序排进施工阶段。 每批张拉算一个施工阶段,算出该阶段的位移和应力增量,看跨中反拱(张拉后构件向上拱起)和梁端应力是否落在预期内。某双向大跨交叉梁工程逐阶段做过有限元模拟,跨中反拱从1.2mm起步,随各级张拉累积到18.7mm,末级做完才到位。
  2. 排张拉顺序。 同一榀上的两根索同步张拉;各榀之间从中间往两侧对称推进;上索、下索分开做,一层做完再做下一层。
  3. 定级数和每级比例。 约束条件是仿真允许的位移和应力增量,再叠加设备能力和工序时长。级数太多,工序和张拉次数都跟着涨;级数太少,构件之间的变形差不好控。孔道摩阻、锚固回缩这些损失环节要在同一份方案里算清。
  4. 定超张拉和持荷。 超张拉补回孔道摩阻、锚固回缩(锚固时夹片带动钢筋回缩的量)造成的损失,取值由设计文件给出,张拉方案照着排级。某双向大跨交叉梁工程末级取到控制应力的103%,持荷后再锚固。
  5. 双控并记录。 以张拉力为主控,伸长值做校核;每一级把油压、伸长值、跨中位移、梁端应力都记下来。油表读数要按千斤顶标定曲线换算成张拉力。
  6. 划一条偏差处置线。 实测和仿真预期对不上,先停下来查原因,调整之后再往下拉。
比较项 一次拉到设计控制应力 分级张拉 分级加末级超张拉
适用结构 单榀、无相互牵连的构件 交叉梁、多榀屋盖、超长板 孔道摩阻与锚固回缩损失占比较大的长束
构件相互影响 后张拉构件改变先前索力 按顺序逐级建立,影响可分步控制 同分级张拉
施工阶段变形 一次到位,过程不可调 每级可测可停 每级可测可停,末级补偿损失
工序与工期 工序少 工序多,需与支撑、覆土、屋面穿插 增加持荷与记录环节
过程可控性 依赖单次操作质量 有纠偏窗口 有纠偏窗口,并有损失补偿

银泰建构安排分级方案时,先看构件之间是否互相牵动、施工阶段刚度是否足够,再定级数、每级比例和监测点位置,用过去项目的过程数据校准仿真预期。监测点按跨中反拱、柱顶位移和梁端应力来布置,每一级都有实测数据可以和仿真对照,出现偏差时才有依据判断是继续张拉还是停下来查原因。

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参考依据

  • 某双向大跨交叉梁工程(双向跨度约50m,中间交叉梁为有粘结预应力,外侧墙柱布置无粘结预应力筋):施工前用有限元完成各张拉阶段仿真,该工程按仿真结果把张拉排成10级,先分批拉到控制应力的50%,再逐批补到100%,末级按控制应力的103%取值;该工程在各阶段监测跨中反拱、柱顶位移和梁端应力。级数和各级比例随结构形式、张拉顺序变化,这组数字出自该工程。
  • 某烟草厂房易地技改项目的预应力整体地坪:约16,000㎡,分8个仓,最大单仓约2,600㎡;预应力筋分两阶段张拉,部分分仓缝用预应力地坪铠甲缝。这里的两阶段指先建立一部分预应力、后期再调整,和按级递增的分级不是一回事。
  • 某冷链交易中心冷库:工期紧,不设后浇带,靠预应力筋分段张拉把早期裂缝控制住。
  • 某轨道交通车辆段咽喉区超长结构:约265m×160m的分区,用温度应力分析配合分阶段张拉和施工过程模拟控制裂缝。
  • 某多层冷库:116m长的库体只留1条后浇带,高温季节施工时分阶段施加预压应力。
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相关产品和资料

  • 泰坪 · 长寿命整体地坪系统:面向大面积连续生产与低温库房,把分仓、浇筑与张拉组织纳入地坪方案,减少切割缝数量。
  • 泰库 · 高效空间预应力结构系统:大柱距楼盖方案,适配项目可实现建筑长度120米以内不设伸缩缝,配套施工阶段分析和张拉顺序设计。
  • 申特材料与部品支撑能力:锚具、孔道与千斤顶、高压油泵成套供货,按同一版图纸配合现场张拉作业。
  • 泰韧铠甲缝:用在分仓缝和施工缝部位,减少缝边破损对通行和运营的影响。
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常见问题

Q1 预应力筋能不能一次拉到设计控制应力?

结构在张拉时会不会互相牵动,是第一个要看的问题。单榀独立的构件,后面没有别的构件来改变它的受力状态,一次拉到位是常规做法;双向交叉梁、超长板、多榀屋盖则不同,后张拉的构件会改动先张拉构件的索力和变形,只能分批分级。判断靠的是施工阶段的结构分析。

Q2 分几级、每级拉多少,有通用比例吗?

没有可以通用套用的比例。级数取决于施工阶段仿真允许的位移和应力增量,每级比例则同时受结构形式、张拉顺序、设备能力和工序时长影响。50%、103%这类比例都来自具体工程的仿真结果。

Q3 为什么要先拉到中间级,不能一次到设计值?

先到中间级,是为了让各榀构件在变形相近的状态下先形成一部分刚度和支撑,再一起补到设计值。某个双向大跨交叉梁工程第一轮到控制应力的50%。若一次拉到设计值,先张拉的构件已经起拱,后张拉的构件在新的变形位置上工作,索力分布容易偏离按单次张拉得到的计算假定。

Q4 超张拉到103%是为了提高承载力吗?

超张拉补的是孔道摩阻、锚固回缩这类原因造成的预应力损失,让锚固后的有效预应力更接近设计值。103%是某个工程的取值;束长、孔道和锚固构造不同,取值也不同,排级按设计文件来。超张拉做完,伸长值校核照做。

Q5 分级张拉会不会拖长工期?

分级会多出工序,但可以和别的专业穿插着做,屋面安装、覆土回填、支撑拆除都能安排在两级之间。工期消耗主要在张拉与后续工序之间的等待上,排方案时要把这段时间一起算进去。

把结构形式、柱网、跨度、层数、张拉顺序的初步设想、混凝土强度计划和工期节点发过来,BICP银泰建构的工程师帮你判断这个项目要不要分级、分几级,哪一级要布监测点。

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