土木工程施工中的预应力张拉设备

预应力张拉设备系指张拉预应力钢筋的设备，分为液压张拉设备 (如液压千斤顶等)和机械张拉设备 (如电动螺杆张拉机)。预应力张拉设备主要以液压张拉为主，但应用长线法生产预制构件，张拉冷轧带肋钢丝等拉力不大的预应力筋时，采用电动螺杆张拉机，具有操作简单、张拉速度快，生产效率高等优点。因此，电动螺杆张拉机在预制构件厂应用较为广泛。

张拉设备是预应力结构实施张拉和确保张拉控制应力准确的关键工艺设备，因此要求张拉设备操作方便、可靠、能准确控制应力，能均匀地增大拉力。张拉设备应装有测力仪表，以准确建立张拉力。张拉设备应由专人使用和保管，并定期维护与校验。

5.3.1 预应力用液压千斤顶

1. 穿心式千斤顶

穿心式千斤顶的中轴线上有一通长的穿心孔道，供穿预应力筋或张拉杆之用，主要用于张拉单根粗钢筋、钢丝束、钢筋束和钢绞线束等预应力锚束。穿心式千斤顶分单作用式千斤顶和双作用式油压千斤顶两大类，单作用穿心式千斤顶只具有张拉预应力锚束的功能; 双作用穿心式千斤顶具有张拉预应力锚束和顶压锚固的双重作用。单作用式千斤顶有YCD型和YCQ型等系列产品，如YCD3500型、YCQ1300型千斤顶等; 双作用式千斤顶有YDCS型系列产品，如YDCS650型千斤顶等，穿心式千斤顶的技术参数如表5.3.1所示。

表5.3.1 穿心式千斤顶技术参数表

①单作用穿心式千斤顶。单作用穿心式千斤顶如图5.3.1所示，具有构造简单、造价低、无须顶锚、操作方便等特点，但要求锚具的自锚性能可靠，主要用于张拉QM型或OVM型锚具的钢绞线束。这类千斤顶用限位板代替顶压器。限位板的作用是在钢绞线束张拉过程中限制工作锚夹片的外伸长度，以保证在锚固时所有夹片运动均匀一致，并使预应力筋的内缩值控制在规定的范围内。同时，这类千斤顶配有专门的工具锚，以保证张拉锚固后退楔方便。

②双作用穿心式千斤顶。双作用穿心式千斤顶具有张拉和顶压的双重作用，是一种用途最广的穿心式千斤顶，主要用于张拉钢绞线束; 也可以用于张拉粗钢筋或带有镦头锚具的钢丝束。此外，在千斤顶的前后端分别装上分束顶压器和工具锚后，还可以张拉带有钢质锥形锚具的钢丝束。双作用穿心式千斤顶的构造如图5.3.2所示。

图5.3.1 单作用穿心式千斤顶构造示意图

工具锚组件; 2—活塞组件; 3—油缸组件; 4—限位板; 5—工作锚组件6—垫板; 7—预应力筋; 8、9—油嘴

图5.3.2 双作用穿心式千斤顶构造示意图

1—大缸体; 2—穿心套; 3—顶压活塞; 4—护套; 5—回程弹簧; 6—连接套7、10—JA型防尘圈; 8—顶压头; 9—撑套; 11、14、15、16—YX密封圈; 12—油嘴组件13—大活塞; 17—堵头; 18—压环; 19―O形密封圈

2. 锥锚式千斤顶

YDZ型锥锚式千斤顶主要用于张拉采用钢质锥形锚具的预应力钢丝束和KY-Z型锚具的预应力钢筋束或钢绞线束。YDZ型锥锚式千斤顶主要由张拉缸、顶压油缸、退楔缸、楔块、锥形卡环、锥形锚具等组成，其构造如图5.3.3所示。

图5.3.3 锥锚式千斤顶构造示意图

—端盖; 2—张拉活塞; 3—油缸; 4—卡盘; 5—楔块; 6—顶杆; 7—回程弹簧; 8—分丝头

5.3.2 电动螺杆式张拉机

电动螺杆式张拉机主要适用于预制厂在长线台座上，张拉冷轧带肋钢丝等预应力筋。DL1型电动螺杆张拉机的构造如图5.3.4所示。其工作原理: 电动机正向旋转时，通过减速箱带动螺母旋转，螺母即推动螺杆沿轴向向后运动，张拉钢筋。弹簧测力计上装有计量标尺和微动开关，当张拉力达到要求数值时，电动机能够自动停止转动。锚固好钢丝后，使电动机反向旋转，螺杆即向前运动，放松钢丝，完成张拉操作。DL1型电动螺杆张拉机的最大张拉力10kN，最大张拉行程780mm; 张拉速度2m/min; 适于5mm螺旋肋和冷轧带肋钢丝的张拉。为便于张拉和转移，常将其装置在带轮的小车上。

图5.3.4 DL1型电动螺杆张拉机构造示意图

螺杆; 2、3—拉力架; 4—张拉夹具; 5—顶杆; 6—电动机; 7—齿轮减速箱计; 9，10—车轮; 11—底盘; 12—手把; 13—横梁; 14—钢筋; 15—锚固夹具(www.xing528.com)

5.3.3高压油泵

预应力高压油泵是预应力液压机具的动力源。油泵的额定油压和流量，必须满足配套机具的要求。大部分预应力液压千斤顶等液压机具，都要求油压在50MPa以上，流量较小，要求能连续高压供油，油压稳定，操作方便。

高压油泵按照驱动方式分为手动和电动两种。目前国内生产的油泵大部分为电动式高压油泵，能与各种机具配套，完成预应力张拉、冷镦以及进行钢筋压接、冷弯、切断等工作。根据油泵的工作原理又可以分为叶片泵、齿轮泵、径向柱塞泵和轴向柱塞泵等。预应力油泵主要为轴向柱塞泵，常用ZB系列高压油泵。

ZB4—50 (原型号ZB4—500) 型高压电动油泵是应用较广泛的油泵之一，主要用于预应力筋张拉、镦头、结构试验加载、液压顶升和提升等工作。其优点为性能稳定、与液压千斤顶配套性好、适用范围广、加工性能好和价格低廉。但这类油泵也有吊运不便、油箱容量较小等缺点。ZB4—50型电动油泵的技术性能如表5.3.2所示。

表5.3.2 ZB4－50型电动油泵技术性能

5.3.4 千斤顶的标定

施加预应力用的机具设备及仪表，应由专人使用和管理。预应力筋张拉设备及油压表应定期维护和标定。张拉设备和油压表应配套标定和使用，标定期限不应超过半年。当使用过程中出现反常现象或张拉设备检修后，应重新标定。

压力表的量程应大于张拉工作压力读值。压力表的精确度等级不应低于1.6级; 标定张拉设备用的试验机或测力计的测力示值不确定度不应大于0.5%; 张拉设备标定时，千斤顶活塞的运行方向应与实际张拉工作状态一致。

1. 用标准测力计标定

用测力计标定千斤顶简单可靠，准确程度较高。标定时，确定的分级荷载读数重复三次，取其平均值，将测得的各值绘制成标定曲线。实际使用时，可以由该标定曲线找出与要求的N值相对应的p值。

千斤顶张拉力与压力表读数的关系曲线如图5.3.5所示。如果需要测试孔道反摩擦损失，则还应求出千斤顶主动工作后回油时的标定曲线。

此外，也可采用两台千斤顶卧放对顶且在其连接处装标准测力计进行标定。

2. 用试验机标定

拉杆式千斤顶的标定，宜在拉力试验机上进行。穿心式、锥锚式和台座式千斤顶的标定，宜在压力试验机上进行。

图5.3.5 千斤顶张拉力与表读数的关系曲线

a—千斤顶被动工作; b—千斤顶主动工作

标定时，将千斤顶放在试验机上且应对准中心。开动油泵使千斤顶活塞运行至全部行程的1/3左右，开动试验机，使拉杆与试验机夹具连接好或使压板与千斤顶接触。当试验机处于工作状态时，再开动油泵，使千斤顶张拉或顶压试验机。分级记录读数，重复三次，取其平均值。若需要测试孔道摩擦损失，则标定时应将千斤顶进油嘴关闭，用试验机压千斤顶，得出千斤顶被动工作时油压与吨位的标定曲线。

液压千斤顶标定方法的试验研究表明: ①油膜密封的试验机，试验机的吨位读数不必修正; ②用密封圈密封的千斤顶，其正向与反向运行时内摩擦力不相等，且随着密封圈的做法、缸壁与活塞的表面状态、液压油的粘度等变化; ③千斤顶立放与卧放运行时的内摩擦力差异小。因此，千斤顶立放标定时的表读数用于卧放张拉时不必修正。