預應力筋伸長值偏差控制

1、預應力筋伸長值偏差控制張淑艷（1984）,女,助教，碩士（294337884qq.省略）:Accordingtotheprojectpractice,thepaperwillanalyzethefactorsinfluencingtheelongationvalueofprestressingtendon.Italsoproposedpreventivemeasuresintheconstruction.Themainfactorsinfluencingtheelongationvalueofprestressingtendonarefrictionstate,constructionelem

2、entsandmaterialsheterogeneity.Wecanreducethedeviationtotheelongationvalueofprestressingtendonbystrictlycontrolprecision,guaranteethesmoothnessofcorrugatedpipeandthequalityoftheprestressedreinforcement,chooserighttensionequipmentandmakesuretheaccurate,ensurecorrectnessoftensionprogramandthecalculatio

3、nmethod,controlthequalityofbraidingstandandcablepassing.1 工程概況窟野河大橋主橋為6孔和7孔連續(xù)梁連續(xù)剛構組合梁，最大跨徑160m全橋箱梁采用三向預應力體系，縱向預應力筋采用s15-19、s15-22鋼絞線，預應力管道采用塑料波紋管。張拉順序為兩端對稱張拉。在預應力混凝土結構中,預應力筋的張拉一般采用“雙控”原則,即以張拉應力控制為主,以張拉伸長量值為輔。然而在張拉時即使控制混凝土養(yǎng)護天數(shù)不小于7天，且混凝土強度達到設計強度的90%以上。但在實際張拉中伸長量值與理論計算偏差值往往超過-6%6%導致該情況發(fā)生可能是由于預應力筋所處環(huán)境的復

4、雜,如摩擦損失、施工因素、材質均勻性等都可能造成張拉時不完全遵循虎克定律,即實際伸長量值與計算伸長量值有較大偏差。2 導致實測伸長值與計算伸長值有較大偏差的原因2.1 摩擦狀態(tài)是否與設計一致工程實踐中,摩擦系數(shù)的采用是根據(jù)規(guī)范確定的,即對于預埋金屬螺旋管道預應力筋k=0.0015,以=0.20.25,很少有工程對摩擦系數(shù)進行實際的測量。而實際上,由于材質的不同和施工方法的差異,摩擦系數(shù)有一個很大的波動范圍。影響設計與施工的摩擦系數(shù)不同的主要因素有以下幾點：1) 喇叭管口末端與波紋管形成了折角；2) 錨墊板平面與孔道中心末端切線不垂直；3) 管道漏漿；4) 波紋管孔道內不光滑，內壁孔道黏附泥砂、

5、灰漿；5) 波紋管接頭處不平整、光滑；6) 預應力筋生銹。根據(jù)預應力理論伸長值計算公式：式中一預應力筋的平均張拉力(ND;一預應力筋張拉端的張拉力（NI）;預應力筋的長度（mm;預應力筋的截面面積（mm2;一預應力筋的彈性模量（N/mm2；一從張拉端至計算截面的孔道長度（n）;從張拉端至計算截面曲線孔道部分切線的夾角之和（rad）；孔道每米局部偏差對摩擦的影響系數(shù)；預應力筋與孔道壁的摩擦系數(shù)。以窟野河大橋為例，腹板預應力鋼絞線采用19根15.24，標準強度=l860MPa張拉控制應力1860X0.75=1395MPa彈性模量=1.95X105MPa采用兩端對稱張拉。縱向鋼絞線布置方法見下圖。根

6、據(jù)張拉控制應力及每束鋼絞線的數(shù)量可以確定張拉端的張拉力為:P=1395X140X19=3710700（N）在施工中由于上述因素的存在，導致實際摩擦系數(shù)大于規(guī)范給定的摩擦系數(shù)，以至于張拉時張拉力值達到設計值，但計算伸長量值與理論伸長量值有較大的偏差。根據(jù)以上實例及公式（1）和（2）,當鋼絞線為20m及50m時分別計算出鋼絞線在不同摩擦系數(shù)下的伸長值，見表1：表1不同摩擦系數(shù)下鋼絞線伸長值由表1可知，當施工中摩擦系數(shù)=0.0025，=0.35，鋼絞線長20m時，計算伸長量值為128mm是理論伸長量值134mm勺95.3%(假設其他條件為理想狀態(tài)，以下內容中計算時均假設其他條件為理想狀態(tài))。鋼絞線長

7、50時計算伸長量值為308mm是理論伸長量值327mm勺94.0%。2.2 施工因素造成伸長量值偏差由于施工人員數(shù)量眾多，技術水平參差不齊，以至于部分施工環(huán)節(jié)與設計有少許差別。從而導致預應力張拉時伸長量值與理論伸長量值產生偏差。因為施工而影響伸長量值的因素有以下兩點：2.2.1 管道線性控制不嚴格在預應力橋梁中大部分預應力管道存在著豎彎和平彎，在施工中由于施工人員操作的熟練程度以及鋼筋等其他因素影響，導致預應力孔道曲線與張拉端形成的夾角與設計的夾角有少許偏差。經過施工現(xiàn)場的多次測量，施工時偏差為設計值的80%-110%之間。根據(jù)上述實例，設計夾角為30°，然而在施工中不能嚴格的保證與

8、設計相同。根據(jù)公式(1)、(2)計算夾角在設計值附近浮動時伸長量值的變換情況，計算結果見表2。表2夾角在設計值附近浮動時伸長量值計算結果由表2-1可知，在施工中，夾角定位為24o時，絞線的伸長量偏差值為設計理論伸長量值的1.0%，夾角定位為33o時，鋼絞線的伸長量偏差值為設計理論伸長量值的-0.51%。2.2.2 鋼絞線穿束影響鋼絞線伸長量值鋼絞線在進行穿束前，首先要對其編束。編束時，應逐根理順，綁扎牢固，防止彎曲、互相纏繞、打絞和張拉時受力不均勻，間接的減小受力面積。根據(jù)上述實例計算在不同截面下每束鋼絞線的伸長量值。由于穿束方法不正確，張拉初期部分鋼絞線不參與受力，以至于張拉時截面面積減小。

9、表3不同截面鋼絞線的伸長量值計算由表2可知，在不同截面下伸長量值分別與設計理論伸長量值偏差為:(-1)x100%=(-1)X100%=2.8%(-1)x100%=(-1)X100%=5.6%(-1)x100%=(-1)x100%=8.6%2.3 材質不均勻性造成伸長量值偏差由于實際材料的制造誤差和其他因素,預應力筋截面面積和彈性模量并不是固定不變的。施工對鋼絞線需求量大，每批次鋼絞線的抽檢存在一定的偶然性，而生產批次中每一根鋼絞線的彈性模量和截面面積略有起伏，從而影響施工中實測伸長量值。除上述原因外，在施工中還可能存在鋼絞線滑絲、斷絲、張拉設備選用不正確、壓力表精度低以及計算實測伸長量長度方法

10、不合理等，均可照成伸長量值與設計理論伸長量值產生偏差。3 減小伸長量偏差的施工措施3.1 嚴格控制波紋管的成型精度安裝波紋管時，首先要保證其尺寸與位置正確、孔道平順、端部的預埋喇叭口與孔道嚴格對中，并與孔道端部垂直，不得錯位；管道采用U型或#型定位鋼筋對其進行固定，定位筋在直線段間距為80cm,曲線段間距每40cm設置一組；定位筋必須與構造鋼筋進行焊接，保證波紋管在混凝土澆筑期間不產生位移；其次混凝土澆筑時，盡量在波紋管的兩側對稱下料，振動棒不可碰撞到波紋管，避免孔道的局部變形。3.2 保證波紋管道光滑度在預應力施工中波紋管盡量選取塑料波紋管，其可避免長時間放置管道內壁生銹。并在波紋管下料前檢

11、查管道是否干凈，如有雜物要及時對其清理。波紋管接頭處要用比其大一號接管進行連接，要保證接頭處平整、光滑。管道定位后全面仔細的檢查波紋管是否完好，孔道破損處和接管處要用膠布纏裹密封。在混凝土澆筑前將每一根波紋管中插入比其小一號的襯管，內襯管要進入前一節(jié)段的孔道50cm,混凝土澆筑過程中要頻繁的抽拔襯管。3.3 保證預應力筋的質量預應力材料必須保持清潔，在存放和搬運過程中應避免機械損傷和有害的銹蝕。存放時，不得直接堆放在地面上，必須采取墊以枕木并用彩條布覆蓋等有效措施，防止雨露和各種腐蝕性氣體及介質的影響，且放置在遠離電焊的地區(qū)，嚴禁將鋼絞線作電焊機導線用。鋼絞線下料前必須進行表面外觀檢查，對于有

12、輕微浮銹的鋼絞線，除銹后可直接使用；對于輕度銹蝕者，應作檢驗，合格者除銹后使用；嚴重銹蝕者，不得使用。鋼絞線不要過早下料，下料必須在平整、無水、清潔的場地，先用鐵絲對鋼絞線切口端扎緊，然后采用砂輪切割機對其切割下好料的鋼絞線放置襯木上并覆蓋帆布加以保護。3.4 控制預應力筋的編束、穿束質量編束時必須使鋼絞線相互平行，不得交叉，從中間向兩端每隔1m用鐵絲綁緊，穿束前應檢查管道是否暢通，如果出現(xiàn)堵塞孔道現(xiàn)象，必須采取措施疏通。鋼絞線端頭必須做成錐型并包裹，穿束時在管道內穿入一根引索，利用引索將鋼絲引出，將鋼絲另一端與鋼束拖頭連在一起，用卷揚機將鋼束拉出。3.5 選用正確的張拉設備并確保其準確根據(jù)預應力筋張拉時的張拉力值選取合適的千斤頂噸位及相應的壓力表。千斤頂額定張拉噸位宜為張拉力的1.5倍，且不小于1.2倍。壓力表的最大讀數(shù)應為張拉力的1.52.0倍，壓力表精度不宜低于1.5級，最大讀數(shù)值以40MP"60MPa為宜，并對千斤頂和油表及時標定（一般不超過六個月或使用200次）。3.6 保證張拉程序與計算方法的正確性預應力張拉時，張拉程序盡量為0f初應力-2X初應力A、-100%（為張拉時的控制應力）7持荷5min（梁段長時要適當增加持荷時間）。每一階段張拉停止時量測其伸長量值分別為B和C(測量時以千斤頂?shù)亩嗣鏋榛鶞剩ㄟ^測量張拉油缸活塞的外露長度來確定預應力筋的伸