簡析先張法鋼絞線伸長值誤差原因

李蘭生

【摘 要】本文簡要分析了導致預應力鋼絞線先張法伸長值異常的因素，并提出了施工中應采取的有效措施。

【關鍵詞】鋼絞線先張法 伸長值 誤差原因

一、前言

預應力先張梁因其施工工藝成熟、工程造價經濟等諸多優點，被廣泛應用于公路工程之中。在預應力先張梁施工中，鋼絞線的張拉一般采用雙控原則，即以張拉應力控制為主，以張拉伸長值校核為輔。鋼絞線的實際伸長值從初應力開始量測，再加上初應力以下的推算伸長值，一般采用相鄰級的伸長值。當相鄰級伸長值出現誤差時，在計算實際伸長值的最終結果時會將此誤差翻倍，造成更大的誤差。因此，弄清導致鋼絞線伸長值異常的因素，并采取措施予以預防，對保證鋼絞線伸長值誤差不超限是很有必要的。

二、影響鋼絞線伸長值的因素

《公路橋涵施工技術規范》（JTJ041-2000）規定：預應力筋實際伸長值與理論伸長值的差值應符合設計要求，設計無規定時，實際伸長值與理論伸長值的差值應控制在±6%以內。

鋼絞線的理論伸長值ΔL一般按下式計算：

ΔL=PpL/（ApEp）

式中：Pp——預應力筋的平均張拉力，直線筋取張拉端的拉力；

L——預應力筋的長度；

Ap——預應力筋的截面面積；

Ep——預應力筋的彈性模量。

從以上公式可知：Pp、 L、Ap、Ep是影響鋼絞線伸長值的因素，其中Pp屬于張拉設備方面的因素，L、Ap、Ep屬于鋼絞線材料自身方面的因素。

三、鋼絞線伸長值誤差原因分析

現結合本人實踐，從張拉設備和鋼絞線材料自身兩方面對鋼絞線伸長值誤差原因作如下分析：

1.張拉設備方面的原因

（1）初張拉的千斤頂與控制張拉的千斤頂應力不同步

在整體張拉、整體放張的預應力施工工藝中，初張拉一般采用穿心式千斤頂，控制張拉采用頂推式千斤頂。穿心式千斤頂與頂推式千斤頂可能存在應力不同步的問題。例如穿心式千斤頂的15%σcon可能略大于或略小于頂推式千斤頂15%σcon，出現這種情況的原因主要從千斤頂與油表對應關系方面分析：試驗檢測機構所給出的反映頂表對應關系的線性回歸方程，一般情況下在張拉力較大時比較接近線性，精確度較高，而在張拉較小時不太接近線性，也就是通過線性方程計算出的油表的理論讀數與通過試驗測出的同一張拉力對應的油表實際讀數有較大的差異。在施工過程中，油表的讀數均按通過線性方程計算出的理論讀數進行控制，這就有可能造成不同千斤頂之間應力不同步的問題。對于同一張拉控制應力，穿心式千斤頂的實際控制應力如果大于頂推式千斤頂的實際控制應力，初應力調整完畢，進行控制張拉時，當油表讀數達到與理論初應力相同的理論控制應力時，鋼絞線本應開始伸長，但由于應力不同步的問題，當頂推式千斤頂的實際控制應力大于實際初應力時，鋼絞線才開始伸長，這就造成了實際伸長值比理論伸長值偏小，并很有可能超出誤差允許范圍。

要解決千斤頂應力不同步的問題，所選擇的控制張拉的起算應力應大于初張拉的應力值，使之存在一定的差值，例如初張拉應力值選15%σcon，控制張拉起算應力選20%σcon。

（2）全部采用單根張拉時由于多次回頂造成的伸長值誤差

預應力先張梁施工，80m長的臺座，鋼絞線的理論伸長值為60cm左右，100m長的臺座，鋼絞線的理論伸長值可達70cm多，穿心式千斤頂行程一般在25cm左右，實際可用行程也就22cm左右。采用單根張拉的施工工藝時，每根鋼絞線大約需要回頂三次。回頂錨固時張拉端鋼絞線會產生回縮，多次回頂使誤差累積增大。

因此在選擇預應力施工工藝時，應盡量選擇整體張拉、整體放張的施工工藝。整體張拉與單根張拉相比，具有受力均勻、減小伸長值誤差、減小預應力損失、減少滑絲斷絲、縮短施工周期等優點。

（3）張拉設備出現故障

千斤頂長時間使用可能出現油封老化的現象，導致千斤頂漏油，無法進行持荷，難以達到要求的張拉控制應力。油表受到外力碰撞或受熱、受潮過度等，可能會出現故障，與千斤頂的對應關系發生改變。

以上情況的出現，都有可能導致鋼絞線伸長值誤差超限。因此張拉設備在使用過程中要特別愛惜，經常進行保養。當千斤頂使用超過6個月或200次或在使用過程中出現不正常現象或檢修以后應重新檢驗。進行張拉設備的檢校應盡量到資質等級高、信譽好的試驗檢測機構。

2.鋼絞線材料自身方面的原因

（1）一根鋼絞線由兩段捻向不同的鋼絞線用連接器連接而成

鋼絞線共有兩種捻向：左捻和右捻，一般為左捻。在整體張拉的施工工藝中，當一根鋼絞線由兩段捻向不同的鋼絞線用連接器連接而成，進行張拉時，兩段鋼絞線從連接器處發生轉動，原本捻緊的各股鋼絲變得松散而伸長，這樣當這根鋼絞線達到某一伸長值時，張拉力無需達到相應的理論值，多出來的這部分張拉力就分攤到未松散的鋼絞線上，使這些鋼絞線因實際張拉力增大而導致伸長值增大。這樣一方面因捻緊的鋼絲松散導致鋼絞線伸長，另一方面未松散的鋼絞線上分擔多余的張拉力而使伸長值加大，兩方面一疊加會導致伸長值嚴重超出誤差允許范圍。

在施工實際中，不用連接器的各根鋼絞線可以捻向不同，但需要用連接器連接的各根鋼絞線一定要做到捻向相同。在簽訂進貨合同，應盡量要求廠家提供同一捻向的鋼絞線。

（2）鋼絞線截面面積，彈性模量等的制造誤差

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，而是由于生產批次的不同而略有起伏。目前鋼絞線截面面積普遍大于其理論值，而在實際計算中采用的一般是固定的理論值。即使是同一批次的鋼絞線，各盤的彈性模量之間也存在一定的差異。按《預應力混凝土用鋼絞線國家標準》（GB/T5224-2003）規定，每批鋼絞線抽取3根進行彈性模量試驗，因只抽取3根，試驗結果可能不完全具有代表性。

鋼絞線截面面積，彈性模量的制造誤差對伸長值有一定的影響，但一般不足以導致伸長值誤差超限。另外，還可以將彈性模量的試驗值與廠家提供的質保單上所給出的每盤的彈性模量一起取平均值，作為計算理論伸長值時彈性模量的選用值，使選用數據更具代表性。

四、結束語

當鋼絞線測量伸長值與計算伸長值誤差超出規范規定的范圍之后，必須停止張拉，查明原因并記錄在案，排除原因后才能繼續張拉。一旦出現鋼絞線的異常伸長，應集中分析工程的實際情況，并考慮施工因素，采取積極的措施，以確保預應力效果。

參考文獻：

[1]交通部.公路橋涵施工技術規范.jtj041-2000.

[2]馮大斌，欒貴臣主編.后張法預應力砼施工手冊.中國建筑工業出版社，1999.

[3]朱建華.預拌砼和預制構件生產質量控制.中國建筑工業出版社，2001.

（作者單位：青海省海西公路建設公司）