淺談后張預應力鋼絞線施工

袁為嶺, 鄭阿芳

1 鄭州市市政工程質量監督專業站（450000） 2 鄭州城建集團投資有限公司（450000）

0 前言

以鋼絞線作為橋梁工程、路基高邊坡抗滑加固等工程施加預應力的載體，是目前普遍采用的材料和工藝。對鋼絞線張拉預應力施加、錨固的方法和張拉力、鋼絞線伸長量的理論計算，在相應的規范中都已有明確的規定，但在實際操作中對鋼絞線施加預應力張拉的伸長值、鋼絞線錨固時錨具錨塞回縮量的量測，各家說法及做法均存在差異，這對預應力張拉質量控制的雙控指標（即鋼絞線張拉力與實測伸長值）的計算和評判產生了一定的影響。針對上述問題，筆者就預應力張拉實踐，嘗試提出如下實際作法和技術見解，為廣大鋼絞線預應力張拉工作者提供參考。

1 后張預應力鋼絞線伸長值的計算

1.1 理論伸長值

其實,△L∶理論伸長值；L∶預應力筋的長度（mm）;PP∶預應力鋼絞線的平均張拉力（N）;AP∶鋼絞線的截面面積（mm2）；EP∶鋼絞線的彈性模量（N/mm2）。

1.2 實際伸長值的計算

δ∶實際延伸值；ρ∶總張拉噸位；ρ0∶初始張拉噸位；δ1∶初始張拉噸位；ρ0時實測引伸量；δ2∶總張拉噸ρ時實測引伸量。

初應力狀態為10%張拉控制應力狀態,該狀態下的實際引伸量用10%～20%應力狀態下的實際引伸量假想。張拉過程中采用雙控，即同時控制應力和引伸量。張拉過程分為三級，即初應力狀態（10%張拉控制應力），50%張拉控制應力狀態，100%張拉控制應力狀態。張拉結束后的實際引伸量與理論延伸量之差應控制在±6%以內。

實際伸長值還可通過∶（20%－10%）＋（100%－10%）-兩端回縮量。

2 鋼絞線張拉伸長值確定

2.1 鋼絞線張拉伸長值計算

鋼絞線預應力張拉施工設計控制張拉力,是指預應力張拉完成后鋼絞線在錨夾具前的拉力。因此，在鋼絞線預應力張拉理論伸長量計算時,應以鋼絞線兩頭錨固點之間的距離作為鋼絞線的計算長度,但在預應力張拉時鋼絞線的控制張拉力是在千斤頂工具錨處控制的，故為控制和計算方便，一般以鋼絞線兩頭錨固點之間的距離,再加上鋼絞線在張拉千斤頂中的工作長度,作為鋼絞線預應力張拉理論伸長量的計算長度。

在鋼絞線預應力張拉時，鋼絞線的外露部分，大部分被錨具和千斤頂所包裹，鋼絞線的張拉伸長量無法在鋼絞線上直接測量，故只能用測量張拉千斤頂的活塞行程，計算鋼絞線的張拉伸長值，但同時還應減掉鋼絞線張拉全過程的錨塞回縮量。

ΔL1∶為從初始拉力（橋梁施工規范規定一般為設計控制張拉力的10%～25%）至張拉設計控制拉力間的千斤頂活塞的張拉行程；ΔL2∶為初始拉力時的推算伸長值（按規范規定推算求得）；b∶為工具錨錨塞回縮量；c∶為工作錨錨塞回縮量。

2.2 鋼絞線預應力張拉錨塞回縮量的量測

鋼絞線預應力張拉錨塞回縮量在兩個部位出現，即產生在張拉千斤頂使用的“工具錨”，和參與鋼絞線預應力工作，將鋼絞線錨固在混凝土中的“工作錨”部位。有的文獻和產品說明書介紹了錨具的變形造成預應力鋼筋的回縮值的參數，只可作為對錨具驗收和施工控制的參考依據，具體計算還應以實測為準。

1）工具錨錨塞回縮量的量測∶在鋼絞線開始張拉，當千斤頂張拉力，達到鋼絞線張拉至初始拉力，已把松弛的預應力鋼絞線拉緊，此時應將千斤頂充分固定，精確量取從千斤頂工具錨錨杯外露端面至鋼絞線外露端頭的長度b1，當千斤頂張拉力達到鋼絞線預應力張拉設計控制拉力時,再量取從千斤頂工具錨錨杯外露端面至鋼絞線外露端頭的長度b2，工具錨錨塞回縮量b=b1-b2。當預應力鋼絞線由很多單根組成時應每根量測，取其平均值進行計算,最少不得少于三根。2）工作錨錨塞回縮量的量測∶目前鋼絞線預應力張拉施工以使用YCW型液壓千斤頂為主,該千斤頂與工作錨接觸處，設有一塊限制工作錨夾片在張拉過程位移的限位板,鋼絞線在張拉時工作錨夾片跟隨鋼絞線的拉伸,向后移動至限位板凹槽的底部，對鋼絞線失去約束，當千斤頂將鋼絞線張拉至設計控制張拉力，在回油放松鋼絞線的瞬時,鋼絞線彈性收縮，工作錨夾片跟隨收縮向錨環孔內位移，隨即將鋼絞線錨固，這就是工作錨錨塞回縮的全過程。工作錨錨塞回縮位移后，將引起鋼絞線張拉力的減小，減小量及補償方法見后述。張拉完畢卸掉千斤頂后，在工作錨處測量工作錨夾片在錨杯處的外露長度C2，當預應力鋼絞線由很多單根組成時應每根量測，取其平均值，一般至少測量3處，千斤頂限位板凹槽深度已知為C1,則工作錨錨塞回縮量C=C1-C2。工作錨錨塞回縮量除與錨具硬度等有關外,還與鋼絞線直徑有關，工作錨回縮量大小與鋼絞線直徑大小成反比。

2.3 工作錨錨塞回縮量對設計控制張拉力的影響

1）根據錨夾具夾片的回縮過程分析，工作錨對張拉伸長量及張拉力均有影響。對張拉力的減小影響值可按下式計算∶

ΔL∶理論計算伸長值；P∶為設計控制張拉力；C∶工作錨回縮量。

2）關于C值的取值，應分為兩個階段考慮，在鋼絞線預應力張拉施工時，為保證質量必須先進行張拉工藝試驗，張拉工藝試驗一般取一個構件或2～3個張拉束，進行試驗。張拉工藝試驗完成后,方可大面積施工，在張拉工藝試驗階段，由于對該批錨具性能不了解,計算補償張拉力時C值只能按經驗公式估算，經驗公式如下∶

h∶限位板凹槽深度；a∶與鋼絞線直徑有關的系數。當Φj=15.24mm 取 1.0；當 Φj=12.7mm 取 1.2。

待張拉試驗完成后，根據實測的C值,計算補償張拉力，以供大面積施工使用。

3）為減少工作錨回縮對預應力造成的損失及保證張拉力能滿足設計要求，應按如下程序操作，予以補償∶

①當實施兩端張拉時，當兩端達到設計控制張拉力時，應按一端先錨固，再將另一端補張拉力后錨固的方法操作。因為當A端錨固時由于工作錨夾片的回縮,致使B端油壓下降，張拉力減少，不滿足設計控制張拉力要求，故應在B端補張拉后再錨固。同理B端補張拉錨固時，由于工作錨夾片回縮仍會造成張拉力的損失,為保證滿足設計控制張拉力要求，其修正后的設計控制張拉力PK（即設計控制張拉力加補張拉力）應按下式計算（注意不能將此與超張拉混淆,此值屬于對預應力張拉時,由工作錨產生的預應力損失的補償）。

P∶為設計控制張拉力；ΔP∶工作錨回縮對預應力損失的影響力（補償張拉力）。

②當實施一端張拉時，同理應將控制張拉力PK按上式計算。

2.4 鋼絞線在張拉千斤頂中的工作長度

在鋼絞線預應力張拉施工中,目前常用的千斤頂的工作錨位置分前夾式和后夾式,張拉時鋼絞線在千斤頂中的工作長度，前夾式較短，如YDC型前夾式千斤頂約為98mm，對張拉伸長量影響較小，可忽略不計。但如YCW型后夾式千斤頂則可長達470mm之多，故鋼絞線在千斤頂中的工作長度對張拉伸長量的影響就不容忽視。

1）鋼絞線在張拉千斤頂中的工作長度,一般是指在張拉千斤頂裝入鋼絞線后,從工具錨錨杯中心至預應力混凝土工作錨錨杯中心的距離，注意丈量時應將千斤頂安裝好，裝入鋼絞線，基本打緊錨塞，啟動油泵，開始加油，在千斤頂活塞啟動，即油壓表指針閃動的瞬間即刻關閉加油閥,此時丈量工具錨錨杯中心至預應力混凝土工作錨錨杯中心的距離,即可確定為鋼絞線在張拉千斤頂中的工作長度。有人直接丈量千斤頂的身長，作為鋼絞線在張拉千斤頂中的工作長度,筆者認為是錯誤的,因為一般千斤頂開啟加油閥后活塞都是在活塞伸出千斤頂體外一段距離后才開始受力,且千斤頂在一般狀態下活塞都是伸出千斤頂體外一段距離的。

2）鋼絞線在張拉千斤頂中的工作長度在預應力鋼絞線張拉伸長值計算中的應用∶一般在預應力張拉時，原始記錄中的伸長值，都是按千斤頂活塞的行程距離記錄的，按此計算的鋼絞線實測伸長值,是預應力混凝土中工作錨之前的鋼絞線伸長值加鋼絞線在張拉千斤頂中工作長度的伸長值之和,在計算鋼絞線張拉伸長值及張拉伸長率誤差時應注意以下幾個問題∶

①計算預應力鋼絞線理論伸長值時,若預應力鋼絞線的計算長度已包括鋼絞線在張拉千斤頂中的工作長度,就可直接用此計算的預應力鋼絞線理論伸長值與按原始記錄中數據計算的實測伸長值比較,來計算預應力鋼絞線張拉伸長率誤差。這是施工中常用的方法。

②計算預應力鋼絞線理論伸長值時,若預應力鋼絞線的計算長度不包括鋼絞線在張拉千斤頂中工作長度,在按原始記錄中數據計算出實測伸長值后,還應減鋼絞線在張拉千斤頂中工作長度的伸長值,然后才能按此伸長值與預應力鋼絞線理論伸長值比較，去計算預應力鋼絞線張拉伸長率誤差。

③有些情況下因為千斤頂活塞行程不足,或設計有要求，為保持同一個水平線的幾個預應力孔的鋼絞線的受力平衡，一束（根）鋼絞線要分多次實施張拉。這種張拉法計算實測伸長值時,是用原始記錄中各次千斤頂活塞行程的距離，先計算出各次張拉伸長量，然后將各次張拉伸長量累加（初始拉力的伸長值是按規范規定推算而得）而得實測伸長值。但計算各次張拉伸長量時,都包括了一個與該張拉級的張拉力相應的鋼絞線在張拉千斤頂中工作長度的伸長值,所以在按①法計算時，應在按各次張拉伸長量累加（初始拉力的伸長值是按規范規定推算而得）而得的實測伸長值中，減掉不包括最后一級的其余所有各級在張拉千斤頂中工作長度的伸長值；在按②法計算時，應在按各次張拉伸長量累加（初始拉力的伸長值是按規范規定推算而得）而得的實測伸長值中，減掉所有各級的在張拉千斤頂中工作長度的伸長值。