先張法簡支梁預應力筋的制備

李 罡,王仕學

(1.佳木斯市公路管理站;2.黑龍江省公路工程監理咨詢公司)

1 下 料

鋼筋下料前應先做原材料檢驗和冷拉試驗,以確定其冷拉伸長率和彈性回縮率等值。鋼筋下料長度應根據臺座長度、梁長、焊接接頭壓縮長度、冷拉伸長率、彈性回縮率等綜合考慮決定。下料長度必須精確計算,以防止下料過長或過短造成浪費或給張拉、錨固帶來困難。

預應力筋在加工前的下料長度一般可按下式計算

式中:L為鋼筋下料的總長度(不包括兩端螺絲端桿或夾具需要的長度);l0為預應力筋加工后需要的長度(即經對焊和冷拉后要求的長度);b為每個對焊接頭的壓縮損耗量,一般為 8～4 cm;n為對焊接頭數量(包括焊接兩端螺絲端桿的接頭);γ為鋼筋冷拉伸長率(%),由試驗確定;δ為鋼筋冷拉后的彈性回縮率(‰),由試驗確定。

在長線式臺座上同時生產幾片梁時,下料長度應包括梁與梁間連接器的長度。

2 對 焊

IV級螺紋粗鋼筋的出廠長度為 9～10m,因此需要對焊接長后才可應用。對焊一般應在冷拉前進行,以免冷拉鋼筋高溫回火后失去冷拉所提高的強度。對焊質量應嚴格控制,IV鋼筋的對焊一般在對焊機上進行。40硅 2礬鋼筋的可焊性較好,焊后可不進行熱處理,但一般均采用閃光——預熱——閃光焊工藝來改善接頭性能。

3 鐓粗或軋絲

鋼筋端的張拉和錨固,除了焊接螺絲端桿的方法外,也可采用鐓頭錨具或軋制螺紋錨具(或稱軋絲錨具),以簡化錨固方法和節約優質鋼材。

采用鐓頭錨懸時,對于直徑在 12mm以下的鋼筋可采用液壓冷鐓機將鋼筋端頭鐓粗成圓頭,并利用開孔的鋼墊板組成錨具。對于較粗的鋼筋需要用熱鐓法來加工,即可利用對焊機將鋼筋加熱加壓形成鐓頭。直徑大于 22mm的鋼筋,因鐓粗時需用較大的壓力,則可采用鍛壓方法加工成鐓頭。IV級鋼筋在鐓制后一般尚應進行熱處理,以消除共脆硬組織。鐓頭制成后要進行外觀檢查,不得有燒傷、歪斜及裂縫。

采用軋制螺紋錨具時,關鍵在于鋼筋端部的螺紋加工(簡稱軋絲)。通常可利用特制的鋼模通過壓力機進行冷壓軋絲,軋絲后鋼筋的平均直徑與原鋼筋相差無幾,而且還可以提高鋼筋的強度。國外也有直接采用熱軋螺紋鋼筋作為預應力筋,在此情況下既避免螺絲端桿的焊接問題,也不必進行軋絲,使施工更趨方便。

4 冷 拉

為了提高鋼筋的強度和節約鋼材,預應力粗鋼筋在使用前一般需要進行冷拉(即在常溫下,用超過鋼筋屈服強度的拉力拉伸鋼筋)。

鋼筋冷拉按照控制方法可分為“單控”(即僅控制冷拉伸長率)和“雙控”(即同時控制應力和冷拉伸長率)兩種。目前由于受鋼材質量的影響即使同一種規格的鋼筋,采用相同冷拉伸長率冷拉后所建立的屈服強度并不一致,或在同一控制應力下,伸長率又極不一致。因此單按哪一種控制都不能保證質量,最好能采用。“雙控”冷拉,這樣既可保證質量,還可在設計上充分利用鋼材強度。采用雙控冷拉時應以應力控制為主,伸長率控制為輔。在沒有測力設備的情況下,只能采用“單控冷拉刀”。

冷拉控制應力和伸長率規定如表 1。當用雙控冷拉時,如鋼筋已拉到控制應力,而伸長率尚未超過允許值,則認為合格,若鋼筋已達到允許伸長率,而應力還小于控制應力,則這根鋼筋應降低強度使用。

表 1 冷拉控翩應力和伸長率

鋼筋冷拉前,應先算出冷拉拉力值和伸長值,以作為控制應力σ和伸長率 γ的控制依據。拉力值即為表 1所列控制應力與鋼筋冷拉前公稱截面積的乘積(N=σAg);伸長值即為測量開始時鋼筋實際長度與冷拉伸長率的乘積(ΔL=γL),當鋼筋用連接桿接長時,應計入其彈性伸長。

冷拉操作注意事項。

(1)冷拉速度不宜過快,一般控制在 0.3～0.4 cm/s或每秒鐘應力增長 5 000 kPa左右。

(2)當雙控冷拉時,先張拉到千斤頂壓力表讀數為 10%總拉力值時即停車,此時作為測量伸長值的始點。為了核對鋼筋的分段冷拉率與總冷率是否相符,可在同一根鋼筋上,按 1m為一段(至少取三段)用鉛絲扎緊為標記。繼續拉伸鋼筋至總拉力值時,立即停車,并應靜停 1～2m in后,測量伸長值。然后放松至初拉力值,再量出每一段鉛絲之間的距離,測出彈性回縮率。

(3)當為單控冷拉時,先用不太大的力將鋼筋拉直,放松冷拉力,作出總伸長值標記,再逐漸拉伸至達到標記處時,立即剎車,稍停 1～2min后再放松全部冷拉力。

(4)冷拉完每一根鋼筋要做標記、編號,并將各項數值記入冷拉記錄,以作使用組編預應力筋的依據。鑒于冷拉時往往出現應力都達到,而冷拉率可能有大有小的現象,對此就可按照冷拉記錄選用冷拉率比較接近(相差不超過0.5%)的鋼筋作為一組使用。冷拉率超過規定參數者不能用作預應力筋,或進行取樣檢驗后只能降低強度使用。