淺析對(duì)預(yù)應(yīng)力簡(jiǎn)支梁張拉伸長(zhǎng)值的影響因素

陳 振 強(qiáng)， 姬 騰

(中國(guó)水利水電第十工程局有限公司 三分局，四川 都江堰 611830)

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淺析對(duì)預(yù)應(yīng)力簡(jiǎn)支梁張拉伸長(zhǎng)值的影響因素

陳 振 強(qiáng)， 姬 騰

(中國(guó)水利水電第十工程局有限公司 三分局，四川 都江堰 611830)

預(yù)應(yīng)力張拉是以張拉力和伸長(zhǎng)值進(jìn)行雙控制,以梁的設(shè)計(jì)參數(shù)確定張拉力，以伸長(zhǎng)值進(jìn)行校核, 實(shí)際伸長(zhǎng)值與理論伸長(zhǎng)值的差值應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求；設(shè)計(jì)無(wú)規(guī)定時(shí), 實(shí)際伸長(zhǎng)值與理論伸長(zhǎng)值的差值應(yīng)控制在6%以內(nèi), 否則應(yīng)暫停張拉, 待查明原因并采取措施予以調(diào)整后方可繼續(xù)張拉。但在實(shí)際施工過(guò)程中經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)超出6%的現(xiàn)象，其影響因素很多且在施工中很難控制。介紹了場(chǎng)內(nèi)預(yù)制梁所遇到的問(wèn)題并說(shuō)明了其產(chǎn)生的原因。

預(yù)應(yīng)力簡(jiǎn)支梁；張拉；伸長(zhǎng)值；因素

1 概 述

在預(yù)制預(yù)應(yīng)力簡(jiǎn)支梁施工中，鋼絞線的張拉是其最重要的一道工序，直接影響到橋梁的使用壽命和行車安全。而張拉時(shí)預(yù)應(yīng)力筋的伸長(zhǎng)值是控制及判斷該工序質(zhì)量的重要依據(jù)之一。筆者結(jié)合施工現(xiàn)場(chǎng)遇到的問(wèn)題，淺析了對(duì)預(yù)應(yīng)力簡(jiǎn)支梁張拉伸長(zhǎng)值的影響因素。

2 對(duì)預(yù)應(yīng)力簡(jiǎn)支架張拉伸長(zhǎng)值產(chǎn)生影響的因素

2.1 伸長(zhǎng)值測(cè)量方法的影響

鋼絞線實(shí)際伸長(zhǎng)量的測(cè)量方法多種多樣，目前使用較多的是直接測(cè)量張拉端千斤頂活塞伸出量的方法，但該測(cè)量方法存在一定的誤差。因?yàn)楣ぞ咤^端夾片張拉前經(jīng)張拉操作人員用鋼管敲緊后，在張拉到15%σk時(shí)，因鋼絞線受力夾片會(huì)向內(nèi)滑動(dòng)，在張拉到30%σk時(shí)，夾片又會(huì)繼續(xù)向內(nèi)滑動(dòng)，此時(shí)，通過(guò)測(cè)量千斤頂?shù)纳扉L(zhǎng)量得到的15%～30%σk的伸長(zhǎng)量就比鋼絞線的實(shí)際伸長(zhǎng)值長(zhǎng)1～2 mm，若以15%～30%σk的伸長(zhǎng)量作為0%～15%σk的伸長(zhǎng)量，則在0%～30%σk的張拉控制段內(nèi)鋼絞線的伸長(zhǎng)量就存在2～3 mm的誤差。

從30%σk張拉到100%σk時(shí)，鋼絞線的夾片又有2～3 mm的滑動(dòng)，按最小值滑動(dòng)量計(jì)算單端鋼絞線的伸長(zhǎng)量就存在3～4 mm的誤差，兩側(cè)同時(shí)張拉時(shí)共計(jì)有約6～8 mm的誤差(誤差值的大小取決于工具錨夾片的打緊程度)。因此，使用測(cè)量千斤頂活塞的方法測(cè)出的值均偏大。筆者推薦的測(cè)量方法為：將一個(gè)標(biāo)尺固定在鋼絞線上，不論經(jīng)過(guò)幾個(gè)行程，均以此來(lái)量測(cè)分級(jí)鋼絞線的長(zhǎng)度，其累計(jì)的結(jié)果就是初應(yīng)力與終應(yīng)力之間的實(shí)測(cè)伸長(zhǎng)值。

2.2 張拉機(jī)具的影響

目前普遍采用的是低松馳性鋼絞線, 且施加預(yù)應(yīng)力的千斤頂多數(shù)為自錨式。預(yù)應(yīng)力張拉力應(yīng)為設(shè)計(jì)張拉控制力與千斤頂內(nèi)摩阻力、鋼束與錨具的摩阻力之和。鋼束與錨具的摩阻力可以通過(guò)試驗(yàn)測(cè)定, 且千斤頂內(nèi)摩阻力在標(biāo)定千斤頂時(shí)已測(cè)定。在設(shè)計(jì)圖紙上，有的提供控制應(yīng)力σcon值, 有的提供張拉控制力Ncon值。 如果提供的是σcon值, 則應(yīng)將σcon×Ap轉(zhuǎn)換成Ncon, 所以，Ap(鋼絞線截面積) 應(yīng)取實(shí)際面積, 否則Ncon就會(huì)存在偏差。錨圈口摩阻力與鋼絞線直徑、限位板槽深有關(guān),鋼絞線的實(shí)際直徑與公稱直徑有偏差, 如公稱直徑為15.24 mm的鋼絞線有的實(shí)際直徑已達(dá)到15.6 mm, 普遍在15.4 mm 左右, 因此，合理地選擇限位板的槽深至關(guān)重要。限位板槽深過(guò)小, 張拉過(guò)程中夾片牙型易刮傷鋼絞線, 同時(shí)牙型亦有損傷, 夾片跟進(jìn)時(shí)抓住鋼絞線的能力變?nèi)? 造成錨固時(shí)夾片跟進(jìn)不齊且摩阻大。如果限位板槽深過(guò)大則夾片自由活動(dòng)量大, 夾片跟進(jìn)不同步, 外露不齊且內(nèi)縮量容易超限；夾片外露不齊也是產(chǎn)生滑束的潛在因素。預(yù)應(yīng)力張拉是通過(guò)油壓表的讀數(shù)來(lái)控制張拉力的, 而千斤頂和油壓表在標(biāo)定時(shí)亦會(huì)存在誤差, 且千斤頂?shù)臉?biāo)定誤差可達(dá)2%, 在張拉過(guò)程中油壓較大時(shí), 因表針的晃動(dòng)誤差可達(dá)3% ～ 4% , 操作人員讀表時(shí)亦會(huì)存在誤差, 對(duì)實(shí)際張拉應(yīng)力均會(huì)產(chǎn)生影響,因此，應(yīng)選擇精度較高的油壓表。另外，千斤頂因長(zhǎng)時(shí)間使用可能會(huì)出現(xiàn)油封老化的現(xiàn)象, 導(dǎo)致千斤頂漏油而無(wú)法進(jìn)行持荷, 難以達(dá)到設(shè)計(jì)要求的張拉力。油表在受到外力碰撞或受熱、受潮過(guò)度等均可能會(huì)出現(xiàn)故障，與千斤頂?shù)膶?duì)應(yīng)關(guān)系發(fā)生改變都有可能導(dǎo)致張拉應(yīng)力變小，因此，張拉設(shè)備在使用過(guò)程中要經(jīng)常進(jìn)行保護(hù)、經(jīng)常進(jìn)行保養(yǎng)。當(dāng)千斤頂使用超過(guò)6個(gè)月或300次或在使用過(guò)程中出現(xiàn)不正常現(xiàn)象或檢修以后應(yīng)重新進(jìn)行檢驗(yàn)；進(jìn)行張拉設(shè)備的檢校應(yīng)盡量到資質(zhì)等級(jí)高、信譽(yù)好的試驗(yàn)檢測(cè)機(jī)構(gòu)。

2.3 夾片內(nèi)縮量的影響

在張拉過(guò)程中, 工具夾片開(kāi)始工作, 隨著張拉力的增加漸漸內(nèi)縮, 其內(nèi)縮值可以進(jìn)行量測(cè)。張拉前用專用工具夾緊工具夾片, 待張拉到初應(yīng)力時(shí), 量測(cè)夾片的外露長(zhǎng)度與張拉到最大應(yīng)力時(shí)量測(cè)到的夾片的外露值, 兩者的差值經(jīng)換算即可得到工具夾片的內(nèi)縮值。 每個(gè)張拉端工具夾片的內(nèi)縮值一般為3～5 mm , 在計(jì)算實(shí)際伸長(zhǎng)值時(shí)需要考慮該因素, 實(shí)際量測(cè)的伸長(zhǎng)值應(yīng)減去工具夾片的內(nèi)縮值而不應(yīng)加上, 否則將會(huì)加大實(shí)際伸長(zhǎng)值與理論伸長(zhǎng)值的差值。回油后，工作夾片開(kāi)始工作, 而工具夾片則退出工作。工作夾片也有內(nèi)縮值, 該值等于限位板的槽深減去工作夾片的外露值, 每端一般為3 mm 左右。但實(shí)際伸長(zhǎng)值不應(yīng)考慮該值, 工作夾片內(nèi)縮會(huì)引起預(yù)應(yīng)力的損失, 設(shè)計(jì)在確定張拉控制應(yīng)力時(shí)應(yīng)予以考慮。夾片內(nèi)縮量考慮的是否正確，對(duì)短束的影響比較大。

2.4 初應(yīng)力推算伸長(zhǎng)值的影響

由于在最初張拉時(shí)各根預(yù)應(yīng)力筋的松緊、彎曲程度不一致, 為了克服張拉初期處于松馳狀態(tài)的預(yù)應(yīng)力筋與周圍孔壁的摩擦力以及鋼絞線的滑移帶來(lái)的伸長(zhǎng)值的不合理, 預(yù)應(yīng)力筋張拉時(shí)，應(yīng)先調(diào)整到初應(yīng)力, 初應(yīng)力宜為張拉控制應(yīng)力的10% ～ 25%；對(duì)于較短跨的預(yù)應(yīng)力筋初應(yīng)力取10%, 對(duì)于大跨度、多跨連續(xù)的預(yù)應(yīng)力筋初應(yīng)力建議取15% 或20%。從初應(yīng)力開(kāi)始量測(cè)實(shí)際伸長(zhǎng)值會(huì)使實(shí)際伸長(zhǎng)值與理論伸長(zhǎng)值的誤差較小, 對(duì)于預(yù)應(yīng)力筋初應(yīng)力的理論伸長(zhǎng)值應(yīng)進(jìn)行推算, 所推算出的伸長(zhǎng)值既可采用相鄰級(jí)的伸長(zhǎng)值, 也可采用從初應(yīng)力到張拉應(yīng)力量測(cè)的伸長(zhǎng)值按初應(yīng)力占張拉力的百分?jǐn)?shù)進(jìn)行推算。從張拉數(shù)據(jù)看, 張拉力較小時(shí)的伸長(zhǎng)值比較大時(shí)的伸長(zhǎng)值大。當(dāng)張拉力達(dá)到2倍的初應(yīng)力時(shí)，應(yīng)增加1次量測(cè)，以減少量測(cè)讀數(shù)，采用相鄰的伸長(zhǎng)值來(lái)推算結(jié)果，會(huì)加大量測(cè)誤差。筆者建議：采用第二種方法進(jìn)行推算。

2.5 施工方面的影響

銹蝕較重的預(yù)應(yīng)力筋和銹蝕較重的金屬波紋管都會(huì)使孔道內(nèi)的摩擦系數(shù)增大, 因此，在施工過(guò)程中，要防止預(yù)應(yīng)力筋和波紋管銹蝕。施工不當(dāng)造成波紋管破裂, 致使水泥漿或混凝土侵入波紋管內(nèi)而使張拉時(shí)預(yù)應(yīng)力筋無(wú)法張拉伸長(zhǎng), 甚至無(wú)法張拉, 造成起拱度偏小。施工不當(dāng)造成波紋管變形、移位, 張拉時(shí)增大預(yù)應(yīng)力筋的摩阻力, 使得其實(shí)際伸長(zhǎng)值變小。由于預(yù)應(yīng)力筋一般在普通鋼筋綁扎過(guò)程中或之后定位綁扎定位困難, 很難做到十分準(zhǔn)確。 波紋管與喇叭管之間過(guò)渡不順暢, 有的波紋管伸入到喇叭管內(nèi)造成錨墊板偏位；有時(shí)，為了方便施工，張拉槽口鋼絞線與墊板不夠完全垂直而造成伸長(zhǎng)值偏大或偏小。在澆筑混凝土?xí)r, 部分水泥砂漿進(jìn)入喇叭管且清理不干凈、千斤頂工作范圍內(nèi)遇到障礙物都會(huì)加大預(yù)應(yīng)力的損失，造成伸長(zhǎng)值偏小。兩端張拉時(shí)不能同步, 有時(shí)相差較大, 亦會(huì)造成長(zhǎng)束預(yù)應(yīng)力鋼絞線與孔道波紋管的正反摩擦 , 因此，張拉時(shí)要做到分級(jí)同步張拉。

[1] 范立礎(chǔ).橋梁工程(上)第二版[M].北京：人民交通出版社，2001.

[2] 楊文淵，徐 犇.橋梁施工工程師手冊(cè)[M].北京：人民交通出版社，2003.

[3] 東南大學(xué)，同濟(jì)大學(xué)，天津大學(xué).混凝土結(jié)構(gòu)(下)[M].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2003.

[4] 車宏亞.鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)原理[M].天津：天津大學(xué)出版社，1990.

(責(zé)任編輯：李燕輝)

2016-08-15

TV546;TV51

B

1001-2184(2016)05-0043-02

陳振強(qiáng)(1966-)，男，甘肅隴西人，副分局長(zhǎng)，工程師，學(xué)士，從事水利水電工程施工技術(shù)與管理工作；

姬 騰(1985-)，男，陜西榆林人，助理工程師，學(xué)士，從事水利水電工程施工技術(shù)與管理工作.