超長預應力束伸長量偏差過大原因分析與對策

陳明玉

關鍵詞：超長預應力束，張拉，伸長量偏差，對策，驗證

一、工程概況：

江海大道西段快速化改造工程位于南通市港閘區(qū)，C標段主線高架橋和南憩亭南、北側地面橋上部結構均為預應力混凝土連續(xù)梁。其中40+60+40m跨連續(xù)箱梁4聯(lián)，25.8+2×26+25m跨連續(xù)箱梁1聯(lián)、2×30m跨連續(xù)箱梁12聯(lián)，共計17聯(lián)。箱梁結構均為縱橫向預應力體系。預應力采用φS15.2高強低松弛鋼絞線，控制張拉應力σcon=0.75fpk。預應力采用兩端張拉，應力應變雙控，預應力管道采用塑料波紋管。

二、伸長率偏差及原因分析：

在長束預應力筋張拉時，發(fā)現(xiàn)其伸長量偏差過大問題較突出。項目部專門成立了質量活動小組，從設備、人員、材料、方法、環(huán)境等五個方面進行了現(xiàn)場核驗和討論分析，發(fā)現(xiàn)主要存在以下原因：

1）、鋼絞線彈性模量不一。

2）、錨墊板、波紋管安裝不準確。

3）、波紋管進漿。

4）、曲線超長，μ值沒有參考。

三、制定對策：

1.要因：鋼絞線彈性模量不一。對策：制定采購、試驗、存放、發(fā)放制度。目標：確保每束鋼絞線彈性模量一致及計算用彈模與實際施工彈模一致。措施：①按批進行試驗，確定每批彈模。②建立嚴格的存放、發(fā)放制度，明確每批鋼絞線所用部位。③分批計算伸長量。

2.要因：錨墊板、波紋管安裝位置、角度不準確。對策：嚴格執(zhí)行層層交底與“三檢”制度，加強檢查。目標：確保錨墊板位置、角度準確；波紋管坐標在規(guī)范允許誤差范圍內。措施：①鋼筋工程施工完畢后及砼澆筑前檢查波紋管坐標。②波紋管固定加密。③實測張拉槽口，齒塊位置、角度準確。

3.要因：波紋管進漿。對策：制定專項澆筑方案。目標：混凝土澆筑后，確保鋼絞線能順利穿進波紋管內。措施：①加強波紋管原材檢驗。②制定砼澆筑順序。③對張拉人員進行培訓。④及時對滲漏的砼漿進行清理。

4.要因：曲線超長μ值確不定。對策：測定超長束應力損失及管道摩阻系數(shù)μ。目標：確定μ值。措施：①規(guī)范澆筑施工。②進行預應力損失試驗。。

四、對策實施：

1、制定鋼鉸線采購、試驗、存放、使用登記制度：經(jīng)過篩選，選擇同一鋼鉸線廠作為本工程唯一的供應單位。鋼絞線按批次存放和使用，并做好記錄。在編束時保證同一束鋼鉸線來自同一批次。以每批鋼鉸線檢驗所得的彈性模量作為理論伸長值的計算參數(shù)。

2、加強預應力筋安裝檢查：預應力安裝時，嚴格檢查張拉槽口、齒塊模板的安裝位置及錨墊板安裝角度。檢查預應力管道安裝的位置，嚴格控制偏差。

3、制定專項澆筑振搗方案：1）、澆筑時盡量減少對波紋管的振搗。通過振搗腹板混凝土來完成底板澆筑，這樣澆筑能很好的控制底板厚度及混凝土用量。但是此種澆筑方法不可避免的需要對腹板重復振搗，造成集中位于該處的波紋管破損漏漿。后調整混凝土澆筑順序，先從腹板下部分混凝土，振搗密實后再從箱頂板的預留孔下混凝土澆筑底板剩余部分，然后再澆筑腹板剩余混凝土直至腹板頂，盡量減少波紋管破損的機率。在澆筑過程中，嚴格控制混凝土的塌落度。

2）箱梁澆筑前，在波紋管內預設有一定硬度的塑料管?；炷脸跄?，抽出塑料管，并用水清洗管道。

4、超長束張伸長量重新計算：為了得到最接近實際的理論伸長量，與設計院溝通后，重新計算伸長量。根據(jù)《公路橋涵施工技術規(guī)范》（JTG/T F50-2011）規(guī)定：

△L=PL[1-e-（kL+μθ）]/AyEp（kL+μθ）

P--預應力鋼絞線張拉端的張拉力；

L--預應力鋼絞線的長度；

Ay--預應力鋼絞線的面積；

EP--預應力鋼絞線的彈性模量；

θ--從張拉端至計算截面曲線孔道部分切線的夾角之和；

k--孔道每米局部偏差對摩擦的影響系數(shù)；

μ--預應力鋼筋與孔道壁的摩擦系數(shù)。

計算中各參數(shù)確定：

1）根據(jù)《公路橋涵施工技術規(guī)范》（JTG/T F50-2011）規(guī)定：系數(shù)k取值0.0015（本工程采用塑料波紋管）。

2）試驗確定μ取值

為了測試預應力超長束張拉時由于管道曲線引起的摩擦損失值，選擇在連續(xù)箱梁87#～89#腹板上F1a、F1b兩束預應力束測試試驗。試驗采用鋼弦式應力環(huán)及應變計結合測試方法進行。

試驗過程中要求對試驗預應力束進行單端張拉，即一端安裝工作錨錨固，一端安裝千斤頂張拉，張拉力達到設計控制張拉力的10%、20%、30%、40%和50%時，分別實測出張拉端和錨固端的鋼弦式壓力環(huán)的壓力值，從而得出在張拉端和錨固端處預應力鋼束內的拉力值，根據(jù)張拉端和錨固端預應力鋼束拉力的差值，計算出各試驗預應力束張拉力的摩擦損失值，并由此推算出各試驗預應力束的摩阻。

依據(jù)《公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規(guī)范（JTG D62-2004）》第6.2.2條的規(guī)定，預應力鋼筋與管道之間的摩擦損失應按下式計算：

δs1=δk〔1-e-（μθ﹢kx）〕

δs1—摩擦損失應力值；

δk—張拉錨下控制應力；

μ—預應力鋼筋與管道之間的摩擦系數(shù)；

θ—從張拉端至計算截面曲線管道部分切線的夾角之和（rad）；

k—管道每米局部偏差對摩擦的影響系數(shù)；

x—從張拉端至計算截面的管道長度（m）。

3）選用實際的彈性模量

設計圖紙中給定的彈性模量為E=1.95x105Mpa，而根據(jù)鋼絞線拉伸試驗結果測定的彈性模量值大小不一，不同批次的鋼絞線彈性模量在1.91x105Mpa～2.01x105Mpa之間。

86#～89#聯(lián)腹板束伸長量

經(jīng)過重新計算后，理論伸長量與實際伸長量更接近，偏差率大大減少。

五、結束語

通過分析和現(xiàn)場驗證，找出了本工程伸長值偏差過大的主要原因，確定了超長束的張拉參數(shù)，重新優(yōu)化了施工工藝。經(jīng)實踐證明，在后期連續(xù)箱梁施工過程中，困擾前期超長束預應力張拉伸長量偏差過大的問題，得到了較好的解決。

參考文獻：

[1]《公路橋涵施工技術規(guī)范》（JTG/T F50-2011）.

[2]《公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規(guī)范》（JTG D62-2004）.

[3]《預應力混凝土用鋼絞線》（GB/T5224-2003）.

（作者單位：江蘇建科工程咨詢有限公司）