预应力钢绞线理论伸长值的分析及施工注意事项-论文.pdf

建材世界2014年第35卷第3期doi：10．3963／j．issn．1674-6066．2014．03．018预应力钢绞线理论伸长值的分析及施工注意事项白晓红(山西省晋中路桥建设集团有限公司，晋中030600)摘要：随着我国工程建设的大规模展开，预应力技术在我国工程建设中被广泛使用。该文从理论角度讨论了预应力钢绞线伸长值的计算方法，着重阐述了预应力钢绞线施工关键技术及其注意事项。关键词：预应力钢绞线；理论伸长值；施工；注意事项AnalysisofTheoreticalValueofElongationofPrestressedSteelStrandandtheNoteinItsConstructionBAIXiao—hong(Shan~JinzhongRoad&BridgeConstructionGroupCo，Ltd，Jinzhong030600，China)Abstract：WiththedevelopmentofChinaSeconomyandconstruction，prestresstechnologyiswidelyusedintheconstructionoftheprojectinthecountry．Thisarticlediscussesthecalculationofelongationvaluesofprestressedsteelstrandfromthetheoreticallevel，focusesonthekeytechnologyofprestresssteelstrandanditsnoteinconstruction．Keywords：prestressedsteelstrand；theoreticalvalueofelongation；construction；note以预应力钢绞线作为大跨度桥梁工程和路基高边坡加固工程中施加预应力的媒介，是我国公路工程和铁路工程建设中普遍使用的材料和工艺。预应力钢绞线预应力的施加、锚固方法及张拉应力、伸长量的理论计算方法在相应工程建设规范和行业标准中均有涉及。在工程实践中，预应力钢绞线在预应力作用下伸长值的测量、预应力钢绞线在锚具中回缩量的测量均十分困难，且各个施工单位的试验测量方法均不一致，这就对预应力张拉质量控制指标的分析判断产生了一定影响。基于上述现状，该文从理论角度讨论了预应力钢绞线伸长值的计算方法，着重阐述了预应力钢绞线施工关键技术及其注意事项，为广大预应力工作人员提供了参考。1预应力钢绞线理论伸长值计算分析预应力钢绞线的张拉质量控制提出了应力、应变的双控要求。在施工过程中，应以预应力钢绞线应力控制为主，以钢绞线伸长值为检校标准。预应力钢绞线的时间伸长值与理论伸长值之差应控制在6之内，否则需要暂停施工，待查明造成差值的原因并予以适当调整后方可继续预应力钢绞线的张拉工作。由上述分析可知，预应力钢绞线的理论伸长值计算的准确性直接关系到预应力张拉施工的工程质量，这也是施工过程是否满足设计要求的重要参数之一。因此，在预应力钢绞线张拉施工前必须准确计算预应力钢绞线的理论伸长值。1．1预应力钢绞线理论伸长值计算公式《公路桥梁施工技术规范》(JTJ04l一2OOO)中关于预应筋伸长值计算，采用公式(1)：AL=(1)式中，△L为预应力钢绞线理论伸长值，cm；P为预应力钢绞线平均张力，N；L为预应力钢绞线的计算长度收稿日期：2014—03-06．作者简介：白晓红(1981一)，助理工程师．E-mail：573288113@qq．com67 建材世界2014年第35卷第3期(孔道长度+张拉工作长度)，cm；A为预应力钢绞线截面面积，mm；E为预应力钢绞线弹性模量，MPa。预应力钢绞线的平均张力计算，采用公式(2)P一===P×式中，P为预应力钢绞线张拉端的张拉力，；0为从张拉端至计算截面曲线孔道部分切线的夹角之和，rad；k为孔道每米局部偏差对摩擦的影响系数；为预应力钢绞线与孔道壁之间的摩擦系数；X为孔道长度，m。1．2预应力钢绞线理论伸长值计算过程中的注意事项1)预应力钢绞线弹性模量的取值对其理论伸长量的计算具有较大影响。在实际施工过程中，施工单位应按照规范相应要求对预应力钢绞线进行进场检测，以进一步确定此批预应力钢绞线的力学性能。每批次钢绞线检测重量不宜大于60t，根据钢绞线的力学性能试验确定使用本工程的预应力钢绞线的实际弹性模量。一艘隋况下，E取值通常为2．0×10MPa。2)由于工程的多样性与复杂性，预应力钢绞线的布置形式往往不一而足。在特殊情况下，由于预应力钢绞线为曲线且其空间结构复杂，预应力钢绞线的摩阻损失较大，因此孔道每米局部偏差对摩擦的影响系数k和预应力钢绞线与孔道壁之间的摩擦系数的取值对预应力钢绞线理论伸长值的计算具有重大影响。在工程实践中，必须通过相关试验检测手段在规范允许的范围内选取k、的数值，并将其及时反馈至设计单位以进一步的指导现场的施工工作。k、一般情况下的取值分别为0．001和0．19。3)预应力钢绞线张拉平衡点的计算应区分对称张拉和不对称张拉。在预应力钢绞线对称张拉的情况下只需计算单边的预应力钢绞线张拉伸长量，总的张拉伸长量即为单边张拉伸长量的两倍。在预应力钢绞线非对称张拉的情况下必须首先寻找张拉平衡点，然后计算张拉平衡点左右两侧的单边张拉伸长量，两者之和即为预应力钢绞线总张拉伸长量。在实际工程计算中，往往需要试算钢绞线两端某点的张拉力，经若干次推算后得到左右两端张拉里平衡点即为预应力钢绞线平衡点。当然，由于预应力钢绞线空间布置的复杂性及其在孔道内受力情况的复杂性，预应力钢绞线两端的实际伸长量与计算结果可能有较大差异，但预应力钢绞线的总张拉伸长量应与理论计算结果大体上保持一致。2预应力钢绞线施工关键技术及其注意事项预应力混凝土结构常常是按照全预应力结构进行设计和计算的，在施工过程中准确的张拉预应力钢绞线十分重要。但在施工过程中常因预应力张拉控制不足、施工设备等原因造成工程质量缺陷，极易造成预应力混凝土构件预应力不足、开裂、承载力不足等病害，因此在施工中必须严格把控预应力钢绞线的张拉工序。2．1预应力钢绞线张拉施工关键技术张拉控制应力能否达到预应力设计值直接关系到与预应力的张拉效果，预应力张拉控制应力是预应力钢绞线张拉质量控制的重中之重。预应力张拉控制应力必须达到规定的设计值，当考虑到材料自身特性，又往往不能超过设计规定的最大张拉控制应力。在实际施工中，为准确掌握预应力钢绞线的张拉情况，采用以张拉应力控制为主、张拉伸长值进行校核的原则。预应力钢绞线张拉顺序应该按设计文件进行，当设计文件没有规定时，应避免混凝土构件截面出现不利的受力状态(大偏心受力状态)，保证混凝土构件在张拉过程中不宜出现过大的拉应力。对预应力钢绞线曲线布筋的情况，尤其需要注意混凝土构件边缘的拉应力，务必保证混凝土构件不出现开裂状态。基于上述分析，预应力钢绞线张拉时应首先张拉靠近混凝土构件截面形心的钢绞线，在预应力钢绞线对称布置的情况下应采用对称张拉的张拉顺序。当预应力钢绞线长度较大时提倡两端同时进行张拉施工。若设备张拉能力不足，应先固定一端、张拉另一端，然后再张拉上述固定端，即采用交错分级张拉的方法弥补设备能力不足的问题。对曲线布置的预应力钢绞线也应采用交错分级张拉的方法。当采用单边张拉施工时，虽然在张拉端达到了设计控制应力，但由于孔道长度大、钢绞线转角大、管道摩阻等原因，使得预应力在张拉过程中逐步损失，最终导致预应力不足，故单边张拉的施工方法是不可取的。此外，单边张拉的施工方法还极易出现断丝等张拉事故，危害施工的安全性。2．2预应力钢绞线张拉孔道压浆关键技术预应力管道压浆工作对后张法预应力构件的重要性不言而喻。预应力管道压浆工作能有效防止预应力68 建材世界2014年第35卷第3期钢绞线的锈蚀，并保证预应力钢绞线同混凝土结构的有效粘结，以达到预应力混凝土构件整体受力的效果，进一步增强预应力混凝土构件的承载力。同时为减轻锚固端的荷载，在施工过程中也应重视预应力管道压浆工作。基于上述分析，在施工过程中，要求压人孔道内的浆液应具有可靠地密实度，对其粘结强度和剪切强度也有相应要求，以保证预应力混凝土构件的整体工作性能。预应力管道压浆工作效果不理想往往会造成预应力钢绞线生锈，从而降低预应力混凝土构件的耐久性。在施工过程中，为有效保证预应力管道压浆工作，务必做到下述几点：1)水泥、水、外加剂和压浆设备均应符合设计文件及相应规范要求。2)水泥浆的水灰比、和易性、膨胀率和稠度等指标在现场检测后也应符合设计文件及相应规范要求。3)压浆前应检查压浆孔道的通畅性。4)压浆顺序正确。5)严格控制压浆压力和速度。6)如有条件可采用真空压浆技术。预应力管道压浆工作完成后应将端部的水泥浆液清洗干净，并对端部混凝土进行凿毛处理。2．3预应力钢绞线施工注意事项1)为减少因钢绞线定位不准或钢绞线线形偏差造成的预应力钢绞线管道摩阻损失增加的现象，在施工过程中应严格控制预应力线形控制节点的空间位置。在直线段每隔1m，曲线段每隔0．5m应采用仪器进行测量并纠偏。定位钢筋宜采用井字形钢筋，要求定位钢筋定位准确牢固。2)混凝土模板的支撑宜采用对拉螺栓固定外加斜撑加固，以有效保证混凝土浇筑过程中模板工程的稳定性，进一步避免预应力钢绞线线形的变化。3)若施工该过程中采用了波纹管，务必保证波纹管的密封箱良好。波纹管一旦出现破损、压扁等损坏时应及时采取修复或更换等措施。在混凝土的振捣过程中严禁敲打波纹管或在波纹管附近进行振捣作用，以免造成波纹管的起折、穿孔、变形等损坏。4)预应力钢绞线的张拉宜采用分级多行程张拉方法，并将单拉与群拉的方式有效结合。5)当张拉控制应力达到80以上时，应适当延长荷载的持续时间，以使预应力钢绞线充分伸长，有效保证预应力的张拉效果。6)如1．2所述，在预应力钢绞线伸长值的计算过程中，钢绞线进场时必须经过有关试验检测以确定其适用于本工程的实际弹性模量。3结语经过半个世纪的工程实践与探索发展。预应力施工技术已不断完善并趋于成熟。随着土木建设行业的发展，预应力技术必将会被更为广泛的采用。预应力混凝土结构常常是按照全预应力结构进行设计和计算的，在施工过程中准确的张拉预应力钢绞线十分重要，因此在施工中必须严格把控预应力钢绞线的张拉工作。预应力张拉工作是一个复杂的工程，在施工中必须把握工程施工技术及控制要点，并不断进行总结，才能提高施工水平，保证施工质量。参考文献[1]金云飞，李志锋，李博宁．预应力钢绞线理论伸长值的分析及施工注意事项[J]．住宅科技，2011，32(7)：55—57．E2]高辉，陈鹏．预应力钢绞线张拉伸长值的计算与施工操作[J]．中国新技术新产品，2009，17(14)：103．[3]贺仁贵．先张法预应力钢绞线的施工技术和工艺过程控制[J]．河北企业，2007，19(7)：68—69．E4]杨永平．箱梁后张法预应力钢绞线施工[J]．中国新技术新产品，2Oll，19(4)：157—159．69