先张法简支梁预应力筋的制备

李 罡,王仕学

(1.佳木斯市公路管理站;2.黑龙江省公路工程监理咨询公司)

1 下 料

钢筋下料前应先做原材料检验和冷拉试验,以确定其冷拉伸长率和弹性回缩率等值。钢筋下料长度应根据台座长度、梁长、焊接接头压缩长度、冷拉伸长率、弹性回缩率等综合考虑决定。下料长度必须精确计算,以防止下料过长或过短造成浪费或给张拉、锚固带来困难。

预应力筋在加工前的下料长度一般可按下式计算

式中:L为钢筋下料的总长度(不包括两端螺丝端杆或夹具需要的长度);l0为预应力筋加工后需要的长度(即经对焊和冷拉后要求的长度);b为每个对焊接头的压缩损耗量,一般为 8～4 cm;n为对焊接头数量(包括焊接两端螺丝端杆的接头);γ为钢筋冷拉伸长率(%),由试验确定;δ为钢筋冷拉后的弹性回缩率(‰),由试验确定。

在长线式台座上同时生产几片梁时,下料长度应包括梁与梁间连接器的长度。

2 对 焊

IV级螺纹粗钢筋的出厂长度为 9～10m,因此需要对焊接长后才可应用。对焊一般应在冷拉前进行,以免冷拉钢筋高温回火后失去冷拉所提高的强度。对焊质量应严格控制,IV钢筋的对焊一般在对焊机上进行。40硅 2矾钢筋的可焊性较好,焊后可不进行热处理,但一般均采用闪光——预热——闪光焊工艺来改善接头性能。

3 镦粗或轧丝

钢筋端的张拉和锚固,除了焊接螺丝端杆的方法外,也可采用镦头锚具或轧制螺纹锚具(或称轧丝锚具),以简化锚固方法和节约优质钢材。

采用镦头锚悬时,对于直径在 12mm以下的钢筋可采用液压冷镦机将钢筋端头镦粗成圆头,并利用开孔的钢垫板组成锚具。对于较粗的钢筋需要用热镦法来加工,即可利用对焊机将钢筋加热加压形成镦头。直径大于 22mm的钢筋,因镦粗时需用较大的压力,则可采用锻压方法加工成镦头。IV级钢筋在镦制后一般尚应进行热处理,以消除共脆硬组织。镦头制成后要进行外观检查,不得有烧伤、歪斜及裂缝。

采用轧制螺纹锚具时,关键在于钢筋端部的螺纹加工(简称轧丝)。通常可利用特制的钢模通过压力机进行冷压轧丝,轧丝后钢筋的平均直径与原钢筋相差无几,而且还可以提高钢筋的强度。国外也有直接采用热轧螺纹钢筋作为预应力筋,在此情况下既避免螺丝端杆的焊接问题,也不必进行轧丝,使施工更趋方便。

4 冷 拉

为了提高钢筋的强度和节约钢材,预应力粗钢筋在使用前一般需要进行冷拉(即在常温下,用超过钢筋屈服强度的拉力拉伸钢筋)。

钢筋冷拉按照控制方法可分为“单控”(即仅控制冷拉伸长率)和“双控”(即同时控制应力和冷拉伸长率)两种。目前由于受钢材质量的影响即使同一种规格的钢筋,采用相同冷拉伸长率冷拉后所建立的屈服强度并不一致,或在同一控制应力下,伸长率又极不一致。因此单按哪一种控制都不能保证质量,最好能采用。“双控”冷拉,这样既可保证质量,还可在设计上充分利用钢材强度。采用双控冷拉时应以应力控制为主,伸长率控制为辅。在没有测力设备的情况下,只能采用“单控冷拉刀”。

冷拉控制应力和伸长率规定如表 1。当用双控冷拉时,如钢筋已拉到控制应力,而伸长率尚未超过允许值,则认为合格,若钢筋已达到允许伸长率,而应力还小于控制应力,则这根钢筋应降低强度使用。

表 1 冷拉控翩应力和伸长率

钢筋冷拉前,应先算出冷拉拉力值和伸长值,以作为控制应力σ和伸长率 γ的控制依据。拉力值即为表 1所列控制应力与钢筋冷拉前公称截面积的乘积(N=σAg);伸长值即为测量开始时钢筋实际长度与冷拉伸长率的乘积(ΔL=γL),当钢筋用连接杆接长时,应计入其弹性伸长。

冷拉操作注意事项。

(1)冷拉速度不宜过快,一般控制在 0.3～0.4 cm/s或每秒钟应力增长 5 000 kPa左右。

(2)当双控冷拉时,先张拉到千斤顶压力表读数为 10%总拉力值时即停车,此时作为测量伸长值的始点。为了核对钢筋的分段冷拉率与总冷率是否相符,可在同一根钢筋上,按 1m为一段(至少取三段)用铅丝扎紧为标记。继续拉伸钢筋至总拉力值时,立即停车,并应静停 1～2m in后,测量伸长值。然后放松至初拉力值,再量出每一段铅丝之间的距离,测出弹性回缩率。

(3)当为单控冷拉时,先用不太大的力将钢筋拉直,放松冷拉力,作出总伸长值标记,再逐渐拉伸至达到标记处时,立即刹车,稍停 1～2min后再放松全部冷拉力。

(4)冷拉完每一根钢筋要做标记、编号,并将各项数值记入冷拉记录,以作使用组编预应力筋的依据。鉴于冷拉时往往出现应力都达到,而冷拉率可能有大有小的现象,对此就可按照冷拉记录选用冷拉率比较接近(相差不超过0.5%)的钢筋作为一组使用。冷拉率超过规定参数者不能用作预应力筋,或进行取样检验后只能降低强度使用。