浅析对预应力简支梁张拉伸长值的影响因素

陈 振 强， 姬 腾

(中国水利水电第十工程局有限公司 三分局，四川 都江堰 611830)



浅析对预应力简支梁张拉伸长值的影响因素

陈 振 强， 姬 腾

(中国水利水电第十工程局有限公司 三分局，四川 都江堰 611830)

预应力张拉是以张拉力和伸长值进行双控制,以梁的设计参数确定张拉力，以伸长值进行校核, 实际伸长值与理论伸长值的差值应符合设计要求；设计无规定时, 实际伸长值与理论伸长值的差值应控制在6%以内, 否则应暂停张拉, 待查明原因并采取措施予以调整后方可继续张拉。但在实际施工过程中经常会出现超出6%的现象，其影响因素很多且在施工中很难控制。介绍了场内预制梁所遇到的问题并说明了其产生的原因。

预应力简支梁；张拉；伸长值；因素

1 概 述

在预制预应力简支梁施工中，钢绞线的张拉是其最重要的一道工序，直接影响到桥梁的使用寿命和行车安全。而张拉时预应力筋的伸长值是控制及判断该工序质量的重要依据之一。笔者结合施工现场遇到的问题，浅析了对预应力简支梁张拉伸长值的影响因素。

2 对预应力简支架张拉伸长值产生影响的因素

2.1 伸长值测量方法的影响

钢绞线实际伸长量的测量方法多种多样，目前使用较多的是直接测量张拉端千斤顶活塞伸出量的方法，但该测量方法存在一定的误差。因为工具锚端夹片张拉前经张拉操作人员用钢管敲紧后，在张拉到15%σk时，因钢绞线受力夹片会向内滑动，在张拉到30%σk时，夹片又会继续向内滑动，此时，通过测量千斤顶的伸长量得到的15%～30%σk的伸长量就比钢绞线的实际伸长值长1～2 mm，若以15%～30%σk的伸长量作为0%～15%σk的伸长量，则在0%～30%σk的张拉控制段内钢绞线的伸长量就存在2～3 mm的误差。

从30%σk张拉到100%σk时，钢绞线的夹片又有2～3 mm的滑动，按最小值滑动量计算单端钢绞线的伸长量就存在3～4 mm的误差，两侧同时张拉时共计有约6～8 mm的误差(误差值的大小取决于工具锚夹片的打紧程度)。因此，使用测量千斤顶活塞的方法测出的值均偏大。笔者推荐的测量方法为：将一个标尺固定在钢绞线上，不论经过几个行程，均以此来量测分级钢绞线的长度，其累计的结果就是初应力与终应力之间的实测伸长值。

2.2 张拉机具的影响

目前普遍采用的是低松驰性钢绞线, 且施加预应力的千斤顶多数为自锚式。预应力张拉力应为设计张拉控制力与千斤顶内摩阻力、钢束与锚具的摩阻力之和。钢束与锚具的摩阻力可以通过试验测定, 且千斤顶内摩阻力在标定千斤顶时已测定。在设计图纸上，有的提供控制应力σcon值, 有的提供张拉控制力Ncon值。 如果提供的是σcon值, 则应将σcon×Ap转换成Ncon, 所以，Ap(钢绞线截面积) 应取实际面积, 否则Ncon就会存在偏差。锚圈口摩阻力与钢绞线直径、限位板槽深有关,钢绞线的实际直径与公称直径有偏差, 如公称直径为15.24 mm的钢绞线有的实际直径已达到15.6 mm, 普遍在15.4 mm 左右, 因此，合理地选择限位板的槽深至关重要。限位板槽深过小, 张拉过程中夹片牙型易刮伤钢绞线, 同时牙型亦有损伤, 夹片跟进时抓住钢绞线的能力变弱, 造成锚固时夹片跟进不齐且摩阻大。如果限位板槽深过大则夹片自由活动量大, 夹片跟进不同步, 外露不齐且内缩量容易超限；夹片外露不齐也是产生滑束的潜在因素。预应力张拉是通过油压表的读数来控制张拉力的, 而千斤顶和油压表在标定时亦会存在误差, 且千斤顶的标定误差可达2%, 在张拉过程中油压较大时, 因表针的晃动误差可达3% ～ 4% , 操作人员读表时亦会存在误差, 对实际张拉应力均会产生影响,因此，应选择精度较高的油压表。另外，千斤顶因长时间使用可能会出现油封老化的现象, 导致千斤顶漏油而无法进行持荷, 难以达到设计要求的张拉力。油表在受到外力碰撞或受热、受潮过度等均可能会出现故障，与千斤顶的对应关系发生改变都有可能导致张拉应力变小，因此，张拉设备在使用过程中要经常进行保护、经常进行保养。当千斤顶使用超过6个月或300次或在使用过程中出现不正常现象或检修以后应重新进行检验；进行张拉设备的检校应尽量到资质等级高、信誉好的试验检测机构。

2.3 夹片内缩量的影响

在张拉过程中, 工具夹片开始工作, 随着张拉力的增加渐渐内缩, 其内缩值可以进行量测。张拉前用专用工具夹紧工具夹片, 待张拉到初应力时, 量测夹片的外露长度与张拉到最大应力时量测到的夹片的外露值, 两者的差值经换算即可得到工具夹片的内缩值。 每个张拉端工具夹片的内缩值一般为3～5 mm , 在计算实际伸长值时需要考虑该因素, 实际量测的伸长值应减去工具夹片的内缩值而不应加上, 否则将会加大实际伸长值与理论伸长值的差值。回油后，工作夹片开始工作, 而工具夹片则退出工作。工作夹片也有内缩值, 该值等于限位板的槽深减去工作夹片的外露值, 每端一般为3 mm 左右。但实际伸长值不应考虑该值, 工作夹片内缩会引起预应力的损失, 设计在确定张拉控制应力时应予以考虑。夹片内缩量考虑的是否正确，对短束的影响比较大。

2.4 初应力推算伸长值的影响

由于在最初张拉时各根预应力筋的松紧、弯曲程度不一致, 为了克服张拉初期处于松驰状态的预应力筋与周围孔壁的摩擦力以及钢绞线的滑移带来的伸长值的不合理, 预应力筋张拉时，应先调整到初应力, 初应力宜为张拉控制应力的10% ～ 25%；对于较短跨的预应力筋初应力取10%, 对于大跨度、多跨连续的预应力筋初应力建议取15% 或20%。从初应力开始量测实际伸长值会使实际伸长值与理论伸长值的误差较小, 对于预应力筋初应力的理论伸长值应进行推算, 所推算出的伸长值既可采用相邻级的伸长值, 也可采用从初应力到张拉应力量测的伸长值按初应力占张拉力的百分数进行推算。从张拉数据看, 张拉力较小时的伸长值比较大时的伸长值大。当张拉力达到2倍的初应力时，应增加1次量测，以减少量测读数，采用相邻的伸长值来推算结果，会加大量测误差。笔者建议：采用第二种方法进行推算。

2.5 施工方面的影响

锈蚀较重的预应力筋和锈蚀较重的金属波纹管都会使孔道内的摩擦系数增大, 因此，在施工过程中，要防止预应力筋和波纹管锈蚀。施工不当造成波纹管破裂, 致使水泥浆或混凝土侵入波纹管内而使张拉时预应力筋无法张拉伸长, 甚至无法张拉, 造成起拱度偏小。施工不当造成波纹管变形、移位, 张拉时增大预应力筋的摩阻力, 使得其实际伸长值变小。由于预应力筋一般在普通钢筋绑扎过程中或之后定位绑扎定位困难, 很难做到十分准确。 波纹管与喇叭管之间过渡不顺畅, 有的波纹管伸入到喇叭管内造成锚垫板偏位；有时，为了方便施工，张拉槽口钢绞线与垫板不够完全垂直而造成伸长值偏大或偏小。在浇筑混凝土时, 部分水泥砂浆进入喇叭管且清理不干净、千斤顶工作范围内遇到障碍物都会加大预应力的损失，造成伸长值偏小。两端张拉时不能同步, 有时相差较大, 亦会造成长束预应力钢绞线与孔道波纹管的正反摩擦 , 因此，张拉时要做到分级同步张拉。

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

[2] 杨文渊，徐 犇.桥梁施工工程师手册[M].北京：人民交通出版社，2003.

[3] 东南大学，同济大学，天津大学.混凝土结构(下)[M].北京：中国建筑工业出版社，2003.

[4] 车宏亚.钢筋混凝土结构原理[M].天津：天津大学出版社，1990.

(责任编辑：李燕辉)

2016-08-15

TV546;TV51

B

1001-2184(2016)05-0043-02

陈振强(1966-)，男，甘肃陇西人，副分局长，工程师，学士，从事水利水电工程施工技术与管理工作；

姬 腾(1985-)，男，陕西榆林人，助理工程师，学士，从事水利水电工程施工技术与管理工作.