鋼絞線預(yù)應(yīng)力張拉伸長值錨塞回縮量量測方法的探討

1、鋼絞線預(yù)應(yīng)力張拉伸長值、錨塞回縮量量測方法的探討摘要：鋼絞線預(yù)應(yīng)力混凝土在橋梁工程中已普遍使用， 作為質(zhì)量雙控指標(biāo) 的鋼絞線張拉伸長值及錨固張拉力的計(jì)算， 相應(yīng)規(guī)范均已有明確規(guī)定， 但 對在預(yù)應(yīng)力張拉實(shí)際施工中的具體量測，各家說法與作法都存在較大差 異，本文就此問題根據(jù)筆者施工的實(shí)踐予以介紹， 供廣大從事鋼絞線預(yù)應(yīng) 力張拉工作者參考。關(guān)鍵詞：鋼絞線；預(yù)應(yīng)力張拉；伸長值；錨塞回縮量；量測1 引言以鋼絞線作為橋梁工程、 路基高邊坡抗滑加固等工程施加預(yù)應(yīng)力的載 體，是目前普遍采用的材料和工藝。 對鋼絞線張拉預(yù)應(yīng)力施加、 錨固的方 法和張拉力、 鋼絞線伸長量的理論計(jì)算， 在相應(yīng)的規(guī)范中都已有明確的規(guī)

2、定，但在實(shí)際操作中對鋼絞線施加預(yù)應(yīng)力張拉的伸長值、 鋼絞線錨固時錨 具錨塞回縮量的量測， 各家說法及做法均存在差異， 這對預(yù)應(yīng)力張拉質(zhì)量 控制的雙控指標(biāo) （即鋼絞線張拉力與實(shí)測伸長值） 的計(jì)算和評判產(chǎn)生了一 定的影響。針對上述問題， 筆者就多年預(yù)應(yīng)力張拉實(shí)踐， 嘗試提出如下實(shí) 際作法和技術(shù)見解（以后張法為主） ，為廣大鋼絞線預(yù)應(yīng)力張拉工作者提 供參考。2 鋼絞線張拉伸長值確定2.1 鋼絞線張拉伸長值計(jì)算鋼絞線預(yù)應(yīng)力張拉施工設(shè)計(jì)控制張拉 力，是指預(yù)應(yīng)力張拉完成后鋼絞線在錨夾具前的拉力。 因此，在鋼絞線預(yù) 應(yīng)力張拉理論伸長量計(jì)算時， 應(yīng)以鋼絞線兩頭錨固點(diǎn)之間的距離作為鋼絞 線的計(jì)算長度，但在預(yù)應(yīng)力

3、張拉時鋼絞線的控制張拉力是在千斤頂工具錨 處控制的，故為控制和計(jì)算方便，一般以鋼絞線兩頭錨固點(diǎn)之間的距離， 再加上鋼絞線在張拉千斤頂中的工作長度， 作為鋼絞線預(yù)應(yīng)力張拉理論伸 長量的計(jì)算長度。在鋼絞線預(yù)應(yīng)力張拉時 , 鋼絞線的外露部分，大部分被 錨具和千斤頂所包裹， 鋼絞線的張拉伸長量無法在鋼絞線上直接測量， 故 只能用測量張拉千斤頂?shù)幕钊谐蹋?計(jì)算鋼絞線的張拉伸長值， 但同時還 應(yīng)減掉鋼絞線張拉全過程的錨塞回縮量。 （ 參閱公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范 ） 一般計(jì)算式為： L=A L1+A L2-b-c 式中： L1 為從初始拉力（橋梁施工規(guī)范規(guī)定一般為設(shè)計(jì)控 制張拉力的 10%25%）至張拉設(shè)計(jì)

4、控制拉力間的千 斤頂活塞的張拉行程； L2為初始拉力時的推算伸長值（按規(guī)范規(guī)定推算求得）；b工具錨錨塞回縮量；c工作錨錨塞回縮量。2.2 在鋼絞線預(yù)應(yīng)力先張法施工中， 也有在每分級張拉一次， 卸掉 千斤頂前后， 直接丈量鋼絞線外露長度， 以鋼絞線每級張拉前后外露長度 的差或以張拉活動橫梁的張拉前后位移量的差值，求算鋼絞線張拉伸長 量，此法較為直觀， 但只適用于以每分級張拉一次， 卸掉一次千斤頂?shù)膹?拉方法或設(shè)置有張拉活動橫梁同時張拉多根預(yù)應(yīng)力筋的方法。 先張法為方 便施工，一般采取單根一端固定另一端張拉的方法， 故計(jì)算鋼絞線張拉伸 長量時，還應(yīng)考慮減掉固定端錨具夾片的回縮量。 每級張拉前后量測

5、固定 端錨具夾片的外露長度或固定端鋼絞線的外露長度的差值即為固定端錨 塞回縮量。不論使用活動橫梁同時張拉多根預(yù)應(yīng)力筋還是單根一端張拉， 均應(yīng)在預(yù)先調(diào)整初應(yīng)力（設(shè)計(jì)控制拉力的10 25%后的各級張拉完畢后， 再量測計(jì)算固定端錨塞回縮量。 使用活動橫梁張拉時， 可用各根的平均值 計(jì)算。3 鋼絞線預(yù)應(yīng)力張拉錨塞回縮量的量測： 鋼絞線預(yù)應(yīng)力張拉錨塞回縮 量在兩個部位出現(xiàn)： 即產(chǎn)生在張拉千斤頂使用的“工具錨”， 和參與鋼絞 線預(yù)應(yīng)力工作， 將鋼絞線錨固在混凝土中的“工作錨”部位。 有的文獻(xiàn)和 產(chǎn)品說明書介紹了錨具的變形造成預(yù)應(yīng)力鋼筋的回縮值的參數(shù)， 只可作為 對錨具驗(yàn)收和施工控制的參考依據(jù)，具體計(jì)算還應(yīng)

6、以實(shí)測為準(zhǔn)。3.1 工具錨錨塞回縮量的量測： 在鋼絞線開始張拉，當(dāng)千斤頂張拉力， 達(dá)到鋼絞線張拉至初始拉力（設(shè)計(jì)控制拉力的1025%，已把松弛的預(yù)應(yīng)力鋼絞線拉緊， 此時應(yīng)將千斤頂充分固定， 精確量取從千斤頂工具錨錨 杯外露端面至鋼絞線外露端頭的長度 bl,當(dāng)千斤頂張拉力，達(dá)到鋼絞線 預(yù)應(yīng)力張拉設(shè)計(jì)控制拉力時， 再量取從千斤頂工具錨錨杯外露端面至鋼絞 線外露端頭的長度b2,工具錨錨塞回縮量b= b1- b2。當(dāng)預(yù)應(yīng)力鋼絞線由 很多單根組成時應(yīng)每根量測，取其平均值進(jìn)行計(jì)算，最少不得少于三根。 此回縮的出現(xiàn)僅對張拉伸長值的計(jì)算有影響，對張拉力量測沒有影響。3.2 工作錨錨塞回縮量的量測： 目前鋼絞線

7、預(yù)應(yīng)力張拉施工以使用 YCV型液壓千斤頂為主，該千斤頂與工作錨接觸處，設(shè)有一塊限制工作錨 夾片在張拉過程位移的限位板， 鋼絞線在張拉時工作錨夾片跟隨鋼絞線的 拉伸，向后移動至限位板凹槽的底部， 對鋼絞線失去約束， 當(dāng)千斤頂將鋼 絞線張拉至設(shè)計(jì)控制張拉力， 在回油放松鋼絞線的瞬時， 鋼絞線彈性收縮， 工作錨夾片跟隨收縮向錨環(huán)孔內(nèi)位移， 隨即將鋼絞線錨固， 這就是工作錨 錨塞回縮的全過程。工作錨錨塞回縮位移后， 將引起鋼絞線張拉力的減小， 減小量及補(bǔ)償方法見后述。 張拉完畢卸掉千斤頂后， 在工作錨處測量工作 錨夾片在錨杯處的外露長度 C2,當(dāng)預(yù)應(yīng)力鋼絞線由很多單根組成時應(yīng)每 根量測，取其平均值，一

8、般至少測量三處， 千斤頂限位板凹槽深度已知為 C1,則工作錨錨塞回縮量C= C1- C2。工作錨錨塞回縮量除與錨具硬度等 有關(guān)外，還與鋼絞線直徑有關(guān)， 工作錨回縮量大小與鋼絞線直徑大小成反 比。4 工作錨錨塞回縮量對設(shè)計(jì)控制張拉力的影響4.1 根據(jù)錨夾具夾片的回縮過程分析， 工作錨對張拉伸長量及張拉力 均有影響。對張拉力的減小影響值可按下式計(jì)算： P= P Lx C式中： L理論計(jì)算伸長值；P為設(shè)計(jì)控制張拉力；C工作錨回縮量。4.2關(guān)于C值的取值，應(yīng)分為兩個階段考慮，在鋼絞線預(yù)應(yīng)力張拉 施工時，為保證質(zhì)量必須先進(jìn)行張拉工藝試驗(yàn)， 張拉工藝試驗(yàn)一般取一個 構(gòu)件或23個張拉束，進(jìn)行試驗(yàn)。張拉工藝試

9、驗(yàn)完成后，方可大面積施 工，在張拉工藝試驗(yàn)階段， 由于對該批錨具性能不了解， 計(jì)算補(bǔ)償張拉力時C值只能按經(jīng)驗(yàn)公式估算，經(jīng)驗(yàn)公式如下：C=hx 0.65 x a式中：h限位板凹槽深度；a與鋼絞線直徑有關(guān)的系數(shù)。當(dāng) j=15.24mn取1.0 ；當(dāng)j=12.7mn取1.2 ;待張拉試驗(yàn)完成后，根據(jù)實(shí)測的C 值，計(jì)算補(bǔ)償張拉力，以供大面積施工使用。4.3 為減少工作錨回縮對預(yù)應(yīng)力造成的損失及保證張拉力能滿足設(shè) 計(jì)要求，應(yīng)按如下程序操作，予以補(bǔ)償： 當(dāng)實(shí)施兩端張拉時，當(dāng)兩端達(dá)到設(shè)計(jì)控制張拉力時，應(yīng)按一端先錨固，再將另一端補(bǔ)張拉力后錨固的方法操作。因?yàn)楫?dāng)A端錨固時由于工作錨夾片的回縮，致使B端油壓下降，

10、張拉力減少，不滿足設(shè)計(jì)控制張拉 力要求，故應(yīng)在B端補(bǔ)張拉后再錨固。同理 B端補(bǔ)張拉錨固時，由于工 作錨夾片回縮仍會造成張拉力的損失，為保證滿足設(shè)計(jì)控制張拉力要求， 其修正后的設(shè)計(jì)控制張拉力（即設(shè)計(jì)控制張拉力加補(bǔ)張拉力） PK 應(yīng)按下 式計(jì)算，注意不能將此與超張拉混淆， 此值屬于對預(yù)應(yīng)力張拉時， 由工作 錨產(chǎn)生的預(yù)應(yīng)力損失的補(bǔ)償。PK=P+A P式中：P為設(shè)計(jì)控制張拉力； P-工作錨回縮對預(yù)應(yīng)力損失的影響力（補(bǔ)償張拉力）。 當(dāng)實(shí)施一端張拉時，同理應(yīng)將控制張拉力PK按上式計(jì)算。5 鋼絞線在張拉千斤頂中的工作長度：在鋼絞線預(yù)應(yīng)力張拉施工 中，目前常用的千斤頂?shù)墓ぷ麇^位置分前夾式和后夾式， 張拉時鋼絞

11、線在 千斤頂中的工作長度，前夾式較短，如 YDC型前夾式千斤頂約為98mm 對張拉伸長量影響較小，可忽略不計(jì)，但如YCW型后夾式千斤頂則可長達(dá) 470mn多，故鋼絞線在千斤頂中的工作長度對張拉伸長量的影響就不容忽 視。5.1 鋼絞線在張拉千斤頂中的工作長度的確定： 鋼絞線在張拉千斤 頂中的工作長度， 一般是指在張拉千斤頂裝入鋼絞線后， 從工具錨錨杯中 心至預(yù)應(yīng)力混凝土工作錨錨杯中心的距離，注意丈量時應(yīng)將千斤頂安裝 好，裝入鋼絞線，基本打緊錨塞，啟動油泵，開始加油，在千斤頂活塞啟 動，即油壓表指針閃動的瞬間即刻關(guān)閉加油閥， 此時丈量工具錨錨杯中心 至預(yù)應(yīng)力混凝土工作錨錨杯中心的距離， 即可確定為

12、鋼絞線在張拉千斤頂 中的工作長度。 有人直接丈量千斤頂?shù)纳黹L， 作為鋼絞線在張拉千斤頂中 的工作長度， 筆者認(rèn)為是錯誤的， 因?yàn)橐话闱Ы镯旈_啟加油閥后活塞都是 在活塞伸出千斤頂體外一段距離后才開始受力， 且千斤頂在一般狀態(tài)下活 塞都是伸出千斤頂體外有一段距離的。5.2 鋼絞線在張拉千斤頂中的工作長度在預(yù)應(yīng)力鋼絞線張拉伸長 值計(jì)算中的應(yīng)用： 一般在預(yù)應(yīng)力張拉時， 原始記錄中的伸長值， 都是按千 斤頂活塞的行程距離記錄的， 按此計(jì)算的鋼絞線實(shí)測伸長值， 是預(yù)應(yīng)力混 凝土中工作錨之前的鋼絞線伸長值加鋼絞線在張拉千斤頂中工作長度的 伸長值之和， 不是鋼絞線純在混凝土中工作長度的張拉伸長值， 故在計(jì)算

13、鋼絞線張拉伸長值及張拉伸長率誤差時應(yīng)注意以下幾個問題：(1) 計(jì)算預(yù)應(yīng)力鋼絞線理論伸長值時，若預(yù)應(yīng)力鋼絞線的計(jì)算長度已 包括鋼絞線在張拉千斤頂中的工作長度， 就可直接用此計(jì)算的預(yù)應(yīng)力鋼絞 線理論伸長值與按原始記錄中數(shù)據(jù)計(jì)算的實(shí)測伸長值比較， 來計(jì)算預(yù)應(yīng)力 鋼絞線張拉伸長率誤差。這是施工中常用的方法。（2）計(jì)算預(yù)應(yīng)力鋼絞線理論伸長值時，若預(yù)應(yīng)力鋼絞線的計(jì)算長度不 包括鋼絞線在張拉千斤頂中工作長度， 在按原始記錄中數(shù)據(jù)計(jì)算出實(shí)測伸 長值后，還應(yīng)減鋼絞線在張拉千斤頂中工作長度的伸長值， 然后才能按此 伸長值與預(yù)應(yīng)力鋼絞線理論伸長值比較， 去計(jì)算預(yù)應(yīng)力鋼絞線張拉伸長率 誤差。（3）與是一次性張拉（既千

14、斤頂一次安裝分級張拉至設(shè)計(jì)控制張 拉力錨固， 分段讀數(shù)、記錄）計(jì)算方法的注意事項(xiàng)， 但在有些情況下因?yàn)?千斤頂活塞行程不足， 或設(shè)計(jì)有要求， 為保持同一個水平線的幾個預(yù)應(yīng)力 孔的鋼絞線的受力平衡， 一束（根） 鋼絞線要分多次實(shí)施張拉。 分多次實(shí) 施張拉，就是每張拉一級（12個行程），即鎖定鋼絞線的錨杯錨塞（亦 稱臨時錨固），張拉千斤頂油壓表回零、卸下或原位重新安裝開始張拉， 即為一次。 先張法此種情況較多。 這種張拉法計(jì)算實(shí)測伸長值時， 是用原 始記錄中各次千斤頂活塞行程的距離， 先計(jì)算出各次張拉伸長量， 然后將 各次張拉伸長量累加 （初始拉力的伸長值是按規(guī)范規(guī)定推算而得） 而得實(shí) 測伸長值。

15、但計(jì)算各次張拉伸長量時， 都包括了一個與該張拉級的張拉力 相應(yīng)的，鋼絞線在張拉千斤頂中工作長度的的伸長值 （該值計(jì)算見計(jì)算實(shí) 例）,所以在按法計(jì)算時，應(yīng)在按各次張拉伸長量累加（初始拉力的伸長 值是按規(guī)范規(guī)定推算而得） 而得的實(shí)測伸長值中， 減掉不包括最后一級的 其余所有各級在張拉千斤頂中工作長度的伸長值；在按法計(jì)算時，應(yīng)在 按各次張拉伸長量累加 （初始拉力的伸長值是按規(guī)范規(guī)定推算而得） 而得 的實(shí)測伸長值中，減掉所有各級的在張拉千斤頂中工作長度的伸長值。6 計(jì)算實(shí)例 :6.1 有一按先張法實(shí)施單根預(yù)應(yīng)力張拉的預(yù)制橋梁梁板的張拉臺2座，鋼絞線直徑為 j12.70mm公稱面積Ay=98.71mm標(biāo)

16、準(zhǔn)強(qiáng)度1860Mpa 實(shí)測彈性模量Eg=2.00 X 105,設(shè)計(jì)張拉力為P=137.7KN理論計(jì)算總伸長 值506.80 mm鋼絞線計(jì)算長度為72660mm包括一個在張拉千斤頂中的工 作長度 ）, 擬按設(shè)計(jì)張拉力 15%、30%、60%、80%、100%的控制力分五次單 端施作張拉，鋼絞線在張拉千斤頂中的工作長度為600mm。6.1.1 計(jì)算實(shí)測結(jié)果：（表 2）束號 張拉次數(shù) 第一次 第二次 第三次 第四次 第五次 工 作錨回縮量mm實(shí)測總伸長值mm張拉伸長率誤差%占設(shè)計(jì)張拉力比例% 015%1530%3060%6080%80100%2 鋼絞線伸長量 mm95 174 330 436 538

17、 4 518 2.2 鋼絞線預(yù)應(yīng)力張拉原始記錄（油表讀數(shù)及張拉力略）表 2 實(shí)測總伸長值=538+174-95*2-4=518 計(jì)算張拉伸長率誤 差%=2.2 符合規(guī)范要求合格張拉伸長率誤差（ %）=（實(shí)測總伸長值 -理論 計(jì)算總伸長值）/理論計(jì)算總伸長值X 1006.1.2 固定端錨具回縮對錨固張拉力的影響， 除最后一級的張拉力 外，其他各級固定端錨具回縮的張拉力損失， 因?qū)︿摻g線的錨固力無影響， 可不予考慮，故只對最后一級的張拉力由工作錨回縮造成的張拉力損失，進(jìn)行考慮，計(jì)算如下：PK=P+A P=137.7+1.086=138.786 式中： P= X C=X 4=1.086 由于鋼絞線較

18、長， 計(jì)算出的補(bǔ)償張拉力， 僅占設(shè)計(jì)控制張拉力 的 0.79%，按要求精度考慮，亦可忽略不計(jì)，但在一般構(gòu)件預(yù)應(yīng)力鋼絞線 不長時，該補(bǔ)償拉力就占設(shè)計(jì)控制張拉力的比例較大，就不容忽略了。6.2某橋梁25m后張法預(yù)應(yīng)力T型預(yù)制梁，鋼絞線及張拉伸長值計(jì)算 見下表一：預(yù)應(yīng)力筋張拉理論伸長值計(jì)算結(jié)果匯總表 表一 鋼絞線直徑 © j15.24強(qiáng)度級別1860MPa彈性模量199GPa工程名稱 澳里大橋 工 程部位25m后張法預(yù)應(yīng)力T梁K 0.0015 u 0.225鋼絞線截面積140mm2/ 股張拉孔號 單股控制應(yīng)力 Mpa 股數(shù) 錨固控制力 Mpa 錨固力 KN 理論伸 長值 mmN1 1395

19、 5 1395 976.5 180.4 N2 1395 5 1395 976.5 179 N3 1395 6 1395 1171.8 179.8 N4 1395 6 1395 1171.8 179.8 單根錨固力 195.3 該預(yù)制梁的斷面形式及孔位示意如左圖，澳里大橋T梁預(yù)應(yīng)力張拉記錄見 表二，現(xiàn)就表二對計(jì)算方法說明如下：1、該預(yù)制梁在預(yù)應(yīng)力張拉時，對鋼絞線伸長值的量測，是以量測 張拉千斤頂活塞受力時的位移量計(jì)算的。2、N1、N2、N4實(shí)測計(jì)算伸長量二F-2*B+C-I 3、為保持 N3 N4張拉力對預(yù)制梁的平衡，要求先對 N3孔只施加張拉力至設(shè)計(jì)控制張拉力的 50%卸下張拉千斤頂，移至 N

20、4號孔進(jìn)行張拉，直至N4號孔張拉完成。 再返回N3號孔，從50%勺設(shè)計(jì)控制張拉力張拉至100%勺設(shè)計(jì)控 制張拉力 完成預(yù)應(yīng)力張拉的全過程。為第二次張拉時050%勺伸長量，注意在第二次將千斤頂安裝后，當(dāng)開動千斤頂張拉力在050%勺設(shè)計(jì)控制張拉力時預(yù)應(yīng)力梁內(nèi)的鋼絞線 , 是沒有受力的 , 而是工作錨以外及千斤頂內(nèi) 的鋼絞線在承受張拉力，故千斤頂?shù)幕钊呀?jīng)移動，為第二次張拉時 50100%勺伸長量，分別為第一次張拉時在張拉力至10滋50%寸千斤頂工具錨后鋼絞線的外露長度， 分別為第二次張拉時張拉力至 50%及100%寸千斤頂工具錨后鋼絞線的外露長度。故N3孔a端的實(shí)測計(jì)算伸長 量 =58-2*20+30+70-18-1.5-2+（7-3.5）。 b 端 的 實(shí) 測 計(jì) 算 伸 長 量=69-2*27+38+68-22-1.5-2+（7-2.5）。4、誤差二（K-L） / L*100。5、預(yù)應(yīng)力梁錨孔處工具錨的回縮， 應(yīng)為：錨墊板凹槽深度 -錨固后工作錨錨塞的外露長度。澳里大橋T梁預(yù)應(yīng)力張拉記錄（1片梁）表二孔號梁端千斤頂活塞累計(jì)伸長量 mm工具錨后鋼絞線長度 mm錨塞 回縮量mm錨墊板凹槽深度 mm張拉完成錨固后工作錨錨塞露出長度mm實(shí)測計(jì)算伸長量 mm理論伸長值mm誤差 （%） 10% 20% 50%