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算，在相應(yīng)的規(guī)范中都已有明確的規(guī)定，但在實際操作中對鋼絞線施加

2、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測伸長值）的計算和評判產(chǎn)生了一定的影響。針對上述問題，筆者就多年預(yù)應(yīng)力張拉實踐，嘗試提出如下實際作法和技術(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算:鋼絞線預(yù)應(yīng)力張拉施工設(shè)計控制張拉力，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算時，應(yīng)以鋼絞線兩頭錨固點之間的距離作為鋼絞線的計算長度，但在預(yù)應(yīng)力張拉時鋼絞線的控制張拉力是在千斤頂工具錨處控制的，故為控制和計算方

3、便，一般以鋼絞線兩頭錨固點之間的距離，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嬎沅摻g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）一般計算式為： L=L1+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)計控制張拉力的10%25%）至張拉設(shè)計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

4、； 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)膹埨椒ɑ蛟O(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)

5、在預(yù)先調(diào)整初應(yīng)力（設(shè)計控制拉力的1025%）后的各級張拉完畢后，再量測計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)，只可作為對錨具驗收和施工控制的參考依據(jù)，具體計算還應(yīng)以實測為準(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

6、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b1，當(dāng)千斤頂張拉力，達(dá)到鋼絞線預(yù)應(yīng)力張拉設(shè)計控制拉力時，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：目前鋼絞線預(yù)應(yīng)力張拉施工以使用YCW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

7、線失去約束，當(dāng)千斤頂將鋼絞線張拉至設(shè)計控制張拉力，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)計控制張拉力的影響4.

8、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算： P= P/L×C 式中：L：理論計算伸長值；P：為設(shè)計控制張拉力；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，張拉工藝試驗一般取一個構(gòu)件或23個張拉束，進(jìn)行試驗。張拉工藝試驗完成后，方可大面積施工，在張拉工藝試驗階段，由于對該批錨具性能不了解，計算補(bǔ)償張拉力時C 值只能按經(jīng)驗公式估算，經(jīng)驗公式如下： C=h×0.65×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

9、=15.24mm取1.0；當(dāng)j=12.7mm取1.2； 待張拉試驗完成后，根據(jù)實測的C 值，計算補(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)計要求，應(yīng)按如下程序操作，予以補(bǔ)償： 當(dāng)實施兩端張拉時，當(dāng)兩端達(dá)到設(shè)計控制張拉力時，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。因為當(dāng)A端錨固時由于工作錨夾片的回縮，致使B端油壓下降，張拉力減少，不滿足設(shè)計控制張拉力要求，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)計控制張拉力要求，其修正后的設(shè)計控制張拉力（即設(shè)計控制張拉力加補(bǔ)張拉力）PK應(yīng)

10、按下式計算，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+P 式中：P：為設(shè)計控制張拉力； 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)實施一端張拉時，同理應(yīng)將控制張拉力PK按上式計算。 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，但如YCW型后夾式千斤頂則可長達(dá)470mm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

11、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，因為一般千斤頂開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

12、千斤頂中的工作長度在預(yù)應(yīng)力鋼絞線張拉伸長值計算中的應(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，按此計算的鋼絞線實測伸長值，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，故在計算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： 、計算預(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)計算的實測伸長值比較，來計算預(yù)應(yīng)力鋼絞線張拉伸長率誤差。這是施工中常用的方法。 、計算預(yù)應(yīng)力鋼絞線

13、理論伸長值時，若預(yù)應(yīng)力鋼絞線的計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)計算出實測伸長值后，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，去計算預(yù)應(yīng)力鋼絞線張拉伸長率誤差。 、與是一次性張拉（既千斤頂一次安裝分級張拉至設(shè)計控制張拉力錨固，分段讀數(shù)、記錄）計算方法的注意事項，但在有些情況下因為千斤頂活塞行程不足，或設(shè)計有要求，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）鋼絞線要分多次實施張拉。分多次實施張拉，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

14、安裝開始張拉，即為一次。先張法此種情況較多。這種張拉法計算實測伸長值時，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）而得實測伸長值。但計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（該值計算見計算實例），所以在按法計算時,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）而得的實測伸長值

15、中，減掉所有各級的在張拉千斤頂中工作長度的伸長值。6 計算實例:6.1有一按先張法實施單根預(yù)應(yīng)力張拉的預(yù)制橋梁梁板的張拉臺座，鋼絞線直徑為j12.70mm、公稱面積Ay=98.71mm2、標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度1860Mpa、實測彈性模量Eg=2.00×105，設(shè)計張拉力為P=137.7KN，理論計算總伸長值506.80mm(鋼絞線計算長度為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 計算實測結(jié)果：（表2） 束號 張拉次數(shù) 第一次第二次 第三次 第四次

16、第五次 工作錨回縮量mm 實測總伸長值mm 張拉伸長率誤差% 占設(shè)計張拉力比例% 015% 1530% 3060% 6080% 80100% 2 鋼絞線伸長量mm 95 174 330 436 538 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 實測總伸長值=538+174-95*2-4=518 計算張拉伸長率誤差%=2.2 符合規(guī)范要求合格 張拉伸長率誤差（%）=（實測總伸長值-理論計算總伸長值）/理論計算總伸長值×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

17、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，計算如下： PK=P+P=137.7+1.086=138.786 式中：P= ×C= ×4=1.086 由于鋼絞線較長，計算出的補(bǔ)償張拉力，僅占設(shè)計控制張拉力的0.79%，按要求精度考慮，亦可忽略不計，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算見下表一：預(yù)應(yīng)力筋張拉理論伸長值計算結(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

18、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mm N1 1395 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算的。2、N1、N2、N4實測計算伸長量=F-2*B+C-I3、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)計控制張拉力的50%，卸下張拉千斤頂，移至N4號孔進(jìn)行張拉，直至N4號孔張拉完成。再返回N3號孔，從50%的設(shè)計控制張拉力張拉至100%的設(shè)計控制張拉力完成預(yù)應(yīng)力張拉的全過程。為第二次張拉時050%的伸長量，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%的設(shè)計控制張拉力