预应力钢绞线张拉施工若干问题探讨

2015-09-07朱立国

中国新技术新产品 2015年7期

朱立国

（江苏东南交通工程咨询监理有限公司，江苏南京 210018）

预应力张拉是预应力结构施工过程中非常重要，也是非常关键的环节。预应力张拉质量的好坏直接影响到结构的安全和功能。为了保证有一个安全桥梁建造过程及安全施工状态，避免因为预应力张拉施工问题产生桥梁质量问题，需要对预应力张拉重点控制。根据相关施工、验收规范要求，预应力张拉质量控制检查项目是张拉力、伸长量及断滑丝、夹片回缩现象，下面围绕张拉力、伸长量两个指标计算公式以及夹片回缩测量，结合工程实践，分析施工过程中的若干问题对预应力张拉的影响。

一、孔道摩阻试验对预应力张拉伸长量的影响是否要考虑

伸长量理论计算公式中μ值和k值，常根据相关规范或设计图纸中提供的数值进行取值。实际中，孔道摩阻可以通过现场试验，检测出的孔道摩阻系数、局部偏差及应力损失。新版的《JTG F50-2011公路桥涵施工技术规范》中就明确提出了“预应力张拉之前，宜对不同类型的孔道进行至少一个孔道摩阻试验，通过测试确定的μ值和k值宜用于对设计张拉控制应力的修正”。那么是否需要根据孔道摩阻试验结果对控制应力、理论伸长量计算中μ值和k值进行修正呢？以某工程中，采用塑料波纹管的预制箱梁和现浇梁的试验检测结果为例，分析对预应力张拉伸长量的影响：

从以上张拉数据可以看出μ值和k值对张拉伸长量影响很小，相对于规范允许的±6%误差，可以忽略不计。实践中，一般把试验检测后结果反馈给设计代表，确定是否要修正张拉值，正常情况，管道材料满足标准指标要求的话，基本都能满足要求，很少需要修正。

二、如何区分考虑锚圈口摩阻损失和超张拉

由于钢绞线在锚圈口部位有弯折，造成钢绞线应力的损失，因此在预应力施工时，千斤顶的张拉力应是设计图纸中的锚下控制力和锚圈口摩阻损失力之和。锚圈口摩阻损失力等于摩阻损失率乘以锚下张拉力。施工过程中，摩阻损失率数值可以是锚具厂家推荐值或锚具送样检测试验值，一般值是2.5%～5%之间。但是超张拉则不同，它是为了减少钢绞线的松弛造成的应力损失，可以通过对钢绞线进行超张拉，达到减少应力的损失目的。一般有2种超张拉方法：（1）直接张拉至1.03倍张拉控制应力，（2）张拉至1.05倍张拉控制应力，持荷2分钟，退回到1.0倍张拉控制应力。现在市场上基本都是采用低松弛的钢绞线和夹片锚固，因此不用再进行超张拉施工工艺。虽然锚圈口损失和超张拉都是通过提高锚下控制应力一定的比例来实现的，但不能因此随意提高千斤顶的张拉力的比值，两者的作用有着本质的区别，施工中两者应该分别考虑，不应该把两者混淆一起。由于锚圈口摩阻损失力存在，千斤顶张拉力要增大2.5%～5%的设计锚下张拉力，但是增加的张拉力对孔道内的钢绞线伸长量没有影响，仅仅增加了工作长度那部分钢绞线所受张拉力，计算伸长量时因加以区分。工程实际张拉中，如果没考虑锚圈口摩阻损失力，造成实际张拉力不足，进而导致伸长量不足。

三、钢绞线材料检测中的弹性模量、截面积是否都要修正

计算公式中Ap和Ep值可以通过实验检测测出实际值，实际张拉时，从理论上来说，这两个参数应该都取取样样品试验检测值，对张拉伸长量进行修正，但是由于钢绞线弹性模量试验检测中，对Ep的计算时，钢绞线截面积未按实际测量的值计算的，而采用钢绞线理论截面积进行计算的，从而钢绞线伸长量计算时，Ap采用理论截面积正好抵消Ep未采取实际截面积计算的这个影响。因此伸长量修正时只要考虑钢绞线实际弹性模量，不用再对钢绞线截面积进行修正，用理论值就行。以某工程中，预制箱梁和现浇梁的钢绞线弹性模量试验检测结果为例，分析对预应力张拉的影响：

从以上张拉数据可以看出，相对于规范允许的±6%误差来说，钢绞线弹性模量对张拉伸长量影响很大，工程施工中，张拉前一定要对钢绞线样品抽样检测，张拉时采用实际弹性模量计算伸长值。

四、初始张拉力取值对实际张拉伸长量是否有影响

钢绞线在安装过程中，由于松紧、弯曲程度不一定一致，初始张拉力时的伸长量不能通过量测方法，而采用相邻级的推算伸长量。公路施工规范中给出初始张拉力一般取10%～25%的张拉力，根据钢绞线的长度不同，30m以内取10%～15%，30m～60m，取15%～20%，60m以上取20%-25%，对于100m钢绞线有时初始应力也达不到目的，这时候还应通过现场试验的来确定初始应力的大小。如果我们张拉过程中，初始应力的取值随意确定，没有达到初始的目的，就造伸长量的不准确。根据钢绞线伸长量计算公式，我们可以得知对于同一束钢绞线，钢绞线的伸长量与张拉力大小成正比关系，因此我们可以通过开始张拉不同阶段的张拉力与伸长量值关系，再两者之间满足线性正比时，最小的张拉力就能满足初始应力。以某工程90m长的现浇连续梁中腹板F1束试张拉数据分析为例，数据图像如图1所示。

表1

表2

图1

从数据图1中可以看出从18%张拉力以后，张拉力和伸长量开始趋于线性比例，因此初始张拉力取20%能满足初始张拉力要求。

五、夹片回缩是否算入张拉伸长量里面

夹片的回缩有两种，一是工具夹片回缩，另一个是工作夹片回缩。规范中规定的允许夹片回缩量是针对工作夹片规定的，主要防止回缩过大，造成钢绞线应力损失过大，这部分是在张拉结束回油锚固后发生的，与张拉过程中伸长量没有任何关系，因此此部分回缩量不应计入张拉伸长量。由于日常张拉测量伸长值时，因方便大部分采取量取千斤顶油缸伸长量代替钢绞线伸长值，如果油缸后面的工具夹片不发生位移，那么两者值是相同的，但由于工具夹片的回缩，导致张拉力的减少，但我们张拉力控制则是按油表进行的，回缩减少的张拉力又不回来了，钢绞线伸长量增长，但这部分伸长并不是钢绞线实际发生的，紧紧是工具夹片回缩导致的，因此实际钢绞线的伸长量需要减去这部分量。如果我们采取在工具夹片后面的钢绞线上做上刻度标记，每次伸长值以此刻度为参考，不再量取油缸，则工具夹片的回缩不应再扣除。工程实际施工中，一般工具夹片回缩3mm～5mm，两端张拉回缩6mm～10mm，实践张拉中通过初张拉与终张拉时工具夹片外露的差值计算。