超长预应力束伸长量偏差过大原因分析与对策

陈明玉

关键词：超长预应力束，张拉，伸长量偏差，对策，验证

一、工程概况：

江海大道西段快速化改造工程位于南通市港闸区，C标段主线高架桥和南憩亭南、北侧地面桥上部结构均为预应力混凝土连续梁。其中40+60+40m跨连续箱梁4联，25.8+2×26+25m跨连续箱梁1联、2×30m跨连续箱梁12联，共计17联。箱梁结构均为纵横向预应力体系。预应力采用φS15.2高强低松弛钢绞线，控制张拉应力σcon=0.75fpk。预应力采用两端张拉，应力应变双控，预应力管道采用塑料波纹管。

二、伸长率偏差及原因分析：

在长束预应力筋张拉时，发现其伸长量偏差过大问题较突出。项目部专门成立了质量活动小组，从设备、人员、材料、方法、环境等五个方面进行了现场核验和讨论分析，发现主要存在以下原因：

1）、钢绞线弹性模量不一。

2）、锚垫板、波纹管安装不准确。

3）、波纹管进浆。

4）、曲线超长，μ值没有参考。

三、制定对策：

1.要因：钢绞线弹性模量不一。对策：制定采购、试验、存放、发放制度。目标：确保每束钢绞线弹性模量一致及计算用弹模与实际施工弹模一致。措施：①按批进行试验，确定每批弹模。②建立严格的存放、发放制度，明确每批钢绞线所用部位。③分批计算伸长量。

2.要因：锚垫板、波纹管安装位置、角度不准确。对策：严格执行层层交底与“三检”制度，加强检查。目标：确保锚垫板位置、角度准确；波纹管坐标在规范允许误差范围内。措施：①钢筋工程施工完毕后及砼浇筑前检查波纹管坐标。②波纹管固定加密。③实测张拉槽口，齿块位置、角度准确。

3.要因：波纹管进浆。对策：制定专项浇筑方案。目标：混凝土浇筑后，确保钢绞线能顺利穿进波纹管内。措施：①加强波纹管原材检验。②制定砼浇筑顺序。③对张拉人员进行培训。④及时对渗漏的砼浆进行清理。

4.要因：曲线超长μ值确不定。对策：测定超长束应力损失及管道摩阻系数μ。目标：确定μ值。措施：①规范浇筑施工。②进行预应力损失试验。。

四、对策实施：

1、制定钢铰线采购、试验、存放、使用登记制度：经过筛选，选择同一钢铰线厂作为本工程唯一的供应单位。钢绞线按批次存放和使用，并做好记录。在编束时保证同一束钢铰线来自同一批次。以每批钢铰线检验所得的弹性模量作为理论伸长值的计算参数。

2、加强预应力筋安装检查：预应力安装时，严格检查张拉槽口、齿块模板的安装位置及锚垫板安装角度。检查预应力管道安装的位置，严格控制偏差。

3、制定专项浇筑振捣方案：1）、浇筑时尽量减少对波纹管的振捣。通过振捣腹板混凝土来完成底板浇筑，这样浇筑能很好的控制底板厚度及混凝土用量。但是此种浇筑方法不可避免的需要对腹板重复振捣，造成集中位于该处的波纹管破损漏浆。后调整混凝土浇筑顺序，先从腹板下部分混凝土，振捣密实后再从箱顶板的预留孔下混凝土浇筑底板剩余部分，然后再浇筑腹板剩余混凝土直至腹板顶，尽量减少波纹管破损的机率。在浇筑过程中，严格控制混凝土的塌落度。

2）箱梁浇筑前，在波纹管内预设有一定硬度的塑料管。混凝土初凝后，抽出塑料管，并用水清洗管道。

4、超长束张伸长量重新计算：为了得到最接近实际的理论伸长量，与设计院沟通后，重新计算伸长量。根据《公路桥涵施工技术规范》（JTG/T F50-2011）规定：

△L=PL[1-e-（kL+μθ）]/AyEp（kL+μθ）

P--预应力钢绞线张拉端的张拉力；

L--预应力钢绞线的长度；

Ay--预应力钢绞线的面积；

EP--预应力钢绞线的弹性模量；

θ--从张拉端至计算截面曲线孔道部分切线的夹角之和；

k--孔道每米局部偏差對摩擦的影响系数；

μ--预应力钢筋与孔道壁的摩擦系数。

计算中各参数确定：

1）根据《公路桥涵施工技术规范》（JTG/T F50-2011）规定：系数k取值0.0015（本工程采用塑料波纹管）。

2）试验确定μ取值

为了测试预应力超长束张拉时由于管道曲线引起的摩擦损失值，选择在连续箱梁87#～89#腹板上F1a、F1b两束预应力束测试试验。试验采用钢弦式应力环及应变计结合测试方法进行。

试验过程中要求对试验预应力束进行单端张拉，即一端安装工作锚锚固，一端安装千斤顶张拉，张拉力达到设计控制张拉力的10%、20%、30%、40%和50%时，分别实测出张拉端和锚固端的钢弦式压力环的压力值，从而得出在张拉端和锚固端处预应力钢束内的拉力值，根据张拉端和锚固端预应力钢束拉力的差值，计算出各试验预应力束张拉力的摩擦损失值，并由此推算出各试验预应力束的摩阻。

依据《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（JTG D62-2004）》第6.2.2条的规定，预应力钢筋与管道之间的摩擦损失应按下式计算：

δs1=δk〔1-e-（μθ﹢kx）〕

δs1—摩擦损失应力值；

δk—张拉锚下控制应力；

μ—预应力钢筋与管道之间的摩擦系数；

θ—从张拉端至计算截面曲线管道部分切线的夹角之和（rad）；

k—管道每米局部偏差对摩擦的影响系数；

x—从张拉端至计算截面的管道长度（m）。

3）选用实际的弹性模量

设计图纸中给定的弹性模量为E=1.95x105Mpa，而根据钢绞线拉伸试验结果测定的弹性模量值大小不一，不同批次的钢绞线弹性模量在1.91x105Mpa～2.01x105Mpa之间。

86#～89#联腹板束伸长量

经过重新计算后，理论伸长量与实际伸长量更接近，偏差率大大减少。

五、结束语

通过分析和现场验证，找出了本工程伸长值偏差过大的主要原因，确定了超长束的张拉参数，重新优化了施工工艺。经实践证明，在后期连续箱梁施工过程中，困扰前期超长束预应力张拉伸长量偏差过大的问题，得到了较好的解决。

参考文献：

[1]《公路桥涵施工技术规范》（JTG/T F50-2011）.

[2]《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTG D62-2004）.

[3]《预应力混凝土用钢绞线》（GB/T5224-2003）.

（作者单位：江苏建科工程咨询有限公司）