后张法预应力张拉伸长值计算和偏差原因分析 摘要: 通过后张法张拉工艺原理,结合现场施工实际经验,分别从预应力钢束理论伸长值和实际伸长值的计算方法,分析了后张法预应力钢束伸长值偏差的原因并提出了解决和预防措施,确保预应力张拉的有效拉力满足规范和设计要求,以保证工程的质量。 Abstract: According to the principle of post-tensioning technology and the practical experience of field construction, based on the calculation methods of theoretical and actual extension value of prestress steel strands, the causes of the deviation of prestress steel strands are analyzed, and the solutions and preventive measures are put forward to ensure that the effective tension of the prestressing force meets the specifications and design requirements to ensure the quality of the project. 关键词: 预应力;张拉伸长值;计算;偏差原因 Key words: prestress;extension value;calculation;deviation reason 中图分类号:TU472 文献标识码:A 文章编号:1006-4311(2018)10-0134-02 0 引言 自改革开放以来,我国的交通事业突飞猛进,预应力混凝土结构以其坚固耐用的优势被广泛应用在各类交通工程建设中。国内目前大多数路桥工程中采用的后张法预应力混凝土施工工法,其中在市政工程中使用最多。而预应力张拉作为预应力混凝土中的关键工艺,该工艺质量控制情况的好坏,直接影响预应力混凝土结构寿命的长短。预应力施工质量的好坏是以张拉力和伸长值两种指标来控制的,由于各种原因,我们实际施加的张拉力值往往不是钢绞线所承受的有效张拉力,因此需要通过伸长值来对此进行校核。 1 后张法张拉工艺原理及工艺流程 1.1 后张法 后张法指的是先浇筑水泥混凝土,待达到设计强度的75%以上后再张拉预应力钢材以形成预应力混凝土构件的施工方法。先?A制构件,按预应力筋的位置在构件内部预留预应力筋穿束的孔道及其安装位置,待构件的混凝土强度符合设计要求后,将预应力筋穿入提前留置好的孔道中开始张拉,张拉后用专用锚具将预应力筋锚固在构件端部,使混凝土同样受到由预应力筋传导来的张拉力。张拉结束后用水泥浆封灌孔道,确保预应力筋和混凝土构件形成整体。 1.2 施工工艺流程 后张法的施工工艺流程为:模板施工→钢筋绑扎→预应力管道安装→浇筑混凝土→穿预应力束(也可以浇筑混凝土前穿束)→混凝土养生→预应力张拉(达到强度要求后)→锚固。 2 预应力束伸长值计算 预应力施工的质量主要是通过施加预应力来实现的,而一般都采用以控制拉力为主的双控模式张拉预应力束,张拉后对照钢束实际伸长值对校验并核对张拉效果,要求伸长值的实测数据与限定的伸长值指标之间不得超出±6%的误差控制范围。在下文中,笔者将重点解析理论伸长值与实际伸长值的计算方法。 2.1 理论伸长值计算方法 根据《公路桥涵施工技术规范》JTG F50-2011关于预应力束伸长值计算公式为: 2.2 实际伸长值计算方法 先将预应力束调整至初应力σ0(即张拉控制应力σcon的10%~25%)再开始张拉作业。按照设计要求从初应力开始对张拉力伸长值进行实测。实测的伸长值与初应力以下的推算伸长值之和即为预应力张拉伸长值。预应力束张拉伸长值ΔLS(mm)可按下式进行计算。 3 预应力钢束伸长值偏差原因分析及偏差超限对策 所谓伸长值偏差是指实际伸长值与理论伸长值的偏差即ΔLS-ΔL。下面从理论伸长值和实际伸长值两方面来进行分析。 3.1 理论伸长值不准确造成的偏差 根据理论伸长值计算公式,张拉应力、计算长度、预应力束截面积、弹性模量、预应力筋与孔道壁的摩擦系数、孔道每米局部偏差对摩擦的影响系数等均会对理论伸长值的计算带来影响。因此在进行张拉之前需对预应力束、预应力管道等进行检测,确定预应力束截面积、弹性模量、预应力筋与孔道壁的摩擦系数、孔道每米局部偏差对摩擦的影响系数等均会对理论伸长值的数据产生影响,然后按照实测的数据对理论伸长值进行重新计算,以确保理论伸长值的准确性。 预防措施:①将钢绞线运抵张拉现场后,以JTG/T F50―2011《公路桥涵施工技术规范》为参考标准对其分批验收。在验收过程中,要求每一批次的质量在60t以内,各个批次任意抽调3盘,从所选钢绞线端部截取一组样品集中检验其直径、外观以及力学性能。②技术员应该在预应力施工前对照设计图检查钢绞线的理论伸长值,再通过从各批次抽检后得到的弹性模量EP、截面面积AP等参数进行运算得出预应力钢绞线的理论伸长值,将每个批次的理论伸长值上报监理并建党保存。③开工后要实时记录钢绞线的下料参数和各个批次的钢绞线的使用情况以及用在了哪些部位,后续如果有需要可以根据这些记录直接查到钢绞线的理论伸长值和弹性模量。 3.2 实测伸长值避免造成偏差 3.2.1 孔道偏差及摩阻损失变化原因及预防措施 由于施工质量管理不到位导致孔道位置偏差及孔道摩阻损失变化,从而导致预应力钢束伸长值偏小不足超出6%,其主要原因有三个方面:①孔道位置引起的偏差:预留的预应力孔道位置与设计图之间有出入,使得理论伸长值随之变化。假设其与设计图之间存在非常明显的位置偏差,就可能导致预应力钢束伸长率大于限定值。②被堵塞的孔道摩阻损失增大。在混凝土浇筑施工中,振捣力度过大会造成波纹管被振裂,泥浆就会沿着裂隙渗入孔道使孔道被堵塞。被堵塞的孔道摩阻损失会加大,预应力束实际张拉伸长值会缩小,最终会导致预应力钢束伸长率大于或大于等于限定值。③倾斜的锚垫板会增大摩阻力。安装锚垫板时,锚垫板位置倾斜,使钢绞线伸长方向与孔道中心发生错位,造成摩阻力加大。在张拉过程中,锚垫板偏心受力增大了钢绞线和孔口的摩阻力,最终就会导致预应力钢束实际伸长值变小。 预防措施:①预应力孔道的波纹管或橡胶棒定位时必须按照设计坐标进行,定位时安装定位网钢筋、U型卡环或者两者合并使用,定位距离为纵向50cm一道,并且定位牢固准确。②在配置波纹管的过程中,零件中间地方必须运用锁链(较大的当成接头),周围运用树胶连接棒实施密封,混凝土搅拌中不能接触波纹管防止其被破坏,在混合水泥的进程中实施预应力技术,水泥浇灌中边进行灌入边让作业员执行调整钢绞线的任务。③在配备锚垫板的活动里,必须核算督导锚垫板、接头素材、波纹管之中的洞口,立即缩小锚垫板之间的漏浆阻碍其的借口,在接头素材拆分时快速解决锚口内水泥堵塞的问题。④在配置锚钢材与模板后,及时核算锚垫板以及板材有无联接稳定,螺栓有无扭紧,要做到存在问题快速解决,明确锚垫板的配置适应配置需求,和实施目标相同。 3.2.2 钢绞线扭转、交叉缠绕原因及规避办法 在预应力金属丝穿束过程里,其在间隙中出现弯曲、彼此纠缠,在压力实施进程里金属丝压力失衡,引起一些钢绞线受力没有实现设计规划承载力水平,使得预应力钢束的真正扩展额度没有高于6%的限度预算。 预防手段:压力力筋必须进行调整、清理,各个间隙保持1~1.5m距离内捆上金属丝,调整同时各个金属丝实施编号,调整时必须达到顺直无纠缠。金属丝穿束过程里,对调整后的金属丝实施编号修剪,穿束中应当全部进入,如果金属丝以及钢束庞杂时,能够运用专门的设施引导整束进入,之后把作业锚具孔进行定数,配置后两端地方要做到编号一致。 3.2.3 张拉初始应力取值不足原因及预防措施 一般性张拉进程时,刚开始应力额度为10%的督导压力,也就是觉得在张拉到10%设计压力的进程里依然把钢绞线锁紧。然而在具体施工里,如钢束过大,扭张零件较多的状态下,10%设计压力的张拉力一般不能够把其拽紧,现在应当在核查具体伸长量的过程中会覆盖一些松弛长度,进一步导致具体伸长量核查额值有所偏差。 ?避手段:当钢束距离30m以下中,初应力适合在10%到15%取值;当钢束距离30到60m过程中,适合在15%到20%获得额度;当钢束距离高于60m时,适合用上限25%的控制应力当成初应力;假若其距离高于百米过程中,需实地监察来熟悉其初应力的高低。 工程进行前无依据标准要求实施千斤顶或是油表装置进行稳固,无依据标准的需要向千斤顶以及油表等实施核算,而使得预应力张拉装置存在错误、失衡等状况,引起张拉设计力不够以及其进一步加大,到最后导致预应力钢束扩大额度超额。 预防手段:①在选取预应力设备过程中,和千斤顶一块获取压力表时必须采取抗震型装置,它极限额值必须??张拉力的1.5到2.0倍,设计精度必须超过一点零级。②张拉装置必须在由政府允许的标准计量技术部门一致核查,标配运用。张拉装置额定期限不低于半年、张拉次数不低于三百下、执行活动里液压机以及控制器存在异常问题、液压机核算以及变换部件后一定要对装置实施重新核察。 4 结语 上述扩充额度失误的理由仅是在现代施工中最普通的一种,但面对错误理由采取的方案则是设计中的主要一点,同时也是活动中比较让人忽略的一项。然而引起扩充额度错误的原因非常广泛,但是笔者认为只要能迅速掌握上述的错误原由,并根据上述方案实施解决,就能够实现预应力工程活动里存在的扩充额度零错误,也能够实现预应力施工的高效率。 参考文献: [1]JTG/T F50-2011,公路桥涵施工技术规范[S].北京:人民交通出版社,2011. [2]JTG D60-2015,公路桥涵设计通用规范[S].北京:人民交通出版社,2015. [3]JTG D62-2012,公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范[S].北京:人民交通出版社,2012.