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1、预应力筋伸长量偏差的分析与控制贺华芹（招商交科科技产品分公司）摘要：通过分析预应力筋理论伸长量和实际伸长量计算中各参数对预应力筋伸长量的影响，以及实际工作过程中预应力筋伸长量影响因素的分析，提出预应力筋伸长量偏差的主要原因并分析这些原因提出一些措施，使伸长量偏差在规范范围内，从而保障桥梁施工质量。关键词：预应力；伸长量；偏差；因素；控制1、预应力伸长量偏差的计算1.1理论伸长量的计算理论伸长量的计算依公路桥涵施工技术规范按以下公式计算：预应力筋理论伸长量（mm）可按公式1计算：（公式1）式中：预应力筋的平均张拉力（N），直线筋取张拉端张拉力；两端张拉的曲线筋可按公式2计算；预应力筋的长度（mm
2、）;预应力筋的截面面积（mm2）；预应力筋的弹性模量（N/mm2）；（公式2）式中：预应力张拉端张拉力（N）；从张拉端至计算截面的孔道长度(m)；从张拉端至计算截面曲线孔道部分切线的夹角之和（rad）；孔道每米局部偏差对摩擦的影响系数；预应力筋与孔道壁之间的磨擦系数；在曲线分段计算中，有分段起点力和分段终点力的定义，靠近张拉端第一段的终点力即为第二段的起点力，每段的终点力与起点力存在如下关系：（公式3）式中：分段终点力（N）；段起点力（N）；从理论伸长量的计算可看出，张拉控制应力，预应力筋的长度，张拉端至计算截面曲线孔道部分切线的夹角和，孔道摩擦系数和孔道偏差系数的取值，钢绞线的面积和弹性模量
3、取值等都对钢绞线伸长量的计算理论伸长量产生影响。1.2实际伸长量的测量及计算公路桥涵施工技术规范要求，预应力筋采用应力控制方法张拉时，应以伸长值进行校核。预应力筋张拉时，应先调整到初应力0，该初应力宜为张拉控制应力con的10%20%，伸长量应从初应力时开始量测。预应力筋的实际伸长值除量测的伸长值外，尚应加上初应力以下的推算伸长值。1.2.1手动控制张拉的预应力筋伸长量测量的方法及计算（标尺测量法）1）千斤顶安装就位并经严格调轴对中后，选一根钢绞线，在工具夹片外约1cm的位置安装带测量标尺的专用夹具。夹具如图一所示：图一2）当张拉至初应力0时，用钢板尺测量标尺距梁板端面的距离L0；3）继续张拉
4、至相邻级应力1（1=20），测量标尺距梁端测量点的距离为L1；4）当张拉至控制应力con，须按规定持荷5min，在持荷即将终止时，测量标尺距梁端测量点距离为LK；5）预应力筋一端的张拉伸长量LZ由0con行程的伸长量和00行程伸长量（01相邻级推算）两部分组成。 .（公式4）式中：L0张拉至初应力0的预应力筋伸长量L1张拉至相邻级应力1（1=20）的预应力筋伸长量LK张拉至控制应力con的预应力筋伸长量LQ张拉工作段长度内预应力筋的理论伸长量1.2.2智能系统控制张拉的预应力筋伸长量测量的方法及计算（简称：活塞测量法）1）千斤顶安装就位并经严格调轴对中后，选一根钢绞线，在工具夹片外约1cm的位
5、置安装带测量标尺的专用夹具；2）当张拉至初应力0时，系统自动测量此时活塞伸长量L0。在持荷期间，用钢尺测量标尺距工具锚垫板端面的距离L0（如图一所示）；3）继续张拉至相邻级应力1（1=20），系统自动测量此时活塞伸长量L1。在持荷期间，用钢尺测量标尺距工具锚垫板端面的距离L1；4）当张拉至控制应力con并持荷5min，系统自动测量此时活塞伸长量LK。在持荷期间，用钢尺测量标尺距工具锚垫板端面的距离LK；5）预应力筋伸长量计算时应考虑张拉过程中工具锚的钢绞线内缩量NS。 从初应力0张拉至相邻级应力1时工具锚的钢绞线内缩值NS1为： .（公式5） 从初应力0张拉至控制应力con时工具锚的钢绞线内缩
6、值NS2为： .（公式6） 张拉过程中工具锚的钢绞线内缩值NS为： .（公式7）式中：L0张拉至初应力0时工具锚的钢绞线内缩量测量值L1张拉至相邻级应力1（1=20）时工具锚的钢绞线内缩量测量值LK张拉至控制应力con时工具锚的钢绞线内缩量测量值6）预应力筋一端的张拉伸长量LZ由0con行程的伸长量（需扣除工具锚内缩值）和00行程伸长量（01相邻级推算，并扣除内缩值）两部分组成。 .（公式8）式中：L0张拉至初应力0的预应力筋伸长量L1张拉至相邻级应力1（1=20）的预应力筋伸长量LK张拉至控制应力con的预应力筋伸长量LQ张拉工作段长度内预应力筋的理论伸长量NS张拉过程中工具锚的钢绞线内缩值
7、从伸长量的测量及计算可看出，预应力筋伸长量的测量、工具锚内缩值的测量、张拉工作段长度的测量和计算以及初应力0的选取是否克服钢绞线非线性变化都能影响实际伸长量的大小。1.3预应力筋伸长量偏差的计算预应力筋伸长量偏差=2、预应力筋伸长量偏差的因素分析2.1预应力筋理论伸长量计算的影响1）张拉控制应力，预应力筋的长度，张拉端至计算截面曲线孔道部分切线的夹角和对伸长量的影响张拉控制应力，预应力筋的长度，张拉端至计算截面曲线孔道部分切线的夹角和需按照设计图纸要求进行取值，预应力筋长度的取值勿需考虑穿心式千斤顶内钢绞线长度引起的工作端伸长量，在计算实际伸长量时将工作端理论伸长量减去，使实际伸长量和理论伸长
8、量模式相符。2）孔道摩擦系数和孔道偏差系数的影响实际施工中采用的孔道成型方式各不相同，有预埋铁皮管道，橡胶管抽芯成型、预埋波纹管。不同成型孔道在计算时应取对应的k和值，其中摩擦系数值对实测伸长量的影响较大，尤其对于长束管道，线性上下起伏由于摩阻的影响，孔道中的应力并非锚下张拉应力。摩阻越大，预应力损失越大，其直接影响了实测伸长量的大小。3）钢绞线的面积和弹性模量取值对伸长量的影响钢绞线的面积在计算公式中可以上下抵消，基本对理论伸长量不造成影响，但弹性模量的取值对伸长量产生了很大的影响。其值会随着钢绞线生产批次发生变化，从而影响伸长量的计算。2.2预应力筋实测伸长量的影响1）千斤顶、油泵实际张拉
9、力值对伸长量的影响所需千斤顶张拉力的大小为张拉控制应力乘以钢绞线实际面积再乘以钢束根数，因此钢绞线面积对张拉力值产生影响。而在张拉过程中千斤顶实际力值与标准力值存在一定差异，如：千斤顶与张拉束不对中，千斤顶泄露，张拉器具使用时间过长等都会对千斤顶实际力值产生影响。2）初应力取值对伸长量的影响选取初应力是为消除钢绞线非线性变化对伸长量的影响。初应力取值过小未完全消除钢绞线非线性变化而致使伸长量偏大。3）锚具、夹具不匹配对伸长量的影响锚具、夹具不匹配致使钢绞线损伤，张拉过程中易出现断丝和滑丝的情况，此类情况的发生不仅对伸长量产生影响，也严重影响了桥梁施工质量。4）伸长量测量对伸长量的影响伸长量测量
10、一般采用传感器自动采集和人工读数两种模式。传感器自动采集需定时对传感器进行配套标定，数据采集后需对传感器安装间隙进行考虑。人工读数需注意读数方式，如：钢尺要与钢束呈水平，读数视线要与钢尺垂直等，不良的读数方式都会对伸长量的大小产生影响。3、预应力筋伸长量控制预应力伸长量的偏差应符合设计规定，设计未规定时，其偏差应控制在6%以内。对环形筋、U型筋等曲率半径较小的预应力束，其伸长量偏差宜通过实验确定。3.1理论伸长量各参数的合理选用张拉控制应力，预应力筋的长度，张拉端至计算截面曲线孔道部分切线的夹角和需严格按照设计图纸要求进行取值。孔道摩擦系数和孔道偏差系数主要与孔道成形模式和孔道材料决定，孔道摩
11、擦系数应通过孔道张拉实验确定。钢绞线弹性模量应按照规范要求送检得到，因其值受钢绞线材料，生产批次，厂家等因素影响，应加大送检频率，取其同组多根平均值。3.2油泵、千斤顶的合理选配千斤顶的选配不易过大或过小，其额定压力值宜为所需张拉力的1.5倍，且不得小于1.2倍。与千斤顶配套使用的压力表应选用防震型产品，其最大读数应为张拉力的1.52.0倍。千斤顶及油表量程的选配过大或过小都严重影响力值的精确度。油泵、千斤顶、油表需定期配套标定，从而减少系统误差引起的伸长量偏差。3.3消除锚具、夹具的影响锚具和夹具的选用需选用同一厂家同一型号的产品，在产品使用初期需注意钢绞线在拉伸过程中的磨损是否过大，钢绞线
12、与夹片的咬痕是否过深，出现此类情况应及时与厂家联系。在使用过程中还需注意钢绞线和夹具是否发生滑动，防止由于夹片使用时间过长引起夹片齿轮钝化，从而造成钢绞线受力不整，引起伸长量偏大。3.4张拉操作过程中避免人为误差千斤顶安装时，工具锚应与前端的工作锚对正，工具锚和工作锚之间的各根预应力筋不得错位、扭绞。实施张拉时，千斤顶与预应力筋、锚具的中心线应位于同一轴线上。张拉前应用力打紧工具夹片，使工具夹片位于同一平面上，使其受力均匀。量测时需定人测量，并对测量点做好标记，每次测量同一点，使其测量准确。手动控制张拉时，应要求工人操作熟练，加载平稳，控制精确。3.5合理的张拉工艺钢筋绑扎和波纹管定位准确，需
13、具有固定的管道定位模型，消除由于定位不准确引起实际预应力筋长度和张拉端至计算截面曲线孔道部分切线的夹角和与设计图纸不一致的问题。管道波纹管宜采用塑料波纹管从而减小孔道摩擦对张拉控制应力的影响。对于短束浇筑混凝土时，可以先套入相应直径的塑料管，浇筑过程中抽动塑料管，防止管道进浆影响孔道摩阻。对于长束浇筑混凝土时，可先将钢绞线穿入孔道，但需注意孔道定位和浇筑过程中抽动钢绞线使管道畅通，可有利于减小摩阻。4、结语影响预应力筋伸长量偏差的因素很多，结合现场施工的实际情况选取合理的计算参数，选择高精度的张拉机具，规范施工工艺都能很好的减小伸长量偏差，并能很好的保障施工质量。参考文献：【1】 公路桥涵施工技术规范。人民交通出版社，2011-06-07【2】 后张法预应力钢绞线张拉伸长值的计算6
