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1、后张法预应力钢束伸长值超限原因分析及预防措施摘要：通过现场实际施工经验，结合后张法张拉工艺原理、预应力钢束理论伸长值和实际伸长值的计算方法，简要分析了后张法预应力钢束伸长值超限的五类原因并提出了解决和预防措施，保证预应力施工中张拉力有效施加符合设计要求满足工程质量要求。随着近年来我国交通事业的迅猛发展，预应力混凝土结构在我国的交通建设中被广泛应用，这些预应力混凝土桥梁几乎都是采用的后张法施工作业的方法。因此，后张法预应力施工的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。然而，在后张法预应力施工中，预应力钢束的实际伸长值与理论伸长值的差值经常会出现超出公路桥涵施工技术规范 （JTG/
2、T F502011）所要求的 6%的现象，这样就会影响后张法预应力施工的质量从而导致整个混凝土结构工程的使用寿命缩短。结合几年来在铁路客专、高速公路桥梁施工中后张法预应力桥梁的施工经验，浅要分析造成后张法预应力钢束伸长值超限的原因，并根据所分析出来的原因提出解决及预防措施。1 后张法张拉工艺原理及工艺流程在混凝土结构施工时，按设计要求预留出相应的预应力孔道，待构件混凝土的强度、弹性模量、龄期达到设计规定的要求时，穿入预应力钢绞线，用张拉机具进行张拉，并用锚具把张拉后的预应力钢绞线锚固在构件的端部。预应力筋的张拉力主要靠构件端部的锚具传给混凝土，使其产生压应力。张拉锚固后，在预留孔道内注入水泥浆
3、，使预应力钢绞线不被锈蚀，并与构件形成整体，增加了构件刚度，有效的控制了构件的抗裂度。2 后张法预应力钢束理论伸长值与实际伸长值的计算方法2.1 钢绞线理论伸长值计算L= p pL/ApEp ， pp=p1-e-(kx+) / kx+式中：L预应力筋理论伸长值（mm） ；pp预应力筋的平均张拉力（N） ；x从张拉端至计算截面孔道长度(m)；Ap预应力筋截面面积(mm 2)； Ep预应力筋的弹性模量(N/mm 2)；P预应力筋张拉端的张拉力(N)；从张拉端至计算截面曲线孔道部分切线的夹角之和(rad)；k孔道每米局部偏差对摩擦的影响系数；预应力筋与孔道壁的摩擦系数。2.2 后张法预应力钢束张拉实
4、际伸长值计算预应力筋张拉时，应先调整到初应力 0，该初应力宜为张拉控制应力 con 的 10%25%，伸长值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。预应力筋张拉的实际伸长值 L s（mm）可按下式计算：L sL 1L 2式中：L 1从初应力至最大张拉应力间的实测伸长值（mm ） ；L 2初应力以下的推算伸长值（mm） ，可采用相邻级的伸长值。其中 L 1L 3L 2，L 22（L 2L 1）L1张拉至初始应力时千斤顶油缸伸出量L2张拉至 2 倍初始应力时千斤顶油缸伸出量L3张拉至终始应力时千斤顶油缸伸出量3 预应力钢束伸长值超限的原因3.1
5、预应力钢绞线材料原因及预防措施钢绞线原材料方面有三种原因会导致钢束伸长值超限：1 钢绞线进场后未按规范要求按批次进行抽样检验，钢绞线材质不合格，但已在实际工程中使用。2 钢绞线未检测弹性模量或检测合格后，但未按实际检验的弹性模量 Ep、截面面积 Ap来计算理论伸长量。3 实际施工中，钢绞线下料使用杂乱，未按同批次进行使用（同一孔道内钢绞线分不同批次，并且弹性模量相差很大） ，即使使用的是同一批次，所计算的理论伸长量的值未按试验检测报告所得的弹性模量计算。预防措施：1 钢绞线进场后应按公路桥涵施工技术规范 （JTG/T F502011）的规定进行检验，钢绞线分批检验时每批质量应不大于 60t。检
6、验时应从每批钢绞线中任取 3 盘，并从每盘所选的钢绞线端部正常部位截取一组试样进行表面质量、直径偏差和力学性能试验。如每批少于 3 盘，则应逐盘取样进行上述试验。2 预应力施工前，工程技术人员应按照设计图纸复核钢绞线的理论伸长值是否正确，然后按照每批次检验的弹性模量 EP、截面面积 AP 等进行预应力钢绞线理论伸长量的计算，并且将所有按照批次检验弹性模量计算的理论伸长量编制成册上报监理审批、存档以供查阅。3 在施工进行钢绞线下料时做好记录，每批的钢绞线用在 X 号梁 X 孔道必须记录以便查阅钢绞线弹性模量和理论伸长值。在同一孔道内尽量使用同一批次的钢绞线，若同批钢绞线不足时，应利用与该批钢绞线
7、弹性模量相近的配合使用，否则废弃不得使用。施工时按照此理论伸长值和实际伸长值进行校核，检查是否超出 6%。3.2 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不足超出 6%，其主要原因有四个方面：1 孔道位置引起的偏差。预应力孔道预留不准确，孔道位置和设计图不符出现偏差，导致理论伸长值发生变化，如果位置偏差较大，则会引起预应力钢束伸长率超限。2 孔道堵塞引起摩阻损失增大。浇筑混凝土时，由于振捣过力导致波纹管破裂或波纹管联接不严造成漏浆，部分堵塞混凝土孔道造成摩阻损失增大，使实际张拉伸长值减小引起预应力钢束伸长率超限。3
8、锚垫板喇叭口砼未清理导致摩阻损失增大。浇筑混凝土时，部分喇叭口处留有砼，导致锚具安装困难并且钢绞线伸长方向与锚垫板方向不同心，违反了张拉“三同心”原则。张拉时增大了钢绞线与锚口的摩阻力，造成了预应力钢束实际伸长值减小引起预应力钢束伸长率超限。4 锚垫板安装倾斜导致摩阻力增大。锚垫板安装时倾斜，钢绞线伸长方向与孔道中心不一致，张拉时，锚垫板偏心受力增大了钢绞线与孔口的摩阻力，使预应力钢束实际伸长值减小。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，焊接时注意避免烧伤波纹管或橡
9、胶棒，混凝土浇筑振捣时注意严禁触碰波纹管以免偏位。2 波纹管安装时，接头位置需要采用套接（使用大一号作为接头） ，四周使用塑料胶带包裹密封，混凝土振捣时严禁触碰波纹管以免波纹管破裂漏浆，混凝土浇筑前进行预应力穿束的，在混凝土浇筑时边浇筑边由专人负责抽拔钢绞线，避免钢绞线被水泥浆握裹，发现漏浆问题需要及时处理。3 锚垫板安装时，严格检查控制锚垫板、端头模板、波纹管之间的孔隙，尽量减少锚垫板处的漏浆堵塞锚垫板锚口，端头模板拆除后及时清理锚口内混凝土（混凝土强度较低，较容易清理） ，预应力钢束穿束前，必须检查锚口内混凝土是否清理干净，未清理干净严禁进行穿束。4 锚垫板及模板安装完成后，仔细检查锚垫板
10、和模板是否联接牢固，螺栓是否旋紧，发现问题及时处理，保证锚垫板的安装符合设计要求，与张拉方向一致。当发生锚垫板安装倾斜，与张拉方向不一致时，较轻的可以采用加垫钢板的方法进行调整，严重的需要破除重新安装另作处理。3.3 钢绞线扭转、交叉缠绕原因及预防措施预应力钢绞线穿束时，钢绞线在孔道内交叉缠绕，预应力施加时钢绞线受力不均，导致部分钢绞线受力未达到设计控制应力要求，造成预应力钢束实际伸长值不足超出 6%限值范围。预防措施：预应力筋应梳整、编束，每隔 11.5m 绑扎铁线，编束同时每根钢绞线进行编号，编束后应顺直不扭转。钢绞线穿束前，对编束后的钢绞线进行编号复查，穿束时必须整束穿入，当钢束较长或钢
11、束较多时，可使用特制工具（锥形铁环）牵引整束穿入，然后将工作锚具孔编号，安装时两端位置相同，编号对应。有效的避免了钢绞线缠绕、扭转，每根钢绞线张拉应力平衡。3.4 张拉初始应力取值不足原因及预防措施传统张拉程序中，初应力取值为 10%的控制应力，即认为在张拉至 10%控制应力的时候已经将钢绞线拉紧。但是在实际施工中，当钢束较长，弯曲部位较多的时候，10%控制应力的张拉力往往不足以将钢绞线拉紧，此时在计算实际伸长量的时候会包含部分松弛长度，从而引起实际伸长量计算值偏大。预防措施：公路桥涵施工技术规范 （JTG/T F502011）条文规定 10%25%的范围，实际张拉中应根据实际情况进行取舍：对
12、钢束长度 30m 以下时，初应力宜取 10%15%；钢束长度3060m 时，宜取 15%20%；钢束长度大于 60m 时，宜取上限 25%控制应力作为初应力；钢束长度超过 100m 时，需现场试验来确定其初应力的大小。3.5 千斤顶、油表等张拉设备故障误差原因及预防措施施工准备前未按照规范要求进行千斤顶以及油表等设备的选择，未按照规范的要求对千斤顶、油表等进行校验，预应力张拉设备出现故障、误差等问题，导致张拉控制应力不足或张拉控制应力过大，引起预应力钢束伸长值超限。预防措施：1 预应力设备选择时，按照公路桥涵施工技术规范 （JTG/T F502011）条文规定：张拉千斤顶的额定张拉力宜为所需张
13、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振型产品，其最大读数应为张拉力的 1.5 倍2.0 倍，标定精度应不低于 1.0 级。2 张拉设备（千斤顶、油泵和压力表等）应在经国家授权的法定计量技术机构配套标定，配套使用。张拉设备标定时间超过 6 个月、张拉次数超过 300 次、在张拉过程中千斤顶或压力表出现异常情况、千斤顶检修或更换配件后均需对设备进行重新标定。结束语：以上分析是在日常施工中容易忽略和经常碰到的问题以及施工规范中重要强调的内容，其实，在实际预应力施工中，导致实际伸长值与理论伸长值之间误差超限（超出6%）的原因还有很多。但为了保证在预应力施工中能够按照设计要求做到预应力的有效施加，在施工过程中，必须进行钢束实际伸长值与理论伸长值的校核，检验张拉力施加是否足够，孔道摩阻是否增大，预应力钢束是否存在异常等现象，以保证预应力施工的质量。主要参考文献：1刘吉士，阎洪河，李文琪主编.公路桥涵施工技术规范实施手册 .北京：人民交通出版社，20022蔚建华主编.预应力混凝土桥梁施工技术要点.北京：人民交通出版社， 20033中交第一公路工程局有限公司主编.公路桥涵施工技术规范 .北京：人民交通出版社，20114田克平主编.公路桥涵施工技术规范实施手册.北京：人民交通出版社， 2011
