影响预应力筋伸长量因素浅析及预防措施1、前言虽然我国预应力研究及推广应用起步较晚,但经过预应力专家们几十年来的潜心开发及 现场施工的经验总结，特别是高强、低松弛、耐腐蚀的钢绞线推广及高效率的张拉锚固体系 的应用,使我国预应力施工工艺不断得到完善和创新预应力混凝土工程中预应力专项施工 众所周知是最关键、难度最大如何保证构件的有效预应力是施工单位普遍关注的问题现 行众多采用双控方法(应力控制为主、伸长值控制为辅)有效地克服此问题2 、问题的提出采用双向控制时,应力控制可直接借助精密仪显示 ,而伸长量因受许多因素的影响,从现场 实测来看,数据极不稳定,所以实测伸长值如何客观地反映了预应力得到有效的控制是一个不 可忽视的课题伸长量的量测,理论上在钢绞线上划痕,但由于采用穿心式千斤顶张拉设备在实际操作上难 度可想而知,为了克服此弊端,采用量测千斤顶油缸行程 数值方法,故计算伸长值时要考虑两 端锚具及千斤顶体内钢绞线的伸长量2.1 理论伸长值的计算：△L=P〔l-e(Kx+µ)〕xL/(Ay•Eg)(kx+µ)其中 Fk=1757.7Kn Ay=1260mm2 Ey=1.95x105MPaµ=0.l75 k=0.0008LAB=599.6cm 。
0LBC=754.0cm 0.1396LCD=103.7cm 0分段计算各节段间预应力筋伸长值△L1=(ALAB+ALBC+ALCD) x2=205mm经过现场量测工作锚、工具锚、限位板及千斤顶长度为70cm,则其伸长量为：△L2=PL/(AYEY)=10mm则理论伸长量：AL=AL1+AL2=215mm按施工规范要求允许±6%的误差,初控与终控间的理论伸长值允许范围为：185.86m m〜205.1m m,最理想的伸长值193.5mm2.2 实测伸长值的统计结论:由以上实测伸长值统计结果与理论伸长量比较,可以看出伸长值集中在 195mm〜 198m m,虽然伸长量得到控制，但相对而言总体偏大3、原因分析影响伸长值量测结果的原因关系图(见图1)影响钢绞线的伸长值因素较多,在此从材料力学性能及锚固体系和操作方法出发,列出主要 原因及在操作过程中对可控制因素进行分析3.1 从钢绞线力学性能及锚固体系分析a. 根据材料抽样试验,每批钢绞线进场后,即进行了各项指标的测定,其中：破断拉力为 267.2kN>260.7kN强度极限均值为 1910MPa>1860MPa伸长率均值为 4.7%>3.5%弹性模量 198.97GPa>195GPa各项技术指标均达到 ASTMA416——90a 标准,且决定伸长值的关键要素弹性模量超过设 计材料要求(弹性模量EY=195GPa)导致了钢绞线的理论伸长值增大。
b. 锚固体系 , 包括锚垫板、工作锚、限位板及工具锚整个系统 , 其各项技术指标符合GB/T14370-93、GB/T5224-1994 规定,只要操作规范,不会直接影响伸长值控制,但锚固效果影 响钢绞线的内缩值偏大,引起实测伸长量的偏差c. 千斤顶系统的精度是确保控制张拉力准确的前提,张拉设备按规定标定,但由于有的千斤 顶内阻力较小，初始应力不到1Mpa，在初始应力状态下仪表的具体读数不太明显，对钢绞线总 伸长值无直接影响,但若读数偏小,会致终控制伸长值读数偏大3.2 预应力的张拉操作方法分析3.2.1 张拉操作步骤：a. 张拉前准备(包括：清理锚垫板及钢绞线表面，安装锚杯，装夹片，安装限位板 )b. 安装张拉设备(包括：千斤顶安装就位，用挡板推紧工具锚夹片 )c. 张拉(包括：向千斤顶张拉缸供油、直至设计油压，测量伸长值 )d. 锚固(包括：打开截止阀，让张拉缸回油锚固，向千斤顶回油缸供油，活塞回程 )3.2.2 张拉程序：O—10%fl02%6K(持荷 5min)fl00%6K(锚固)a. 张拉前准备是不可忽视的一个环节，它是构成预应力的损失之一，预应力损失比设计大时， 则实测伸长量会偏小。
b. 工具锚中夹片应楔紧 ，否则在张拉过程中会引起 少量滑丝 ，在实际操作中，滑丝部分会当 作伸长值来计，导致伸长值偏大c. 两端张拉不同步，两端仪表指针摆动幅度较大 ，造成操作人员读数精确度降低 ，而引起量 测结果不能如实地反映钢绞线的实际伸长量d. 由于刚开始钢绞线处于松弛状态，在初应力阶段，钢绞线实际上有效预应力不足 10%，而 后来超张拉抵消此影响因素，导致初控至终控间伸长值大于90%总伸长值e. 混凝土强度也是影响伸长量的因素之一，若张拉试件没有与梁体同条件养生，而试验室条 件较好，早期强度较高，梁的强度偏低时进入张拉作业构件回缩量偏大，而实际操作中往往忽 视这一因素，对钢绞线本身来说伸长值没变化，但实际伸长值中包括两端回缩量f. 超张拉控制力降至设计控制力过程中实际上锚具已经实现锚固，经过计算，超张拉部分的 伸长量略比预应力筋的内缩值大,但两端共偏大1mm,实际操作中可忽略因此2%超张拉对 该标段预制梁是合理的g. 每束钢绞线中各股受力不均匀而引起有些钢绞线受力偏大，导致实测伸长值偏大h. 张拉操作人员量测伸长量也存在误差，但经过专门训练后，误差可降低到最低限度3.2.3 结论 从上述原因分析来看各个因素对伸长量产生偏大或偏小的可能。
它们本身能抵消一部分，但针对上述统计伸长值偏大现象，特别对引起伸长量偏大因素进行处理，达到预防目的4、施工主要措施4.1 伸长量计算公式4.1.1 理论伸长量计算公式：△L=P〔1-e(Kx+µO)〕+L/(Ay•Eg)(kx+µO)式中：P：预应力钢绞线设计控制力(N);Ay：预应力钢绞线截面积(m m2)，取140mm2;X：从张拉端至计算截面的孔道长度(m);Eg :预应力钢绞线的弹性模量(N/mm2);0：从张拉端至计算截面曲线孔道部分切线的夹角之和(rad);k：孔道局部偏差对摩擦的影响系数，取O.OOO8;卩：预应力钢绞线与孔道壁的摩擦系数，取0.175对多曲线段组成的曲线束,应分段计算,然后叠加4.1.2 实测伸长量计算公式：△L=AL1+^L2-A-B-C式中：ALl：以初应力至最大张拉力之间的实测伸长值包括多级张拉，两端张拉的总伸长 值;△L2:初应力以下的推算伸长值；A. 张拉过程中锚具楔紧引起的预应力筋内缩值；B. 千斤顶体内预应力筋的张拉伸长值；C. 构件的弹性压缩值关于推算伸长值AL2,可根据弹性范围内张拉力与伸长值成正比的关系计算，如初应力为 10%张拉力，初应力至终应力间荷载差值为90%张拉力，相应伸长值L1,则初应力以下伸 长值为1/9AL1。
4.2 具体措施a. 在理论中伸长量公式中，预应力钢绞线的弹性模量以实验数据为准，钢绞线的长度为孔道 长度及各端的锚具、千斤顶体内钢绞线的长度b. 在正式张拉之前，先对钢绞线预拉一道，以消除钢绞线的松弛性c. 张拉前要检查孔道轴线、锚具和千斤顶是否处于一条直线上安装张拉设备后楔紧锚夹 片d. 千斤顶设备定期标定，若在使用过程中出现不正常现象及发生下列情况之一时，应重新标 定：① 千斤顶经过拆卸修理② 千斤顶久置后重新使用③ 压力表受过碰撞或出现失灵现象④ 更换压力表e. 梁体混凝土与试件同条件养生，混凝土强度达到设计强度后，方可进入张拉作业f. 两端千斤顶应均匀同步加载，锚固时，一端锚固后，另一端补足控制应力后再锚固g. 为了消除钢绞线松弛度,初应力可适当调整至20%左右h. 每次计算实测伸长量要量测预应力筋内缩值及梁体的弹性压缩值5、几点体会a. 为了克服自锚式预应力张拉体系的锚固回缩对预应力损失的影响，宜对预应力筋进行超 张拉，然后锚固，但超张拉百分比的确定，应根据体系中的钢绞线回缩量的大小反推确定b. 张拉后跨中的最大上拱度可间接反映了超张拉的混凝土强度因为混凝土强度与构件的 回缩量是息息相关的。
c. 用伸长值复核，从另一方面反映了张拉程序的可控性程度。