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1、预应力筋伸长值偏差控制袁宝华摘 要 ：介绍了预应力筋伸长值产生偏差的原 因及减小伸长值偏差的施工措施。关键词 ：预应力筋；伸长值 ；偏差1、工程概况保阜高速公路跨京广铁路分离立交设计为2*80米T构转体、转体重量为14440吨，线路设计与京广铁路斜交52，为减少对京广铁路行车的影响，先在与铁路平行的107国道上现浇完毕后，经过转体52跨越京广铁路。现浇梁设计为三项预应力砼，横向为3-75钢绞线400束、竖向精扎螺纹钢2304根、纵向为19-75钢绞线220束。在纵向预应力中通束钢绞线长度达到162米。纵向预应力的预应力效果是工程质量的控制关键。在预应力混凝土结构中，预应力筋的张拉一般采用双控原
2、则，即以张拉应力控制为主，以张拉伸长值校核为辅。预应力筋在张拉力作用下，钢绞线的伸长值可由材料力学公式计算得出。一般规定宜在初应力为 10con时开始测量预应力筋的伸长值，而初应力以下的伸长值可由外推得出。伸长值的精确计算一般由下式得出： Lp= Lp1+Lp2一Lpc 式中：Lp1初应力到张拉控制应力之间的实际伸长值；Lp2一初应力以下的推算伸长值；Lpc混凝土构件在张拉过程中的弹性压缩值。一般的，由于混凝土的弹性压缩值相对较小，在实际的工程计算中经常忽略不计。为了施工计算的方便，当初应力为 kcon 时 ，忽略摩擦力的影响，最终的伸长值可由下式计算，其精确度即可满足工程要求。 L=(11-
3、k)Lpl 式中：k一初应力与张拉控制应力的比值，一般取 10。由以上分析可知，以 10con为初应力，主要是为了克服张拉初期处于松弛状态的预应力筋与周围孔壁的摩擦力 以及钢绞线的滑移带来的伸长值不合理等。但很明显 ，由于松弛状态下，钢绞线成蛇形状态，其摩擦力应该比同样长度下处于直滑状态下的钢绞线摩擦力要大。因此，对于较短跨的预应力筋 取 10con为 初应 力是 满 足 要 求的，但对于大跨度、多跨连续的预应力筋的张拉，其初应力建议取 15con或 20con否则可能会造成较大的伸长值误差。 2、导致伸长值偏差的因素 混凝土结构工程施 工质量验收规范GB502042002规定了张拉伸长值相对
4、的误差范围(一6+6)，但应特别注意的是，对于超长连续梁等大型结构，伸长值的偏小可能会是因为实际预应力值不足造成的，此时对于结构来说是相当危险的，因此伸长值偏差宜限制在正偏差范围内(O+6)。 2.1摩擦状态是否与设计一致 工程实践 ，摩擦系数的采用是根据规范确定的，即对于有粘结预应力筋 ，k=0.0015， = 0.25。很少有工程对摩擦系数进行实际的测量。而实际上 ，由于各种材料性质、施工质量的不同，摩擦系数有一个很大的波动范围。因此，对于一些重要工程必须实测其摩擦系数的大小。 2.2施工时的布筋状态是否与计算模型一致 由于预应力施工中的不可见因素太多，设计中不可能一一详尽考虑，因此，实际
5、的预应力曲线并非完全的光滑曲线，也不与设计计算模型一致 ，而是呈现出蛇形分布。有时在主次粱交叉处 ，由于次梁截面面积较小，当主梁中的预应力筋穿过次粱时，由于次梁底筋已不可移动，所以不得不抬高或者降低预应力筋，以避开次梁的底部纵筋，这样，在该部位会突然出现一个折角，极易造成较大的预应力损失，使伸长值偏小。虽然这种抬高或降低只是很小的高度，但由于过渡段较短，其摩擦角并不小，为尽量避免这种情况的出现，应使预应力筋有较长的平缓过渡段 ，减小摩擦角。2.3预应力筋截面面积、弹性模量、实际张拉力值的大小 由于实际材料的制造误差和其他因素，预应力筋截面面积和弹性模量并不是固定不变的 。而是 由于生产批次的不
6、同而略有起伏。而在实际计算中采用的一般是固定值。因此建议在校核伸长值时，弹性模量值宜按实际的出场证明取其中间值。实际张拉力的大小，一般是由油表读数确定的，但由于油表的读数误差一般为1MPa或2Mpa，而钢绞线张拉应力计算值却精确至 01Mpa，读数当然就会产生误差。据统计分析 ，张拉力误差在土 2，面积误差可能达到+3+1，弹性模量与理论值的可能偏差达到5，显然 ，在以上材料数据的偏差都很大时，伸长值的偏差就可能会超出限定的范围。 2.4管道或预应力筋生锈 由于波纹管不密实或漏水 ，张拉持续时间过长，而预应力筋又未采取任何防锈措施，从而导致预应力筋生锈、摩擦增大，伸长值减小。 2.5管道漏浆堵
7、塞 施工不当造成的波纹管破裂，致使水泥浆或混凝土侵入波纹管内，或是无粘结筋管壁破裂，使钢绞线暴露在外而与混凝土粘结，从而使张拉时无法张拉伸长甚至无法张拉，造成伸长值偏小。 2.6束效应以及预应力筋尺寸的影响 预应力筋的挤压效应会加大摩擦，长度差效应会使单根索受力不均匀，短柬尤其敏感，在高应力下短束可能在应该是弹性阶段的时刻进入屈服；受力的不均匀还导致束的弹性模量比单根低，使用钢丝束时，束外层的钢丝所受摩擦比内层大。 2.7现场施工条件、施工方法造成的误差 由于预应力筋一般在普通钢筋绑扎之后穿束 ，在布置时处于相对复杂的施工条件下，绑扎定位困难 ，很难做到十分准确，又如千斤顶工作范围内遇到障碍物
8、，需加设变角块避让，变角时有应为损失；施工人员操作失误而导致的测量误 差 ；又如钢绞线与垫板不垂直，加大了摩擦而造成的预应力损失等都会影响最后的张拉伸长值。 32减小伸长值偏差的施工措施3.1预应力筋的铺放 铺放无粘结预应力筋时，必须从两侧拉紧，同时从中间向两端绑扎定位，并严格控制曲线的位置，防止无粘结预应力筋蛇形现象的发生，避免平面外弯曲而导致摩阻力的增大，降低 预应力筋的有效应力。当钢绞线的铺放矢高与非预应力筋有矛盾时，非预应力筋必须避让。当双向预应力筋发生交叉时，通常施工前应先编制出相互的铺放顺序，同时兼顾两个方向的非预应力筋，将两个方向的预应力筋相互错开。施工时优先铺放各点标高均处于低
9、位置的预应力筋。水电管线的铺放宜在预应力筋铺放完毕后进行，但其施工不得对预应力筋的标高和位置造成影响。 3.2锚固区端部处理 承压板焊牢时必须铅直，预应力筋末端的切线应与锚垫板相互垂直，曲线段的起始点至 张拉锚固点之间应有不小于 300mm的直线段 ，浇筑混凝土时，严禁踏压马凳筋及触动承压板等。同时外墙脚手架搭设必须给施工留足充分的工作面，以免张拉施工时，千斤顶不垂直于承压板或千斤顶工作范围内有障碍物而需要加设变角块，造成预应力损失，影响伸长值。对千斤顶的张拉操作空间，一般情况下，直径方向应有1020mm的间隙，长度方向上应长于张拉活塞完全伸出后的千斤顶总长度和完成张拉后外露的预应力筋长度之和
10、。 3.3施工中对摩擦系数进行测试 由于不同的施工条件会有不同的摩擦系数，为准确估计建立的有效应力的大小，对一些比较特殊的工程，有必要在张拉施工前首先对摩擦系数进行测试，以保证结构的安全。同时，也使预应力筋的伸长值建立在比较合理的范围内。 3.4管道漏浆时的处理方法 当施工不当造成波纹管或无粘结预应力筋胶皮破裂，导致预应力筋与混凝土或水泥浆粘接在一起时 ，可采用如下方法处理： 3.41当仅出现一处漏浆堵塞时，对采用两 端张拉的预应力筋，两端分别张拉至 o 即可，不必确定孔道堵塞的位置。此时，相当于将一个 两端张拉的预应力筋分两段分别按一端张拉而已，堵塞点可当作铺固点。但为确保安全，一端张拉时在
11、另一端必须也用千斤顶顶紧，以防张拉过程中堵塞混凝土被拉松动而使预应力筋从 波纹管中脱出伤人。 3.4.2当堵塞几处或单端张拉预应力筋发生堵塞时，则必须确定孔道堵塞点的位置，此时可分两种情况处理： a当堵塞不严重时 ，可在梁体一端张拉预应力筋(如果是两端张拉，同时另一端用千斤顶顶紧)，当张拉力达到某一小于控制应力值的时刻，就可能将漏浆的混凝土拉松动，此时，预应力筋会发生突然的松弛回弹，油压表读数突然下降。由于漏浆部分已松动，因此不必再确定漏浆位置，但为了减少漏浆加大摩擦而造成的预应力筋应力损失 ，可对该预应力筋适当进行超张拉 ，这样，一般不会对预应力筋的有效应力造成太大影响，伸长值一般也不会出现
12、太大的偏差。 b当孔道堵塞十分严重时，漏浆部分无法被拉松动，必须确定孔道堵塞的位置，在梁上开刀疏通管道。此时可通过实测伸长值L0与预应力筋全长L的伸长值L作比较，当张拉油压等于控制应力的油压时即停止张拉，测量此时的伸长值L0 则孔道的堵塞位置L0(从张拉端算起)按下式确定： L0=(L0L)L 孔道的多处堵塞，可按以上步骤依次进行。值得注意的是，上式是在忽略了预应力损失的基础上得出的，因此会存在一定的偏差，但偏差不大，一般可满足工程的需要。 3.5尽量避免施工误差。认真施工，做好千斤顶的标定、油压表的校核，尽量避免不必要的施工误差和失误。 4、结论 在预应力施工中严格控制以上影响因素，最后的张拉伸长值98%在06%范围内；2%在-6%0范围内。因此严格控制预应力伸长值的影响因素伸长值的偏差是符合要求的。4
