预应力筋伸长值偏差控制浅析

提要:通过长春轻轨伊通河斜拉桥主梁预应力的施工实例，对预应力筋伸长值偏差的控制进行了多方面的探索，保证了施工质量。

关 键 词: 双控法; 预应力;钢绞线;伸长值;张拉

Abstract: Through the construction example girder prestressed Changchun rail Yitong River cable-stayed bridge, the elongation value of prestressing tendon deviation control is explored in many aspects, to ensure the construction quality.

Key words: double control method; prestress; steel wire; elongation; tensile

中图分类号：TU378文献标识码A 文章编号

1.工程简介

长春市轻轨伊通河斜拉桥主桥为独塔无背索斜拉结构，跨径按31m+44+130m布置，塔梁固结。其中31m+44m为主塔范围，130m为主梁范围。主梁130m范围内沿纵横两个方向设置预应力筋。纵向钢绞线N1-N5及横向钢绞线N7-N8采用两端张拉，纵向钢绞线N6采用一端张拉，固定端锚具为P型锚具，张拉端锚具为OVM15-9、OVM15-7、OVM15-6、OVM15-5、OVM15-3锚具，张拉控制应力为1357.8Mpa，预应力管道采用塑料波纹管。

主梁预应力筋施工自2005.8.10~2005.10.5，历时近2个月时间，完成预应力钢绞线穿束、张拉施工23.4T。

图1 结构断面

2．预应力筋张拉工艺及设备

预应力钢绞线张拉采用张拉力与伸长量双控方法。

张拉程序： 。

张拉设备：YCW－2500千斤顶2台，YCW－2000千斤顶2台，YCW－1500千斤顶2台，YCW－1000千斤顶2台，配套油泵4台、工具锚10套。

3.导致伸长值偏差的常规因素分析

《公路桥涵施工技术规范》JTJ041-2000中规定了张拉伸长值相对的误差范围，即实际伸长值与理论伸长值的差值应控制在±6%以内。

3.1摩擦系数偏差

在工程实践中，摩擦系数的选用是根据规范确定的。而实际上，由于各种材料的性质、施工质量的不同，摩擦系数有一个很大的波动范围，并不与规范上的数据一致，从而导致实际伸长值与理论伸长值之间有偏差。

3.2预应力孔道位置偏差

由于施工操作误差以及施工机具设备的不精准，预埋的预应力管道跑位偏离设计位置。因此，实际的预应力曲线并非完全光滑的曲线，也不与设计计算模型相一致，而是呈现蛇形分布。当主梁中的预应力筋穿过次梁时，由于次梁钢筋已不可移动，所以不得不抬高或者降低预应力筋，以避开次梁的钢筋，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，所以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，以减少摩擦角。

3.3预应力筋特性偏差

由于实际材料的制造误差和其他因素，预应力筋的截面面积和弹性模量并不是固定不变的。而在实际计算中采用的一般是固定值。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到0.1Mpa，读数当然就会产生误差。据统计分析，张拉力误差在±2%，面积误差可能达到+3%-+1%，弹性模量与理论值的偏差可以达到±5%，显然，在以上材料数据的偏差都很大时，伸长值的偏差就很可能会超出限定的范围。

3.4管道或预应力筋生锈

由于波纹管不密实产生渗漏而致钢制波纹管锈蚀，或从穿束到张拉的延续时间过长，而预应力筋防锈措施不力，导致预应力筋生锈，从而使摩擦增大，伸长值减小。

3.5管道堵塞或漏浆

由于施工不当造成部分波纹管破裂或接头封闭不严，致使水泥浆或混凝土侵入波纹管内，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。

4.控制伸长值偏差的措施

4.1严格控制材料质量

严格材料进场检查、检验制度。材料进场后，查验进货清单，现场核查材料的型号、规格、尺寸，进行必要的外观检查。无误后，邀约现场监理见证取样并送检到有资质的检测部门进行检验，合格后方可使用。钢绞线、钢制波纹管及其它钢材，底部进行支垫，顶面覆盖遮护，并保证通风通畅，防止锈蚀。无论存放还是施工过程中，还要保证钢绞线的表面清洁而不被油污污染，避免电、气焊火花灼伤钢绞线。

4.2张拉过程控制

张拉操作人员在上岗前必须经过培训合格，定人定岗。张拉时设专人测量伸长值，并及时进行伸长率的复核。一旦发现问题，停止张拉，查找原因。异常因素找到并消除后，方可继续张拉作业。两端张拉时，必须有可靠的联络手段和措施，保持作业起、停的同步性和操作的精准。

4.3做好理论计算

式中：ΔL—预应力钢绞线的理论伸长值，cm；

L—从张拉端至计算截面的孔道长度，cm；

Ay—预应力钢绞线的截面面积，mm2，此处取140mm2;

Eg—预应力钢绞线的弹性模量，Mpa，此处取1.95×105Mpa;

P0—预应力钢绞线的平均张拉力，N；

式中：P—预应力钢绞线张拉端的张拉力，N；

θ—从张拉端至计算截面曲线孔道部分切线的夹角之和，rad；

k —孔道偏差系数，此处取k =0.003；

μ—孔道摩擦系数，此处取μ=0.14。

本工程经计算得出钢绞线理论伸长值如下表：

表1 理论伸长值计算表（主梁）

4.4锚固区与张拉区的处理

施工中保证预应力筋末端的切线与锚垫板相互垂直，曲线段的起始点至张拉锚固点之间有大于300mm的直线段，锚垫板定位要准确并绑扎牢固，浇筑混凝土时，避免踏压马凳筋及碰触锚垫板。同时充分预留张拉区工作面，避免由于空间狭小而使张拉千斤顶放不下导致不垂直锚板而造成预应力损失，减小伸长值。

4.5孔道阻塞处理

当堵塞不严重时，可在梁体一端张拉预应力筋，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，此时预应力筋会突然的松驰回弹，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，对该预应力筋适当进行超张拉。这样，一般不会对预力筋的有效应力造成太大影响，伸长值一般也不会出现太大的偏差。

当堵塞十分严重时，钢绞线与漏浆严重黏结而无法被拉松动，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则按下式确定：L0=L0*L/L。

4.6及时复核实际伸长值和偏差

每束钢绞线张拉完毕后，即进行偏差计算，查验有无异常，以便及时找出原因，指导下一步的张拉施工。

计算方法和具体数值如下：

ΔLS=ΔL1+ΔL2-ΔL3

式中：ΔL1—从初应力至张拉控制应力间的实测伸长值，cm；

ΔL2—初应力以下的推算伸长值，实际采用0.1初应力—0.2初应力之间的实测伸长值，cm；

ΔL3—混凝土构件在张拉过程中的弹性压缩值，一般可忽略不计。

本工程项目经实测得出钢绞线实际伸长值如下表（每个编号选一束）。

表2 理论伸长值与实测伸长值对比表

5.结束语

钢绞线的张拉控制技术是预应力砼结构施工中的关键技术，只有通过精确的计算、正确的操作和严格的监控，才能达到较高的施工质量。长春轻轨伊通河斜拉桥主梁预应力施工通过多方控制，张拉力达到设计要求，伸长值偏差在规范允许范围内，有效地保证了预应力砼梁的施工质量，赢得了业主、监理公司、质监站及同行的一致好评。同时我们在施工中发现，个别钢绞线松驰率偏大，截面积与产品规格不符，还应加大检查、监控力度，严把材料进场关；预留孔道与钢绞线间的摩阻损失与规范不尽一致，有偏大值也有偏小值，仍需进一步研究和探求。

【参考文献】

《公路桥涵施工技术规范》 刘吉士 人民交通出版社 2002

《市政工程质量通病及防治》 金荣庄 中国建筑工业出版社 2001