浅析短束预应力钢绞线张拉伸长值控制方法

摘要：文章分析了短束预应力钢绞线在施工中很容易出现超限的问题，即实测伸长值与理论伸长值的比值超出现行公路桥涵规范中6％ 的规定，分析了超限产生的原因，并提出了在施工中加强控制的合理建议。

关键词：伸长值；短束预应力钢绞线；控制

1、引言

由于城市交通的高速发展，城市交通高架桥越来越多，因空间所限和桥梁外观要求以及设计理念的更新，短束钢绞线的应用越来越广泛，多见于现浇箱梁横梁、独柱墩顶“T”盖梁、预制箱梁连续、现浇桥面横向预应力等。某绕越高速公路东南段C匝道跨主线桥，全长100m。桥梁下部墩柱采用 1．5m桩基础，桥墩采用曲线变宽的双柱花瓶式墩，上部结构采用现浇箱梁，形式为双向双车道，梁面宽15．5m。

2、现浇箱梁横梁施工

2．1 现浇箱梁横梁设计参数。为保证C匝道跨主线桥跨线桥外型美观，桥梁上部结构采用22m＋28m×2＋22m现浇箱梁，涉及现浇箱梁纵向、桥面横向以及横梁预应力。本文主要讨论现浇箱梁横梁处短束钢绞线的张拉。横梁尺寸为6.6×1.5m（见图1），采用后张法施工，横向布置4束钢绞线，每股10根，张拉锚下控制应力为张拉锚下控制应力为1953.0kN。

2.2现浇横梁施工工序。现浇横梁与现浇箱梁一起浇筑，采用满堂支架施工，施工工序为

搭设满堂支架 铺设底模 绑扎钢筋和波纹管 安装侧模

浇筑混凝土 混凝土养护 张拉 孔道压浆

端头封锚

2.3现浇横梁张拉工艺

（1）张拉机具及设备。预应力张拉采用OVM15－10，锥形式夹片锚具，钢绞线为φs15.2mm，张拉千斤顶为YCD350型，配套油泵为YBZ-80型高压电动油泵。

（2）张拉方法。张拉采用两端对称张拉，以应力为主，伸长量校核的双控。施工过程的张拉按0 15％σcon30％σconσcon（持荷2min锚固）控制，其中张拉锚下应力σcon＝0.75Ryb=1395MPa。

按照设计及施工技术规范要求，钢绞线张拉过程中，当实测伸长值与理论伸长值的误差超过±6％时，必须停止张拉，查找原因。

（3）张拉。C匝道跨主线桥现浇箱梁先进行横梁张拉，再进行纵向张拉。当梁体混凝土强度达到设计强度的90％，回弹模量达到100％，且养护时间不少于7天，开始张拉现浇箱梁横梁部分的钢绞线，张拉完成后及时压浆封锚，然后进行梁体纵向预应力的张拉。

3、张拉中存在的问题

3.1存在问题。现浇箱梁横梁张拉过程中，发现实测伸长值与理论伸长值比较，误差总是超过规范要求的6％，以下是张拉的实际情况：

以C匝道跨主线桥4＃横梁为例进行说明：A1束钢绞线为曲线束，长719.1cm（不含工作长度），钢绞线为10股，锚下控制应力为953.0KN，理论伸长值为48mm。

实际张拉过程中，A1束钢绞线实测伸长值如表1：

ΔL1―从初应力至松油前千斤顶缸体伸长值；

ΔL2―从初应力至2倍初应力缸体伸长值，并作为0至初应力的推算值；

L1＝127－84＋49－39＝53mm

ΔL2＝91－84＋41－39＝9mmΔL＝53＋9＝62mm

伸长量误差＝（62－48）/48＝29.2％

其中：伸长量误差％ =(实测伸长量一理论伸长量)／理论伸长量×100％施工中钢绞线伸长量超标严重，必须停止张拉寻找原因。

3.2原因分析。C匝道跨主线桥现浇箱梁横梁钢绞线长度都较短，仅为719.1cm，属典型的短束预应力张拉，由于起初对短束预应力张拉认识不足，张拉过程中采用常规办法计算，致使实际伸长值与理论伸长值的比值超出现行公路桥涵施工规范和设计文件中要求的±6％范围之内。出现以上问题后，成立了绕越高速东路东南段RY-DN1标短束钢绞线张拉QC攻关小组，并作出原因分析图如图2。

图2

1、张拉数据分析：单纯从张拉数据看，根据钢绞线伸长值与张拉应力成正比关系，由钢绞线在30％σcon100％σcon张拉过程中，钢绞线已经张拉紧，前期的松弛状态已经消除，推算钢绞线伸长值：（127－91）/0.7＋（49－41）/0.7＝63mm，与公式计算相符，因此张拉计算无误。

2、对张拉千斤顶和配套油表进行重新标定，证明回归方程是正确的。

3、对钢绞线的弹性模量和横截面面积进行试验验证，确信理论伸长值计算采用的参数是准确的。

4、对分析图中的所有原因进行分析和验证，发现①千斤顶内钢绞线长度50cm也参与了张拉，对短束钢绞线影响很大，必须在伸长量计算中予以扣除。按虎克定律计算千斤顶内钢绞线伸长量为3.5mm，两端张拉时该段钢绞线伸长量为7mm；②钢绞线在实际张拉过程中，锚固端的夹片和工具锚夹片在张拉前后(即初应力阶段和张拉完成阶段)有一个回缩值，这个回缩值包含在油缸的伸长量里面，有一部分为夹片回缩值，在考虑实际伸长值时，应对这个回缩值应予以扣除。回缩值经过现场测定，大多为5～6mm；③桥规JTJ041-2000中考虑锚具压缩变形1mm，对于短束钢绞线的伸长量有一定的影响。对上述影响钢绞线张拉伸长量的因素合计影响伸长量在13～14mm，在钢绞线较长时（30m以上）往往忽略不计，对伸长值偏差影响不大，但在短束预应力张拉中，要求钢绞线容许偏差值范围较小，如在现浇箱梁横梁A1钢绞线张拉伸长值容许偏差仅为±2.9mm，这样对短束钢绞线来说，必须考虑千斤顶内钢绞线伸长值、夹片回缩值和锚具压缩值。

5、结论

通过在实际桥梁工程中的具体施工操作，分析了短束预应力钢绞线施工过程中张拉伸长值超限的原因，建议在短束预应力钢绞线张拉施工中要做好以下工作：

(1)通过QC小组攻关得出的结论，表明短束预应力钢绞线张拉应充分认识到千斤顶内钢绞线伸长值、夹片在张拉前后的变化以及锚具压缩值对实测伸长值的影响，这个影响在较长钢束张拉时往往忽略不计。但在短束张拉过程中，顶内钢绞线伸长值、夹片回缩量、锚具压缩值必须予以考虑，经现场测后在量出夹片回缩值后，对实际张拉伸长值予以修正。

(2)选择熟练的张拉司泵工，尽量避开中午温度高时张拉。

(3)定期校检张拉油泵和千斤顶，尽量减小施工中的机具误差。

(4)使用穿心顶楔式千斤顶，夹片安放均匀，减小钢绞线值。

通过以上一些施工中的控制措施，并考虑千斤顶内钢绞线伸长值、夹片的回缩以及锚具的压缩变形，修正实测钢绞线伸长值，这样才能反映出张拉的真实情况，揭示客观事物的内在普遍规律，同时也满足了施工规范要求。

参考文献

[1] JTJ041-2000，公路桥涵施工技术规范

注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。