淺談后張預(yù)應(yīng)力鋼絞線施工

袁為嶺, 鄭阿芳

1 鄭州市市政工程質(zhì)量監(jiān)督專業(yè)站（450000） 2 鄭州城建集團(tuán)投資有限公司（450000）

0 前言

以鋼絞線作為橋梁工程、路基高邊坡抗滑加固等工程施加預(yù)應(yīng)力的載體，是目前普遍采用的材料和工藝。對鋼絞線張拉預(yù)應(yīng)力施加、錨固的方法和張拉力、鋼絞線伸長量的理論計(jì)算，在相應(yīng)的規(guī)范中都已有明確的規(guī)定，但在實(shí)際操作中對鋼絞線施加預(yù)應(yīng)力張拉的伸長值、鋼絞線錨固時(shí)錨具錨塞回縮量的量測，各家說法及做法均存在差異，這對預(yù)應(yīng)力張拉質(zhì)量控制的雙控指標(biāo)（即鋼絞線張拉力與實(shí)測伸長值）的計(jì)算和評判產(chǎn)生了一定的影響。針對上述問題，筆者就預(yù)應(yīng)力張拉實(shí)踐，嘗試提出如下實(shí)際作法和技術(shù)見解，為廣大鋼絞線預(yù)應(yīng)力張拉工作者提供參考。

1 后張預(yù)應(yīng)力鋼絞線伸長值的計(jì)算

1.1 理論伸長值

其實(shí),△L∶理論伸長值；L∶預(yù)應(yīng)力筋的長度（mm）;PP∶預(yù)應(yīng)力鋼絞線的平均張拉力（N）;AP∶鋼絞線的截面面積（mm2）；EP∶鋼絞線的彈性模量（N/mm2）。

1.2 實(shí)際伸長值的計(jì)算

δ∶實(shí)際延伸值；ρ∶總張拉噸位；ρ0∶初始張拉噸位；δ1∶初始張拉噸位；ρ0時(shí)實(shí)測引伸量；δ2∶總張拉噸ρ時(shí)實(shí)測引伸量。

初應(yīng)力狀態(tài)為10%張拉控制應(yīng)力狀態(tài),該狀態(tài)下的實(shí)際引伸量用10%～20%應(yīng)力狀態(tài)下的實(shí)際引伸量假想。張拉過程中采用雙控，即同時(shí)控制應(yīng)力和引伸量。張拉過程分為三級，即初應(yīng)力狀態(tài)（10%張拉控制應(yīng)力），50%張拉控制應(yīng)力狀態(tài)，100%張拉控制應(yīng)力狀態(tài)。張拉結(jié)束后的實(shí)際引伸量與理論延伸量之差應(yīng)控制在±6%以內(nèi)。

實(shí)際伸長值還可通過∶（20%－10%）＋（100%－10%）-兩端回縮量。

2 鋼絞線張拉伸長值確定

2.1 鋼絞線張拉伸長值計(jì)算

鋼絞線預(yù)應(yīng)力張拉施工設(shè)計(jì)控制張拉力,是指預(yù)應(yīng)力張拉完成后鋼絞線在錨夾具前的拉力。因此，在鋼絞線預(yù)應(yīng)力張拉理論伸長量計(jì)算時(shí),應(yīng)以鋼絞線兩頭錨固點(diǎn)之間的距離作為鋼絞線的計(jì)算長度,但在預(yù)應(yīng)力張拉時(shí)鋼絞線的控制張拉力是在千斤頂工具錨處控制的，故為控制和計(jì)算方便，一般以鋼絞線兩頭錨固點(diǎn)之間的距離,再加上鋼絞線在張拉千斤頂中的工作長度,作為鋼絞線預(yù)應(yīng)力張拉理論伸長量的計(jì)算長度。

在鋼絞線預(yù)應(yīng)力張拉時(shí)，鋼絞線的外露部分，大部分被錨具和千斤頂所包裹，鋼絞線的張拉伸長量無法在鋼絞線上直接測量，故只能用測量張拉千斤頂?shù)幕钊谐蹋?jì)算鋼絞線的張拉伸長值，但同時(shí)還應(yīng)減掉鋼絞線張拉全過程的錨塞回縮量。

ΔL1∶為從初始拉力（橋梁施工規(guī)范規(guī)定一般為設(shè)計(jì)控制張拉力的10%～25%）至張拉設(shè)計(jì)控制拉力間的千斤頂活塞的張拉行程；ΔL2∶為初始拉力時(shí)的推算伸長值（按規(guī)范規(guī)定推算求得）；b∶為工具錨錨塞回縮量；c∶為工作錨錨塞回縮量。

2.2 鋼絞線預(yù)應(yīng)力張拉錨塞回縮量的量測

鋼絞線預(yù)應(yīng)力張拉錨塞回縮量在兩個(gè)部位出現(xiàn)，即產(chǎn)生在張拉千斤頂使用的“工具錨”，和參與鋼絞線預(yù)應(yīng)力工作，將鋼絞線錨固在混凝土中的“工作錨”部位。有的文獻(xiàn)和產(chǎn)品說明書介紹了錨具的變形造成預(yù)應(yīng)力鋼筋的回縮值的參數(shù)，只可作為對錨具驗(yàn)收和施工控制的參考依據(jù)，具體計(jì)算還應(yīng)以實(shí)測為準(zhǔn)。

1）工具錨錨塞回縮量的量測∶在鋼絞線開始張拉，當(dāng)千斤頂張拉力，達(dá)到鋼絞線張拉至初始拉力，已把松弛的預(yù)應(yīng)力鋼絞線拉緊，此時(shí)應(yīng)將千斤頂充分固定，精確量取從千斤頂工具錨錨杯外露端面至鋼絞線外露端頭的長度b1，當(dāng)千斤頂張拉力達(dá)到鋼絞線預(yù)應(yīng)力張拉設(shè)計(jì)控制拉力時(shí),再量取從千斤頂工具錨錨杯外露端面至鋼絞線外露端頭的長度b2，工具錨錨塞回縮量b=b1-b2。當(dāng)預(yù)應(yīng)力鋼絞線由很多單根組成時(shí)應(yīng)每根量測，取其平均值進(jìn)行計(jì)算,最少不得少于三根。2）工作錨錨塞回縮量的量測∶目前鋼絞線預(yù)應(yīng)力張拉施工以使用YCW型液壓千斤頂為主,該千斤頂與工作錨接觸處，設(shè)有一塊限制工作錨夾片在張拉過程位移的限位板,鋼絞線在張拉時(shí)工作錨夾片跟隨鋼絞線的拉伸,向后移動(dòng)至限位板凹槽的底部，對鋼絞線失去約束，當(dāng)千斤頂將鋼絞線張拉至設(shè)計(jì)控制張拉力，在回油放松鋼絞線的瞬時(shí),鋼絞線彈性收縮，工作錨夾片跟隨收縮向錨環(huán)孔內(nèi)位移，隨即將鋼絞線錨固，這就是工作錨錨塞回縮的全過程。工作錨錨塞回縮位移后，將引起鋼絞線張拉力的減小，減小量及補(bǔ)償方法見后述。張拉完畢卸掉千斤頂后，在工作錨處測量工作錨夾片在錨杯處的外露長度C2，當(dāng)預(yù)應(yīng)力鋼絞線由很多單根組成時(shí)應(yīng)每根量測，取其平均值，一般至少測量3處，千斤頂限位板凹槽深度已知為C1,則工作錨錨塞回縮量C=C1-C2。工作錨錨塞回縮量除與錨具硬度等有關(guān)外,還與鋼絞線直徑有關(guān)，工作錨回縮量大小與鋼絞線直徑大小成反比。

2.3 工作錨錨塞回縮量對設(shè)計(jì)控制張拉力的影響

1）根據(jù)錨夾具夾片的回縮過程分析，工作錨對張拉伸長量及張拉力均有影響。對張拉力的減小影響值可按下式計(jì)算∶

ΔL∶理論計(jì)算伸長值；P∶為設(shè)計(jì)控制張拉力；C∶工作錨回縮量。

2）關(guān)于C值的取值，應(yīng)分為兩個(gè)階段考慮，在鋼絞線預(yù)應(yīng)力張拉施工時(shí)，為保證質(zhì)量必須先進(jìn)行張拉工藝試驗(yàn)，張拉工藝試驗(yàn)一般取一個(gè)構(gòu)件或2～3個(gè)張拉束，進(jìn)行試驗(yàn)。張拉工藝試驗(yàn)完成后,方可大面積施工，在張拉工藝試驗(yàn)階段，由于對該批錨具性能不了解,計(jì)算補(bǔ)償張拉力時(shí)C值只能按經(jīng)驗(yàn)公式估算，經(jīng)驗(yàn)公式如下∶

h∶限位板凹槽深度；a∶與鋼絞線直徑有關(guān)的系數(shù)。當(dāng)Φj=15.24mm 取 1.0；當(dāng) Φj=12.7mm 取 1.2。

待張拉試驗(yàn)完成后，根據(jù)實(shí)測的C值,計(jì)算補(bǔ)償張拉力，以供大面積施工使用。

3）為減少工作錨回縮對預(yù)應(yīng)力造成的損失及保證張拉力能滿足設(shè)計(jì)要求，應(yīng)按如下程序操作，予以補(bǔ)償∶

①當(dāng)實(shí)施兩端張拉時(shí)，當(dāng)兩端達(dá)到設(shè)計(jì)控制張拉力時(shí)，應(yīng)按一端先錨固，再將另一端補(bǔ)張拉力后錨固的方法操作。因?yàn)楫?dāng)A端錨固時(shí)由于工作錨夾片的回縮,致使B端油壓下降，張拉力減少，不滿足設(shè)計(jì)控制張拉力要求，故應(yīng)在B端補(bǔ)張拉后再錨固。同理B端補(bǔ)張拉錨固時(shí)，由于工作錨夾片回縮仍會(huì)造成張拉力的損失,為保證滿足設(shè)計(jì)控制張拉力要求，其修正后的設(shè)計(jì)控制張拉力PK（即設(shè)計(jì)控制張拉力加補(bǔ)張拉力）應(yīng)按下式計(jì)算（注意不能將此與超張拉混淆,此值屬于對預(yù)應(yīng)力張拉時(shí),由工作錨產(chǎn)生的預(yù)應(yīng)力損失的補(bǔ)償）。

P∶為設(shè)計(jì)控制張拉力；ΔP∶工作錨回縮對預(yù)應(yīng)力損失的影響力（補(bǔ)償張拉力）。

②當(dāng)實(shí)施一端張拉時(shí)，同理應(yīng)將控制張拉力PK按上式計(jì)算。

2.4 鋼絞線在張拉千斤頂中的工作長度

在鋼絞線預(yù)應(yīng)力張拉施工中,目前常用的千斤頂?shù)墓ぷ麇^位置分前夾式和后夾式,張拉時(shí)鋼絞線在千斤頂中的工作長度，前夾式較短，如YDC型前夾式千斤頂約為98mm，對張拉伸長量影響較小，可忽略不計(jì)。但如YCW型后夾式千斤頂則可長達(dá)470mm之多，故鋼絞線在千斤頂中的工作長度對張拉伸長量的影響就不容忽視。

1）鋼絞線在張拉千斤頂中的工作長度,一般是指在張拉千斤頂裝入鋼絞線后,從工具錨錨杯中心至預(yù)應(yīng)力混凝土工作錨錨杯中心的距離，注意丈量時(shí)應(yīng)將千斤頂安裝好，裝入鋼絞線，基本打緊錨塞，啟動(dòng)油泵，開始加油，在千斤頂活塞啟動(dòng)，即油壓表指針閃動(dòng)的瞬間即刻關(guān)閉加油閥,此時(shí)丈量工具錨錨杯中心至預(yù)應(yīng)力混凝土工作錨錨杯中心的距離,即可確定為鋼絞線在張拉千斤頂中的工作長度。有人直接丈量千斤頂?shù)纳黹L，作為鋼絞線在張拉千斤頂中的工作長度,筆者認(rèn)為是錯(cuò)誤的,因?yàn)橐话闱Ы镯旈_啟加油閥后活塞都是在活塞伸出千斤頂體外一段距離后才開始受力,且千斤頂在一般狀態(tài)下活塞都是伸出千斤頂體外一段距離的。

2）鋼絞線在張拉千斤頂中的工作長度在預(yù)應(yīng)力鋼絞線張拉伸長值計(jì)算中的應(yīng)用∶一般在預(yù)應(yīng)力張拉時(shí)，原始記錄中的伸長值，都是按千斤頂活塞的行程距離記錄的，按此計(jì)算的鋼絞線實(shí)測伸長值,是預(yù)應(yīng)力混凝土中工作錨之前的鋼絞線伸長值加鋼絞線在張拉千斤頂中工作長度的伸長值之和,在計(jì)算鋼絞線張拉伸長值及張拉伸長率誤差時(shí)應(yīng)注意以下幾個(gè)問題∶

①計(jì)算預(yù)應(yīng)力鋼絞線理論伸長值時(shí),若預(yù)應(yīng)力鋼絞線的計(jì)算長度已包括鋼絞線在張拉千斤頂中的工作長度,就可直接用此計(jì)算的預(yù)應(yīng)力鋼絞線理論伸長值與按原始記錄中數(shù)據(jù)計(jì)算的實(shí)測伸長值比較,來計(jì)算預(yù)應(yīng)力鋼絞線張拉伸長率誤差。這是施工中常用的方法。

②計(jì)算預(yù)應(yīng)力鋼絞線理論伸長值時(shí),若預(yù)應(yīng)力鋼絞線的計(jì)算長度不包括鋼絞線在張拉千斤頂中工作長度,在按原始記錄中數(shù)據(jù)計(jì)算出實(shí)測伸長值后,還應(yīng)減鋼絞線在張拉千斤頂中工作長度的伸長值,然后才能按此伸長值與預(yù)應(yīng)力鋼絞線理論伸長值比較，去計(jì)算預(yù)應(yīng)力鋼絞線張拉伸長率誤差。

③有些情況下因?yàn)榍Ы镯敾钊谐滩蛔?或設(shè)計(jì)有要求，為保持同一個(gè)水平線的幾個(gè)預(yù)應(yīng)力孔的鋼絞線的受力平衡，一束（根）鋼絞線要分多次實(shí)施張拉。這種張拉法計(jì)算實(shí)測伸長值時(shí),是用原始記錄中各次千斤頂活塞行程的距離，先計(jì)算出各次張拉伸長量，然后將各次張拉伸長量累加（初始拉力的伸長值是按規(guī)范規(guī)定推算而得）而得實(shí)測伸長值。但計(jì)算各次張拉伸長量時(shí),都包括了一個(gè)與該張拉級的張拉力相應(yīng)的鋼絞線在張拉千斤頂中工作長度的伸長值,所以在按①法計(jì)算時(shí)，應(yīng)在按各次張拉伸長量累加（初始拉力的伸長值是按規(guī)范規(guī)定推算而得）而得的實(shí)測伸長值中，減掉不包括最后一級的其余所有各級在張拉千斤頂中工作長度的伸長值；在按②法計(jì)算時(shí)，應(yīng)在按各次張拉伸長量累加（初始拉力的伸長值是按規(guī)范規(guī)定推算而得）而得的實(shí)測伸長值中，減掉所有各級的在張拉千斤頂中工作長度的伸長值。