預(yù)應(yīng)力筋伸長量偏差的分析與控制

1、預(yù)應(yīng)力筋伸長量偏差的分析與控制賀華芹（招商交科科技產(chǎn)品分公司）摘要：通過分析預(yù)應(yīng)力筋理論伸長量和實際伸長量計算中各參數(shù)對預(yù)應(yīng)力筋伸長量的影響，以及實際工作過程中預(yù)應(yīng)力筋伸長量影響因素的分析，提出預(yù)應(yīng)力筋伸長量偏差的主要原因并分析這些原因提出一些措施，使伸長量偏差在規(guī)范范圍內(nèi)，從而保障橋梁施工質(zhì)量。關(guān)鍵詞：預(yù)應(yīng)力；伸長量；偏差；因素；控制1、預(yù)應(yīng)力伸長量偏差的計算1.1理論伸長量的計算理論伸長量的計算依公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范按以下公式計算：預(yù)應(yīng)力筋理論伸長量（mm）可按公式1計算：（公式1）式中：預(yù)應(yīng)力筋的平均張拉力（N），直線筋取張拉端張拉力；兩端張拉的曲線筋可按公式2計算；預(yù)應(yīng)力筋的長度（mm

2、）;預(yù)應(yīng)力筋的截面面積（mm2）；預(yù)應(yīng)力筋的彈性模量（N/mm2）；（公式2）式中：預(yù)應(yīng)力張拉端張拉力（N）；從張拉端至計算截面的孔道長度(m)；從張拉端至計算截面曲線孔道部分切線的夾角之和（rad）；孔道每米局部偏差對摩擦的影響系數(shù)；預(yù)應(yīng)力筋與孔道壁之間的磨擦系數(shù)；在曲線分段計算中，有分段起點力和分段終點力的定義，靠近張拉端第一段的終點力即為第二段的起點力，每段的終點力與起點力存在如下關(guān)系：（公式3）式中：分段終點力（N）；段起點力（N）；從理論伸長量的計算可看出，張拉控制應(yīng)力，預(yù)應(yīng)力筋的長度，張拉端至計算截面曲線孔道部分切線的夾角和，孔道摩擦系數(shù)和孔道偏差系數(shù)的取值，鋼絞線的面積和彈性模量

3、取值等都對鋼絞線伸長量的計算理論伸長量產(chǎn)生影響。1.2實際伸長量的測量及計算公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范要求，預(yù)應(yīng)力筋采用應(yīng)力控制方法張拉時，應(yīng)以伸長值進行校核。預(yù)應(yīng)力筋張拉時，應(yīng)先調(diào)整到初應(yīng)力0，該初應(yīng)力宜為張拉控制應(yīng)力con的10%20%，伸長量應(yīng)從初應(yīng)力時開始量測。預(yù)應(yīng)力筋的實際伸長值除量測的伸長值外，尚應(yīng)加上初應(yīng)力以下的推算伸長值。1.2.1手動控制張拉的預(yù)應(yīng)力筋伸長量測量的方法及計算（標(biāo)尺測量法）1）千斤頂安裝就位并經(jīng)嚴(yán)格調(diào)軸對中后，選一根鋼絞線，在工具夾片外約1cm的位置安裝帶測量標(biāo)尺的專用夾具。夾具如圖一所示：圖一2）當(dāng)張拉至初應(yīng)力0時，用鋼板尺測量標(biāo)尺距梁板端面的距離L0；3）繼續(xù)張拉

4、至相鄰級應(yīng)力1（1=20），測量標(biāo)尺距梁端測量點的距離為L1；4）當(dāng)張拉至控制應(yīng)力con，須按規(guī)定持荷5min，在持荷即將終止時，測量標(biāo)尺距梁端測量點距離為LK；5）預(yù)應(yīng)力筋一端的張拉伸長量LZ由0con行程的伸長量和00行程伸長量（01相鄰級推算）兩部分組成。 .（公式4）式中：L0張拉至初應(yīng)力0的預(yù)應(yīng)力筋伸長量L1張拉至相鄰級應(yīng)力1（1=20）的預(yù)應(yīng)力筋伸長量LK張拉至控制應(yīng)力con的預(yù)應(yīng)力筋伸長量LQ張拉工作段長度內(nèi)預(yù)應(yīng)力筋的理論伸長量1.2.2智能系統(tǒng)控制張拉的預(yù)應(yīng)力筋伸長量測量的方法及計算（簡稱：活塞測量法）1）千斤頂安裝就位并經(jīng)嚴(yán)格調(diào)軸對中后，選一根鋼絞線，在工具夾片外約1cm的位

5、置安裝帶測量標(biāo)尺的專用夾具；2）當(dāng)張拉至初應(yīng)力0時，系統(tǒng)自動測量此時活塞伸長量L0。在持荷期間，用鋼尺測量標(biāo)尺距工具錨墊板端面的距離L0´（如圖一所示）；3）繼續(xù)張拉至相鄰級應(yīng)力1（1=20），系統(tǒng)自動測量此時活塞伸長量L1。在持荷期間，用鋼尺測量標(biāo)尺距工具錨墊板端面的距離L1´；4）當(dāng)張拉至控制應(yīng)力con并持荷5min，系統(tǒng)自動測量此時活塞伸長量LK。在持荷期間，用鋼尺測量標(biāo)尺距工具錨墊板端面的距離LK´；5）預(yù)應(yīng)力筋伸長量計算時應(yīng)考慮張拉過程中工具錨的鋼絞線內(nèi)縮量NS。 從初應(yīng)力0張拉至相鄰級應(yīng)力1時工具錨的鋼絞線內(nèi)縮值NS1為： .（公式5） 從初應(yīng)力0張拉

6、至控制應(yīng)力con時工具錨的鋼絞線內(nèi)縮值NS2為： .（公式6） 張拉過程中工具錨的鋼絞線內(nèi)縮值NS為： .（公式7）式中：L0´張拉至初應(yīng)力0時工具錨的鋼絞線內(nèi)縮量測量值L1´張拉至相鄰級應(yīng)力1（1=20）時工具錨的鋼絞線內(nèi)縮量測量值LK´張拉至控制應(yīng)力con時工具錨的鋼絞線內(nèi)縮量測量值6）預(yù)應(yīng)力筋一端的張拉伸長量LZ由0con行程的伸長量（需扣除工具錨內(nèi)縮值）和00行程伸長量（01相鄰級推算，并扣除內(nèi)縮值）兩部分組成。 .（公式8）式中：L0張拉至初應(yīng)力0的預(yù)應(yīng)力筋伸長量L1張拉至相鄰級應(yīng)力1（1=20）的預(yù)應(yīng)力筋伸長量LK張拉至控制應(yīng)力con的預(yù)應(yīng)力筋伸長量L

7、Q張拉工作段長度內(nèi)預(yù)應(yīng)力筋的理論伸長量NS張拉過程中工具錨的鋼絞線內(nèi)縮值從伸長量的測量及計算可看出，預(yù)應(yīng)力筋伸長量的測量、工具錨內(nèi)縮值的測量、張拉工作段長度的測量和計算以及初應(yīng)力0的選取是否克服鋼絞線非線性變化都能影響實際伸長量的大小。1.3預(yù)應(yīng)力筋伸長量偏差的計算預(yù)應(yīng)力筋伸長量偏差=2、預(yù)應(yīng)力筋伸長量偏差的因素分析2.1預(yù)應(yīng)力筋理論伸長量計算的影響1）張拉控制應(yīng)力，預(yù)應(yīng)力筋的長度，張拉端至計算截面曲線孔道部分切線的夾角和對伸長量的影響張拉控制應(yīng)力，預(yù)應(yīng)力筋的長度，張拉端至計算截面曲線孔道部分切線的夾角和需按照設(shè)計圖紙要求進行取值，預(yù)應(yīng)力筋長度的取值勿需考慮穿心式千斤頂內(nèi)鋼絞線長度引起的工作端

8、伸長量，在計算實際伸長量時將工作端理論伸長量減去，使實際伸長量和理論伸長量模式相符。2）孔道摩擦系數(shù)和孔道偏差系數(shù)的影響實際施工中采用的孔道成型方式各不相同，有預(yù)埋鐵皮管道，橡膠管抽芯成型、預(yù)埋波紋管。不同成型孔道在計算時應(yīng)取對應(yīng)的k和值，其中摩擦系數(shù)值對實測伸長量的影響較大，尤其對于長束管道，線性上下起伏由于摩阻的影響，孔道中的應(yīng)力并非錨下張拉應(yīng)力。摩阻越大，預(yù)應(yīng)力損失越大，其直接影響了實測伸長量的大小。3）鋼絞線的面積和彈性模量取值對伸長量的影響鋼絞線的面積在計算公式中可以上下抵消，基本對理論伸長量不造成影響，但彈性模量的取值對伸長量產(chǎn)生了很大的影響。其值會隨著鋼絞線生產(chǎn)批次發(fā)生變化，從而

9、影響伸長量的計算。2.2預(yù)應(yīng)力筋實測伸長量的影響1）千斤頂、油泵實際張拉力值對伸長量的影響所需千斤頂張拉力的大小為張拉控制應(yīng)力乘以鋼絞線實際面積再乘以鋼束根數(shù)，因此鋼絞線面積對張拉力值產(chǎn)生影響。而在張拉過程中千斤頂實際力值與標(biāo)準(zhǔn)力值存在一定差異，如：千斤頂與張拉束不對中，千斤頂泄露，張拉器具使用時間過長等都會對千斤頂實際力值產(chǎn)生影響。2）初應(yīng)力取值對伸長量的影響選取初應(yīng)力是為消除鋼絞線非線性變化對伸長量的影響。初應(yīng)力取值過小未完全消除鋼絞線非線性變化而致使伸長量偏大。3）錨具、夾具不匹配對伸長量的影響錨具、夾具不匹配致使鋼絞線損傷，張拉過程中易出現(xiàn)斷絲和滑絲的情況，此類情況的發(fā)生不僅對伸長量產(chǎn)

10、生影響，也嚴(yán)重影響了橋梁施工質(zhì)量。4）伸長量測量對伸長量的影響伸長量測量一般采用傳感器自動采集和人工讀數(shù)兩種模式。傳感器自動采集需定時對傳感器進行配套標(biāo)定，數(shù)據(jù)采集后需對傳感器安裝間隙進行考慮。人工讀數(shù)需注意讀數(shù)方式，如：鋼尺要與鋼束呈水平，讀數(shù)視線要與鋼尺垂直等，不良的讀數(shù)方式都會對伸長量的大小產(chǎn)生影響。3、預(yù)應(yīng)力筋伸長量控制預(yù)應(yīng)力伸長量的偏差應(yīng)符合設(shè)計規(guī)定，設(shè)計未規(guī)定時，其偏差應(yīng)控制在±6%以內(nèi)。對環(huán)形筋、U型筋等曲率半徑較小的預(yù)應(yīng)力束，其伸長量偏差宜通過實驗確定。3.1理論伸長量各參數(shù)的合理選用張拉控制應(yīng)力，預(yù)應(yīng)力筋的長度，張拉端至計算截面曲線孔道部分切線的夾角和需嚴(yán)格按照設(shè)計

11、圖紙要求進行取值?？椎滥Σ料禂?shù)和孔道偏差系數(shù)主要與孔道成形模式和孔道材料決定，孔道摩擦系數(shù)應(yīng)通過孔道張拉實驗確定。鋼絞線彈性模量應(yīng)按照規(guī)范要求送檢得到，因其值受鋼絞線材料，生產(chǎn)批次，廠家等因素影響，應(yīng)加大送檢頻率，取其同組多根平均值。3.2油泵、千斤頂?shù)暮侠磉x配千斤頂?shù)倪x配不易過大或過小，其額定壓力值宜為所需張拉力的1.5倍，且不得小于1.2倍。與千斤頂配套使用的壓力表應(yīng)選用防震型產(chǎn)品，其最大讀數(shù)應(yīng)為張拉力的1.52.0倍。千斤頂及油表量程的選配過大或過小都嚴(yán)重影響力值的精確度。油泵、千斤頂、油表需定期配套標(biāo)定，從而減少系統(tǒng)誤差引起的伸長量偏差。3.3消除錨具、夾具的影響錨具和夾具的選用需選用

12、同一廠家同一型號的產(chǎn)品，在產(chǎn)品使用初期需注意鋼絞線在拉伸過程中的磨損是否過大，鋼絞線與夾片的咬痕是否過深，出現(xiàn)此類情況應(yīng)及時與廠家聯(lián)系。在使用過程中還需注意鋼絞線和夾具是否發(fā)生滑動，防止由于夾片使用時間過長引起夾片齒輪鈍化，從而造成鋼絞線受力不整，引起伸長量偏大。3.4張拉操作過程中避免人為誤差千斤頂安裝時，工具錨應(yīng)與前端的工作錨對正，工具錨和工作錨之間的各根預(yù)應(yīng)力筋不得錯位、扭絞。實施張拉時，千斤頂與預(yù)應(yīng)力筋、錨具的中心線應(yīng)位于同一軸線上。張拉前應(yīng)用力打緊工具夾片，使工具夾片位于同一平面上，使其受力均勻。量測時需定人測量，并對測量點做好標(biāo)記，每次測量同一點，使其測量準(zhǔn)確。手動控制張拉時，應(yīng)要求工人操作熟練，加載平穩(wěn)，控制精確。3.5合理的張拉工藝鋼筋綁扎和波紋管定位準(zhǔn)確，需具有固定的管道定位模型，消除由于定位不準(zhǔn)確引起實際預(yù)應(yīng)力筋長度和張拉端至計算截面曲線孔道部分切線的夾角和與設(shè)計圖紙不一致的問題。管道波紋管宜采用塑料波紋管從而減小孔道摩擦對張拉控制應(yīng)力的影響。對于短束澆筑混凝土?xí)r，可以先套入相應(yīng)直徑的塑料管，澆筑過程中抽動塑料管，防止管道進漿影響孔道摩阻。對