先张法预应力空心板梁钢绞线断丝、滑丝原因浅析及预防措施

1、先张法预应力空心板梁钢绞线断丝、滑丝原因浅析及 预防措施贺友平【交通部公路一局一公司北京100024】摘要：对张拉钢绞线施工中断丝、滑丝现象予以理论分析，并据此指导施工关键词：断丝滑丝分析措施钢绞线1断丝、滑丝力学浅析1.1 锚固体系受力分析1.1.1 钢绞线锚固体系剖面图（图1）图11.1.2 钢绞线、夹片受力分析张拉过程中，钢绞线、夹片、锚圈受力图（图2）图2To一千斤顶对钢绞线的张拉力；一夹片对钢绞线的夹持力；Ni一夹片对钢绞线的压力；一钢绞线对夹片夹持力的反作用力；N/ 一钢绞线对夹片压力的反作用力；N2 锚圈对夹片的压力；f锚圈对夹片的摩擦力；f 一夹片对锚圈摩擦力钢绞线受力简图见图

2、3,夹片受力简图见图4图3T0一千斤顶对钢绞线张拉力 不一夹片对钢绞线夹持力 N1 一夹片对钢绞线的压力图4Ti'一钢绞线对夹片夹持力的反作用力N一锚圈对夹片的压力N'一钢绞线对夹片压力的反作用力 f一锚圈对夹片的摩擦力根据以上受力分析，可以得出如下平衡条件：由图2及图32Fx=0ToTi = 0 即 T0 = Ti(1)由图2及图42Fx = 0Ti' -N2Si na-fcos a =0(2)2Fy= 0Ncosa-fsin a-Ni' =0(3)f=N* (祖为锚圈与夹片间摩擦系数)(4)Ti与Ti' , N与N'是两对作用力与反作用力则

3、Ti = Ti'(5)N=N'(6)由(i)、(2)、(3)、(4)、(5)、(6)式得：T0/(cos a - N sin a )(7)Ni = T0(cos a - N sin a )/(sin a + p cos a )(8)火片对钢绞线的切口深度为 ALA L= Ki * Ni= Ki * To(cos a -仙 sin a )/(sin a + 仙 cos a )Ki一夹片与钢绞线相对硬度参数钢绞线的抗滑力和T2取决于钢绞线本身的强度、夹片的齿形及齿数，以及 与钢绞线的相对硬度等因素。丁2= L= KiKTo(COS a ” sin a )/(sin a + 仙 co

4、s a )(10)K钢绞线抗滑能力参数钢绞线的实际抗断力丁3，取决于钢绞线的母材(即钢丝)的强度，由钢丝加 工成钢绞线后各丝受力的均匀程度，以及锚具锚固后夹片对钢绞线的切口效应 等。设按钢丝强度计算的钢绞线理论抗破断力为T,钢绞线不计切口效应的抗破断力为T3和由于切口效应使钢绞线抗破断力的下降值为AT 3,并设： T3= K3* L= KiKTo(COs a ” sin a )/(sin a + 仙 cos a )(11)K3一切口效应钢绞线抗破断力下降参数T3' = T3- T3 = T3-KiRTo(cos a - n sin a )/(sin a+仙 cos a )(12)式中：

5、T3' 一钢绞线实际抗破断力；T3钢绞线不计切口效应的抗破断力；夹片的抗滑力T4可用下式表示丁4= K4 * L= K1KTo(cos a - n sin a )/(sin a + 仙 cos a )(13)K4夹片抗滑力参数由(10)、(13)可得出如下关系式T2/T 0= Kk(cos a - N sin a )/(sin a + 仙 cos a )(14)T4/T 0= K (cos a - N sin a )/(sin a + 仙 cos a )(15)要保持不断丝，必须满足以下力学条件丁3' /丁01 即：T3-K1&T0(cos a - N sin a )/

6、(sin a+仙 cosa)>T 0 (16)要保证不滑丝，必须满足以下力学条件(1)T 2/T 0>1 即 K&(cos a - N sin a )/(sin a + 仙 cos a ) > 1(17) (2)T4/T0>1 即 K1K4(cos a - sin a )/(sin a+仙 cosa) >1(18)根据以上关系式分析滑丝断丝的原因如下：在以上关系式中，K1、K2、K3、K4、a是锚固体系本身因素，但在施工过程 中受安装锚固系统的影响而改变，夹片安装不齐，间距不均匀或有杂物，尺寸不 准确等都会影响K、K2、K3、(的大小，从而影响锚固效果。祖

7、也影响其锚固效果，根据式（10）、（13）分析，卜过大，将使抗滑力T2、 T4降低，造成滑丝。根据式（11）、（12）、（16）分析，过小将使AT 3增大，切口 效应增强，钢绞线抗破断力减小，同样不利于锚固。因此在施工过程中应有适当 的措施控制叱值的大小。叱值过小易造成断丝，叱 过大，易造成滑丝。1.2 原因分析断丝原因较多，主要因素有夹片齿形及硬度，摩擦系数小和锚具的加工与安装等，这里有锚具自身的因素，也有人为的操作等因素。当夹片齿形尖锐， 或硬度超出钢丝硬度过多，则其切口效应将加大，使钢绞线的抗破断力下降值 T3增加，使钢绞线的实际抗破断力 丁3变小而断丝。此时，如 世值越小，切 口深度将

8、增大，越易促成断丝。滑丝原因：往往由于夹片齿形不恰当，或硬度小，切口深度值减小， 火片多次使用齿绞被磨平而滑丝。 操作时，夹片安装不均匀，三片夹片不能整体 受力。降低了各参数K值；当锚固系统质量及安装合格，而叱值太大，将使T2/T0 <1或TTTo<1而滑丝。2措施2.1 概况2.1.1 张拉设备QYC-23阡斤顶2台与之配套63MP划泵2台。2.1.2 锚固体系锚垫板、锚圈QM13-1和QM15-1及配套夹片，组成锚固体系。2.2 滑丝、断丝问题统计表我公司承担沪宁高速公路苏州段某标段施工，13m板梁预制7周期共56片, 张拉钢绞线98根，张拉过程中断丝、滑丝统计如表 1。断丝、

9、滑丝统计表表1张拉时间断丝式滑丝数钢绞线夹片损坏情况总数量1995.5.101钢绞线轻微损坏11995.5.1501钢绞线重伤、两片夹片损坏11995.5.2310断口呈斜口11995.5.3111断口呈斜口、一片夹片损伤21995.6.401钢绞线、夹片均无损伤11995.6.1001钢绞线、三片夹片轻微损伤11995.6.221 1 101断口有旧痕12.3 滑丝、断丝原因分析及对策针对不同的滑丝、断丝情况进行认真分析、整理、分类，找出重点，抓住重 点，分析其原因，寻找最佳的解决措施(见表2)。通过以上断丝、滑丝问题的原因分析，我们认为断丝滑丝问题的出现不是其 一二种原因所致，而是几方面同

10、时作用造成的，从锚固体系内部因素和外部因素 两方面进行归纳。2.3.1 内部因素(1)锚圈夹片、钢绞线的几何尺寸不精确；(2)技术参数达不到要求；(3)锚圈、夹片不配套；(4)钢绞线、夹片相对硬度大；(5)夹片齿形圆弧不合要求。2.3.2 外部因素(1)锚圈、夹片、钢绞线安装时有污物没有清理干净；(2)夹片安装不整齐，间距不均匀，不能同时受力，同时降低了夹片的抗滑 力参数K4及钢绞线的抗滑力参数K2;(3)张拉过程中速度过快；(4)夹片与锚圈间系数林过大，降低了夹片的抗滑力T4及钢绞线的抗滑力 丁2。2.3.3 采取的措施(1)实验不合格，不配套的锚固系统不得使用；(2)对张拉人员进行技术培训

11、，提高质量意识，增强责任心；(3)安装前对锚固系统的每一部分认真清理，对其外观仔细检查，并在锚圈 孔内涂少量石蜡油，不宜多擦；(4)锚固体系的安装、夹片要整齐、间距要均匀，夹片夹持钢绞线外露部分在15m左右，夹片槽内钢圈要紧；(5)张拉前，检查锚固体系安装符合要求后，再进行张拉；(6)张拉时，速度不宜过快，要保持张拉油表读数均匀增加。(7)千斤顶油表定期校核，同时，在出现下列情况之一时，即：千斤顶经过拆卸、修理；油表不能回零，受到碰撞或失灵现象，更换油表；张拉实际伸长值与理论伸长值不符， 超过规范要求；千斤顶油压表要进行 校核、更换；(8)为确保安全，张拉人员要遵守张拉安全操作规范，张拉前将钢

12、筋笼放在 钢绞线上方，设置安全挡板。滑丝、断丝类型、原因分析、措施表表2序 号断丝、滑丝损伤状况原因分析措施1断丝断口呈斜 口断口有旧夹片齿形太尖，切口效应大，属剪断钢绞线在张拉前受损伤安装夹片前认真检查 夹片加强对钢绞线的检查、痕保 护2滑丝a钢绞线与 夹片均无损 伤夹片齿槽内污物多，钢绞线 上有浮锈，沾有油污，空气湿度大，火片与锚圈间摩擦阻力大，火片齿形圆弧大安装夹片前，将夹片用 柴油清洗晾干，用干棉纱 将钢绞线擦干净，加强对 钢绞线的保护，谨防生 锈，在锚圈孔擦石蜡 油，检查火片齿形滑丝b三片夹片， 一片较严 重，钢绞线 也受损夹片安装时，三片夹片间距 不均匀，不能整体受力，降低 了夹片抗滑力参数K4值安装夹片前，除在锚孔 内涂少量石蜡油外，安装 夹片时，调整夹片间距使其均匀，张拉速度不宜过 快，保证火片均匀受力滑丝c钢绞线轻微 损伤，夹片 无损伤夹片齿形圆弧太大，夹片齿 形槽内肩污物降低了钢绞线与 火片相对强度参数Ki值安装夹片前,观察夹片JLB四形，并与锚固效果好的夹片对比选择，不合格火片