先张法预制梁长钢绞线张拉预应力损失分析

先张法预制梁长钢绞线张拉预应力损失分析 摘要：本文简要介绍了先张法预制梁钢绞线张拉施工工艺，通过对先张法钢绞线张拉数据进行对比，分析了先张法钢绞线张拉预应力损失的原因，并提出通过超张等方法削弱预应力损失对先张法结构的影响。关键词：桥梁工程； 施工技术；先张法；预应力损失0引言随着我国高等级公路建设的不断发展，在公路桥梁建设中先张法预应力梁板得到了广泛的应用和推广，实际施工中布设长钢绞线可以充分利用场地、减少钢材损耗及张拉台设置成本、提高施工效率，该施工工艺钢绞线预应力损失不可避免，影响梁板质量，但通过一些措施的运用就可以减少甚至消除这种影响。1.工程概况广西沿海高速公路改扩建一期工程No.1标位于南宁市良庆区那马镇，与建设中南宁新外环高速与南宁至北海高速相交的那马北互通相连，本项目共有2座桥梁采用先张法预应力混凝土简支空心板结构，具体如下：K1999+831宁屋分离式立交桥，全桥共40片10米先张法预应力混凝土空心板；那马互通服务区Z1K0+258预应力混凝土空心板桥，全桥共9片10米先张法预应力简支空心板。先张法预应力混凝土空心板共计49片。预制板长9.96米，预制板底宽0.99米，高0.55米。2.先张法钢绞线张拉施工工艺2.1台座设置底模台座基础回填砂硕并夯实，其上浇筑C20混凝土，台座地下10cm，地上40cm，顶面铺6-8mm厚的钢板，作为先张预应力梁的底模，底模设置长度为34米，宽度为98.5cm，这样可同时预制3片空心板。张拉台座采用工字钢加混凝土组合式锚固台座，具有足够的刚度、强度及稳定性，其抗倾覆安全系数大于1.5，抗滑移系数大于1.3。为使钢绞线在浇筑混凝土、立模时保持其位置不变化，在两端设置定位钢板。锚固横梁为工字钢组拼，具有足够的刚度，受力后挠小于2mm。锚固横梁与锚固台座用钢沙箱支撑，以实现钢绞线的张拉和松张。张拉台座建成后进行预张拉，使台座趋于稳定，减少回缩量。制梁台平面如图1.如图1 制梁台平面简图2.2钢绞线张拉施工2.2.1钢绞线下料长度钢绞线的下料前应根据台座设备的具体情况下料，下料长度在计算时考虑底模长度、锚夹具长度和外露长度等。钢绞线应按图纸进行编号。2.2.2安全防护措施 张拉时的安全防护措施有：一、张拉端搭设钢管架，并用木板围挡；二、钢绞线每隔一定距离设置压杆；三、场地四周拉好警戒带；四、在傍晚或者夜晚施工人员较少时进行张拉施工。2.2.3张拉程序预应力钢绞线张拉采用一端固定，单根张拉，张拉顺序由中间向两侧对称进行，采用应力控制方法张拉，以伸长量进行较核。张拉加载分四阶段进行，第一阶段将每根钢绞线的荷载分别由0加载到设计张拉力的10%，使钢绞线处于带紧状态，并在距离张拉端钢横梁1米的位置做好记号，如图1所示，此时a=1m，此外还应标记好锚固端钢横梁的位置；第二阶段将荷载由10%加载到20%，分别记录好a值；第三阶段将荷载由20%加载到80%，并分别记录好a值；第四阶段将荷载由80%分别加载到100%，每根钢绞线加载到100%后持荷2分钟，并记录好a值及沙箱回缩量。所计算出的实际伸长量偏差应在6%以内。 2.2.4理论伸长量计算本工程使用的QSMYDC240Q-200型预应力用液压千斤顶对应的ZB4-500型油泵，经广西计量检测研究院校准，线性回归方程为：y=4.862x+0.268式中：y 荷载（KN），x 压力表读数（Mpa）。预应力筋理论伸长值计算公式：L=PpL/(ApEp)式中：Pp 预应力钢绞线平均张拉力(N)，L 预应力钢绞线长度(mm),L值为图1所示，据现场测量，Ap 预应力钢绞线截面面积（mm2），Ep 预应力钢绞线弹性模量（N/mm2）。3.预应力张拉分析3.1数据分析本工程采用公称直径15.20mm的低松弛高强度钢绞线，截面积Ap=140mm，弹性模量Ep=1.95105Mpa，张拉控制应力con=0.75fpk=1395Mpa。将相关数据带入线性回归方程可以计算出设计张拉油表读数值为40.1 Mpa；经现场量测钢绞线计算长度L=42635mm，由此可以计算出理论伸长量为L =305mm。在对K1999+831宁屋分离式立交桥左幅124空心板钢绞线张拉后立即进行量测得到的伸长量数据如表1。预应力张拉记录表 表1 从表1的可以看出：通过线性运算所得到的实际伸长率接近甚至超出了设计张拉伸长量-6%的下限，经分析预应力损失造成了实际伸长量不足。3.2预应力损失原因分析3.2.1张拉器具的变形和钢绞线回缩 在张拉端，当预应力张拉达到张拉控制应力后，预应力钢绞线回缩，锚具产生变形，这将使预应力筋的紧张程度降低，即引起预应力钢绞线的应力损失。3.2.2预应力钢绞线松弛及压杆引起的预应力损失钢绞线在高应力下，当钢绞线长度保持不变时，应力会随时间的增长而逐渐降低；而当钢绞线的应力保持不变时，应变会随时间增长而逐渐增大。这两方面统称为钢绞线的松弛损失。此外由于钢绞线长度较长，钢绞线的紧绷程度与自身加压杆的重力也会引起钢绞线的自松弛。3.2.3钢绞线因温差引起的预应力损失 由于南宁地区白天太阳紫外线较强，使得昼夜温差可达到1015，张拉完毕的预应力钢绞线因热胀冷缩的原理而伸长，这样钢绞线中的应力降低产生了预应力损失。4.解决措施由此可见，产生预应力损失的情况比较复杂，由于先张法梁板预制施工工艺要求以及材料器具自身特性致使预应力损失无法彻底消除，但通过采用超张工艺，可以使超张的应力将预应力损失抵销，从而使钢绞线的有效应力满足设计要求。按规范规定超张需在5%范围内进行，在对K1999+831宁屋分离式立交桥左幅157空心板钢绞线张拉至设计张拉应力的103%后量测数据如表2.预应力张拉记录表 表2从表2可以看出经超张拉的钢绞线实际伸长量均在-2%以内，这表明通过超张的应力可以有效抵销预应力损失。 此外针对造成钢绞线预应力损失的原因还可以采取以下措施：一、选择锚具变形小或预应力回缩小的锚具、夹片；二、减小钢绞线的布置长度，并采用加设垫木的方式抵抗钢绞线自身作用；三、尽量避免在昼夜温差大的条件下进行张拉施工；四、加快施工进度，使混凝土强度快速形成，增加混凝土握裹力，从而降低松弛引起的损失。4.结论先张法长钢绞线张拉预应力损失的原因十分复杂，这就需要工程技术人员在施工时不断探索，提高技术，只有这样才能满足目前公路工程标准化施工的要求，按照规范先张法预应力总损失计算值不得大于100KN，伸长量不得超过6%；钢绞线超张拉时应控制好超张拉应力大小，太小不能保证设计的张拉应力，太大则在张拉过程中易出现断丝、绷丝等隐患。参考文献1JTG/T F50-2011.公路桥涵施工技术规范s2广西沿海高速公路改