后張法預(yù)應(yīng)力張拉伸長值計算與偏差原因分析

趙昌元

摘要： 通過后張法張拉工藝原理，結(jié)合現(xiàn)場施工實際經(jīng)驗，分別從預(yù)應(yīng)力鋼束理論伸長值和實際伸長值的計算方法，分析了后張法預(yù)應(yīng)力鋼束伸長值偏差的原因并提出了解決和預(yù)防措施，確保預(yù)應(yīng)力張拉的有效拉力滿足規(guī)范和設(shè)計要求，以保證工程的質(zhì)量。

Abstract： According to the principle of post-tensioning technology and the practical experience of field construction， based on the calculation methods of theoretical and actual extension value of prestress steel strands， the causes of the deviation of prestress steel strands are analyzed， and the solutions and preventive measures are put forward to ensure that the effective tension of the prestressing force meets the specifications and design requirements to ensure the quality of the project.

關(guān)鍵詞： 預(yù)應(yīng)力；張拉伸長值；計算；偏差原因

Key words： prestress；extension value；calculation；deviation reason

中圖分類號：TU472 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2018）10-0134-02

0 引言

自改革開放以來，我國的交通事業(yè)突飛猛進，預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)以其堅固耐用的優(yōu)勢被廣泛應(yīng)用在各類交通工程建設(shè)中。國內(nèi)目前大多數(shù)路橋工程中采用的后張法預(yù)應(yīng)力混凝土施工工法，其中在市政工程中使用最多。而預(yù)應(yīng)力張拉作為預(yù)應(yīng)力混凝土中的關(guān)鍵工藝，該工藝質(zhì)量控制情況的好壞，直接影響預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)壽命的長短。預(yù)應(yīng)力施工質(zhì)量的好壞是以張拉力和伸長值兩種指標來控制的，由于各種原因，我們實際施加的張拉力值往往不是鋼絞線所承受的有效張拉力，因此需要通過伸長值來對此進行校核。

1 后張法張拉工藝原理及工藝流程

1.1 后張法 后張法指的是先澆筑水泥混凝土，待達到設(shè)計強度的75%以上后再張拉預(yù)應(yīng)力鋼材以形成預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件的施工方法。先預(yù)制構(gòu)件，按預(yù)應(yīng)力筋的位置在構(gòu)件內(nèi)部預(yù)留預(yù)應(yīng)力筋穿束的孔道及其安裝位置，待構(gòu)件的混凝土強度符合設(shè)計要求后，將預(yù)應(yīng)力筋穿入提前留置好的孔道中開始張拉，張拉后用專用錨具將預(yù)應(yīng)力筋錨固在構(gòu)件端部，使混凝土同樣受到由預(yù)應(yīng)力筋傳導(dǎo)來的張拉力。張拉結(jié)束后用水泥漿封灌孔道，確保預(yù)應(yīng)力筋和混凝土構(gòu)件形成整體。

1.2 施工工藝流程 后張法的施工工藝流程為：模板施工→鋼筋綁扎→預(yù)應(yīng)力管道安裝→澆筑混凝土→穿預(yù)應(yīng)力束（也可以澆筑混凝土前穿束）→混凝土養(yǎng)生→預(yù)應(yīng)力張拉（達到強度要求后）→錨固。

2 預(yù)應(yīng)力束伸長值計算

預(yù)應(yīng)力施工的質(zhì)量主要是通過施加預(yù)應(yīng)力來實現(xiàn)的，而一般都采用以控制拉力為主的雙控模式張拉預(yù)應(yīng)力束，張拉后對照鋼束實際伸長值對校驗并核對張拉效果，要求伸長值的實測數(shù)據(jù)與限定的伸長值指標之間不得超出±6%的誤差控制范圍。在下文中，筆者將重點解析理論伸長值與實際伸長值的計算方法。

2.1 理論伸長值計算方法

根據(jù)《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》JTG F50-2011關(guān)于預(yù)應(yīng)力束伸長值計算公式為：

2.2 實際伸長值計算方法

先將預(yù)應(yīng)力束調(diào)整至初應(yīng)力σ0（即張拉控制應(yīng)力σcon的10%～25%）再開始張拉作業(yè)。按照設(shè)計要求從初應(yīng)力開始對張拉力伸長值進行實測。實測的伸長值與初應(yīng)力以下的推算伸長值之和即為預(yù)應(yīng)力張拉伸長值。預(yù)應(yīng)力束張拉伸長值ΔLS（mm）可按下式進行計算。

3 預(yù)應(yīng)力鋼束伸長值偏差原因分析及偏差超限對策

所謂伸長值偏差是指實際伸長值與理論伸長值的偏差即ΔLS-ΔL。下面從理論伸長值和實際伸長值兩方面來進行分析。

3.1 理論伸長值不準確造成的偏差 根據(jù)理論伸長值計算公式，張拉應(yīng)力、計算長度、預(yù)應(yīng)力束截面積、彈性模量、預(yù)應(yīng)力筋與孔道壁的摩擦系數(shù)、孔道每米局部偏差對摩擦的影響系數(shù)等均會對理論伸長值的計算帶來影響。因此在進行張拉之前需對預(yù)應(yīng)力束、預(yù)應(yīng)力管道等進行檢測，確定預(yù)應(yīng)力束截面積、彈性模量、預(yù)應(yīng)力筋與孔道壁的摩擦系數(shù)、孔道每米局部偏差對摩擦的影響系數(shù)等均會對理論伸長值的數(shù)據(jù)產(chǎn)生影響，然后按照實測的數(shù)據(jù)對理論伸長值進行重新計算，以確保理論伸長值的準確性。

預(yù)防措施：①將鋼絞線運抵張拉現(xiàn)場后，以JTG/T F50—2011《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》為參考標準對其分批驗收。在驗收過程中，要求每一批次的質(zhì)量在60t以內(nèi)，各個批次任意抽調(diào)3盤，從所選鋼絞線端部截取一組樣品集中檢驗其直徑、外觀以及力學(xué)性能。②技術(shù)員應(yīng)該在預(yù)應(yīng)力施工前對照設(shè)計圖檢查鋼絞線的理論伸長值，再通過從各批次抽檢后得到的彈性模量EP、截面面積AP等參數(shù)進行運算得出預(yù)應(yīng)力鋼絞線的理論伸長值，將每個批次的理論伸長值上報監(jiān)理并建黨保存。③開工后要實時記錄鋼絞線的下料參數(shù)和各個批次的鋼絞線的使用情況以及用在了哪些部位，后續(xù)如果有需要可以根據(jù)這些記錄直接查到鋼絞線的理論伸長值和彈性模量。

3.2 實測伸長值避免造成偏差

3.2.1 孔道偏差及摩阻損失變化原因及預(yù)防措施 由于施工質(zhì)量管理不到位導(dǎo)致孔道位置偏差及孔道摩阻損失變化，從而導(dǎo)致預(yù)應(yīng)力鋼束伸長值偏小不足超出6%，其主要原因有三個方面：①孔道位置引起的偏差：預(yù)留的預(yù)應(yīng)力孔道位置與設(shè)計圖之間有出入，使得理論伸長值隨之變化。假設(shè)其與設(shè)計圖之間存在非常明顯的位置偏差，就可能導(dǎo)致預(yù)應(yīng)力鋼束伸長率大于限定值。②被堵塞的孔道摩阻損失增大。在混凝土澆筑施工中，振搗力度過大會造成波紋管被振裂，泥漿就會沿著裂隙滲入孔道使孔道被堵塞。被堵塞的孔道摩阻損失會加大，預(yù)應(yīng)力束實際張拉伸長值會縮小，最終會導(dǎo)致預(yù)應(yīng)力鋼束伸長率大于或大于等于限定值。③傾斜的錨墊板會增大摩阻力。安裝錨墊板時，錨墊板位置傾斜，使鋼絞線伸長方向與孔道中心發(fā)生錯位，造成摩阻力加大。在張拉過程中，錨墊板偏心受力增大了鋼絞線和孔口的摩阻力，最終就會導(dǎo)致預(yù)應(yīng)力鋼束實際伸長值變小。

預(yù)防措施：①預(yù)應(yīng)力孔道的波紋管或橡膠棒定位時必須按照設(shè)計坐標進行，定位時安裝定位網(wǎng)鋼筋、U型卡環(huán)或者兩者合并使用，定位距離為縱向50cm一道，并且定位牢固準確。②在配置波紋管的過程中，零件中間地方必須運用鎖鏈（較大的當成接頭），周圍運用樹膠連接棒實施密封，混凝土攪拌中不能接觸波紋管防止其被破壞，在混合水泥的進程中實施預(yù)應(yīng)力技術(shù)，水泥澆灌中邊進行灌入邊讓作業(yè)員執(zhí)行調(diào)整鋼絞線的任務(wù)。③在配備錨墊板的活動里，必須核算督導(dǎo)錨墊板、接頭素材、波紋管之中的洞口，立即縮小錨墊板之間的漏漿阻礙其的借口，在接頭素材拆分時快速解決錨口內(nèi)水泥堵塞的問題。④在配置錨鋼材與模板后，及時核算錨墊板以及板材有無聯(lián)接穩(wěn)定，螺栓有無扭緊，要做到存在問題快速解決，明確錨墊板的配置適應(yīng)配置需求，和實施目標相同。

3.2.2 鋼絞線扭轉(zhuǎn)、交叉纏繞原因及規(guī)避辦法 在預(yù)應(yīng)力金屬絲穿束過程里，其在間隙中出現(xiàn)彎曲、彼此糾纏，在壓力實施進程里金屬絲壓力失衡，引起一些鋼絞線受力沒有實現(xiàn)設(shè)計規(guī)劃承載力水平，使得預(yù)應(yīng)力鋼束的真正擴展額度沒有高于6%的限度預(yù)算。

預(yù)防手段：壓力力筋必須進行調(diào)整、清理，各個間隙保持1～1.5m距離內(nèi)捆上金屬絲，調(diào)整同時各個金屬絲實施編號，調(diào)整時必須達到順直無糾纏。金屬絲穿束過程里，對調(diào)整后的金屬絲實施編號修剪，穿束中應(yīng)當全部進入，如果金屬絲以及鋼束龐雜時，能夠運用專門的設(shè)施引導(dǎo)整束進入，之后把作業(yè)錨具孔進行定數(shù)，配置后兩端地方要做到編號一致。

3.2.3 張拉初始應(yīng)力取值不足原因及預(yù)防措施 一般性張拉進程時，剛開始應(yīng)力額度為10%的督導(dǎo)壓力，也就是覺得在張拉到10%設(shè)計壓力的進程里依然把鋼絞線鎖緊。然而在具體施工里，如鋼束過大，扭張零件較多的狀態(tài)下，10%設(shè)計壓力的張拉力一般不能夠把其拽緊，現(xiàn)在應(yīng)當在核查具體伸長量的過程中會覆蓋一些松弛長度，進一步導(dǎo)致具體伸長量核查額值有所偏差。

規(guī)避手段：當鋼束距離30m以下中，初應(yīng)力適合在10%到15%取值；當鋼束距離30到60m過程中，適合在15%到20%獲得額度；當鋼束距離高于60m時，適合用上限25%的控制應(yīng)力當成初應(yīng)力；假若其距離高于百米過程中，需實地監(jiān)察來熟悉其初應(yīng)力的高低。

工程進行前無依據(jù)標準要求實施千斤頂或是油表裝置進行穩(wěn)固，無依據(jù)標準的需要向千斤頂以及油表等實施核算，而使得預(yù)應(yīng)力張拉裝置存在錯誤、失衡等狀況，引起張拉設(shè)計力不夠以及其進一步加大，到最后導(dǎo)致預(yù)應(yīng)力鋼束擴大額度超額。

預(yù)防手段：①在選取預(yù)應(yīng)力設(shè)備過程中，和千斤頂一塊獲取壓力表時必須采取抗震型裝置，它極限額值必須是張拉力的1.5到2.0倍，設(shè)計精度必須超過一點零級。②張拉裝置必須在由政府允許的標準計量技術(shù)部門一致核查，標配運用。張拉裝置額定期限不低于半年、張拉次數(shù)不低于三百下、執(zhí)行活動里液壓機以及控制器存在異常問題、液壓機核算以及變換部件后一定要對裝置實施重新核察。

4 結(jié)語

上述擴充額度失誤的理由僅是在現(xiàn)代施工中最普通的一種，但面對錯誤理由采取的方案則是設(shè)計中的主要一點，同時也是活動中比較讓人忽略的一項。然而引起擴充額度錯誤的原因非常廣泛，但是筆者認為只要能迅速掌握上述的錯誤原由，并根據(jù)上述方案實施解決，就能夠?qū)崿F(xiàn)預(yù)應(yīng)力工程活動里存在的擴充額度零錯誤，也能夠?qū)崿F(xiàn)預(yù)應(yīng)力施工的高效率。

參考文獻：

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[3]JTG D62-2012，公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計規(guī)范[S].北京：人民交通出版社，2012.