预应力钢绞线规范标准[详]

..预应力钢绞线规范预应力钢绞线规范预应力砼连续梁结构整体性好、大跨度.减少桥面伸缩缝个数.在高速公路和城市快速路工程中得到广泛应用。本文就几座预应力砼连续梁桥谈一下长束预应力质量控制的几个关键因素。一、预应力钢绞线安装预应力钢束的孔道位置、钢绞线是否发生缠绞现象是质量控制的关键。孔道位置不准确.改变了结构受力状态.如果曲线孔道标高变化段不圆顺还会增大预应力孔道摩阻损失.因此孔道位置准确与否直接关系到施工的预应力度能否与设计的预应力度相吻合.对结构安全和工程使用阶段是否会产生裂缝都有很深的影响。多根钢绞线如果缠绞在一起.张拉时各根钢绞线受力不均匀.增大了钢绞线之间的摩阻.造成预应力损失加大。实际施工中很多施工单位并不重视这些细部工作.固定钢束的井字架位置不准确或不按照规范和设计规定的间距布设.必然造成钢束位置与设计不符、有的还会在曲线变化段产生急弯（半径太小）或孔道局部偏差过大。目前仍有小部分队伍使用人工进行穿束.尤其对多根钢绞线的长束重量很大.人工穿束费时费力.容易造成工人转动钢束穿进.使钢绞线互相缠绞在一起。沈阳市某快速干道（高架桥）工程四标段共有九联连续梁.施工时固定钢束用的井字架间距为1米.梁高1.6米.因此竖弯变化量不大.间距满足要求.但是施工时由于工人工..作不认真使井子架坐标不准确.并且采用人工穿束.束长在100米到120米不等。张拉时发现大部分钢束的伸长值与理论伸长值不符（有的比理论值少11%）.张拉过程中经常听到内部钢束缠绞在一起后被拉开的声音.当时立即对设备进行检定.在设备没有问题的情况下设计单位、监理单位和施工单位开始对问题进行分析.其中钢绞线计算伸长值时采用实测弹性模量.μ、κ取值按规范推荐值。设计单位对结构进行重新验算.最后确定在保证张拉力的情况下.伸长值误差保证在12%以内.无疑降低了结构安全系数。二、预应力钢绞线张拉1、张拉控制应力与伸长值张拉控制应力能否达到设计规定值直接影响预应力效果.因此张拉控制应力是张拉中质量控制的重点.张拉控制应力必须达到设计规定值.但是不能超过设计规定的最大张拉控制应力。预应力值过大.超过设计值过多.虽然结构抗裂性较好.但因抗裂度过高.预应力筋在承受使用荷载时经常处于过高的应力状态.与结构出现裂缝时的荷载接近.往往在破坏前没有明显的预兆.将严重危害结构的使用安全。因此为了准确把握预应力的施加情况.以应力控制方法张拉时必须以伸长值进行校核。因此能够提供准确的理论伸长值显得尤为重要.必须对《公路桥涵施工技术规范》（JTJ041-2000）中理论伸长值的计算有个正确理解：①预应力孔道坐标符合设计要求、曲线孔道圆顺的情况下.孔道局部偏差和预应力筋与孔道壁间的摩擦系数对理论伸长值大小的影响不大.均可按照规范取中值。②钢绞线的弹性模量Ep取值对理..论伸长值大小的影响较大.应根据实测值进行计算。③L的取值：计算平均张拉力时应按照孔道长度计算.计算伸长值时L的取值应加上锚垫板至工具夹片的前端的距离。另外在比较理论伸长值与实际伸长值时应以初应力到控制应力部分的值为准进行比较.因为从零到初应力的伸长值是推算的.并且测量次数多.产生累积误差较大。2、模板支架的影响由于施加预应力.砼必然产生弹性变形.同时产生轴向变形和上下方向的挠曲。张拉时如果约束其轴向收缩和挠曲.就会使砼产生预想不到的裂缝.重则出现质量事故。因此.张拉前必须拆除对梁体轴向收缩有约束作用的梁侧模板.拆除支座周围对活动支座在顺桥方向的移动和旋转、以及对固定支座的旋转有约束作用的模板和支架。我们对广州南部快速路工程14标马克特大桥2联100米连续梁张拉前后梁长进行观测.结果表明每米梁长约缩短0.2mm。鉴于以上实践.如果不拆除各种约束.很可能造成梁体局部裂缝或支座变形。其中在广东东莞某高架桥120m连续梁施工中.由于张拉预应力前支座周围钢底模未拆除.张拉后发现底模板大部分变形.固定盆式支座发生侧翻。3、张拉要点①张拉顺序：张拉顺序应按照设计规定进行.若设计没有规定应避免使构件截面呈过大的偏心受力状态.不使构件边缘产生过大的拉应力。尤其对曲线桥梁更应注意.张拉时不能使曲线梁内、外边缘产生过大的拉应力.而使梁腹产生裂缝。张拉时必须先张拉靠近截面形心的钢束.如果有多排钢束.必须对称进行。..②张拉长度：连续梁钢束长度较大.提倡两端同时张拉。如果设备不足.可先固定一端、张拉另一端.然后再张拉固定端补足应力。尤其对曲线预应力筋更应如此。一端张拉时.虽然张拉端达到了控制应力.但由于孔道长度大.导致钢束转角θ增大.摩擦力增大.使得预应力由张拉端向固定端逐渐减小.固定端附近预应力明显不足。沈阳市某快速干道（高架桥）工程120米预应力连续梁采用一端张拉.另一端扎花锚固于梁体内.张拉时伸长值不能满足要求.主要原因在于孔道摩阻损失太大（受孔道转角θ值太大和孔道长度的影响）。一端张拉长束钢绞线的做法是失败的.一方面.一旦出现事故（如断丝等）将很难处理；另一方面.由于钢束给结构施加的预应力不足.危害结构使用安全。4、断丝、滑丝的处理施工过程中.由于操作失误或千斤顶压力不准确或锚具安装误差、夹片质量差等原因.有时会发生断丝和滑丝的情况.当断丝或滑丝数不超过规范值时.可采用超张拉方式补足应力.若超过规范值必须卸锚.更换钢束。对此处理时必须慎重.必须质量和安全。（1）、补足应力处理：根据断丝数确定应力损失值.通过提高其它钢丝应力补足断丝造成的应力损失.但在任何情况下都不得使钢绞线应力达到0.8Rb.否则必须更换钢束。（2）、更换钢束的处理方法：①、丝束放松。将千斤顶按张拉状态装好.并将钢丝在夹盘内楔紧。一端张拉.当钢丝受力伸长时.锚塞稍被带出。这时立即用钢钎卡住锚..塞螺纹。然后主缸缓慢回油.钢丝内缩.锚塞因被卡住而不能与钢丝同时内缩。如千斤顶行程不够可如此反复进行至锚塞退出为止。然后拉出钢丝束更换新的钢丝束和锚具。②、单根滑丝单根补拉。将滑进的钢丝楔紧在卡盘上.张拉达到应力后顶压楔紧。③、人工滑丝放松钢丝束。安装好千斤顶并楔紧各根钢丝。在钢丝束的一端张拉到钢丝的控制应力仍拉不出锚塞时.打掉一个千斤顶卡盘上钢丝的楔子.迫使1~2根钢丝产生抽丝。这是锚塞与锚圈的锚固力就减少了.再次拉锚塞就容易拉出。..后张法预应力钢绞线张拉伸长值的计算后张法预应力钢绞线张拉伸长值的计算(一)工程概况NC-WJ1标成章互通主线桥位于常州武进区成章南,半幅桥宽17.0m,全长692.85m.其中跨越239省道的第五联采用现浇预应力连续箱梁,桥梁跨径布置为左幅(2-27+2-28+2-19.75)m;右幅(2-19.75+2-28+2-27)m,下部结构第21-23#采用独柱墩,其余采用双柱墩.(二)结构设计形式第五联现浇预应力箱梁采用单箱三室直腹板断面,梁高1.6m,混凝土设计标号为C50.纵向预应力束采用低松弛钢绞线配OVM15-15型锚具和OVM15-15L型连接器,钢绞线N1,N2,N3,N7,N8,N9采用单端张拉,N4,N5,N6采用双端张拉,横向预应力束采用低松弛钢绞线配OVM15-15型锚具和OVM15-15P型固定P锚,钢绞线N1,N2采用单端张拉.预应力钢束采用ASTMA416-270级低松弛钢绞线,其标准强度为Rby=1860Mpa,锚下张拉控制力为Δk=0.75RbyMpa.(三)后张法钢绞线理论伸长值计算公式说明及计算示例后张法预应力钢绞线在张拉过程中,主要受到以下两方面的因素影响:一是管道弯曲影响引起的摩擦力,二是管道偏差影响引起的摩擦力,..导致钢绞线张拉时,锚下控制应力沿着管壁向梁跨中逐渐减小,因而每一段的钢绞线的伸长值也是不相同的.《公路桥梁施工技术规范》(JTJ041-2000)中关于预应筋伸长值的计算按照以下公式:ΔL=(1)Pp=(2)式中:ΔL—各分段预应力筋的理论伸长值(mm);Pp—各分段预应力筋的平均张拉力,注意不等于各分段的起点力与终点力的平均值(N);L—预应力筋的分段长度(mm);Ap—预应力筋的截面面积(mm2);Ep—预应力筋的弹性模量(Mpa);P—预应力筋张拉端的张拉力,将钢绞线分段计算后,为每分段的起点张拉力,即为前段的终点张拉力(N);θ—从张拉端至计算截面曲线孔道部分切线的夹角之和,分段后为每分段中各曲线段的切线夹角和(rad);x—从张拉端至计算截面的孔道长度,整个分段计算时x等于L(m);k—孔道每束局部偏差对摩擦的影响系数(1/m),管道弯曲及直线部分全长均应考虑该影响;..μ—预应力筋与孔道壁之间的磨擦系数,只在管道弯曲部分考虑该系数的影响.从公式(1)可以看出,钢绞线的弹性模量Ep是决定计算值的重要因素,它的取值是否正确,对计算预应力筋伸长值的影响较大.Ep的理论值为Ep=(1.9~1.95)×105Mpa,而将钢绞线进行检测试验,弹性模量则常出现Ep'=(1.96~2.04)×105Mpa的结果,这是由于实际的钢绞线的直径都偏粗,而进行试验时并未用真实的钢绞线面积进行计算,采用的是偏小的理论值代入公式进行计算,根据公式Ep=可知,若Ap偏小,则得到了偏大的Ep'值,虽然Ep'并非真实值,但将其与钢绞线理论面积相乘所计算出的ΔL却是符合实际的,所以要按实测值Ep'进行计算.公式(2)中的k和μ是后张法钢绞线伸长量计算中的两个重要的参数,这两个值的的大小取决于多方面的因素:管道的成型方式,力筋的类型,表面特征是光滑的还是有波纹的,表面是否有锈斑,波纹管的布设是否正确,偏差大小,弯道位置及角度等等,各个因素在施工中的变动很大,还有很多是不可能预先确定的,因此,摩擦系数的大小很大程度上取决于施工的精确程度.在工程实施中,最好对孔道磨擦系数进行测定,并对施工中影响磨擦系数的方面进行认真的检查,如波纹管的三维位置是否正确等等,以确保摩擦系数的大小基本一致.进行分段计算时,靠近张拉端第一段的终点力即为第二段的起点力,每段的终点力与起点力的关系如下式:Pz=Pqe-(KX+μθ)(3)..Pz—分段终点力(N)Pq—分段的起点力(N)θ,x,k,μ—意义同上其他各段的起终点力可以从张拉端开始进行逐步的计算.下面以现浇箱梁22-23跨钢绞线的伸长量计算为例,进一步说明伸长量的计算方法.纵向钢绞线N4,N5,N6,横向横隔梁钢绞线N1,N2钢束大样图(图1)及N4坐标表如下(表1):(其余略)