高速铁路大型箱梁预应力张拉滑-断丝研究

高速铁路大型箱梁预应力张拉滑\断丝研究
摘要：近年铁路箱梁发展迅速，预应力最为箱梁的关键工序，一直最为重点控制，由于各种原因，难免出现问题，其中钢绞线的滑丝、断丝在施工中时有出现，本文根据长期打箱梁施工经验，从滑丝、断丝产生的原因、检测的手段、预防措施等几方面进行了总结。

关键词：铁路箱梁断丝滑丝
中图分类号：F530.31 文献标识码：A 文章编号：
1、概述
高速铁路为设计最高行车速度达到250Km/h及以上的铁路，其特点就是：速度快、安全可靠、舒适，如何保证高速铁路的以上特点，须保证高铁线路的零沉降，保证高平顺性、保证全封闭、保证安全性，大型箱梁的建设，正适应了以上要求，箱梁大跨度、大吨位使得梁中部产生很大的弯矩，上部受压，下部受拉。

而混凝土抗压不抗拉。

为此梁中设置预应力钢筋，拉紧使混凝土梁预先受到一定压力。

混凝土梁就会减小变形，增大承载力。

预应力筋的施工质量，对箱梁的整体质量起着决定性的作用。

但在施工中，由于种种客观原因。

往往会出现一些病害，影响了该结构的正常使用和工程质量，更甚者造成桥梁垮塌。

本文结合施工实践．主要对铁路箱梁张拉过程中出现的滑丝、断丝现象进行分析和总结。

并提出了相应的防治措施。

2、滑丝、断丝原因分析
2.1标准要求
铁科技函【2004】120号《客运专线预应力混凝土预制梁暂行技术条件》要求：每件后张预制梁断丝及滑丝数量不应超过预应力钢丝总数的0.5%，并不应处于梁的同一侧，且一束内断丝不得超过一丝。

2.2原因分析
预应力钢绞线在张拉与锚固时，由于各种原因，不可避免地产生个别预应力筋滑丝和断丝现象（图1、图2）。

针对此问题，我们结合施工实际情况，对预应力张拉进行过程控制，掌握现场检测数据，正确分析断丝、滑丝的原因并进行处理，保证预应力张拉施工的正常进行。

图1：钢绞线滑丝图2：钢绞线断丝
2.2.1锚固体系受力分析
2.2.1.1钢绞线锚固体系剖面图(图3)
图3钢绞线锚固体系剖面图
2.2.1.2钢绞线、夹片受力分析
张拉过程中，钢绞线、夹片、锚圈受力(图4)
图4张拉过程中，钢绞线、夹片、锚圈受力
T0—千斤顶对钢绞线的张拉力；T1—夹片对钢绞线的夹持力；
N1—夹片对钢绞线的压力；T1′—钢绞线对夹片夹持力的反作用力；N1′—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′—夹片对锚圈摩擦力；
钢绞线受力简图见图4，夹片受力简图见图5。

图5：钢绞线受力简图图6：夹片受力简图
根据以上受力分析，可以得出如下平衡条件：
由图4及图5知：
ΣＦx＝0T0-T1＝0即T0＝T1(1)
由图4及图6知：
ΣFx＝0T1′-N2sinα-fcosα＝0 (2)
ΣFy＝0N2cosα-fsinα-N1′＝0 (3)
f＝N2*μ (μ为锚圈与夹片间摩擦系数) (4)
T1与T1′、N1与N1′是两对作用力与反作用力，
则T1＝T1′(5)
N1＝N1′(6)
由(1)、(2)、(3)、(4)、(5)、(6)式得：
N2＝T0/(cosα-μsinα)(7)
N1＝T0(cosα-μsinα)/(sinα+μcosα) (8)
夹片对钢绞线的切口深度为ΔL
ΔL＝K1*N1＝K1*T0(cosα-μsinα)/(sinα+μcosα)(9)
式中：K1—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。

T2＝K2*△L＝K1K2T0(cosα-μsinα)/(sinα+μcosα) (10)
式中：K2—钢绞线抗滑能力参数
钢绞线的实际抗断力T3，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△T3，并设： △T3＝K3＊△L＝K1K3T0(cosα-μsinα)/(sinα+μcosα) (11)
式中：K3—切口效应钢绞线抗破断力下降参数
T3′＝T3-△T3＝T3-K1K3T0(cosα-μsinα)/(sinα+μcosα)(12)
式中：T3′—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
T4＝K4*△L＝K1K4T0(cosα-μsinα)/(sinα+μcosα)(13)
式中：K4夹片抗滑力参数
由(10)、(13)可得出如下关系式
T2/T0＝K1K2(cosα-μsinα)/(sinα+μcosα) (14)
T4/T0＝K1K4(cosα-μsinα)/(sinα+μcosα) (15)
保持不断丝，必须满足以下力学条件
T3′／T0≥1即：T3-K1K3T0(cosα-μsinα)/(sinα+μcosα)≥T0(16)
保证不滑丝，必须满足以下力学条件
(1)T2/T0≥1即K1K2(cosα-μsinα)/(sinα+μcosα)≥1(17)(2)T4/T0≥1即K1K4(cosα-μsinα)/(sinα+μcosα)≥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、α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K1、K2、K3、K4的大小，从而影响锚固效果。

μ也影响其锚固效果，根据式(10)、(13)分析，μ过大，将使抗滑力T2、T4降低，造成滑丝。

根据式(11)、(12)、(16)分析，μ过小将使△T3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μ值的大小。

μ值过小易造成断丝，μ过大，易造成滑丝。

2.2.2、施工问题造成滑丝、断丝原因分析
2.2.2.1、滑丝的原因。