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

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1

1.1.2 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2

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3，夹片受力简图见图4。

图3

T0—千斤顶对钢绞线张拉力T1—夹片对钢绞线夹持力N1—夹片对钢绞线的压力

图4

T1′—钢绞线对夹片夹持力的反作用力N2—锚圈对夹片的压力

N1′—钢绞线对夹片压力的反作用力f—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3

ΣＦx＝0 T

0-T

1

＝0即T

＝T

1

(1)

由图2及图4

ΣＦx＝0 T

1′-N

2

si nα-fcosα＝0 (2)

ΣFy＝0 N

2cosα-fsinα-N

1

′＝0 (3)

f＝N

2

＊μ(μ为锚圈与夹片间摩擦系数) (4)

T 1与T

1

′，N

1

与N

1

′是两对作用力与反作用力

则T

1

＝T

1

′(5)

N

1

＝N

1

′(6)

由(1)、(2)、(3)、(4)、(5)、(6)式得：

N 2＝T

/(cosα-μsinα)(7)

N 1＝T

(cosα-μsinα)/(sinα+μcosα)(8)

夹片对钢绞线的切口深度为ΔL

ΔL＝K

1＊N

1

＝K

1

＊T

(cosα-μsinα)/(sinα+μcosα)(9)

K

1

—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。

T

2＝K

2

＊△L＝K

1

K

2

T

(cosα-μsinα)/(sinα+μcosα)(10)

K

2

—钢绞线抗滑能力参数

钢绞线的实际抗断力T

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△T3，并设：

△T

3＝K

3

＊△L＝K

1

K

3

T

(cosα-μsinα)/(sinα+μcosα)(11)

K

3

—切口效应钢绞线抗破断力下降参数

T 3′＝T

3

-△T

3

＝T

3

-K

1

K

3

T

(cosα-μsinα)/(sinα+μcosα)(12)

式中：T

3

′—钢绞线实际抗破断力；

T

3

—钢绞线不计切口效应的抗破断力；

夹片的抗滑力T

4

可用下式表示

T

4＝K

4

＊△L＝K

1

K

4

T

(cosα-μsinα)/(sinα+μcosα)(13)

K

4

夹片抗滑力参数

由(10)、(13)可得出如下关系式

T 2/T

＝K

1

K

2

(cosα-μsinα)/(sinα+μcosα)(14)

T

4

/T

＝K

1

K

4

(cosα-μsinα)/(sinα+μcosα)(15)

要保持不断丝，必须满足以下力学条件

T 3′／T

≥1即：T

3

-K

1

K

3

T

(cosα-μsinα)/(sinα+μcosα)≥T

(16)

要保证不滑丝，必须满足以下力学条件

(1)T

2/T

≥1即K

1

K

2

(cosα-μsinα)/(sinα+μcosα)≥1(17)

(2)T

4/T

≥1即K

1

K

4

(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，K

1、K

2

、K

3

、K

4

、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K

1、K

2

、K

3

、K

4

的大小，从而影响锚固效果。