预应力张拉质量通病分析及防治_pdf

筑龙网 W W W .Z H U L O N G .C O M 预应力张拉质量通病分析及防治

摘 要：对预应力张拉施工中常见的张拉质量通病产生的原因进行了分析，并提出 了预防措施。关键词：张拉；通病；预防处理；安全

一、引 言

预应力技术在土木工程中，尤其在桥梁中的应用十分广泛，随着各种预应力新材料、新方法、新工艺的出现，已在大跨径和技术复杂型桥梁的设计和施工中普遍采用。钢绞线的锚固是通过锚片楔紧穿过锚板锥孔的钢绞线而实现的。在预应力混凝土桥梁施工中，张拉是一个非常重要和关键的工序，也是技术性很强的工序。由于我国建设规模巨大，地域范围广阔，

预应力专业施工队伍少，各施工队伍技术水平参差不齐，因而在预应力施工中易出现各种病害，给工程建设带来各种隐患，如不及时发现问题和采取各种预防措施，将严重影响预应力结构的抗裂性、可靠性，影响桥梁结构的使用安全，甚至发生重大质量事故，故在施工中应引起高度的重视。

二、主要问题及预防检查

1 、主要问题及危害

（1）预应力张拉顺序不按设计规定的张拉孔号顺序实施。在两端同时对称张拉时，加荷速度不同步，两端测量的伸长值相差很大；加荷速度快，传力不均匀等。以上操作中的问题易使桥梁结构产生应力集中和聚增，造成桥梁结构（特别是横向刚度和抗扭刚度较差的梁）产生横弯、扭曲等不正常变形或出现裂缝，有时还造成断滑丝等故障。

（2）实测伸长值与设计伸长值（或计算伸长值）相差较大。若不按规范要求进行张拉力和伸长值双控，一旦孔道出现异常，就会使混凝土结构部分截面有效预应力降低，影响结构的可靠性和安全性。

（3）对限位板的作用不够了解，导致限位板用错或安装不当，无法进行正常的张拉和锚固，有时甚至发现不安装限位板就进行张拉的现象，表现为夹片牙型损伤，夹片跟进不齐、摩阻大或夹片活动量大、造成预应力筋回缩量大，梁体截面的有效预应力降低，甚至造成梁体的报废。

（4）张拉持荷时间未按施工规范的要求进行，或持荷的时间不够，或持荷时不随时调整油泵保持规定的张拉力，使预应力筋的应力松弛效应未得到有效克服，造成锚固后预应力损失，有效预应力降低。

2 、预防及检查

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为防止张拉过程中出现各种质量问题和质量事故造成人身和结构的损伤，应采取下列措施进行预防和检查。

（1）加强施工人员的技术培训，提高施工技术人员和技术工人的技术素质，严格执行持证上岗的操作制度。

（2）在工程开工前，必须制定详细的预应力张拉施工方案，并对张拉工艺中的张拉原则、张拉步骤、张拉顺序、检查方法及安全措施等在施工前进行仔细的技术交底，并形成技术文件交施工人员执行。

（3）严格按设计的张拉顺序张拉，当设计无规定时按施工技术规程进行张拉。确定张拉顺序的原则是分批分阶段进行；先中间，后两侧；如有平行孔，易对称或同时张拉。

对于横向刚度或扭曲刚度较差的预应力结构，在张拉的同时应跟踪监测梁的横弯和扭曲情况。横弯和扭曲值超过规定时，采取以下措施预防处理：梁体强度达到设计要求后，立即

张拉，并按规范要求及时压浆封端，防止梁体由于横向刚度较小，张拉后长时间放置而产生旁弯；改进张拉工艺，采用“分级循环张拉法”对各对称束进行张拉施工。 （4）对伸长值的计算要反复校核。计算伸长值的公式很多，但规范中规定的磨擦系数μ及偏差系数k 是设计单位根据模拟试件统计得到的、较理想化的，实际施工情况与规范是有出入的，有时偏差还很大，因此在计算伸长值时，预应力筋的弹性模量应采用试验测试值。在进行首次张拉前，要进行孔道摩阻系数的测定，对计算的伸长值进行校核，确定出实际施工控制伸长值。若实测伸长值与控制伸长值差异较大，应采取分级加荷测量伸长值，并通过调整两端的油缸进油速度的方法或临时在伸长值较小的一端张拉，当两端伸长值接近后，在两端同步张拉的办法处理。

（5）安装片时，夹片外露要整齐，缝隙要处理。

三、张拉事故及处理

由于桥梁结构受力较大，在进行预应力张拉的过程中，如果操作不慎，预应力筋及锚夹具的质量不稳定，可能出现各种故障及事故，影响结构及人身安全。目前桥梁结构中较普遍使用锥形锚（又称弗式锚）和夹片式锚具，都是靠顶楔或张拉钢筋回缩带动锚楔（或夹片）将钢筋夹紧而锚固的。此两种锚具在张拉过程中易出现的故障主要有以下几方面。 1 、预应力筋滑丝

（1）产生滑丝主要原因

在预应力筋张拉过程中或已张拉到控制力或已达到超张拉力持荷后，千斤顶在进油或回油过程中产生异响，压力油表大幅度跳动，或继续进油压力表读数反而减小，此时千斤顶的

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工具夹片可能产生滑丝，出现上述情况后，可使有效预应力降低，影响结构安全；严重滑丝时，锚塞或千斤顶可能会突然弹出，造成重大人身事故。产生滑丝的主要原因是：

a 、锚夹具的硬度对锚固性能的影响。由于张拉锚固体系是由锚具和预应力钢筋组合而成的，其两者之间的应匹配达到最佳状态，锚固性能就能达到国家标准GB/T14370-2000《预应力筋用锚具、夹具和连接器》中一类锚具的要求。对于锚固钢绞线的夹片式锚具，夹片设计硬度为HRC58-64或HRA78-84，钢绞线强度在1860-1900Mpa 范围内，其表面硬度为HRC44-48左右，当两者硬度差≥HRC10的时候，其组合与匹配最佳；对于锥形锚具，锚塞的设计硬度HRC55-58碳素钢丝的硬度约为HRC40，锚环HRC22-25，其组合与匹配就能达到最佳状态。但目前相当一部分锚具生产厂家的锚夹片热处理工艺和硬度指标不规范，造成锚夹具硬度不均，硬度过小 ；钢丝（钢绞线）生产厂家的钢绞线质量波动较大，钢绞线的极限强度普遍偏高，其表面硬度相应增高，硬度值达到HRC52-55上下，因此锚塞（夹片）与钢丝（钢绞线）的硬度差达不到上述要求，容易引起滑丝现象。

b 、钢丝（钢绞线）直径的影响。夹片式锚具的夹片内孔尺寸，夹片的锥形角度和锚环内的内孔锥形角度，锥形锚具锚塞的角度和锚圈内孔的锥形角度均是按钢绞线（钢丝）的公称直径设计的，钢丝（钢绞线）直径偏差大，必将造成锚具各组装件间的平衡状态遭到破坏。显然直径不均的钢丝组装在一起，直径小的钢丝就容易滑丝。

c 、夹片式锚具限位板的影响。夹片式锚具的限位板槽口尺寸过大，造成夹片跟进不同步，外露不齐，也是产生滑丝的潜在因素。

d 、动力作用的影响。锥形锚受到动力作用时，有可能松动，造成滑丝，滑丝严重时造成失锚。

（2）防止滑丝措施

a 、预应力张拉是一项技术要求很高的工作，是保证预应力效果的关犍。参加预应力施工的人员必须经过专项培训，掌握机械性能，熟悉张拉程序和技术要求，并集中精力认真负责，杜绝误操作。

b 、张拉过程中若发生异响和不正常现象时，应停止张拉，缓慢回油，再对工作锚、工具锚、夹片、预应力筋进行仔细检查，必要时予以更换。

c 、应严格对锚具和预应力筋材料供应商的资质审查，并按规定数量进行复验。必要时应对钢丝（或钢绞线）极限强度上限值予以规定，并对钢丝表面硬度进行检查。

d 、根据预应力筋直径在允许误差范围内的浮动量，合理选用限位板槽深。

e 、张拉操作应小心，避免对已张拉束的扰动；浇灌封顶混凝土振捣时，避免插入式振捣捧直接振动锚具。

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2 、预应力筋的断丝

在张拉过程中。如果发现有崩裂的响声，压力油表剧烈抖动，即是出现断丝的征兆。若发现已断丝且断丝数不超过设计规定，可继续小心张拉锚固；若超过断丝规定，则应换束重新张拉。

（1）产生断丝主要原因

a 、预应力筋和锚具硬度的影响。预应力筋与锚具的硬度不匹配，一般为夹片或锚塞的硬度过大，在夹持钢筋时切入钢筋表面过深，使受拉钢筋断面减少所致，但有时也有锚环硬度过大造成锚口处钢丝断裂的现象。

b 、顶楔力的影响。锥形锚的顶楔力为张拉力的50%-60%时，其锚固效果较好，顶楔力过大，会造成锚具外钢丝断裂。

c 、预应力筋和锚具锈蚀的影响。轻度的浮锈会增大摩阻值，严重时会造成预应力筋截面减少，降低抗拉强度，张拉时易断裂，且影响压浆后预应力筋与水泥的粘结。更严重时会造成锚具失锚。

d 、锚具几何尺寸的影响。锚环内圆锥两端出口处倒角不够（R <2mm ），使钢丝在张拉过程中形成死角和刀口，造成钢丝断丝；锚头5mm 处齿段长度不足，造成张拉时钢丝的锚口摩阻力大，并产生应力集中和断丝。

e 、锚具安装的影响。在安装锚具中未保证锚环孔中心、预留孔中心和千斤顶轴线三者同心，张拉时压伤钢丝所致。

f 、预应力筋编束的影响。钢丝（或钢绞线）在孔道内互相扭结、缠绕，导致长短不一，造成张拉时每根钢丝或钢绞线受力不均匀。

（2）防止断丝措施

a 、对执处理质量不稳定的产品，严把质量关，必要时应逐片检查夹片的硬度。

b 、应按规定要求进行锚具外观尺寸检验和锚固性能试验。

c 、应根据工程进度计划进料，并加以防护。若系轻度浮锈，可除锈后使用；若锈蚀稍重，则应降级使用；锈蚀过重，则应清除出厂。锚束在张拉前应有专人和专门的措施保护，以免因人为或自然的因素造成钢绞线刮伤、烧伤、松散、锈蚀及孔道进入杂物等事故，穿束完成后及时用帆布将锚束两端遮盖。

d 、严格控制顶楔力。按规范规定顶楔力不应超过张拉控制应力的60%。

e 、对钢绞线和钢丝进行认真编束。

3、锚固区混凝土爆裂

由于预埋在混凝土中的锚垫板固定螺栓安装数量不够或受混凝土浇注振捣影响，造成锚

筑龙网 W W W .Z H U L O N G .C O M 垫板倾斜，并引起锚垫板与应力束轴线不垂直；锚下加固钢筋数量不足，位置不准确；锚下混凝土振捣不密实或混凝土强度未达到设计要求等几方面的原因，均可能使锚下混凝土在张拉过程中产生爆裂，造成返工损失或张拉事故，修补后的结构质量也会受到影响。因此张拉前要仔细检查锚垫板周边索混凝土是否有裂缝和架空现象，必须避免出现上述问题，产生爆裂后也必须采取妥善的办法进行补救：

（1）按图纸要求施工，保证锚垫板的位置和方向正确，锚固区加固钢筋网必须安放准确，绑扎牢固，螺旋筋的位置必须准确固定，防止振捣过程中移位或滑落。

（2）加强锚下混凝土的浇注、振捣质量，混凝土强度达到设计要求后才进行张拉施工。 （3）锚固区混凝土爆裂后，必须对松散部分混凝土进行彻底凿出清理，按设计要求进行恢复和固定。

四、施工安全

预应力施工的许多工序都属高空作业或压力机械工作，具有一定危险性，张拉施工除按有关的安全条例和规范执行外，还应特别注意以下几个方面：

1、 预应力施工应根据现场情况和施工特点，制定相应的安全管理制度和各工序的安全操作规程。

2、 各种机械设备操作人员未经培训考核不得上岗操作。

3、 穿束、张拉过程中锚索上下游端的作业人员均配备无线步话机以相互联系，保证穿束作业安全顺利进行，避免发生卡锚现象或其它事故。一旦发生异常情况应立即停机，检查处理后再继续进行。

4、 张拉施工中设专职安全员跟班作业。

5、 张拉施工区域设置明显警示和必要安全防护设施，禁止非工作人员出入张拉场地。

6、 施工人员要戴安全帽、拴安全带，张拉平台外侧设置安全网。

7、 张拉施工中，应采取妥善防雨保暖措施，防止张拉机具淋雨和设备受冻。

8、 高压油泵操作人员、灌浆操作人员必须配戴护目镜和其它劳动防护，且注意高压管路接口检查与保护。

9、 在施加预应力至锚固后，锚孔的正前方以及张拉油泵的油管接头正前方严禁站人，也不得重力敲打钢铰线和锚具，以防飞锚或油管爆烈伤人。

五、 结语

筑龙网 W W W .Z H U L O N G .C O M 综上所述，张拉质量的好坏直接影响到桥梁的使用性能和运营安全，剖析和防治张拉工序中的质量通病，对设计和施工都具有十分重要的意义。预应力张拉施工中出现的很多质量事故可以避免，只要按设计规范和施工规范进行操作，加强张拉工序中各环节的质量控制，采取积极可行的技术措施，就能避免上述质量通病的发生。