预应力伸长值超限原因分析(参考)

后张法预应力钢束伸长值超限

原因分析及预防措施

摘要：通过现场实际施工经验，结合后张法张拉工艺原理、预应力钢束理论伸长值和实际伸长值的计算方法，简要分析了后张法预应力钢束伸长值超限的五类原因并提出了解决和预防措施，保证预应力施工中张拉力有效施加符合设计要求满足工程质量要求。

随着近年来我国交通事业的迅猛发展，预应力混凝土结构在我国的交通建设中被广泛应用，这些预应力混凝土桥梁几乎都是采用的后张法施工作业的方法。因此，后张法预应力施工的质量控制情况的好坏，直接影响预应力混凝土结构寿命的长短。然而，在后张法预应力施工中，预应力钢束的实际伸长值与理论伸长值的差值经常会出现超出《公路桥涵施工技术规范》（JTG/T F50—2011）所要求的6%的现象，这样就会影响后张法预应力施工的质量从而导致整个混凝土结构工程的使用寿命缩短。结合几年来在铁路客专、高速公路桥梁施工中后张法预应力桥梁的施工经验，浅要分析造成后张法预应力钢束伸长值超限的原因，并根据所分析出来的原因提出解决及预防措施。

1后张法张拉工艺原理及工艺流程

在混凝土结构施工时，按设计要求预留出相应的预应力孔道，待构件混凝土的强度、弹性模量、龄期达到设计规定的要求时，穿入预应力钢绞线，用张拉机具进行张拉，并用锚具把张拉后的预应力钢绞线锚固在构件的端部。预应力筋的张拉力主要靠构件端部的锚具传给混凝土，使其产生压应力。张拉锚固后，在预留孔道内注入水泥浆，使预应力钢绞线不被锈蚀，并与构件形成整体，增加了构件刚度，有效的控制了构件的抗裂度。

2后张法预应力钢束理论伸长值与实际伸长值的计算方法

2.1钢绞线理论伸长值计算

ΔL= p p×L/A p×E p ，

p p=p×[1-e-(kx+µθ)]/ kx+µθ

式中：ΔL—预应力筋理论伸长值（mm）；

p p—预应力筋的平均张拉力（N）；

x—从张拉端至计算截面孔道长度(m)；

A p—预应力筋截面面积(mm2)；

E p—预应力筋的弹性模量(N/mm2)；

P—预应力筋张拉端的张拉力(N)；

θ—从张拉端至计算截面曲线孔道部分切线的夹角之和(rad)；

k—孔道每米局部偏差对摩擦的影响系数；

µ—预应力筋与孔道壁的摩擦系数。

2.2后张法预应力钢束张拉实际伸长值计算

预应力筋张拉时，应先调整到初应力σ0，该初应力宜为张拉控制应力σcon的10%~25%，伸长值应从初应力时开始量测。预应力筋的实际伸长值除量测的伸长值外，尚应加上初应力以下的推算伸长值。预应力筋张拉的实际伸长值ΔL s（mm）可按下式计算：

ΔL s＝ΔL1＋ΔL2

式中：ΔL1——从初应力至最大张拉应力间的实测伸长值（mm）；

ΔL2——初应力以下的推算伸长值（mm），可采用相邻级的伸长值。

其中ΔL1＝L3－L2，ΔL2＝2（L2－L1）

L1——张拉至初始应力时千斤顶油缸伸出量

L2——张拉至2倍初始应力时千斤顶油缸伸出量

L3——张拉至终始应力时千斤顶油缸伸出量

3预应力钢束伸长值超限的原因

3.1预应力钢绞线材料原因及预防措施

钢绞线原材料方面有三种原因会导致钢束伸长值超限：

1钢绞线进场后未按规范要求按批次进行抽样检验，钢绞线材质不合格，但已在实际工程中使用。

2钢绞线未检测弹性模量或检测合格后，但未按实际检验的弹性模量E p、截面面积A p来计算理论伸长量。

3实际施工中，钢绞线下料使用杂乱，未按同批次进行使用（同一孔道内钢绞线分不同批次，并且弹性模量相差很大），即使使用的是同一批次，所计算的理论伸长量的值未按试验检测报告所得的弹性模量计算。

预防措施：

1钢绞线进场后应按《公路桥涵施工技术规范》（JTG/T F50—2011）的规定进行检验，钢绞线分批检验时每批质量应不大于60t。检验时应从每批钢绞线中任取3盘，并从每盘所选的钢绞线端部正常部位截取一组试样进行表面质量、直径偏差和力学性能试验。如每批少于3盘，则应逐盘取样进行上述试验。

2预应力施工前，工程技术人员应按照设计图纸复核钢绞线的理论伸长值是否正确，然后按照每批次检验的弹性模量E P、截面面积A P等进行预应力钢绞线理论伸长量的计算，并且将所有按照批次检验弹性模量计算的理论伸长量编制成册上报监理审批、存档以供查阅。

3在施工进行钢绞线下料时做好记录，每批的钢绞线用在X号梁X孔道必须记录以便查阅钢绞线弹性模量和理论伸长值。在同一孔道内尽量使用同一批次的钢绞线，若同批钢绞线不足时，应利用与该批钢绞线弹性模量相近的配合使用，否则废弃不得使用。施工时按照此理论伸长值和实际伸长值进行校核，检查是否超出6%。

3.2孔道偏差及摩阻损失变化原因及预防措施

由于施工质量管理不到位导致孔道位置偏差及孔道摩阻损失变化，从而导致预应力钢束伸长值不足超出6%，其主要原因有四个方面：

1孔道位置引起的偏差。预应力孔道预留不准确，孔道位置和设计图不符出现偏差，导致理论伸长值发生变化，如果位置偏差较大，则会引起预应力钢束伸长率超限。

2孔道堵塞引起摩阻损失增大。浇筑混凝土时，由于振捣过力导致波纹管破裂或波纹管联接不严造成漏浆，部分堵塞混凝土孔道造成摩阻损失增大，使实际张拉伸长值减小引起预应力钢束伸长率超限。

3锚垫板喇叭口砼未清理导致摩阻损失增大。浇筑混凝土时，部分喇叭口处留有砼，导致锚具安装困难并且钢绞线伸长方向与锚垫板方向不同心，违反了张拉“三同心”原则。张拉时增大了钢绞线与锚口的摩阻力，造成了预应力钢束实际伸长值减小引起预应力钢束伸长率超限。

4锚垫板安装倾斜导致摩阻力增大。锚垫板安装时倾斜，钢绞线伸长方向与孔道中心不一致，张拉时，锚垫板偏心受力增大了钢绞线与孔口的摩阻力，使预应力钢束实际伸长值减小。

预防措施：

1预应力孔道的波纹管或橡胶棒定位时必须按照设计坐标进行，定位时安装定位网钢筋、U 型卡环或者两者合并使用，定位距离为纵向50cm一道，并且定位牢固准确，焊接时注意避免烧伤波纹管或橡胶棒，混凝土浇筑振捣时注意严禁触碰波纹管以免偏位。

2波纹管安装时，接头位置需要采用套接（使用大一号作为接头），四周使用塑料胶带包裹密封，混凝土振捣时严禁触碰波纹管以免波纹管破裂漏浆，混凝土浇筑前进行预应力穿束的，在混凝土浇筑时边浇筑边由专人负责抽拔钢绞线，避免钢绞线被水泥浆握裹，发现漏浆问题需要及时处理。

3锚垫板安装时，严格检查控制锚垫板、端头模板、波纹管之间的孔隙，尽量减少锚垫板处