浅析锚下有效预应力不合格原因

浅析锚下有效预应力不合格原因

摘要：岩土锚固已在我国边坡、基坑、矿井、隧洞、地下工程，在坝体、航道、水库、机场及抗倾、抗浮结构等工程建设中获得广泛应用。随着我国大力兴建基

础设施，特别是对交通、能源、水利和城市基础设施建设力度的加大，岩土锚固

将展示出十分广阔的应用前景。锚下预应力，是指预应力锚索施工的有效张拉预

应力或运行中预应力，锚下有效预应力是否合格直接影响到预应力张拉的效果，

因此探究出有效预应力不合格原因是十分必要的。本文主要从锚下有效预应力偏大、偏小以及均匀性较差三个方面分析锚下有效预应力不合格原因。

关键词：有效预应力；不合格；均匀性

引言

在现代桥梁工程中，预应力混凝土因具有诸多优点而被得到广泛应用。同时

具有显著的经济效益和社会效益。而预应力的张拉、压浆又为桥梁工程施工工艺

中的关键工序，直接影响预应力混凝土使用的安全性和使用寿命。预应力张拉的

效果直接表现在锚下有效预应力是否合格，锚下有效预应力不合格现象有以下三点：锚下有效预应力偏小；锚下有效预应力偏大；锚下有效预应力均匀性较差。

1.锚下有效预应力偏小原因

锚下有效预应力偏小是由于预应力损失过大，其具体原因如下：

1.1由材料引起的预应力损失

①张拉时锚具变形和张拉结束千斤顶回油后工作夹片内宿造成预应力筋的回缩、滑移，即锚口圈损失。

②由于粗骨料粒径不当造成局部骨料堆积及混凝土自身具有收缩和徐变的特征，会使构建缩短，构建中的预应力筋跟着回缩，造成预应力损失。

③预应力施工过程所使用的锚夹具及钢绞线材料特性不好造成预应力损失。

1.2由钢绞线松弛造成预应力损失

预应力钢绞线在持久不变的应力作用下，会产生随持续加荷时间延长而增加

的徐变变形；预应力钢绞线在一定拉应力值下，将其长度固定不变，则预应力筋

中的应力将随时间延长而降低，从而引起预应力筋的松弛。

①预应力筋初拉应力越高，其应力松弛越厉害；

②预应力筋松弛量的大小主要与其品质有关，热扎钢筋的松弛小于碳素钢筋

的松弛；

③预应力钢筋松弛与时间有关，初期发展最快，以后渐趋稳定；

④预应力钢筋松弛与温度有关，它随温度升高而增加。

1.3由张拉设备本身引起预应力损失

张拉设备故障或未及时标定。千斤顶的精度应在使用前校准。使用超过6个

月或300次以及在使用过程中出现不正常现象时应重新校准。任何时候在工地测

出的预应力钢绞线伸长值有差异时，用于测力的千斤顶的压力表应同千斤顶视为

一个单元同时校准，并在量程范围内建立精确的标定关系，以确定张拉力与压力

表读数之间的曲线方程。千斤顶、油泵、液压油管接头处漏油时会导致油表读数

与张拉力不对应，无法准确控制钢绞线张拉控制应力使实测伸长量与设计伸长量

偏差较大。造成锚下有效预应力偏大或偏小。

1.4由现场施工造成预应力损失

①管道位置引起的偏差。波纹管安装时管道定位不准确或定位卡子数量不足

混凝土振捣时触碰波纹管导致其偏位，波纹管破裂、漏浆，锚垫板喇叭口内被水

泥浆充塞造成管道实际摩阻大于计算的摩阻，造成预应力损失偏大导致力值偏低。

②在实际施工过程中发展限位板凹槽的深度与预应力损失存在一定的关系。限位板的限

位高度必须与夹片的外露量相适应，限位高度比夹片外露量低0.5-1㎜。张拉过程中若出现

断丝、滑丝现象，同时在工作锚内张拉初拉的钢绞线划伤严重，应考虑限位板高度太小，应

加深限位板高度；当张拉后出现夹片断面不平，或有滑丝现象，工作锚外钢绞线上划伤轻微，应考虑限位高度太大，应降低限位高度。

③钢绞线未按规范施工工艺进行梳编束、编号、穿束或在穿束过程中造成钢绞线缠绕、

扭曲，导致张拉时管道内钢绞线受力不均匀，部分钢绞线松弛未受力或受力未达到控制应力

要求，导致部分钢绞线力值偏低。

④锚具安装不规范。如：锚垫板与孔道中心轴线不垂直、锚环未正确放入对中止口，在

张拉时锚垫板偏心受力引起应力集中，不但容易导致锚垫板周围砼开裂而且会加大钢绞线与

波纹管道的摩阻力，使钢束受力不均匀，导致部分钢绞线力值偏低。

1.锚下有效预应力偏大原因

锚下有效预应力偏大的原因钢绞线伸长量过大导致，其具体原因：

①张拉控制应力过大引起检测值偏大。

②钢绞线未按规范施工工艺进行梳编束、编号、穿束或在穿束过程中造成钢绞线缠绕、

扭曲，导致张拉时管道内钢绞线受力不均匀，部分钢绞线伸长量过大，导致预应力偏大。

③预应力管道堵塞或者管道内局不平顺会导致张拉应力偏大。

④锚具安装不规范造成偏心张拉使应力集中导致部分钢绞线伸长量过大。

⑤张拉设备本身因素的影响造成锚下有效应力偏大；如：千斤顶是否在标定范围内、千

斤顶与油压表是否配套、是否漏油或油泵设备故障等，都有可能造成油表读数与张拉力不对应，造成伸长量过大。

⑥限位板凹槽深度影响锚固回缩过程，可能导致锚下有效预应力检测值偏大。

3.锚下有效预应力均匀性较差

锚下有效预应力均匀性较差的具体原因：

①两端张拉时千斤顶速度不同步，导致两端张拉力不均匀，会造成砼同断面均匀性较差。。

②钢绞线未按规范施工工艺进行梳编束、编号、穿束或在穿束过程中造成钢绞线缠绕、

扭曲，导致张拉时管道内钢绞线受力不均匀，部分钢绞

线松弛未受力或受力未达到控制应力要求，同束或同断面不均匀不符合规定要求。

③预应力管道阻塞或者管道内局不平顺会导致均匀性较差。

4.预应力伸长量的测量与记录

为了减少预应力的损失，得到最准确的预应力，将采取以下的方法进行预应力的测量。

预应力锚索张拉施工之前，必须结合工程本身的特点选用符合设计及规范要求的仪器仪表，

报送具有相关资质试验检测中心检测标定，取得有效的标定资料，方可使用。并根据张拉设

备的特性制定准确而有便于现场操作的量测方法。传统的方法是用钢尺或卡尺量测千斤顶油

缸行程，这种方法简单易行，但未考虑工具夹片与钢绞线之间的滑移（张拉初始，工具夹片

没有完全咬住钢绞线的情况下），极易因此导致实际伸长值偏大。经过现场试验及典型事例

分析，最合理的量测方法（如图所示）

确定了测量方法之后还需要计算理论伸长值，理论伸长值按照下式计算，△L=F/A×L/E。

其中F—锚索张拉力（KN），A—钢绞线截面积（mm2），E—钢绞线弹性模量（Mpa），L—