竖向预应力筋预应力损失的试验研究

竖向预应力筋预应力损失的试验研究

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（1．成都合众桥梁科技有限公司四川成都 610031； 2．贵州交通职业技术学院贵州贵阳 550008）摘要：预应力混凝土梁式桥竖向预应力钢筋因其长度较短，即使出现很微小的松弛或锚头回缩也会出现较大的预应力损失，以至于危及结构安全。因此本文主要对竖向预应力钢筋预应力损失展开研究，并为以后同类桥梁设计提供参考数据。

关键词：竖向钢筋预应力预应力损失试验

1.概述

桥梁结构的竖向预应力筋通常采用精轧螺纹钢筋（高强钢筋）。由于竖向预应力筋通常长度较短，因此精轧螺纹钢筋即使出现很微小的松弛或锚头回缩也将引起竖向预应力筋出现较大的预应力损失，以至于危及结构安全。本次试验主要围绕如何降低竖向预应力筋的预应力损失展开，通过试验达到：

（1）获得竖向预应力筋损失的影响因素及控制要素；

（2）获得竖向预应力永存应力的实测资料，为今后桥梁的病害分析及同类桥梁的设计提供第一手资料；

2.试验方法和设备

预应力损失分为两部分：瞬时预应力损失和长期预应力损失两部分。瞬时预应力损失主要包括锚具变形和接缝压缩，以及混凝土支架的管道摩阻损失。长期预应力损失主要由钢筋松弛和混凝土的收缩徐变以及温度变化引起。对于大跨径混凝土梁式桥竖向预应力控制技术研究主要采用试验研究，通过在特别设计的试件上对预应力筋进行加载，测试预应力筋中的有效预应力随时间的变化，通过对试验数据的各种分析得出相应地研究结论。本试验共选用3根5m长的φ32国产高强精轧螺纹钢，编号分别是C5,C6,C7。依次在钢支架上张拉，然后放张并连续测量10d的预应力损失。

1.1.1回缩量对比及松弛试验方案

利用A类试件形式，取L＝4000mm，选用错误！未找到引用源。中的高强钢筋类型，每种类型进行3组试验，在常温环境进行试验。试验流程为：

（1）将高强钢筋张拉至0.8倍屈服强度，记录各传感器读数；

（2）用手旋紧锚具，千斤顶卸压锚固，记录各传感器读数；

（3）持荷10天，每隔2小时记录各传感器读数。

（4）分析获得各厂家高强钢筋的锚具回缩量及松弛值。

为加快试验进度，本试验采用4套试件同步进行。

1.1.2疲劳试验方案

利用C类试件形式，取L＝4000mm,选用错误！未找到引用源。的高强钢筋类型，每种类型进行1组(含两根高强钢筋)试验，在常温环境进行试验。试验流程为：（1）对试件进行张拉，张拉吨位为0.8倍高强钢筋屈服强度，锚固后记录传感器读数；

（2）对预应力孔道进行压浆，并每隔24h记录传感器读数；

（3）压浆材料强度满足要求后利用MTS试验机对试件进行疲劳加载，传感器采样周期为1h，根据计算分析确定加载吨位及加载循环次数。

（4）分析获得各厂家高强钢筋的永存应力和加载次数的关系。

1.1.3锚固区混凝土影响试验方案

利用B类试件形式，取L＝4000mm，选用国产φ32高强精轧螺纹钢，试件数量为3组，同时利用错误！未找到引用源。中的A类试件进行对比试验，在常温环境进行试验。试验流程为：

（1）将高强钢筋张拉至0.8倍屈服强度，记录各传感器读数；

（2）用手旋紧锚具，千斤顶卸压锚固，记录各传感器读数；

（3）持荷10天，每隔12小时记录各传感器读数。

（4）分析获得锚固区混凝土对高强钢筋锚固效果的影响。

（5）另外，从对比A类构件的结果可以得到10天的松弛结果。

试验方法：第7.2.2节、第7.2.3节、第7.2.4节；

试验设备：第5.2节。

3、将8.3.1和8.4节的内容合并成文章的主体。

将

1.1.4国产高强精轧螺纹钢松弛回缩试验

该组实验一共选了3根

表 1.2-1 国产高强精轧螺纹钢C5预应力损失（单位：KN）

表 1.2-2 φ32国产高强精轧螺纹钢C6预应力损失（单位：KN）

表 1.2-3 φ32国产高强精轧螺纹钢C7预应力损失（单位：KN）

图 1.2-1 国产高强钢筋松弛引起的预应力损失

将预应力筋总的预应力损失分为瞬时损失和长期损失，下面将分别分析这两种预应

力损失。

根据《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（JTG D62-2004）》（以下简称规范）中表6.2.3的规定，锚具变形和接缝压缩按照1mm计算，则这两项引起的钢筋预应力损失为38.5kN。而根据试验结果，三根φ32国产高强精轧螺纹钢的瞬时预应力损失分别为24 kN、43kN和33 kN，平均值为33 kN，在规范规定的范围内；而最大值43kN，比按规范得出的计算值略大。

长期预应力损失主要由钢筋松弛引起。根据规范中6.2.6的规定，采用超张拉的精轧螺纹钢筋，由于钢筋松弛引起的预应力损失极值按照0.035倍的张拉应力计算。根据规范中F.3的规定，钢筋松弛引起的10d预应力损失值按照0.61倍的损失极值计算，则钢支架上的φ32国产高强精轧螺纹钢的10d的预应力损失的理论值为13kN。

根据试验结果，三根φ32国产高强精轧螺纹钢的10d的平均预应力损失为26kN，这与规范规定的理论值相比大约超出了13kN。假设施工操作不规范，没有到达规范对于超张拉的要求，改为按照一次张拉计算，松弛引起的预应力损失极值为0.05倍的张拉应力，则φ32国产高强精轧螺纹钢的10d的预应力损失的理论值为18.3kN，与实测值相比仍小8kN左右。

1.2 混凝土对锚固效果的影响试验

本组试验将分别对一组5m长φ32国产高强精轧螺纹钢和一组9m长φ32国产高强精轧螺纹钢进行张拉，然后放张并连续观测10d，试验的目的是通过对比混凝土支架和钢支架上钢筋的预应力损失，获得锚固区混凝土对高强钢筋锚固效果的影响。

图 1.2-1 混凝土支架与钢支架对比试验

1.2.15m国产高强精轧螺纹钢对比试验

该组实验一共选了4根5m长的φ32国产高强精轧螺纹钢，编号分别是C7,C8,C9,C10，其中C7在钢支架上张拉，其余3根在混凝土支架上张拉。

表 1.2-1 钢支架预应力长期损失（钢筋C7长5m）