混凝土结构竖向预应力筋锚固应力损失的控制

作 者简介： 杜官民 １ ７ ）男， 工程师， ９年毕 （ ６一 ， 高级 ９ １ ０ 业于重庆 ９ 交通学院 构工程桥梁专 结 业。
混凝土结构竖向预应力筋锚 固应力损失的控制
杜官民， 陈爱萍
件满足 Ｑ １Ｑ ３４ 一２０ ／２ Ｔ ９ ０２中 Ｊ ８０级要求。使 ９ Ｌ０ 用的锚具为 Ｙ Ｍ２ Ｇ ５型 Ｙ 锚 ， Ｍ 其锚固性能类别满 足 工类要求 。
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摘 要： 采用精札螺纹钢筋作为混凝土结构的竖向预应力筋在桥梁结构中得到广泛使用， 但 其描 固应力的损失往往得不到有效的控制， 结合工程实例介绍控制应力损失的试验和施工， 为同类
施工提供参考。
关健词 ： 预应 力混凝土结构 ； 箱形 梁； 竖向预应 力筋； 固应力 ； 描 损失 中图分类号 ： ４ ． Ｕ４ ８ ３ ５ 文献标识码 ： Ａ
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合比预制混凝土试验台座， 台座尺寸为 １ ｍ Ｘ ５０ ０ ｍ
５０ Ｘ３０ 竖向预应力筋有效锚固长度为 ０ｍ ｍ ｍ ０ ｍ， １ ｍ ７０ ２ ｍ。进行测试时混凝土强度为 ５． ａ ６８ ， ＭＰ
检验工艺的有效性。 现场试验和检测仪器设备安装示意见图 ｔ ｏ
龄期为４ ｄ ５ ，
回归方程式 ：
Ｙ ＝ ５ ． ５一 ８ ７ １ ｎ ６ ６ Ｌ Ｘ ７ ５ ５ １ ． ４
锚固扭矩￣锚固应力损失曲线见图 ２ ０
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１ 概
述
高强度精轧螺纹钢筋由于施工工艺简单、 操作 简便而得到广泛使用， 常作为桥梁结构的竖向预应
２ 基本情况
力筋用于混凝土箱梁腹板中。在混凝土结构高强度
预应力钢筋的施工中， 对其锚 固及锚固过程 中的应 力损失往往不能做到有效的控制， 造成一些混凝土 结构的竖向预应力不能满足设计要求甚至失效， 这 也是 目前我国许多箱形预应力混凝土结构腹板出现 裂纹的主要原 因之一。针对这一情况 ， 在汕头金凤 桥一西港高架桥的混凝土梁的竖向预应力施工中， 通过模拟现场施工的方法 ， 测试竖向预应力钢筋在 锚固过程中的应力损失情况 ， 制定出张拉、 固的施 锚 工工艺， 较好地控制了竖向预应力筋应力损失。
猫 圈扭矩／ Ｎ二
式中， Ｙ为精轧螺纹钢应力损失值（ｏ； Ｙ）Ｘ为锚固扭
图 ２ 锚固扭矩￣应力损失曲线
矩值（ ・ ｏ Ｎ ｍ） ４２ 锚 固扭矩 ￣钢筋应力 ．
桥梁建设
２０ ０ ６年增刊 １
考虑竖 向预应力钢筋张拉到设计荷载后 ， 再对 其进行拧紧螺帽锚 固， 实际上是对竖向预应力钢筋
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超张拉的过程 ， 由于设计张拉荷载 ３１ 此时钢 ３ｋ Ｎ， 筋控制应力 。 达 ６４３ ａ为 Ｊ ８０ ｋ ７． ， Ｌ ０ 级精轧螺纹 ＭＰ 钢屈服强度 Ｒ： ８ Ｙ， ｅ ４ 为保证在测试竖向预应力 的 ｏ 筋的张拉、 锚固时应力损失的过程中， 预应力筋不发 生屈服破坏 ， 对试验 中的 ５ 根精轧螺纹钢 的应力变 化情况进行了监测， 其锚固扭矩与竖向预应力精轧 螺纹钢筋最大应力值变化见表 ２ ０
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表 ２ 锚固扭矩￣钢筋应力
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收稿 日期： ０ ６ ３ １ ２０ －０ －０
汕头市金凤大桥一西港高架桥工程主桥为（３ ８ －１８ ３ ｍ预应力混凝土连续刚构， １ ３＋８） － 刚构箱梁横 断面为单箱双室变截面， 箱梁中心高度由 ２８ ． ｍ变
到 ７２ 箱连顶板全宽 １ ｍ， ． ｍ， ９ 底板宽 １ ｍ， ２ 两侧悬
桥梁建设
２０ 年增刊 １ ０６
文章编号 ：０ ３ ７ ２ ２ ０ ） １ ０ ４ ４ １０ 一４ ２ （０ ６ Ｓ －０ ９ －０
混凝土结构竖向预应力筋锚 固应力损失的控制
杜官民‘陈爱萍“ ，
（． １ 中铁大桥局集团第三工程有限公司， 广东 广州 ５００ ２ 武汉市建设学校， １８叭 ． 湖北 武汉 ４ ０５ ） ３０ １
锚 固扭矩／ ・ Ｎ ｍ 螺母 转角／ 。 （）
２ ． ６０
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图 １ 检测仪器设备安装示意
４ 测试数据及分析
４１ 锚固扭矩一应力损失 ． 在模拟现场施工的条件下， 测试 １ 根 ＂５ ０ ２ｍ ｍ 竖向预应力精轧螺纹钢筋锚 固扭矩 、 锚固螺母转角 、 应力损失值， 其测试数据见表 １ ，
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１ １ ． １２ ．
一０ ９ ．
注：１ （）表中 ０ 扭矩指螺母不使用任何工具， 用手拧紧；２ 表中应力损失为设计控制应力的百分比。 （）
当竖向预应力钢筋张拉到设计荷载后 ， 采用专 用扭矩扳手对锚固螺母进行拧紧 ， 千斤顶放张后 ， 其 锚固应力损失情况有明显改善， 并随着锚 固扭矩值 的增大锚固应力损失逐步减小 。 通过对 １ 根 ０５ ０ ２ｍ ｍ竖向预应力钢筋锚固试 验数据统计 回归 ， 可得到锚 固扭矩 ￣锚 固应力损失
（） ２ 将精轧螺纹钢筋按现场施工的要求安装于 试验台座上 ， 在锚固螺母下和张拉用千斤顶尾部各 装１ 个经过检定的测力传感器， 用于测量精轧螺纹 钢筋张拉过程 中和锚固前后的预拉力变化情况。 （） ３ 在按设计要求张拉预应力钢筋达到控制荷 载 ３１ ３ｋ Ｎ后， 采用经过检定的专用扭矩扳手拧紧 螺帽进行锚 固， 记录锚 固扭矩值 、 螺母转角和对应的 应力损失的变化关系。 （） ４ 将试验用高强度钢筋中部进行必要的表面 处理 ， 采用电阻应变仪对高强度钢筋 的张拉 和锚 固 过程中的应力变化情况进行监测， 以保证试验过程 中高强度精轧螺纹钢筋的使用安全。 （） 过对 ０ １ 根竖 向预应 力钢筋锚 固扭矩 和 ５通
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３ 测试方法
应力损失数据的测试 ， 并对数据进行处理分析 ， 制定 出符合现场施工条件的锚固工艺。
（） ６ 在混凝土箱梁实物的竖向预应力钢筋张拉 施工中， 在锚固螺帽下安装传感器， 对按照工艺施工
的竖 向预应力钢筋锚 固应力损失进行 长时间监测 ，
（） １ 模拟箱梁腹板尺寸， 采用箱梁的混凝土配
臂板 ２ ． ｍ， Ｘ３５ 底板厚 由根部的 １０ ０ｃ ｍ变到跨中 的 ２ ｃ 腹板采用变高度调整双向横坡， ７ ｍ， 箱梁纵向 底缘曲线为二次抛物线。结构纵向按全预应力构件
设计 。
箱梁竖向预应力筋采用直径 ２ ｍ 的精轧螺 ５ ｍ
纹钢筋， 设计强度等级 Ｊ ７５ 张拉控制荷载 ３１ Ｌ ８， ３ ｋ Ｎ。施工中实际采用 Ｊ ８０ Ｌ ０ 精轧螺纹钢 ， 其技术条