浅谈预应力张拉时夹片回缩量测定及应力补偿

及张拉力补偿 

【关键词】夹片回缩    测定    张拉力补偿

【摘  要】

钢绞线预应力混凝土在桥梁工程中已普遍使用，作为质量双控指标的钢绞线张拉伸长值及锚固张拉力的计算，相应规范均已有明确规定，但对在预应力张拉实际施工中的具体量测，各家说法与作法都存在较大差异，本文就此问题根据本人施工的实践予以探讨。

【正  文】

一、引言

以钢绞线作为桥梁工程等施加预应力的载体，是目前普遍采用的材料和工艺。对钢绞线张拉预应力施加、锚固的方法和张拉力、钢绞线伸长量的理论计算，在相应的规范中都已有明确的规定，但在实际操作中对钢绞线施加预应力张拉的伸长值、钢绞线锚固时锚具夹片回缩量的量测，存在不同的观点，这对预应力张拉质量控制的双控指标（即钢绞线张拉力与实测伸长值）的计算和评判产生了一定的影响。针对上述问题，我就几个工程预应力张拉实践，提出如下实际作法和技术见解（以后张法为主）。

二、钢绞线张拉伸长值确定

1、钢绞线张拉伸长值计算

    钢绞线预应力张拉施工设计控制张拉力，是指预应力张拉完成后钢绞线在锚夹具前的拉力。因此，在钢绞线预应力张拉理论伸长量计算时，应以钢绞线两头锚固点之间的距离作为钢绞线的计算长度，但在预应力张拉时钢绞线的控制张拉力是在千斤顶工具锚处控制的，故为控制和计算方便，一般以钢绞线两头锚固点之间的距离，再加上钢绞线在张拉千斤顶中的工作长度，作为钢绞线预应力张拉理论伸长量的计算长度。

    在钢绞线预应力张拉时,钢绞线的外露部分，大部分被锚具和千斤顶所包裹，钢绞线的张拉伸长量无法在钢绞线上直接测量，故只能用测量张拉千斤顶的活塞行程，计算钢绞线的张拉伸长值，但同时还应减掉钢绞线张拉全过程的夹片回缩量。一般计算式为：

    ΔL=ΔL1+ΔL2-b-c      ⑴

  式中:

    ΔL1 —— 为从初始拉力（桥梁施工规范规定一般为设计控制张拉力的10%～25%）至张拉设计控制拉力间的千斤顶活塞的张拉行程；

   ΔL2 —— 为初始拉力时的推算伸长值（按规范规定推算求得）；

      b —— 工具锚夹片回缩量；

      c — 工作锚夹片回缩量。

在钢绞线预应力先张法施工中，也有在每分级张拉一次，卸掉千斤顶前后，直接丈量钢绞线外露长度，以钢绞线每级张拉前后外露长度的差值，求算钢绞线张拉伸长量，此法较为直观，但只适用于以每分级张拉一次，卸掉一次千斤顶的张拉方法。

3、钢绞线预应力张拉夹片回缩量的量测：

钢绞线预应力张拉夹片回缩量在两个部位出现：即产生在张拉千斤顶使用的“工具锚”和参与钢绞线预应力工作，将钢绞线锚固在混凝土中的“工作锚”部位。有的文献和产品说明书介绍了锚具的变形造成预应力钢筋的回缩值的参数，只可作为对锚具验收和施工控制的参考依据，具体计算还应以实测为准。

 ⑴工具锚夹片回缩量的量测

在钢绞线开始张拉，当千斤顶张拉力，达到钢绞线张拉至初始拉力（设计控制拉力的10～25%），已把松弛的预应力钢绞线拉紧，此时应将千斤顶充分固定，精确量取从千斤顶工具锚锚杯外露端面至钢绞线外露端头的长度b1，当千斤顶张拉力，达到钢绞线预应力张拉设计控制拉力时，再量取从千斤顶工具锚锚杯外露端面至钢绞线外露端头的长度b2，工具锚夹片回缩量b= b1- b2。当预应力钢绞线由很多单根组成时应每根量测，取其平均值进行计算，最少不得少于三根。此回缩的出现仅对张拉伸长值的计算有影响，对张拉力量测没有影响。

⑵工作锚夹片回缩量的量测

目前钢绞线预应力张拉施工以使用YCW型液压千斤顶为主，该千斤顶与工作锚接触处，设有一块工作锚夹片在张拉过程位移的限位板，钢绞线在张拉时工作锚夹片跟随钢绞线的拉伸，向后移动至限位板凹槽的底部，对钢绞线失去约束，当千斤顶将钢绞线张拉至设计控制张拉力，在回油放松钢绞线的瞬时，钢绞线弹性收缩，工作锚夹片跟随收缩向锚环孔内位移，随即将钢绞线锚固，这就是工作锚夹片回缩的全过程。工作锚夹片回缩位移后，将引起钢绞线张拉力的减小。张拉完毕卸掉千斤顶后，在工作锚处测量工作锚夹片在锚杯处的外露长度C2，当预应力钢绞线由很多单根组成时应每根量测，取其平均值，一般至少测量三处，千斤顶限位板凹槽深度已知为C1，则工作锚夹片回缩量C= C1- C2。工作锚夹片回缩量除与锚具硬度等有关外，还与钢绞线直径有关，工作锚回缩量大小与钢绞线直径大小成反比。

4、工作锚夹片回缩量对设计控制张拉力的影响

根据锚夹具夹片的回缩过程分析，工作锚对张拉伸长量及张拉力均有影响。对张拉力的减小影响值可按下式计算：

    ΔP= P/ΔL×C        ⑵

    式中：

ΔL —— 理论计算伸长值；P：为设计控制张拉力；C：工作锚回缩量。

关于C值的取值，应分为两个阶段考虑，在钢绞线预应力张拉施工时，为保证质量必须先进行张拉工艺试验，张拉工艺试验一般取一个构件或2～3个张拉束，进行试验。张拉工艺试验完成后，方可大面积施工，在张拉工艺试验阶段，由于对该批锚具性能不了解，计算补偿张拉力时C 值只能按经验公式估算，经验公式如下：

    C=h×0.65×a

   式中：

h —— 限位板凹槽深度；

a —— 与钢绞线直径有关的系数。

当Φj=15.24mm取1.0

待张拉试验完成后，根据实测的C 值，计算补偿张拉力，以供大面积施工使用。 

三、张拉力的补偿

为减少工作锚回缩对预应力造成的损失及保证张拉力能满足设计要求，应按如下程序操作，予以补偿：

    1、当实施两端张拉时，当两端达到设计控制张拉力时，应按一端（A端）先锚固，再将另一端（B端）补张拉力后锚固的方法操作。因为当A端锚固时由于工作锚夹片的回缩，致使B端油压下降，张拉力减少，不满足设计控制张拉力要求，故应在B 端补张拉后再锚固。同理B端补张拉锚固时，由于工作锚夹片回缩仍会造成张拉力的损失，为保证满足设计控制张拉力要求，其修正后的设计控制张拉力（即设计控制张拉力加补张拉力）PK应按下式计算。（注意不能将此与超张拉混淆，此值属于对预应力张拉时，由工作锚产生的预应力损失的补偿）

    PK=P+ΔP         ⑶

    式中：

P —— 为设计控制张拉力；

      ΔP —— 工作锚回缩对预应力损失的影响力（补偿张拉力）；

    2、当实施一端张拉时，同理应将控制张拉力PK按上式计算。

四、 结语

    以上给出了后张法预应力施工时夹片回缩量测定及张拉力补偿的计算方法，当然，这仅仅是我的一点经验之谈，还望广大同仁不吝斧正。

参考文献：

⑴公路桥涵设计手册《预应力技术及材料设备》刘效尧  朱新实主编 王建瑶主审 人民交通出版社2000年1月第一版第二次印刷

⑵JTJ023-85公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范

⑶JTJ041-2000公路桥涵施工技术规范