預應力鋼絞線張拉施工若干問題探討

朱立國

（江蘇東南交通工程咨詢監理有限公司，江蘇 南京 210018）

預應力張拉是預應力結構施工過程中非常重要，也是非常關鍵的環節。預應力張拉質量的好壞直接影響到結構的安全和功能。為了保證有一個安全橋梁建造過程及安全施工狀態，避免因為預應力張拉施工問題產生橋梁質量問題，需要對預應力張拉重點控制。根據相關施工、驗收規范要求，預應力張拉質量控制檢查項目是張拉力、伸長量及斷滑絲、夾片回縮現象，下面圍繞張拉力、伸長量兩個指標計算公式以及夾片回縮測量，結合工程實踐，分析施工過程中的若干問題對預應力張拉的影響。

一、孔道摩阻試驗對預應力張拉伸長量的影響是否要考慮

伸長量理論計算公式中μ值和k值，常根據相關規范或設計圖紙中提供的數值進行取值。實際中，孔道摩阻可以通過現場試驗，檢測出的孔道摩阻系數、局部偏差及應力損失。新版的《JTG F50-2011公路橋涵施工技術規范》中就明確提出了“預應力張拉之前，宜對不同類型的孔道進行至少一個孔道摩阻試驗，通過測試確定的μ值和k值宜用于對設計張拉控制應力的修正”。那么是否需要根據孔道摩阻試驗結果對控制應力、理論伸長量計算中μ值和k值進行修正呢？以某工程中，采用塑料波紋管的預制箱梁和現澆梁的試驗檢測結果為例，分析對預應力張拉伸長量的影響：

從以上張拉數據可以看出μ值和k值對張拉伸長量影響很小，相對于規范允許的±6%誤差，可以忽略不計。實踐中，一般把試驗檢測后結果反饋給設計代表，確定是否要修正張拉值，正常情況，管道材料滿足標準指標要求的話，基本都能滿足要求，很少需要修正。

二、如何區分考慮錨圈口摩阻損失和超張拉

由于鋼絞線在錨圈口部位有彎折，造成鋼絞線應力的損失，因此在預應力施工時，千斤頂的張拉力應是設計圖紙中的錨下控制力和錨圈口摩阻損失力之和。錨圈口摩阻損失力等于摩阻損失率乘以錨下張拉力。施工過程中，摩阻損失率數值可以是錨具廠家推薦值或錨具送樣檢測試驗值，一般值是2.5%～5%之間。但是超張拉則不同，它是為了減少鋼絞線的松弛造成的應力損失，可以通過對鋼絞線進行超張拉，達到減少應力的損失目的。一般有2種超張拉方法：（1）直接張拉至1.03倍張拉控制應力，（2）張拉至1.05倍張拉控制應力，持荷2分鐘，退回到1.0倍張拉控制應力。現在市場上基本都是采用低松弛的鋼絞線和夾片錨固，因此不用再進行超張拉施工工藝。雖然錨圈口損失和超張拉都是通過提高錨下控制應力一定的比例來實現的，但不能因此隨意提高千斤頂的張拉力的比值，兩者的作用有著本質的區別，施工中兩者應該分別考慮，不應該把兩者混淆一起。由于錨圈口摩阻損失力存在，千斤頂張拉力要增大2.5%～5%的設計錨下張拉力，但是增加的張拉力對孔道內的鋼絞線伸長量沒有影響，僅僅增加了工作長度那部分鋼絞線所受張拉力，計算伸長量時因加以區分。工程實際張拉中，如果沒考慮錨圈口摩阻損失力，造成實際張拉力不足，進而導致伸長量不足。

三、鋼絞線材料檢測中的彈性模量、截面積是否都要修正

計算公式中Ap和Ep值可以通過實驗檢測測出實際值，實際張拉時，從理論上來說，這兩個參數應該都取取樣樣品試驗檢測值，對張拉伸長量進行修正，但是由于鋼絞線彈性模量試驗檢測中，對Ep的計算時，鋼絞線截面積未按實際測量的值計算的，而采用鋼絞線理論截面積進行計算的，從而鋼絞線伸長量計算時，Ap采用理論截面積正好抵消Ep未采取實際截面積計算的這個影響。因此伸長量修正時只要考慮鋼絞線實際彈性模量，不用再對鋼絞線截面積進行修正，用理論值就行。以某工程中，預制箱梁和現澆梁的鋼絞線彈性模量試驗檢測結果為例，分析對預應力張拉的影響：

從以上張拉數據可以看出，相對于規范允許的±6%誤差來說，鋼絞線彈性模量對張拉伸長量影響很大，工程施工中，張拉前一定要對鋼絞線樣品抽樣檢測，張拉時采用實際彈性模量計算伸長值。

四、初始張拉力取值對實際張拉伸長量是否有影響

鋼絞線在安裝過程中，由于松緊、彎曲程度不一定一致，初始張拉力時的伸長量不能通過量測方法，而采用相鄰級的推算伸長量。公路施工規范中給出初始張拉力一般取10%～25%的張拉力，根據鋼絞線的長度不同，30m以內取10%～15%，30m～60m，取15%～20%，60m以上取20%-25%，對于100m鋼絞線有時初始應力也達不到目的，這時候還應通過現場試驗的來確定初始應力的大小。如果我們張拉過程中，初始應力的取值隨意確定，沒有達到初始的目的，就造伸長量的不準確。根據鋼絞線伸長量計算公式，我們可以得知對于同一束鋼絞線，鋼絞線的伸長量與張拉力大小成正比關系，因此我們可以通過開始張拉不同階段的張拉力與伸長量值關系，再兩者之間滿足線性正比時，最小的張拉力就能滿足初始應力。以某工程90m長的現澆連續梁中腹板F1束試張拉數據分析為例，數據圖像如圖1所示。

表1

表2

圖1

從數據圖1中可以看出從18%張拉力以后，張拉力和伸長量開始趨于線性比例，因此初始張拉力取20%能滿足初始張拉力要求。

五、夾片回縮是否算入張拉伸長量里面

夾片的回縮有兩種，一是工具夾片回縮，另一個是工作夾片回縮。規范中規定的允許夾片回縮量是針對工作夾片規定的，主要防止回縮過大，造成鋼絞線應力損失過大，這部分是在張拉結束回油錨固后發生的，與張拉過程中伸長量沒有任何關系，因此此部分回縮量不應計入張拉伸長量。由于日常張拉測量伸長值時，因方便大部分采取量取千斤頂油缸伸長量代替鋼絞線伸長值，如果油缸后面的工具夾片不發生位移，那么兩者值是相同的，但由于工具夾片的回縮，導致張拉力的減少，但我們張拉力控制則是按油表進行的，回縮減少的張拉力又不回來了，鋼絞線伸長量增長，但這部分伸長并不是鋼絞線實際發生的，緊緊是工具夾片回縮導致的，因此實際鋼絞線的伸長量需要減去這部分量。如果我們采取在工具夾片后面的鋼絞線上做上刻度標記，每次伸長值以此刻度為參考，不再量取油缸，則工具夾片的回縮不應再扣除。工程實際施工中，一般工具夾片回縮3mm～5mm，兩端張拉回縮6mm～10mm，實踐張拉中通過初張拉與終張拉時工具夾片外露的差值計算。

結語

通過對預應力張拉施工中容易存在誤解的幾個問題的分析，并結合工程實踐，可以看出鋼絞線彈性模量、錨圈口摩阻損失對張拉力和伸長量影響很大，夾片回縮相對于鋼絞線設計伸長量不大的，造成的影響也很大，其他影響因素偏小。因此施工中應根據現場實際情況，區分對待，控制重點，更能精確達到預應力張拉質量的控制。

[1]JTG/T F50-2011，公路橋涵施工技術規范[S].北京：人民交通出版社，2011.

[2]JT/T 329-2010，公路橋梁預應力鋼絞線用錨具、夾具和連接器[S].