淺析預應力錨索的張拉

【摘要】本文對預應力錨索施工中的張拉工序進行了簡要的介紹，并對理論伸長值的計算進行了詳細的分析。

【關鍵詞】預應力錨索；張拉；理論伸長值；計算

1、概述

近年來，隨著預應力技術的快速發展，預應力錨索在工程施工中得到了越來越為廣泛的應用。在大跨度地下洞室、高邊坡以及地質情況較差的部位大量采用了預應力錨索進行支護，不僅在圍巖加固和改善圍巖應力方面取得了較好的效果，成功解決了較為復雜的圍巖穩定和結構應力超限問題，而且施工快捷，比其它支護方式節省了大量時間，大大提高了工作效率，產生了明顯的經濟效益。

預應力錨索的張拉作為錨索施工的關鍵工序，是錨索向圍巖結構施加作用力的中心環節，張拉作業的質量直接關系到工程質量和人身安全。錨索張拉可分三個階段進行，分別為預張拉、張拉和補償張拉。

2、預應力錨索張拉

2.1 預張拉

將工作錨、限位板、千斤頂、工具錨、夾片等按由里至外的順序安裝并固定，預張拉采用對應的千斤頂，先施加一定的定位荷載，對鋼絞線逐根對稱張拉，使各部位接觸緊密，鋼鉸線完全平直。每根鋼鉸線預張拉噸位要均勻一致，并按設計荷載鎖定在工作錨板上。

2.2 張拉

即為整束張拉。整束張拉用與張拉噸位適配的千斤頂對已調直的錨束進行整束張拉，一般情況下，張拉用千斤頂加載至設計應力值的0.2倍，做為初始應力值的起點，如600KN的設計值對應的初始張拉應力值為120KN，1000KN的設計值對應的初始張拉應力值200KN。在此荷載下，拉伸率讀數設為0。分級張拉力分別為設計值的0.25、0.5、0.75、1.0、1.15倍；但最大張拉力不得超過預應力錨索強度標準的75%。

分級張拉加荷、卸荷速度不宜過快，油壓升降按每分鐘不超過2MPa控制。每級張拉完畢及升級前均應測伸長值并記錄，分級張拉持荷時間分別要求為5min、5min、10min、10min和20min。每隔5min和10min讀一次數，若持荷期間伸長值變化不超2mm，則可繼續加載，否則再保持荷載45min，繼續觀測進一步的位移讀數。測伸長值變化，采用鋼板尺固定在千斤頂的油缸和活塞上進行。將每級張拉和各時段的伸長值分別記錄在相應張拉表格中。

2.3 補償張拉

也稱二次張拉。在首次張拉48小時后，當發現預應力損失過大或其它原因致使張拉和鎖定荷載不當時，需要進行補償張拉。補償張拉時，必須張拉至設計要求的鎖定噸位后方可穩壓鎖定。

3、預應力錨索張拉的理論伸長值計算

3.1 實際伸長值的計算公式

△L=△L1+△L2

式中：

△L ——錨索實際伸長值，mm；

△L1——從初應力至最終應力之間的實測伸長值，包括多級張拉，mm；

△L2——初應力下的推算伸長值，mm；可以根據下面介紹的理論伸長值計算公式計算。

3.2 理論伸長值的計算

某電站的預應力錨索采用的均為廣西某公司提供的高強度低松弛預應力鋼絞線，公稱面積為140㎜2，破斷拉力269.8KN，抗拉強度1930Mpa，屈服力242.8KN，延伸率5.0%。

直線型預應力錨索，理論伸長值計算公式：

△L=（P-P0）L/EA

式中：

△L——變形后的長度改變量，m；

L——變形前的桿件長度，m；

E——彈性模量，N/㎡，取199Gpa；

A——錨索公稱面積，㎡，取A=140×n（㎜2）；

P——試驗荷載，N；

P0——初始荷載，N。

以某水電站工程1000KN預應力錨索為例，來計算理論伸長值該工程預應力錨索采用的均為高強度低松弛預應力鋼絞線。公稱面積為140㎜2，破斷拉力269.8KN，抗拉強度1930Mpa，屈服力242.8KN，延伸率5.0%。

3.3 錨索的評價

為嚴格控制預應力錨索的張拉質量，錨索張拉均采取張拉力控制與伸長值校核的雙控措施。在每級加載后須同步量測其伸長值；錨索鎖定后要量測預應力鋼絞線的滑移量，再用公式△L=△L1+△L2計算實際伸長值，并與同級荷載下的理論伸長值進行比較，以此來判斷張拉質量是否符合規范和設計要求。

如果在峰值荷載時，預應力錨索的彈性變形△L在下列兩個限值之內，則預應力錨索是合格的。錨索的伸長值上限△Lmax：等于自由段長度加50%粘結段長度時的理論伸長值；錨索的伸長值下限△Lmin：等于80%自由段長度時的理論彈性伸長值。即如果△Lmin≤△L≤△Lmax，則說明錨索張拉質量是符合要求的。

4、結語

在預應力錨索施工中，應在對工程特點深入分析的基礎上，以完善的質量保證體系、認真負責的態度、規范化的管理，對錨索的施工質量進行了有效的監督和控制，確保錨索施工質量。同時，希望在今后的預應力錨索施工中，能利用現場地質條件和圍巖監測信息及時調整方案和參數，更好地指導現場施工，以提高巖體錨固的安全性和經濟性。

參考文獻：

[1]王泰恒主編.預應力錨固技術基本理論與實踐.中國水利水電出版社.2007.9

[2]國家能源局.水電水利工程預應力錨索施工規范DL/T5083-2010.