淺析預(yù)應(yīng)力錨索的張拉

【摘要】本文對預(yù)應(yīng)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(xì)的分析。

【關(guān)鍵詞】預(yù)應(yīng)力錨索；張拉；理論伸長值；計算

1、概述

近年來，隨著預(yù)應(yīng)力技術(shù)的快速發(fā)展，預(yù)應(yīng)力錨索在工程施工中得到了越來越為廣泛的應(yīng)用。在大跨度地下洞室、高邊坡以及地質(zhì)情況較差的部位大量采用了預(yù)應(yīng)力錨索進行支護，不僅在圍巖加固和改善圍巖應(yīng)力方面取得了較好的效果，成功解決了較為復(fù)雜的圍巖穩(wěn)定和結(jié)構(gòu)應(yīng)力超限問題，而且施工快捷，比其它支護方式節(jié)省了大量時間，大大提高了工作效率，產(chǎn)生了明顯的經(jīng)濟效益。

預(yù)應(yīng)力錨索的張拉作為錨索施工的關(guān)鍵工序，是錨索向圍巖結(jié)構(gòu)施加作用力的中心環(huán)節(jié)，張拉作業(yè)的質(zhì)量直接關(guān)系到工程質(zhì)量和人身安全。錨索張拉可分三個階段進行，分別為預(yù)張拉、張拉和補償張拉。

2、預(yù)應(yīng)力錨索張拉

2.1 預(yù)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(yù)張拉采用對應(yīng)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(yù)張拉噸位要均勻一致，并按設(shè)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(diào)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(shè)計應(yīng)力值的0.2倍，做為初始應(yīng)力值的起點，如600KN的設(shè)計值對應(yīng)的初始張拉應(yīng)力值為120KN，1000KN的設(shè)計值對應(yīng)的初始張拉應(yīng)力值200KN。在此荷載下，拉伸率讀數(shù)設(shè)為0。分級張拉力分別為設(shè)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(yù)應(yīng)力錨索強度標(biāo)準(zhǔn)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(yīng)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(shù)，若持荷期間伸長值變化不超2mm，則可繼續(xù)加載，否則再保持荷載45min，繼續(xù)觀測進一步的位移讀數(shù)。測伸長值變化，采用鋼板尺固定在千斤頂?shù)挠透缀突钊线M行。將每級張拉和各時段的伸長值分別記錄在相應(yīng)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(dāng)發(fā)現(xiàn)預(yù)應(yīng)力損失過大或其它原因致使張拉和鎖定荷載不當(dāng)時，需要進行補償張拉。補償張拉時，必須張拉至設(shè)計要求的鎖定噸位后方可穩(wěn)壓鎖定。

3、預(yù)應(yīng)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(yīng)力至最終應(yīng)力之間的實測伸長值，包括多級張拉，mm；

△L2——初應(yīng)力下的推算伸長值，mm；可以根據(jù)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(yù)應(yīng)力錨索采用的均為廣西某公司提供的高強度低松弛預(yù)應(yīng)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(yù)應(yīng)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(yù)應(yīng)力錨索為例，來計算理論伸長值該工程預(yù)應(yīng)力錨索采用的均為高強度低松弛預(yù)應(yīng)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(yán)格控制預(yù)應(yīng)力錨索的張拉質(zhì)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(yù)應(yīng)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(zhì)量是否符合規(guī)范和設(shè)計要求。

如果在峰值荷載時，預(yù)應(yīng)力錨索的彈性變形△L在下列兩個限值之內(nèi)，則預(yù)應(yīng)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(jié)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(zhì)量是符合要求的。

4、結(jié)語

在預(yù)應(yīng)力錨索施工中，應(yīng)在對工程特點深入分析的基礎(chǔ)上，以完善的質(zhì)量保證體系、認(rèn)真負(fù)責(zé)的態(tài)度、規(guī)范化的管理，對錨索的施工質(zhì)量進行了有效的監(jiān)督和控制，確保錨索施工質(zhì)量。同時，希望在今后的預(yù)應(yīng)力錨索施工中，能利用現(xiàn)場地質(zhì)條件和圍巖監(jiān)測信息及時調(diào)整方案和參數(shù)，更好地指導(dǎo)現(xiàn)場施工，以提高巖體錨固的安全性和經(jīng)濟性。

參考文獻：

[1]王泰恒主編.預(yù)應(yīng)力錨固技術(shù)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(yù)應(yīng)力錨索施工規(guī)范DL/T5083-2010.