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预应力钢绞线施工准备说明

预应力钢绞线施工时,采用张拉应力和伸长值双控,实际伸长值与理论伸长值误差不得超过6%,后张预应力技术一般用于预制大跨径简支连续梁、简支板结构,各种现浇预应力结构或块体拼装结构。

预应力施工是一项技术性很强的工作,预应力筋张拉是预应力砼结构的关键工序,施工质量关系到桥梁的安全和人身安全,因此必须慎重对待。

一般现行常接触到的预应力钢材主要:有预应力混凝土用钢绞线、PC光面钢丝、刻痕钢丝、冷拔低碳钢丝、精轧螺纹钢等材料。

对于后张法预应力施工时孔道成型方法主要有:金属螺旋管、胶管抽芯、钢管抽芯、充气充水胶管抽芯等方法。

混凝土预应力钢绞线(PCstrand、1×7公称直径15,24mm,fpk =1860Mpa,270级高强底松弛),成孔方法多采用金属螺旋管成孔,本文就以此两项先决条件进行论述。

1 施工准备:

1.1 熟悉图纸:拿到施工图纸应先查阅施工说明中关于预应力钢绞线的规格,一般预应力钢束采用ASTMA416-270级低松弛钢绞线,其标准强度为fpk=1860Mpa,1×7公称直径15,24mm,锚下控制力为Δk=0.75 fpk Mpa。

1.2 根据施工方法确定计算参数:

预应力管道成孔方法采用金属螺旋管成孔,查下表确定K、μ取值:

摘自《公路桥涵施工技术规范》(JTJ 041  -  2000)附录G-8

根据钢绞线试验结果取得钢绞线实际弹性模量Ep(一般为1.9~2.04  ×  105Mpa)

1.3 材料检测:

金属螺旋管根据《公路桥涵施工技术规范》(JTJ 041  -  2000)附录G-7之要求检测;

锚具根据《公路桥梁预应力钢绞线用YM锚具、连接器规格系列》(JT/T 329.1  -  1997)及《公路桥梁预应力钢绞线用锚具、连接器试验方法及检验规则》(JT/T 329.2  -  1997)之要求检测;

钢绞线根据《预应力混凝土用钢绞线》GB/T5224  -  2003之要求检测

2 理论伸长量计算:

后张法预应力钢绞线在张拉过程中,主要受到以下两方面的因素影响:

一是管道弯曲影响引起的摩擦力,

二是管道偏差影响引起的摩擦力;两项因素导致钢绞线张拉时,锚下控制应力沿着管壁向跨中逐渐减小,因而每一段的钢绞线的伸长值也是不相同的。

2.1 计算公式:

《公路桥梁施工技术规范》(JTJ 041  -  2000)中关于预应筋伸长值ΔL的计算按照以下公式(1):

ΔL—各分段预应力筋的理论伸长值(mm);

Pp—各分段预应力筋的平均张拉力(N);

L—预应力筋的分段长度(mm);

Ap—预应力筋的截面面积(mm2);

Ep—预应力筋的弹性模量(Mpa);

《公路桥梁施工技术规范》(JTJ 041  -  2000)附录G-8中规定了Pp的计算公式(2):

P—预应力筋张拉端的张拉力,将钢绞线分段计算后,为每分段的起点张拉力,即为前段的终点张拉力(N);

e—常数

θ—从张拉端至计算截面曲线孔道部分切线的夹角之和,分段后为每分段中每段曲线段的切线夹角(rad);

x—从张拉端至计算截面的孔道长度,分段后为每个分段长度或为公式1中L值;

k—孔道每束局部偏差对摩擦的影响系数(1/m),管道内全长均应考虑该影响;

μ—预应力筋与孔道壁之间的磨擦系数,只在管道弯曲部分考虑该系数的影响。

从公式(1)可以看出,钢绞线的弹性模量Ep是决定计算值的重要因素,它的取值是否正确,对计算预应力筋伸长值的影响较大。所以钢绞线在使用前必须进行检测试验,弹性模量则常出现Ep’=(1.96~2.04)×105Mpa的结果,这是由于实际的钢绞线的截面积并不是绝对的140mm2,而进行试验时并未用真实的钢绞线截面积进行计算,根据公式(1)可知,若Ap有偏差,则得到了一个Ep’值,虽然Ep’并非真实值,但将其与钢绞线理论面积相乘所计算出的ΔL却是符合实际的,所以要按实测值Ep’进行计算。

公式2中的k和μ是后张法钢绞线伸长量计算中的两个重要的参数,其大小取决于多方面的因素:管道的成型方式、预应力筋的类型、表面特征是光滑的还是有波纹的、表面是否有锈斑,波纹管的布设是否正确,弯道位置及角度是否正确,成型管道内是否漏浆等等,各个因素在施工中的变动很大,还有很多是不可能预先确定的,因此,摩擦系数的大小很大程度上取决于施工的精确程度。在工程实施中,最好对孔道磨擦系数进行测定(测定方法可参照《公路桥梁施工技术规范》(JTJ 041  -  2000)附录G-9),并对施工中影响磨擦系数的方面进行认真的检查,如波纹管的三维位置是否正确等等,以确保摩擦系数的大小基本一致。实际计算可根据表1选取参数。


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