二次张拉预应力钢绞线锚具在桥梁施工中的张拉工艺及预应力损失分析

二次张拉预应力钢绞线锚具在桥梁施工中的张拉工艺及预应力损失分析
本文主要分析了二次张拉预应力钢绞线锚具的一般性的施工要点和施工工艺,同时,分析了二次张拉预应力钢绞线锚具在桥梁施工中预应力损失的一些特点和原因,并提出了当下的新工艺,以期能够为我国桥梁的预应力施工提供参考。
标签: 二次张拉;钢绞线;预应力箱梁桥
一、前言
随着我国桥梁预应力施工技术的进步,二次张拉预应力钢绞线锚具使用的范围越来越广,因此,为了提高二次张拉预应力钢绞线锚具的施工效果,必须要明确预应力损失的存在,并分析其原因,以降低损失量。
二、混凝土结构预应力张拉工艺
1、先张法张拉程序及工艺
先张法是在底模整理后,在台座上进行张拉己经加工好的预应力筋。先张法通常采用一端张
拉,另一端固定,即另一端在张拉前要设置好固定装置。但也有采用两端张拉的方法。对于钢丝和钢绞线,其张拉程序:0→初始应力→1.05(持荷2min)→0.9→(锚固)。为张拉时控制应力。
2、后张法张拉程序及工艺
后张法张拉时构件的混凝土强度不应低于设计规定。施加预应力一般多从两端进行张拉。但是,从现场条件和施工方法方面考虑,也有采用单侧张拉的。对于张拉方式的采用,事先都应有明确的计划、准备,以便逐步实施。
普通松弛力筋:0→初始应力→1.03(锚固);
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低松弛力筋:0→初始应力→(持荷2min锚固);
其他锚具:0→初始应力→1.05(持荷2min)→(锚固)。
3、关于超张拉
在以往的施工中,不论是规范要求,还是工程设计、施工操作,都采用超张拉施工工艺,
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其目的是克服钢绞线松弛的应力损失,而在现在的预应力工程中,普遍采用了低松弛钢绞线,应力松弛损失大大减少,加之现在的锚固系统多采用夹片自锚式锚具,如果继续超张拉(1.O5),张拉应力就很难再回到原值。
三、二次张拉预应力钢绞线锚具竖向预应力损失影响因素分析
1、管道摩擦
预应力筋与管道壁间的摩擦分为管道曲率影响损失和管道偏差损失两部分组成,而竖向预应力力筋采用直线形式布置,摩擦引起的损失通常比较小,在试验中,预应力长度在1~2m之间,因摩擦造成的预应力损失只有0.25~0.97kN,在测试中由于千斤顶油压表精度不够,无法测量。其长度也在2~10m左右,按照二次锚具损失计算公式(1)计算,摩擦损失只有0.29%~1.45%,因此,在施工中,只要保证预应力管道没有破坏,此项损失就可以忽略不计。
其中:σ1为预应力钢筋与管道壁之间的摩擦;σcon为预应力钢筋锚下的张拉控制应力;k为管道每米局部偏差对摩擦的影响系数;x为从张拉端至计算截面的管道长度,可近似地取该段管道在构件纵轴上的投影长度。
2、锚具变形、钢筋回缩和接缝压缩的影响
根据锚具变形、钢筋回缩和接缝压缩引起的预应力损失公式(2):
其中:Δl为张拉端锚具变形、钢筋回缩和接缝压缩值,mm;l为张拉端至锚固端之间的距离,mm;Ep为预应力筋弹性模量,N/mm2。理论上来说,锚具接缝压缩值越小、预应力筋长度越长,预应力损失越小。通过室内、外试验,分别对1.0m、1.3m、1.5m、2.0m的预应力钢绞线的张拉即时损失进行了测量,在忽略摩擦影响的情况下,所测得的预应力即时损失值即为锚具变形、钢筋回缩和接缝压缩引起的预应力损失值,通过公式(2)反算得到锚具变形、钢筋回缩和接缝压缩值,结果显示:
(1)在保证锚垫板平整的情况下,规范对该项损失的规定偏于保守,一次张拉回缩值在2~4mm之间,而采用二次张拉预应力钢绞线锚具进行二次张拉后,回缩值低于1mm;
(2)通过二次张拉,锚具变形、钢筋回缩和接缝压缩值比一次张拉后明显减小,差别达10倍以上;
(3)在施工现场所测值高出试验室的测量值。在室内试验,现场条件较好,排除了外界干
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扰因素,因此损失值较小;现场张拉,受施工环境制约,尤其是预埋垫板表面残存的混凝土未清理干净,在进行二次张拉旋紧螺母放张后,螺母与垫板间混凝土在强大压力下被压碎,这部分接缝压缩是一次张拉后未能消除的,由此导致回缩值较室内测试要高。
3、弹性压缩的影响
表1 一次张拉和二次张拉弹性压缩损失值对比
堆芯表1是一次张拉和二次张拉弹性压缩损失值对比,可以从表中看出二次张拉弹性压缩损失要小于一次张拉损失,相比之下,损失减小了8.3%和14.3%。
对于二次张拉预应力钢绞线锚具应用于箱梁腹板竖向预应力,能有效减小由于混凝土弹性压缩引起的预应力损失,建议设计计算中取不高于2%的值,能够保证要求。
4、施工工艺的影响
3d涂鸦笔施工工艺对二次锚具预应力损失的影响主要表现在两个方面:一是施工环境的影响,二是二次张拉施工工艺的影响。
施工环境对预应力即时损失值的影响。对比实验室和现场张拉数据,表明在不同的环境下施工,对预应力损失有影响。以二次张拉为例,室内试验二次张拉后,预应力即时损失只有2%~4%,而在捞刀河现场,进行第一轮二次张拉后,预应力即时损失达7%~13.7%,损失值较室内普遍高出3倍。
二次张拉施工工艺对预应力即时损失有影响。二次张拉可以通过两种方式进行,一是采用张拉杆连接锚杯整体拉起力筋的方法,另一种是用工具锚连接钢绞线带动锚杯整体拉起力筋的方法,而前者较后者而言,能减少预应力即时损失值。
四、新型锚固系统工艺
1、新工艺简介
钢绞线预应力筋二次张拉低回缩工艺是针对中短预应力束锚固系统在张拉放张后,产生的回缩对预应力系统永存预应力损失过大的工况专门研究开发的一种新型钢绞线低回缩高效率的预应力锚固系统。它锚固钢绞线的锚固理论锚固回缩值小于1mm,预应力损失很小,是目前中短束预应力筋有效永存预应力损失最小的锚具品种之一。圆珠笔尖

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