先张法预应力空心板梁钢绞线断丝、滑丝原因浅析及预防措施

先张法预应力空心板梁钢绞线断丝、滑丝原因浅析及预防措施贺友平【交通部公路一局一公司北京100024】摘要：对张拉钢绞线施工中断丝、滑丝现象予以理论分析，并据此指导施工关键词：断丝滑丝分析措施钢绞线1断丝、滑丝力学浅析锚固体系受力分析钢绞线锚固体系剖面图（图1）图1钢绞线、夹片受力分析张拉过程中，钢绞线、夹片、锚圈受力图（图2）图2T。一千斤顶对钢绞线的张拉力；「一夹片对钢绞线的夹持力；Ni一夹片对钢绞线的压力；一钢绞线对夹片夹持力的反作用力；Ni'一钢绞线对夹片压力的反作用力；N2—锚圈对夹片的压力；f—锚圈对夹片的摩擦力；f'一夹片对锚圈摩擦力钢绞线受力简图见图3,夹片受力简图见图4图3图3T0一千斤顶对钢绞线张拉力Ti一夹片对钢绞线夹持力N1一夹片对钢绞线的压力图4Ti'一钢绞线对夹片夹持力的反作用力N一锚圈对夹片的压力N'一钢绞线对夹片压力的反作用力f一锚圈对夹片的摩擦力根据以上受力分析，可以得出如下平衡条件：由图2及图3TOC\o"1-5"\h\z2Fx=0To-Ti=0即To=Ti(1)由图2及图42Fx=0Ti'-N2Sina-fcosa=0(2)2Fy=0Ncosa-fsina-Ni'=0(3)f=N*((为锚圈与夹片间摩擦系数)(4)Ti与Ti',N与N'是两对作用力与反作用力则Ti=Ti'(5)N=N'(6)由(i)、(2)、(3)、(4)、(5)、(6)式得：Tc/(cosa-Nsina)(7)Ni=Tq(cosa-nsina)/(sina+pcosa)(8)火片对钢绞线的切口深度为ALAL=Ki*Ni=Ki*T0(cosa-仙sina)/(sina+仙cosa)Ki一夹片与钢绞线相对硬度参数钢绞线的抗滑力和T2取决于钢绞线本身的强度、夹片的齿形及齿数，以及与钢绞线的相对硬度等因素。丁2=△L=KiKTo(COsa”sina)/(sina+仙cosa)(10)&一钢绞线抗滑能力参数钢绞线的实际抗断力T3’，取决于钢绞线的母材(即钢丝)的强度，由钢丝加工成钢绞线后各丝受力的均匀程度，以及锚具锚固后夹片对钢绞线的切口效应等。设按钢丝强度计算的钢绞线理论抗破断力为T,钢绞线不计切口效应的抗破断力为T3和由于切口效应使钢绞线抗破断力的下降值为AT3,并设：TOC\o"1-5"\h\z△T3=△L=KiKJXcosa”sina)/(sina+仙cosa)(11)Kb一切口效应钢绞线抗破断力下降参数T3'=T3-zM3=T3-KiRT0(cosa-Nsina)/(sina+仙cosa)(i2)式中：T3'一钢绞线实际抗破断力；T3—钢绞线不计切口效应的抗破断力；夹片的抗滑力T4可用下式表示丁4=Ki*△L=KiKTo(cosa-nsina)/(sina+仙cosa)(i3)K4夹片抗滑力参数由(i0)、(i3)可得出如下关系式T2/T0=KiR(cosa-Nsina)/(sina+仙cosa)(i4)T4/T0=K((cosa-Nsina)/(sina+仙cosa)(i5)要保持不断丝，必须满足以下力学条件T3'/T0>1gp：T3-Ki&T0(cosa-Nsina)/(sina+仙cosa)>T0(i6)要保证不滑丝，必须满足以下力学条件(i)T2/T0>1即K&(cosa-Nsina)/(sina+仙cosa)>i(i7)(2)T4/T0>1即KiKi(cosa-sina)/(sina+仙cosa)>i(i8)根据以上关系式分析滑丝断丝的原因如下：在以上关系式中，Ki、&、Kb、(、a是锚固体系本身因素，但在施工过程中受安装锚固系统的影响而改变，夹片安装不齐，间距不均匀或有杂物，尺寸不准确等都会影响K、&、Kb、(的大小，从而影响锚固效果。N也影响其锚固效果，根据式（10）、（13）分析，小过大，将使抗滑力T2、T4降低，造成滑丝。根据式（11）、（12）、（16）分析，小过小将使AT3增大，切口效应增强，钢绞线抗破断力减小，同样不利于锚固。因此在施工过程中应有适当的措施控制叱值的大小。叱值过小易造成断丝，叱过大，易造成滑丝。1.2原因分析①断丝原因较多，主要因素有夹片齿形及硬度，摩擦系数小和锚具的加工与安装等，这里有锚具自身的因素，也有人为的操作等因素。当夹片齿形尖锐，或硬度超出钢丝硬度过多，则其切口效应将加大，使钢绞线的抗破断力下降值△T3增加，使钢绞线的实际抗破断力丁3‘变小而断丝。此时，如世值越小，切口深度将增大，越易促成断丝。②滑丝原因：往往由于夹片齿形不恰当，或硬度小，切口深度值减小，火片多次使用齿绞被磨平而滑丝。操作时，夹片安装不均匀，三片夹片不能整体受力。降低了各参数K值；当锚固系统质量及安装合格，而叱值太大，将使T2/T0<1或丁〃0<1而滑丝。2措施概况张拉设备QYC-23阡斤顶2台与之配套63MP划泵2台。锚固体系锚垫板、锚圈QM13-1和QM15-1及配套夹片，组成锚固体系。滑丝、断丝问题统计表我公司承担沪宁高速公路苏州段某标段施工，13m板梁预制7周期共56片,张拉钢绞线98根，张拉过程中断丝、滑丝统计如表1。断丝、滑丝统计表表1张拉时间断丝式滑丝数钢绞线夹片损坏情况总数量1995.5.101钢绞线轻微损坏11995.5.1501钢绞线重伤、两片夹片损坏11995.5.2310断口呈斜口11995.5.3111断口呈斜口、一片夹片损伤21995.6.401钢绞线、夹片均无损伤11995.6.1001钢绞线、三片夹片轻微损伤11995.6.221110断口有旧痕1滑丝、断丝原因分析及对策针对不同的滑丝、断丝情况进行认真分析、整理、分类，找出重点，抓住重点，分析其原因，寻找最佳的解决措施(见表2)。通过以上断丝、滑丝问题的原因分析，我们认为断丝滑丝问题的出现不是其一二种原因所致，而是几方面同时作用造成的，从锚固体系内部因素和外部因素两方面进行归纳。内部因素(1)锚圈夹片、钢绞线的几何尺寸不精确；(2)技术参数达不到要求；(3)锚圈、夹片不配套；(4)钢绞线、夹片相对硬度大；(5)夹片齿形圆弧不合要求。外部因素(1)锚圈、夹片、钢绞线安装时有污物没有清理干净；(2)夹片安装不整齐，间距不均匀，不能同时受力，同时降低了夹片的抗滑力参数K及钢绞线的抗滑力参数K2；(3)张拉过程中速度过快；(4)夹片与锚圈间系数以过大，降低了夹片的抗滑力T4及钢绞线的抗滑力丁2。采取的措施(1)实验不合格，不配套的锚固系统不得使用；(2)对张拉人员进行技术培训，提高质量意识，增强责任心；(3)安装前对锚固系统的每一部分认真清理，对其外观仔细检查，并在锚圈孔内涂少量石蜡油，不宜多擦；(4)锚固体系的安装、夹片要整齐、间距要均匀，夹片夹持钢绞线外露部分在15m左右，夹片槽内钢圈要紧；(5)张拉前，检查锚固体系安装符合要求后，再进行张拉；(6)张拉时，速度不宜过快，要保持张拉油表读数均匀增加。(7)千斤顶油表定期校核，同时，在出现下列情况之一时，即：①千斤顶经过拆卸、修理；②油表不能回零，受到碰撞或失灵现象，更换油表；③张拉实际伸长值与理论伸长值不符，超过规范要求；千斤顶油压表要进行校核、更换；(8)为确保安全，张拉人员要遵守张拉安全操作规范，张拉前将钢筋笼放在钢绞线上方，设置安全挡板。滑丝、断丝类型、原因分析、措施表表2序号断丝、滑丝损伤状况原因分析措施1断丝断口呈斜口断口有旧夹片齿形太尖，切口效应大，属剪断钢绞线在张拉前受损伤安装夹片前认真检查夹片加强对钢绞线的检查、

痕保护2滑丝a钢绞线与夹片均无损伤夹片齿槽内污物多，钢绞线上有浮锈，沾有油污，空气湿度大，火片与锚圈间摩擦阻力大，夹片齿形圆弧大安装夹片前，将夹片用柴油清洗晾干，用干棉纱将钢绞线擦干净，加强对钢绞线的保护，谨防生锈，在锚圈孔擦石蜡油，检查火片齿形滑丝b三片夹片，一片较严重，钢绞线也受损夹片安装时，三片夹片间距不均匀，不能整体受力，降低了夹片抗滑力参数K4值安装夹片前，除在锚孔内涂少量石蜡油外，安装夹片时，调整夹片间距使其均匀，张拉速度不宜过快，保证火片均匀受力滑丝c钢绞线轻微损伤，夹片无损伤夹片齿形圆弧太大，夹片齿形槽内肩污物降低了钢绞线与火片相对强度参数Ki值安装夹片前，观祭火片齿形，并与锚固效果好的夹片对比选择，不合格