预应力钢绞线伸丝变形的控制

预应力钢绞线伸丝变形的控制

1.预应力工程常用的钢绞线结构根据材料，预制材料包括钢丝绳、绞线、加热钢筋、低碳钢丝和精造螺钉，其中钢绞线是预压工程中最常用的。按施工顺序分,可分为先张法与后张法。按预留孔道分,可分为预埋金属、塑料管、胶管抽芯、钢管抽芯、金属伸缩套管抽芯、充气充水抽芯等。按预应力钢材的机械张拉又可分为两端张拉和单端张拉。2.影响因素和潜在危害2.1波纹管材质、安装定位和千斤顶的确定钢绞线伸长率超标与钢绞线的弹性模量和延伸率、金属波纹管的材质、钢带壁厚、锚具垫板的安装、、波纹管的安装定位、钢绞线穿束方法、千斤顶的选择和校验、操作工人的熟练程度、初应力σ0的确定这几种因素有关。2.2钢绞线延长值超标的危害伸长值不足的危害:一是不能给结构构件整体施加有效预压应力;二是预加压应力不能有效传递,出现局部无预加应力。3.工程实例3.1.预应力钢筋混凝土分间构造设计某城市跨线桥桥梁工程连续跨过城市主干道、地铁高架、河道和支线铁路。桥梁上部结构为单箱双室后张法预应力钢筋混凝土连续箱梁(五跨一联,共六联),底板、腹板设置纵向预应力,顶板设置纵横双向预应力;下部结构为钢筋混凝土“Y”型薄壁墩,墩顶设置横向预应力;基础为钢筋混凝土承台接4根钢筋混凝土钻孔灌注桩。3.2锚具的选择和安装要求(1)每一联连续梁梁体混凝土分为五个施工阶段,逐段浇筑而非一次成型,即相邻现两跨混凝土浇筑之间有一段十天左右间隔时间。(2)锚具采用“P型”锚,钢绞线的一端连同锚具一同预埋在端横梁混凝土内,只能采用后张法单端张拉,一旦发生断丝、滑丝、伸长值不足等问题,将无法更换钢绞线束,只能对管道进行压浆和封锚。(3)也是由于“P型”锚的原故,钢绞线也只能在梁体混凝土浇筑前穿入。同时,后一段的波纹管和钢绞线必须在前一段混凝土浇筑之前安装好。钢绞线和波纹管在空气中暴露时间较长,易产生锈蚀和破坏。3.3差率数据的测定(1)伸长值不合格束主要出现在腹板纵向束中,底板和顶板束张拉伸长全部合格;(2)差率数据表现离散性,有正偏差也有负偏差,正偏差无超标均处于合格范围内,而负偏差最大则达到24%;(3)最先施工的第五联第一段箱梁腹板束25%伸长值不合格;其次施工的第六联第二段箱梁腹板束75%伸长值不合格;再后施工的第五联第二段箱梁腹板束100%伸长值不合格。3.4伸长值的测算钢绞线伸长值不足事故发生以后,设计、施工、监理单位相关技术人员,以及聘请的工程经验丰富的设计、施工方面的专家,经过几轮研究和分析,逐步排除了以下几方面的原因:(1)预留孔道经过通气、通水检查,空气和清水通过顺畅,排除了管道被堵死的可能。(2)经设计单位和监理单位分别验算,施工单位在理论伸长值计算参数E、θ、μ、k的取用方面没有错误,计算结果正确;初应力设定及其以下阶段伸长值的推算方法可行。(3)钢绞线、波纹管、锚具、夹片等原材料,各单项检测指标和组合试验均合格,符合质量检验标准(4)张拉用千斤顶、油泵和压力表的吨位、级数符合要求,且经两次校验,不存在性能问题;(5)操作工人对机具使用熟练,操作过程相对规范;(6)波纹管、锚垫板、连接器的安装定位经施工单位自检和监理工程师检查验收,符合设计图纸要求;(7)设计单位设计的曲线段曲率半径符合设计规范规定。最后,经过现场详细的调查取证:(1)钢绞线是采用逐根穿入法穿束的;(2)量测波纹管的钢带厚度均在0.2~0.24mm左右;(3)在已穿好钢绞线还未浇筑混凝土的波纹管底部,发现有不同程度的裂隙和砂眼存在;(4)在波纹管曲线段的拐点位置有绿豆大小的小洞。据此,在排除其他原因的基础上推断:(1)是混凝土内水泥浆通过小孔和裂隙向管道内渗漏,凝固后增大了孔道内的摩擦力,影响张拉应力传递和钢绞线伸长。(2)箱梁顶板和底板混凝土只有40cm厚,而腹板一次浇筑混凝土高度在1.4m左右,相比之下水泥浆在混凝土自重作用下更易进入腹板束管道内,这也就验证了腹板束出现许多的不合格束,而顶板束和底板束却几乎没有出现的现象。(3)伸长值偏差率数据表现离散,说明每一束管道的渗漏程度不同或根本没有渗漏,这也与单根穿束法的偶然因素多有关。3.5单根穿束+钢绞线单根穿束的缺陷(1)现行《公路桥涵施工技术规范》第12.4.2条规定“金属螺旋管的钢带厚度应根据管道直径、设置时间(在浇筑混凝土前或后设置钢束)及是否有特殊用途而定,一般情况厚度不宜小于0.3mm”。(2)正是由于钢带厚度不足,在单根穿束过程中,钢绞线与管道底部多次磨擦形成不易发觉的裂隙。而绿豆大小的洞眼,是钢绞线在穿进过程中尖锐的顶端撞击曲线段拐点部位形成的。(3)由于配束的原因,后一段的波纹管和钢绞线必须在前一段混凝土浇筑之前安装好,再加上两段之间的等待时间,波纹管长时间暴露在空气中,易锈蚀形成砂眼。3.6孔眼的封闭和包裹初步分析出原因以后,在接下来的施工检查中,加强了对波纹管上洞眼和裂隙的检查,发现的孔眼一律采取封堵和包裹处理,钢绞线伸长值再没有发生不合格的现象。在此本文不再叙述对存在问题的梁段所采取的处理措施。3.7预应力管道的质量监控第一、预应力工程施工必须采取事前控制与过程控制相结合,把好材料关、工艺关、机具关和操作关;对张拉、压浆等关键工序,监控单位一定要全过程旁站监督第二、使用金属螺旋管预留孔道,一定要高度重视