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0 引言
預應力混凝土使用性能良好,經濟效果顯著,因而被廣泛應用于橋梁及大型承重構件上。工程試驗表明,引起預應力損失的因素很多,要精確計算及確定預應力損失是非常復雜的。由于最終穩定后的應力值才對構件產生實際的預應力效果,因此,預應力損失是預應力混凝土結構設計和施工中的一個關鍵的問題,過高或過低估計預應力損失,都會對結構的使用性能產生不利影響。
1 混凝土結構預應力張拉工藝
1.1先張法張拉程序及工藝
先張法是在底模整理后,在臺座上進行張拉己經加工好的預應力筋。先張法通常采用一端張拉,另一端固定,即另一端在張拉前要設置好固定裝置。但也有采用兩端張拉的方法。對于鋼絲和鋼絞線,其張拉程序:0→初始應力→1. 05 (持荷2min)→0.9 → (錨固)。 為張拉時控制應力。
1.2后張法張拉程序及工藝
后張法張拉時構件的混凝土強度不應低于設計規定。施加預應力一般多從兩端進行張拉。但是,從現場條件和施工方法方面考慮,也有采用單側張拉的。對于張拉方式的采用,事先都應有明確的計劃、準備,以便逐步實施。
普通松弛力筋:0→初始應力→1.03 (錨固);
低松弛力筋:0→初始應力→ (持荷2min錨固);
其他錨具:0→初始應力→1.05 (持荷2min )→ (錨固)。
1.3關于超張拉
在以往的施工中,不論是規范要求,還是工程設計、施工操作,都采用超張拉施工工藝,其目的是克服鋼絞線松弛的應力損失,而在現在的預應力工程中,普遍采用了低松弛鋼絞線,應力松弛損失大大減少,加之現在的錨固系統多采用夾片自錨式錨具,如果繼續超張拉(1.O5 ),張拉應力就很難再回到原值 。
2 預應力張拉時常見弊病防治
(1)孔道壓漿不飽滿
產生孔道壓漿不飽滿的原因分析:由于壓漿管堵塞或不暢通,導致水泥漿無法全截面充滿;另外,水泥漿的配合比也是其中一個因素;養護溫度也會影響壓漿的飽滿度。
(2)波紋管堵塞
遇到堵管問題,首先根據預應力筋曲線坐標,標注漏漿孔道堵塞的位置,在避開梁的主筋位置,采用沖擊鉆緩慢進行開孔,清除波紋管中的水泥漿塊,使鋼絞線能順利穿過波紋管并能夠自由伸縮;然后待張拉完畢后用高一等級微膨脹混凝土封堵孔洞。
(3)張拉伸長量與設計值存在偏差
在鋼絞線分級張拉過程中,現場實測實算后得出的伸長值與計算值校核,偏差應≤6%,否則應立即停止后續預應力索的張拉施工,尋找原因。
(4)鋼絞線滑絲、斷絲
滑絲處置方法一般用千斤頂拉出滑絲的鋼絞線,取出舊夾片,換上新夾片,再用千斤頂張拉到設計要求。斷絲一般用千斤頂將鋼絞線全部卸載,換上新鋼絞線后,重新穿束張拉。
3 預應力損失估算方法
預應力混凝土結構設計時,需要事先根據承受外荷載的情況,估計其預加應力的大小。設計中所需的鋼筋預應力值,應是扣除相應階段的應力損失后.
(3-1)
由此看出:要確定張拉控制應力 ,除需要根據承受外荷載的情況事先估計有效預應力 外,關鍵是要估算出預應力損失值 。
4 預應力損失分析理論與主要計算公式
計算預應力時,一般應考慮由下列六項因素引起的預應力損失。但對于不同錨具、不同施工方法,可能還存在其他預應力損失,如:錨圈口摩阻損失等,應根據具體情況逐項考慮其影響。
4.1預應力筋與孔道壁之間摩擦引起的應力損失
摩擦損失,主要由管道的彎曲和管道位置偏差兩部分影響所產生。
(4-1)
4.2錨具變形、鋼筋回縮和接縫壓縮引起的應力損失
直線預應力鋼筋的錨具變形,墊板與錨具、墊板與構件、拼裝式構件的單元之間接縫的壓縮都使得鋼筋回縮產生損失,其損失值按下式確定:
(4-2)
4.3預應力筋和臺座間溫差引起的應力損失
假設張拉鋼筋時的自然溫度為 ,混凝土加熱養護時預應力鋼筋的最高溫度為 ,則溫差 。鋼筋因溫度升高 而產生的變形總值為 ,由此而造成的應力損失:
(4-3)
4.4混凝土彈性壓縮引起的應力損失
(1)先張法混凝土結構
先張法構件的預應力鋼筋在臺座上張拉,混凝土澆筑完畢且養護好以后,放松鋼筋(放張)時混凝土收到彈性壓縮,預應力鋼筋隨著縮短,從而產生預應力損失。
(4-4)
(2)后張法混凝土結構
由于后張拉的鋼束使混凝土產生的彈性壓縮會使先張拉完畢的鋼束的預應力減少,即先張拉完畢的鋼筋束產生彈性壓縮損失 為:
(4-5)
4.5預應力筋松弛(徐舒)引起的應力損失
《公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規范》(JTG D62-2004)規定,預應力鋼筋由鋼筋應力松弛引起的預應力損失終值,可按下列規定計算:
(1)預應力鋼絲、鋼絞線:
(4-6)
(2)精軋螺紋鋼筋
一次張拉 (4-7)
超張拉 (4-8)
4.6混凝土收縮和徐變引起的應力損失
由于混凝土收縮和徐變的影響,會使預應力混凝土構件產生變形,因而引起預應力鋼筋的應力損失。
(4-9)
4.7預應力損失組合
綜上所述,所列各項預應力損失在不同的施工方法中所考慮的亦不相同。不同施工方法所考慮的各階段預應力損失值組合情況列于表1。
表1各階段預應力損失值的組合
Tabe1 the element of pre-stress loss in each stage
預加應力損失的組合先張法構件后張法構件
傳力錨固時的損失(第一批損失)
傳力錨固后的損失(第二批損失)
5 結束語
引起預應力損失的因素很多,要精確計算及確定預應力損失是非常復雜的。在設計預應力混凝土構件時,應根據所采用的方法,按照不同的工作階段考慮有關的預應力損失。合理預測預應力損失對橋梁正常使用極限狀態設計具有重要影響,具有重要的工程實踐價值。
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