文章编号:1009 6825(2006)13 0119 02后张法预应力混凝土应力损失及对策
王守政
摘 要:文中就预应力混凝土与普通钢筋混凝土进行了对比,说明预应力混凝土的优点,并对引起预应力混凝土应力损
失的几个相关影响因素进行了分析,提出了减小预应力损失的可控影响因素的相应对策。
关键词:后张法,预应力混凝土,预应力损失,相应对策
中图分类号:TU757.13
随着公路建设的发展,预应力混凝土广泛应用于工程。预应
力混凝土和普通钢筋混凝土相比存在:构件抗裂度和刚度高、材
料省、自重小、梁的竖向剪力和主拉应力减小、结构质量安全可
靠、抗疲劳性增强等优点;但也存在工艺较复杂、对人员、设备及
工艺标准要求较高、预应力反拱不易控制等缺点。后张法是先浇
筑构件混凝土,并在混凝土构件中预留孔道,待混凝土达到一定强
度后将预应力筋穿入预留孔内,以混凝土本身作为支承件。张拉
预应力筋使混凝土构件也同时被压缩待张拉到设计拉力后,用特
别的锚具将钢筋固于混凝土构件上,使混凝土获得并保持其预压
应力。最后在预留孔内压注水泥浆,以保证预应力筋不锈蚀并使
它与混凝土粘成整体。在大跨径桥梁中后张法施工被广泛应用。
预应力混凝土受弯构件的设计计算要先根据承受外荷载的
情况,确定其本身预加应力的大小,但钢筋中的预应力由于施工
因素、材料性配及环境条件的影响,将要引起预应力损失,设计中
指的钢筋预应力值,一般指扣除相应阶段的应力损失后,钢筋中
实际存在的预应力值。引起预应力损失的情况有:
1)预应力筋与管道间摩擦引起的应力损失。后张法梁的钢
筋,一般由直线和曲线两部分组成,张拉时预应钢筋将沿管道滑
移而产生摩擦力形成钢筋在张拉端的应力高而向跨中方向,由于
摩擦影响而使钢筋预拉应力逐渐减小。其产生原因:a.弯道影响
引起的摩擦力;b.管道偏差引起的摩擦力。因此在施工中加密曲
线段管道定位,减小管道偏差,并采取两端同时张拉,减小管道摩
擦力。
2)锚具变形、钢筋回缩和接缝压缩引起的损失。此种损失与
锚具的形式和拼装块件接缝的涂料有关。在后张法构件中,当张
拉结束并开始锚固时,锚具本身将受巨大压力而变形,锚下垫板
缝隙也将被压密而变形,因而引起应力损失;拼装构件的接缝,在
张拉锚固后也将继续压密而引起应力损失。
3)混凝土弹性压缩引起的应力损失。后张法在张拉钢筋时,
由于千斤顶支承于梁体混凝土上进行的,如果所用钢筋是同一时
刻一次进行张拉,不会引起弹性压缩应力损失,因力混凝土全部
[2]富文权,韩素芳.混凝土工程裂缝分析与控制[M].北京:中国
铁道出版社,2002.13 14.文献标识码:A弹性压缩是和钢筋的伸长同时发生的,但由于后张法预应力构件钢筋的根(束)较多,限于张拉设备条件一般分批张拉锚固,这样张拉下一批时,混凝土产生的弹性压缩会使上一批已张拉锚固的钢筋产生预应力损失,一般在设计中给定张拉顺序使损失最小,因此在施工中应严格遵守。4)钢筋松驰引起的应力损失。钢筋张拉到一定应力值后,将其长度固定不变,钢筋中的应力将会随时间的延长而降低。此外,钢筋松驰还将随温度的升高而增加,这对蒸汽养护的预应力混凝土构件有所影响。5)混凝土的收缩和徐变引起的损失。由于混凝土的收缩变形与徐变变形会使预应力混凝土构件缩短,预应力钢筋也随之回缩,因而引起了预应力损失。因此,一般在施工中采取强度和龄期的双控。6)钢束断滑丝产生的损失。由于锚具、夹片、钢绞丝的原因或人为原因,在张拉中或锚固后出现钢束断滑丝,导致预应力损失。第一项到五项的预应力损失不可避免,对预应力损失进行估算,作为设计时的根据,由于材料、施工条件的不同,实际预应损失不尽相同,为保证预应力混凝土结构在施工、使用阶段的安全,除加强施工管理外,还应做好应力损失值的实测工作,用所测得的实测应力损失值来调整张拉应力。对于钢束断滑丝产生的损失, 公路桥梁施工技术规范 及 公路工程质量检验评定标准 要求:钢束每束断滑丝不超过1根且每断面不超过钢丝束的1%。超过控制标准时,由于影响构件的使用安全要求,原则上要求更换;当不能更换时,在许可的条件下可采用补救措施,可提高其他束的预应力值,但须满足设计上各阶段极限状态的要求,即通过补张完成。而更换需要先行放张,存在较大不安全因素,下面仅就放张的方法进行说明。在大宏沟预制场预制后张法预应力混凝土箱梁。梁长20m,设计预应力束边跨箱梁为6束,每束4根钢绞线,锚下控制应力为75%Ryb,Ryb=1860MPa,理论伸长量为132.1mm,在张拉N3束预应力筋完毕校正理论伸长值与实际伸长值( L=176.25mm)[3]荆增业.混凝土裂缝的预防与处理[J].山西建筑,2004,30(5):46 47.
Preventivemeasurestoplasticcontractcrackofhardenningconcrete
ANZhi wen YUANFeng lai WANGLi jun
Abstract:Thereasonontheplasticcontractcrackofconcretestructurewhichisconstructingisanalysedinthearticle.Conbinningwithrealengineering,somepraticalmeasuresonhowtoavoidthiskindofcrackareputforward.
Keywords:concrete,plasticcontractcrack,preventivemeasures
收稿日期:2006 01 04
作者简介:王守政(1972 ),男,工程师,秦皇岛保神交通建设监理有限公司,河北秦皇岛 066000
文章编号:1009 6825(2006)13 0120 02
解决变形缝问题的施工技术
谭亚武
摘 要:分析了房屋裂缝的危害性以及设置变形缝的优缺点,简述了后浇带代替变形缝的施工技术,并探讨了理论依据,
提出了后浇带的设置要求,以确保工程质量。
关键词:后浇带,变形缝,温度应力,填充材料
中图分类号:TU746文献标识码:A
1 房屋裂缝与变形缝
房屋在温度、地基不均匀沉降、地震等多种因素的影响下会
发生裂缝。当裂缝超过一定的数值后,就会影响房屋的正常使
用,严重的可能造成房屋倒塌破坏。
为了防止房屋在这些因素的影响下出现不规则的裂缝或破
坏,在进行结构设计时,对某些结构在其适当的部位人为地预先
设置一道或多道间隙,将结构划分为两个或多个彼此独立的单
元。这种人为地预先设置的间隙,称为变形缝。在房屋中设置了
变形缝以后,可以减轻或防止由于材料膨胀变形,地基不均匀沉
降或地震作用对建筑物的影响,但也应该看到,设置变形缝后,容
易造成房屋渗漏,影响房屋的立面处理与美观,给设计与施工带
来一些麻烦。因此,在设计中宜采用构造和施工措施,尽可能不
设或少设变形缝。2 后浇带(后浇缝)在现浇整体式钢筋混凝土结构中,只在施工期间保留的临时性变形缝,称为∀后浇缝#。该缝根据具体条件,保留一定时间后,再进行填充封闭,后浇成连续整体的无伸缩缝结构。因为这种缝只在施工期间存在,所以是一种特殊的施工缝。但是,又因为它的目的是取消结构中的永久性变形缝,与结构的温度收缩应力和差异沉降有关,所以它又是一种设计中的伸缩缝和沉降缝,一种临时性的变形缝。它既是施工措施,又是设计手段。后浇缝亦称为∀后浇带#。目前,在建筑工程中,为了功能的需要和解决高层主体与裙房的差异沉降,钢筋混凝土的收缩变形以及混凝土的温度应力等问题,后浇带法在建筑工程中已广泛应用。实践证明,后浇缝是
一种扩大伸缩缝间距和取消伸缩缝的有效措施。后浇带按作用分
可能其中一根或一根以上预应力筋会被拉断,而其他还没有拉
出。既不安全,也会给退锚造成困难,因此选择采用单根预应力
筋放张。放张时,采用现有的150t的千斤顶,利用一端放张,另
一端设置遮挡安全措施,预防钢绞线破断发生危险,同时放张端
也设置的安全措施,并设立标志牌,严禁非工作人员进入张拉区。
因钢绞线已张拉,存在一个伸长值,所以预先应使千斤顶伸
出值应不小于张拉时钢绞线的实际伸长值,利用自制的退锚支架
(如图1,图2所示),一端顶住工作锚具,一端顶住千斤顶,固定在
工作锚上,同时使外露钢绞线通过退锚支架中心圆孔,穿过千斤
顶,固定好工具锚具、夹具,给千斤顶缓慢送油,当应力达到张拉
时单根钢绞线锚下应力时,停止送油,用笔在千斤顶上标记,继续
缓慢送油,增大应力并注意观察千斤顶的伸长值及工作锚上的夹
时,发现误差远超出规范要求的∃6%,达33.4%。随即查找原
因,发现有一束钢绞线滑丝,为保证箱梁的使用安全,决定将该束
预应力筋放张后更换重新张拉。
开始计划4根钢绞线同时放张,但考虑到各根预应力筋的受
力并不均匀相同,如果同时放张,当张拉力超过设计控制应力时,片,随着应力的增加,钢绞线继续伸长并带动夹片外移,当夹片外移出3mm~5mm或夹片不再和锚具发生作用时,千斤顶端停止送油,工作人员在侧面利用螺丝刀或锥子等扁平工具将夹片剥开并松动,然后取出夹片,千斤顶回油,此时一根钢绞线放张退锚完成。如此反复,直到其他几根钢绞线全部放张,退锚完成。重新穿束、张拉。
Thelossandgameofpost tensioningmethodpre stressedconcretestress
WANGShou zheng
Abstract:Comparedpre stressedconcretewithcommonarmoredconcrete,illustratethemeritsofpre stressedconcrete,andanalyzethecorrel ativeinfluencefactorofthelossofpre stressedconcretestress,advancecorrespondinggameofinfluencefactorthatcouldbecontrolwiththelossofminishpre stressingforce.
Keywords:post tensioningmethod,pre stressedconcrete,pre stressingloss,correspondinggame
收稿日期:2006 01 07
作者简介:谭亚武(1972 ),男,工程师,山东科技大学建筑设计研究院,山东泰安 271019
文章编号:1009 6825(2006)13 0119 02后张法预应力混凝土应力损失及对策
王守政
摘 要:文中就预应力混凝土与普通钢筋混凝土进行了对比,说明预应力混凝土的优点,并对引起预应力混凝土应力损
失的几个相关影响因素进行了分析,提出了减小预应力损失的可控影响因素的相应对策。
关键词:后张法,预应力混凝土,预应力损失,相应对策
中图分类号:TU757.13
随着公路建设的发展,预应力混凝土广泛应用于工程。预应
力混凝土和普通钢筋混凝土相比存在:构件抗裂度和刚度高、材
料省、自重小、梁的竖向剪力和主拉应力减小、结构质量安全可
靠、抗疲劳性增强等优点;但也存在工艺较复杂、对人员、设备及
工艺标准要求较高、预应力反拱不易控制等缺点。后张法是先浇
筑构件混凝土,并在混凝土构件中预留孔道,待混凝土达到一定强
度后将预应力筋穿入预留孔内,以混凝土本身作为支承件。张拉
预应力筋使混凝土构件也同时被压缩待张拉到设计拉力后,用特
别的锚具将钢筋固于混凝土构件上,使混凝土获得并保持其预压
应力。最后在预留孔内压注水泥浆,以保证预应力筋不锈蚀并使
它与混凝土粘成整体。在大跨径桥梁中后张法施工被广泛应用。
预应力混凝土受弯构件的设计计算要先根据承受外荷载的
情况,确定其本身预加应力的大小,但钢筋中的预应力由于施工
因素、材料性配及环境条件的影响,将要引起预应力损失,设计中
指的钢筋预应力值,一般指扣除相应阶段的应力损失后,钢筋中
实际存在的预应力值。引起预应力损失的情况有:
1)预应力筋与管道间摩擦引起的应力损失。后张法梁的钢
筋,一般由直线和曲线两部分组成,张拉时预应钢筋将沿管道滑
移而产生摩擦力形成钢筋在张拉端的应力高而向跨中方向,由于
摩擦影响而使钢筋预拉应力逐渐减小。其产生原因:a.弯道影响
引起的摩擦力;b.管道偏差引起的摩擦力。因此在施工中加密曲
线段管道定位,减小管道偏差,并采取两端同时张拉,减小管道摩
擦力。
2)锚具变形、钢筋回缩和接缝压缩引起的损失。此种损失与
锚具的形式和拼装块件接缝的涂料有关。在后张法构件中,当张
拉结束并开始锚固时,锚具本身将受巨大压力而变形,锚下垫板
缝隙也将被压密而变形,因而引起应力损失;拼装构件的接缝,在
张拉锚固后也将继续压密而引起应力损失。
3)混凝土弹性压缩引起的应力损失。后张法在张拉钢筋时,
由于千斤顶支承于梁体混凝土上进行的,如果所用钢筋是同一时
刻一次进行张拉,不会引起弹性压缩应力损失,因力混凝土全部
[2]富文权,韩素芳.混凝土工程裂缝分析与控制[M].北京:中国
铁道出版社,2002.13 14.文献标识码:A弹性压缩是和钢筋的伸长同时发生的,但由于后张法预应力构件钢筋的根(束)较多,限于张拉设备条件一般分批张拉锚固,这样张拉下一批时,混凝土产生的弹性压缩会使上一批已张拉锚固的钢筋产生预应力损失,一般在设计中给定张拉顺序使损失最小,因此在施工中应严格遵守。4)钢筋松驰引起的应力损失。钢筋张拉到一定应力值后,将其长度固定不变,钢筋中的应力将会随时间的延长而降低。此外,钢筋松驰还将随温度的升高而增加,这对蒸汽养护的预应力混凝土构件有所影响。5)混凝土的收缩和徐变引起的损失。由于混凝土的收缩变形与徐变变形会使预应力混凝土构件缩短,预应力钢筋也随之回缩,因而引起了预应力损失。因此,一般在施工中采取强度和龄期的双控。6)钢束断滑丝产生的损失。由于锚具、夹片、钢绞丝的原因或人为原因,在张拉中或锚固后出现钢束断滑丝,导致预应力损失。第一项到五项的预应力损失不可避免,对预应力损失进行估算,作为设计时的根据,由于材料、施工条件的不同,实际预应损失不尽相同,为保证预应力混凝土结构在施工、使用阶段的安全,除加强施工管理外,还应做好应力损失值的实测工作,用所测得的实测应力损失值来调整张拉应力。对于钢束断滑丝产生的损失, 公路桥梁施工技术规范 及 公路工程质量检验评定标准 要求:钢束每束断滑丝不超过1根且每断面不超过钢丝束的1%。超过控制标准时,由于影响构件的使用安全要求,原则上要求更换;当不能更换时,在许可的条件下可采用补救措施,可提高其他束的预应力值,但须满足设计上各阶段极限状态的要求,即通过补张完成。而更换需要先行放张,存在较大不安全因素,下面仅就放张的方法进行说明。在大宏沟预制场预制后张法预应力混凝土箱梁。梁长20m,设计预应力束边跨箱梁为6束,每束4根钢绞线,锚下控制应力为75%Ryb,Ryb=1860MPa,理论伸长量为132.1mm,在张拉N3束预应力筋完毕校正理论伸长值与实际伸长值( L=176.25mm)[3]荆增业.混凝土裂缝的预防与处理[J].山西建筑,2004,30(5):46 47.
Preventivemeasurestoplasticcontractcrackofhardenningconcrete
ANZhi wen YUANFeng lai WANGLi jun
Abstract:Thereasonontheplasticcontractcrackofconcretestructurewhichisconstructingisanalysedinthearticle.Conbinningwithrealengineering,somepraticalmeasuresonhowtoavoidthiskindofcrackareputforward.
Keywords:concrete,plasticcontractcrack,preventivemeasures
收稿日期:2006 01 04
作者简介:王守政(1972 ),男,工程师,秦皇岛保神交通建设监理有限公司,河北秦皇岛 066000
文章编号:1009 6825(2006)13 0120 02
解决变形缝问题的施工技术
谭亚武
摘 要:分析了房屋裂缝的危害性以及设置变形缝的优缺点,简述了后浇带代替变形缝的施工技术,并探讨了理论依据,
提出了后浇带的设置要求,以确保工程质量。
关键词:后浇带,变形缝,温度应力,填充材料
中图分类号:TU746文献标识码:A
1 房屋裂缝与变形缝
房屋在温度、地基不均匀沉降、地震等多种因素的影响下会
发生裂缝。当裂缝超过一定的数值后,就会影响房屋的正常使
用,严重的可能造成房屋倒塌破坏。
为了防止房屋在这些因素的影响下出现不规则的裂缝或破
坏,在进行结构设计时,对某些结构在其适当的部位人为地预先
设置一道或多道间隙,将结构划分为两个或多个彼此独立的单
元。这种人为地预先设置的间隙,称为变形缝。在房屋中设置了
变形缝以后,可以减轻或防止由于材料膨胀变形,地基不均匀沉
降或地震作用对建筑物的影响,但也应该看到,设置变形缝后,容
易造成房屋渗漏,影响房屋的立面处理与美观,给设计与施工带
来一些麻烦。因此,在设计中宜采用构造和施工措施,尽可能不
设或少设变形缝。2 后浇带(后浇缝)在现浇整体式钢筋混凝土结构中,只在施工期间保留的临时性变形缝,称为∀后浇缝#。该缝根据具体条件,保留一定时间后,再进行填充封闭,后浇成连续整体的无伸缩缝结构。因为这种缝只在施工期间存在,所以是一种特殊的施工缝。但是,又因为它的目的是取消结构中的永久性变形缝,与结构的温度收缩应力和差异沉降有关,所以它又是一种设计中的伸缩缝和沉降缝,一种临时性的变形缝。它既是施工措施,又是设计手段。后浇缝亦称为∀后浇带#。目前,在建筑工程中,为了功能的需要和解决高层主体与裙房的差异沉降,钢筋混凝土的收缩变形以及混凝土的温度应力等问题,后浇带法在建筑工程中已广泛应用。实践证明,后浇缝是
一种扩大伸缩缝间距和取消伸缩缝的有效措施。后浇带按作用分
可能其中一根或一根以上预应力筋会被拉断,而其他还没有拉
出。既不安全,也会给退锚造成困难,因此选择采用单根预应力
筋放张。放张时,采用现有的150t的千斤顶,利用一端放张,另
一端设置遮挡安全措施,预防钢绞线破断发生危险,同时放张端
也设置的安全措施,并设立标志牌,严禁非工作人员进入张拉区。
因钢绞线已张拉,存在一个伸长值,所以预先应使千斤顶伸
出值应不小于张拉时钢绞线的实际伸长值,利用自制的退锚支架
(如图1,图2所示),一端顶住工作锚具,一端顶住千斤顶,固定在
工作锚上,同时使外露钢绞线通过退锚支架中心圆孔,穿过千斤
顶,固定好工具锚具、夹具,给千斤顶缓慢送油,当应力达到张拉
时单根钢绞线锚下应力时,停止送油,用笔在千斤顶上标记,继续
缓慢送油,增大应力并注意观察千斤顶的伸长值及工作锚上的夹
时,发现误差远超出规范要求的∃6%,达33.4%。随即查找原
因,发现有一束钢绞线滑丝,为保证箱梁的使用安全,决定将该束
预应力筋放张后更换重新张拉。
开始计划4根钢绞线同时放张,但考虑到各根预应力筋的受
力并不均匀相同,如果同时放张,当张拉力超过设计控制应力时,片,随着应力的增加,钢绞线继续伸长并带动夹片外移,当夹片外移出3mm~5mm或夹片不再和锚具发生作用时,千斤顶端停止送油,工作人员在侧面利用螺丝刀或锥子等扁平工具将夹片剥开并松动,然后取出夹片,千斤顶回油,此时一根钢绞线放张退锚完成。如此反复,直到其他几根钢绞线全部放张,退锚完成。重新穿束、张拉。
Thelossandgameofpost tensioningmethodpre stressedconcretestress
WANGShou zheng
Abstract:Comparedpre stressedconcretewithcommonarmoredconcrete,illustratethemeritsofpre stressedconcrete,andanalyzethecorrel ativeinfluencefactorofthelossofpre stressedconcretestress,advancecorrespondinggameofinfluencefactorthatcouldbecontrolwiththelossofminishpre stressingforce.
Keywords:post tensioningmethod,pre stressedconcrete,pre stressingloss,correspondinggame
收稿日期:2006 01 07
作者简介:谭亚武(1972 ),男,工程师,山东科技大学建筑设计研究院,山东泰安 271019