钢绞线断丝滑丝的原因及处理方法

    1 容易出现问题的原因分析及控制措施

    预应力钢绞线束张拉时,为达到设计的预期有效应力值,要求采用张拉力控制、伸长值校核的双控措施,当实际张拉力达到设计张拉力时,实际伸长值的偏差应在-6%~+6%范围内,且每束钢绞线滑丝或断丝数控制为1丝、每一截面的滑丝或断丝率不得大于该截面总钢丝数的1%。在钢绞线长束张拉与锚固时,由于各种原因,容易出现的问题主要有:个别钢绞线滑丝、断丝;随着钢绞线束长度的不断增加,实际伸长值偏差呈现由正值向负值变化的趋势,束长越大,负偏差值也越大,甚至过了-6%的允许负偏差。

    1.1 滑丝的原因及处理

    钢绞线滑丝的原因较多,究其原因一般有:钢绞线黏附有油污、泥砂或灰浆;钢绞线碰到了电焊火花

    或者作电焊机导线用,致使其力学性能改变,锚具夹片受热后失锚;夹片与锚板的锚孔之间有灰尘或其他夹杂物;喇叭管内有毛刺或混凝土残渣;限位板的限位槽深度大;喇叭管末端与波纹管存在折角,两者连接不顺直;锚板、夹片硬度不足不匀产生变形;卸荷回油过快过猛。滑丝一般在锚固时或锚固后20 min内发生,有时在张拉过程中或张拉结束后半天至一天内发生。张拉完成后应及时从钢绞线上标示的醒目标记或锚固前后的钢绞线外露长度,判断钢绞线是否出现了滑丝,如发现整体滑丝,应换工具锚夹片或限位板,再对钢绞线束进行补张拉,如果回缩量比较大,很可能工作锚夹片的性能不合要求或受到了损伤,需对钢束作退锚处理,查明原因后装上新的工作锚夹片再重新张拉。如有个别钢绞线发生了滑丝,则采用YDC240Q单根张拉千斤顶进行补张拉,或退锚处理后装上新的工作锚夹片重新张拉到位。本工程上游桥TB5-4钢绞线束在锚固时就发生了2根钢绞线滑丝,采用YDC240Q千斤顶退锚后,重新装上新的工作锚夹片重新张拉到位。

    1.2 断丝的原因及处理

    钢绞线断丝的发生,一般原因有:钢绞线材质不均匀或严重锈蚀;钢绞线碰到了电焊火花或者作电焊机导线用,其力学性能发生变化;锚孔附近钢绞线交叉严重;锚具偏离锚垫板止口,钢绞线偏中,或喇叭管末端与波纹管存在较大的折角,致使个别钢丝应力集中;夹片硬度与钢绞线不匹配;张拉机具未按规定校验,或油压表失灵,造成拉力过大。

    断丝发生后,常用的处理方法:一是提高其他钢绞线的控制张拉力作为补偿;但需注意任何情况下较大张拉应力不得过钢绞线抗拉强度标准值的0.8倍。二是换束,即对断丝钢束卸荷、退锚、换束,重新张拉至设计应力值。三是必要时启用备用束。对于大跨度预应力混凝土梁桥,设计时往往留有备用孔道,则在断丝比较严重时,可启用备用束。

    1.3 伸长值负偏差标的原因及处理

    预应力筋的伸长值决定于张拉力的大小,在一定条件下,对应于某一张拉伸长值,就有确定的张拉力,梁体中某一截面就有确定的有效预应力。在大跨度预应力混凝土桥梁节段式施工过程中,随着钢绞线束长度的不断增加或钢束曲率半径的减小,实际伸长值的偏差往往呈现由正值向负值变化的趋势,预应力筋越长,负偏差值也越大,甚至过了-6%的允许负偏差。一旦钢绞线的伸长值负偏差过-6%,同一截面中预应力束的平均伸长值出现负偏差,就有可能出现预加应力不足的局面,降低结构的应力储备,这对

    大跨度的混凝土结构是十分不利的。

    钢绞线束实际伸长值出现负偏差,大体可以反映出孔道实际摩阻的加大。一般来说,下列几个方面都会使伸长值出现负偏差的趋势:波纹管孔道、钢绞线有锈蚀或者黏附泥砂、灰浆;喇叭管内有毛刺或混凝土等残渣;喇叭管末端与波纹管形成了折角,张拉垫板平面与孔道末端切线不垂直;孔道存在着设计曲线以外的弯曲,导致实际的曲率半径变小;孔道漏浆;波纹管由于挂篮锚杆预留孔的原因或振捣原因发生了局部的弯曲或变小;逐段悬浇施工的波纹管在节段的分段连接处出现弯折角。后面两点是逐段悬臂施工时较易出现和常见的。

    钢绞线束的张拉伸长值出现过-6%的负偏差后,再来采取措施予以调整,则显得较为被动,宜在预加力到达控制应力之前予以解决:一是在正式张拉之前,先不要装上工作锚夹片,先采用千斤顶对钢绞线束进行松动张拉(此时可采用YDC240Q单根钢绞线张拉千斤顶),以验证钢绞线在孔道内是否滑动自由,以及校核实际伸长值能否满足要求。二是采取分级张拉程序,即根据初应力→0.7σk之间实测的伸长值估算钢绞线到达张拉控制应力σk时的伸长值是否过-6%的允许偏差,来判断是否继续该钢束的张拉,以便及早采取主动的纠正措施。如可能过-6%的允许偏差,这时应卸掉工作锚夹片,通过反复张拉来降低孔道摩阻后再装上工作锚夹片重新张拉,或同时往孔道中灌入pH值小于9的水溶性润滑剂(如洗衣粉水剂)降低孔道的摩阻损失,张拉完毕后,立即用压力水彻底清洗孔道。但在灌入润滑剂前,要进行模型试验,测试水溶性润滑剂减小孔道摩阻的能力及其对钢绞线与水泥浆黏结强的影响。

    对于悬臂浇筑施工的桥梁,由于大量节段的存在,预应力孔道往往在节段的分段处连接不平顺,孔道定位钢筋之间也可能存在蛇形变化与上浮,导致长钢绞线束的张拉应力传递慢,张拉控制应力达到稳压的时间远远不只2 min,这一现象可通过在梁体相应截面埋设的应力应变计观测到。此时,对长钢绞线束需采取二次张拉工艺,即在**张拉锚固1天后再次张拉至张拉控制应力σk,钢绞线束的实际伸长值为两次张拉的实测伸长值之和。如果采取了上述措施后,某一钢绞线束的伸长值仍过-6%允许偏差,可对该钢束进行张拉,张拉控制应力可取值1.05σk=1.05×0.80fptk=1.05×1 395 MPa=1 465 MPa<0.80fptk=14 88 MPa,张拉控制应力取值在规范允许的较大张拉应力之内

    ;如某钢束在采取 1.05σk的张拉后,其伸长值负偏差仍未满足要求,则需对其他钢绞线束进行张拉,补偿该钢束的张拉伸长值不足部分,以保证梁体中建立的总有效预应力值达到预期值。

    2 提高长钢绞线束张拉质量的措施

    梁体内建立的较终有效预应力是通过预应力筋的实测伸长值来校核的,但保证预应力筋的张拉质量,并不仅仅只在张拉时才采取控制措施,特别是对于逐段悬浇施工的混凝土梁桥来说,为保证长钢绞线束的张拉质量满足要求,必须从影响钢束伸长值的各个因素、各个环节出发,即从施工前的准备阶段、孔道成型阶段以及预应力束的张拉阶段采取措施加以控制。

    2.1 张拉前把好设备关

    千斤顶与油泵及压力表应定期或根据张拉次数配套校验标定,建立起张拉力与压力表读数的曲线关系。在施工过程中,张拉设备出现反常现象或发生与前期标定时的正常状态不同时,均应重新标定,以保证张拉力的准确性。张拉设备设专人使用和管理,做好千斤顶和油压表的编号,保证张拉设备的配套使用。

    2.2 施工前把好材料关

    长钢绞线束的换束工作难度相当大,应避免因为使用不合格的钢绞线而进行换束,且长束张拉增加了千斤顶的张拉回程和锚具的临时锚固次数,必须加强对原材料锚固能力的检验,避免因原材料不合格而造成张拉失败。

    2.3 提高长预应力孔道的成型精度

    这一点对于大量节段悬浇施工的大跨度混凝土梁桥来说,孔道的成型精度显得尤为关键。孔道实际线形与设计线形偏差大,无端增加了预应力损失,直接影响梁体建立的有效预应力,降低结构的应力储备,严重者将出现钢绞线拉断的现象。因此,应做好如下几个方面的工作。

    一,孔道的定位钢筋必须采用井字形,直线段定位钢筋的纵向间距不大于80 cm,曲线定位钢筋的纵向间距不大于40 cm,并将其点焊在稳定的结构钢筋上,确保孔道按设计线形定位牢固准确,孔道破损处和接管处用胶布缠裹密封,以免引起漏浆。

    二,孔道与挂篮锚杆预留孔发生位置干扰时,可经设计单位同意后进行调整,以避免孔道发生局部弯曲现象。当普通钢筋与预应力孔道发生干扰时,宜适当移动普通钢筋以保证预应力孔道位置准确。

    三,严格控制波纹管的接管连接质量,特别是梁段分段处孔道的连接质量。每一节段的外露波纹管必须采用大一号的接管外露,被接管在接管内的锚固长度应满足设计弯曲曲线的半径要求,孔道在分段处不能出现不平顺连接的折角。

    四,保证孔道与端部喇叭管的顺直度,**不允许有折角存在。安装

    封头模板时,必须按喇叭管张拉平面的准确倾角进行固定。

    五,注意检查挂篮各锚杆的锚固程度,采取措施确保施工挂篮变形的稳定,避免挂篮变形异常造成孔道在节段截面位置的连接不平顺。

    六,每节段浇筑砼前,孔道穿入比孔道内径小10 mm的PVC内衬管,内衬管要进入**节段的孔道50 cm。混凝土浇筑时,尽量在波纹管的两侧对称下料,振动棒不可碰撞到波纹管,注意控制波纹管上浮现象的发生,避免孔道的局部变形、偏摆。混凝土浇筑进程中,不时地抽动内衬管,减少因可能漏浆对孔道的影响。

    2.4 重视长钢绞线束的制束和穿束工作

    制束和穿束工作对于短束来说较为容易操作,但对于长钢绞线束,由于工作面窄、孔道长,须做好以下几个方面的工作:

    一,钢绞线下料前必须进行表面外观检查,不要过早下料,且放置在远离电焊的地区,严禁将钢绞线作电焊机导线用。下好料的钢绞线覆盖帆布加以保护。

    二, 安排好钢束存放位置,便于穿束工作。编束时,要避免各根钢绞线相互之间缠绕,造成相互挤压,增大摩阻。

    三, 长钢绞线束采取卷扬机拖拉穿束时,穿束前先将钢绞线束前端修割成锥形,防止穿束时将孔道内波纹管损坏、翘曲。

    四,制束和牵引穿束时,在相应的梁面(或地面)和箱体内设置滚轮和麻袋铺成“地毯”,避免损伤钢束和黏附上泥浆带入孔道。

    2.5 张拉时设专人统一指挥并严格按既定的张拉工艺操作

    长钢绞线束的张拉施工人员多,分布面广,容易造成施工混乱,影响质量。为了避免这一现象的发生,必须设专人统一指挥张拉工作,固定张拉操作人员,两端张拉操作使用对讲机进行清晰联系。在张拉过程中,注意是否有异常现象如响声、油压表指针抖动等,精力要集中,张拉完成后检查钢绞线上夹片留下的咬痕,对比钢绞线束上做的标记,以尽早发现有否滑丝、断丝问题。如出现滑丝,按上述方法及时处理。经常检查工具锚夹片和限位板,不符合要求时及时换。


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