预应力筋的张拉

    预应力筋张拉应根据设计要求,采用合适的张拉方法、张拉顺序、张拉设备及张拉程序进行,并应有可靠的质量保证措施和安全技术措施。

    预应力筋可单根张拉,也可多根同时张拉.当预应力筋数量不多且张拉设备拉力有限时,常采用单根张拉;当预应力筋数量较多且张拉设备拉力较大时,则可采用多根同时张拉.在确定预应力筋的张拉顺序时,应尽可能地减少倾覆力矩和偏心力,先张拉靠近台座截面重心处的预应力筋,再轮流对称张拉两侧的预应力筋。

    1.张拉控制应力

    预应力筋的张拉工作是预应力施工中的关键工序,应严格按设计要求进行操作.预应力筋张拉控制应力的大小直接影响预应力效果,影响到构件的抗裂度和刚度,因而控制应力不能过低;但是,控制应力也不能过高,不得超过其屈服强度,以使预应力筋处于弹性工作状态.否则,会使构件出现裂缝的荷载接近破坏荷载,这样会很危险.过大的超张拉控制应力会造成反拱过大,在预拉区出现裂缝也是不利的.预应力筋的张拉控制应力应符合设计要求.当施工中预应力筋需要超张拉时,可比设计要求提高5％,但其最大张拉控制应力不得超过表5-1的规定。

    表5-1 张拉控制应力值和最大张拉控制应力

    钢丝、钢绞线属于硬钢,冷拉热轧钢筋属于软钢.硬钢和软钢可根据它们是否存在屈服点划分,由于硬钢无明显屈服点,塑性较软钢差,所以,其控制应力系数较软钢低。

    2.张拉程序

    预应力筋张拉程序有以下两种:

    以上两种张拉程序是等效的,施工中可根据构件设计标明的张拉力大小、预应力筋与锚具品种、施工速度等选用。

    预应力筋进行超张拉(103％~105％控制应力)主要是为了减少应力松弛引起的应力损失值.所谓应力松弛,是指钢材在常温高应力的作用下,由于塑性变形而使应力随时间延续而降低的现象.这种现象在张拉后的前几分钟内发展得较快,往后的发展则趋于缓慢.例如,超张拉5％并持载2min,再回到控制应力,松弛已完成50％以上。

    3.张拉力

    预应力筋的张拉力根据设计的张拉控制应力与钢筋截面面积及超张拉系数之积而定。

    式中 N——预应力筋张拉力(N);

    m——超张拉系数(1.03~1.05);

    σcon——预应力筋张拉控制应力(N/mm2);

    Ay——预应力筋的截面面积(mm2)。

    预应力筋张拉锚固后实际应力值与工程设计规定检验值的相对允许偏差为±5％.预应力钢丝的应力可利用2CN—1型钢丝测力计测量(图5-11),或利用半导体频率测力计测量。

    图5-11 2CN—1型钢丝测力计

    1—钢丝;2—挂钩;3—测头;4—测挠度百分表;5—测力百分表;6—弹簧;7—推架;8—表架;9—螺钉

    2CN—1型钢丝测力计工作时,先用挂钩2勾住钢丝,旋转螺钉9使测头与钢丝接触,此时测挠度百分表4和测力百分表5读数均为零,继续旋转螺钉9,当测挠度百分表4的读数达到2mm时,从测力百分表5的读数便可知钢丝的拉力值N.一根钢筋要反复测定4次,取后3次的平均值为钢丝的拉力值.2CN—1型钢丝测力计精度为2％.半导体频率测力计是根据钢丝应力σ与钢丝振动频率ω的关系制成的,σ与ω的关系式如下:

    式中 l——钢丝的自由振动长度(mm);

    ρ——钢丝的密度(g/cm3)。

    4.张拉伸长值校核

    采用应力控制方法张拉时,应校核预应力筋的伸长值,如实际伸长值比计算伸长值大10％或小5％,应暂停张拉,在查明原因、采取措施予以调整后,方可继续张拉。

    预应力筋的计算伸长值ΔL(mm)可按下式计算

    式中 Fp——预应力筋的平均张拉力(kN),直线筋取张拉端的拉力;两端张拉的曲线筋,取张拉端的拉力与跨中扣除孔道摩阻损失后拉力的平均值;

    Ap——预应力筋的截面面积(mm2);

    l——预应力筋的长度(mm);

    Es——预应力筋的弹性模量(kN/mm2)。

    预应力筋的实际伸长值,宜在初应力为张拉控制应力10％左右时开始量测,但必须加上初应力以下的推算伸长值;对后张法,尚应扣除混凝土构件在张拉过程中的弹性压缩值。