先张法预应力空心板梁钢绞线断丝、滑丝原因浅析及预防措施

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1、先张法预应力空心板梁钢绞线断丝、滑丝原因浅析及预防措施贺友平【交通部公路一局一公司　北京100024】摘要：对张拉钢绞线施工中断丝、滑丝现象予以理论分析，并据此指导施工。关键词：断丝　滑丝　分析　措施　钢绞线1　断丝、滑丝力学浅析1.1　锚固体系受力分析1.1.1　钢绞线锚固体系剖面图(图1)图11.1.2　钢绞线、夹片受力分析　　张拉过程中，钢绞线、夹片、锚圈受力图(图2)图2T0—千斤顶对钢绞线的张拉力；T1—夹片对钢绞线的夹持力；N1—夹片对钢绞线的压力；T1′—钢绞线对夹片夹持力的反作用力

2、；N1′—钢绞线对夹片压力的反作用力；N2—锚圈对夹片的压力；f—锚圈对夹片的摩擦力；f′—夹片对锚圈摩擦力　　钢绞线受力简图见图3，夹片受力简图见图4。图3T0—千斤顶对钢绞线张拉力T1—夹片对钢绞线夹持力N1—夹片对钢绞线的压力图4T1′—钢绞线对夹片夹持力的反作用力N2—锚圈对夹片的压力N1′—钢绞线对夹片压力的反作用力f—锚圈对夹片的摩擦力根据以上受力分析，可以得出如下平衡条件：　　由图2及图3ΣＦx＝0　　T0-T1＝0即T0＝T1　　　　　　(1)由图2及图4ΣＦx＝

3、0　　　　　T1′-N2sinα-fcosα＝0　　　　(2)ΣFy＝0　　　N2cosα-fsinα-N1′＝0　　　(3)f＝N2＊μ(μ为锚圈与夹片间摩擦系数)　　　　(4)　　T1与T1′，N1与N1′是两对作用力与反作用力则　T1＝T1′　　　　　　(5)N1＝N1′　　　　　(6)　　由(1)、(2)、(3)、(4)、(5)、(6)式得：N2＝T0/(cosα-μsinα)　　　　(7)N1＝T0(cosα-μsinα)/(sinα+μcosα)　　　(8)　　夹片对钢绞线的切

4、口深度为ΔLΔL＝K1＊N1＝K1＊T0(cosα-μsinα)/(sinα+μcosα)　　　　(9)　　K1—夹片与钢绞线相对硬度参数　　钢绞线的抗滑力和T2取决于钢绞线本身的强度、夹片的齿形及齿数，以及与钢绞线的相对硬度等因素。T2＝K2＊△L＝K1K2T0(cosα-μsinα)/(sinα+μcosα)　　　(10)　　K2—钢绞线抗滑能力参数　　钢绞线的实际抗断力T3′，取决于钢绞线的母材(即钢丝)的强度，由钢丝加工成钢绞线后各丝受力的均匀程度，以及锚具锚固后夹片对钢绞线的切口

5、效应等。设按钢丝强度计算的钢绞线理论抗破断力为T，钢绞线不计切口效应的抗破断力为T3和由于切口效应使钢绞线抗破断力的下降值为△T3，并设：△T3＝K3＊△L＝K1K3T0(cosα-μsinα)/(sinα+μcosα)　　　　(11)　　K3—切口效应钢绞线抗破断力下降参数T3′＝T3-△T3＝T3-K1K3T0(cosα-μsinα)/(sinα+μcosα)　　　　(12)式中：T3′—钢绞线实际抗破断力；　　　T3—钢绞线不计切口效应的抗破断力；　　夹片的抗滑力T4可用下式表示T

6、4＝K4＊△L＝K1K4T0(cosα-μsinα)/(sinα+μcosα)　　　(13)　　K4夹片抗滑力参数　　由(10)、(13)可得出如下关系式T2/T0＝K1K2(cosα-μsinα)/(sinα+μcosα)　　　　(14)T4/T0＝K1K4(cosα-μsinα)/(sinα+μcosα)　　　　(15)　　要保持不断丝，必须满足以下力学条件T3′／T0≥1即：T3-K1K3T0(cosα-μsinα)/(sinα+μcosα)≥T0　　(16)　　要保证不滑丝，

7、必须满足以下力学条件(1)T2/T0≥1即K1K2(cosα-μsinα)/(sinα+μcosα)≥1(17)　(2)T4/T0≥1即K1K4(cosα-μsinα)/(sinα+μcosα)≥1(18)　　根据以上关系式分析滑丝断丝的原因如下：　　在以上关系式中，K1、K2、K3、K4、α是锚固体系本身因素，但在施工过程中受安装锚固系统的影响而改变，夹片安装不齐，间距不均匀或有杂物，尺寸不准确等都会影响K1、K2、K3、K4的大小，从而影响锚固效果。　　μ也影响其锚固效果，根据式(10)、(1

8、3)分析，μ过大，将使抗滑力T2、T4降低，造成滑丝。根据式(11)、(12)、(16)分析，μ过小将使△T3增大，切口效应增强，钢绞线抗破断力减小，同样不利于锚固。因此在施工过程中应有适当的措施控制μ值的大小。μ值过小易造成断丝，μ过大，易造成滑丝。1.2　原因分析　　①断丝原因较多，主要因素有夹片齿形及硬度，摩擦系数μ和锚具的加工与安装等，这里有锚具自身的因素，也有人为的操作等因素。当夹片齿形尖锐，或硬度超出钢丝硬度过多，则其切口效应将加大，使钢绞线的抗破断力下降值△T3增加，