□張翼飛 王廣濤

一、問題描述

某項在建工程混凝土筒體采用有粘結后張法豎向、環(huán)向、穹頂預應力。當豎向50#孔道鋼束在張拉完畢準備按正常程序進行卸壓錨固時，由于千斤頂油泵故障，壓力值瞬間從47．24Mpa 降至0Mpa(正常應為2～3min)，經(jīng)測量錨固后標記塊回縮了16mm，超過允許最大值2．5mm(允許值10．6～13．5mm)。此時施工單位在未上報設計的情況下，自行重新張拉(未退張)。油泵壓力仍控制在47．24Mpa，最終張拉后伸長值為487．3mm，錨固后標記塊移動值為13．5mm，達到設計理論值的1．095 倍，不符合設計文件中“當千斤頂壓力達到其標定時測量的伸長值:在頂端張拉時必須在A-5%和A+8%(480．9mm)之間的規(guī)定(A 為理論伸長值445．3mm)，超出6．4mm。

二、事故分析

此問題包括五個階段:一是正常張拉，至卸壓前均無異常。二是卸壓時油泵突然完全卸壓導致鋼束回縮，在回縮同時鋼絞線工作錨開始工作，夾具夾住鋼絞線。三是由于控制應力較大(0．80fptk)，鋼絞線在自身拉應力作用下回縮值超過允許標準。四是施工單位認為此時張拉值不滿足設計要求，故按控制應力重新進行張拉，再次張拉前并未對鋼絞線進行完全退張，而是在已張拉的情況下再次進行張拉。五是最終張拉值不滿足理論張拉值的上限要求。

其他情況概述:面對此情況，采用保守的處理方法退張并重新張拉較為妥當。但本工程工期較緊，預應力施工完畢即為安裝節(jié)點的開始。且本工程預應力張拉順序共10 個階段，50#鋼束處在第一階段末尾，緊鄰豎向鋼束張拉第二階段和水平鋼束張拉第一階段，此時施工單位已完成豎向第二、水平第一階段初始鋼絞線的穿束工作。技術文件要求預應力從穿束至張拉需一個月內完成，灌漿在張拉后15 天內完成。如將50#鋼束退張重新張拉，將產(chǎn)生很多問題:一是退張后重新穿束、張拉50#鋼束，那已完成穿束的鋼絞線至張拉時間將超過一個月，且豎向第一階段50#鋼束后續(xù)鋼束的灌漿也將超過15 天。二是退張后不張拉50#鋼束，直接張拉后續(xù)鋼束，在其他階段施工時再張拉，這樣不僅要對設計文件中鋼束的張拉順序進行調整，而且由于其他鋼束張拉完畢，混凝土變形已經(jīng)產(chǎn)生，對再施工的50#鋼束伸長值會產(chǎn)生一定影響。三是即使不考慮以上兩點，由于鋼絞線在運輸及穿束過程中帶有水溶性油脂和石墨粉，重新穿束必重新涂抹油脂和石墨粉，可能會導致孔道內摩擦系數(shù)的改變，這個改變量可能會超過工程之前做的預應力摩擦試驗時確定的摩擦系數(shù)范圍。

三、問題處理分析

(一)整體分析。一是兩次張拉過程中一直采用控制應力，鋼束本身的應力水平符合要求。二是本工程筒體在內壓作用下，環(huán)向薄膜力為豎向薄膜力的2 倍，因此環(huán)向預應力水平相對較高，起控制作用。正常情況下環(huán)向預應力水平約為豎向預應力水平的1．38 倍，考慮到目前伸長值為設計值的1．095 倍，對于50#鋼束附近區(qū)域，環(huán)向預應力水平約為豎向預應力水平的1．26 倍。由于環(huán)向預應力水平可以使混凝土滿足應力限值要求，并且混凝土豎向應力也未超過限制。綜上所述，從整體上分析，認為可以原樣接收。

(二)細節(jié)分析。一是最終伸長值超過理論值上限，是否屬于超張拉。設計認為不屬于超張拉，只有當張拉應力超過控制應力方能定義為超張拉，超張拉是針對控制應力而言，伸長值只是作為最終結構的第二參考值而非第一參考值。二是不屬于超張拉，為何第二次張拉后伸長值會超過理論值上限。經(jīng)分析認為:50#鋼束由兩部分構成，筒體底部弧形加腋區(qū)和豎向直段。伸長值在考慮預應力損失時也由這兩部分組成:鋼束在弧形加腋區(qū)的預應力損失主要由鋼束與孔道壁之間摩擦產(chǎn)生，這部分高度在10m 左右，偏斜角23．1°;直段的損失為錨具變形和鋼束回縮產(chǎn)生，這部分高度50m 左右。由于錨具變形和鋼束回縮的損失規(guī)范規(guī)定最大值為8mm，故直段的伸長值對總伸長值起決定作用。豎向鋼束為每股7 根鋼絲共36 股組成，在穿束到10 股以后，由于各種因素的影響(弧形段、摩擦、孔道剩余空間狹小等)，鋼絞線在穿束機作用下會沿阻力最小的地方穿過，這樣鋼絞線在孔道內的分布不可能是理想狀態(tài)下的均勻分布，存在鋼絞線互相纏繞等情況。這樣在第一次張拉時鋼絞線沿長度范圍內的應力分布是不均勻的。由于油泵的故障鋼絞線突然回縮導致原先應力最大的區(qū)域應力衰減更多(應力最大區(qū)域應為接近張拉端的直段部分);造成抖動能使原先鋼絞線纏繞較多的地方趨于松散;原先在穿束過程中阻力較大的地方阻力重新分布(阻力較第一次張拉時更小)。由于相對單位長度上的預應力損失主要由筒體弧形段產(chǎn)生，通過以上3 點原因，可以認為在第二次張拉后，弧形段內鋼絞線的有效應力較第一次張拉更接近于筒體直段鋼絞線有效應力。故得出結論:第二次張拉伸長值必然會超過第一次。

(三)鋼絞線能否進行二次張拉。一般情況下考慮到當鋼束較長時，摩擦力造成的損失使有效應力達不到設計要求時，可以在張拉完畢后，在另一端進行補張拉，張拉力不超過控制應力。說明:第一，摩擦力較大的地方鋼束內有效應力較小。由于鋼絞線彈性階段大致在0．65 倍極限強度左右，故摩擦力較大區(qū)域彈塑性變形程度小于摩擦力較小區(qū)域。第二，第一次張拉后鋼絞線不得有任何損傷才能進行第二次張拉。第三，預應力工作錨具不得有任何損傷。第二次張拉仍然是在頂部進行的。綜合上文所述，第二次張拉較第一次張拉伸長值多出的9mm 主要由弧形段內鋼束長度提供，由于控制應力仍按設計值進行，可以認為在原位進行第二次張拉是可行的。回縮不會對鋼絞線產(chǎn)生損傷，但在工作錨處由于夾具突然參與工作，故對鋼絞線造成較大劃痕，由于第二次張拉伸長值超過第一次，損傷部分已在工作錨外面，施工完畢后切割即可，對參與工作的鋼絞線無影響。工作錨在第一次張拉后是否有損傷，無法得知。從第二次張拉情況看，回縮值正常，判定其仍在有效工作。

四、重新張拉情況探討

(一)整體分析。從整體分析看，起控制作用的是水平鋼束，那么只要豎向鋼束在不超過控制應力的作用下，最大伸長值都應該是滿足要求的。這個數(shù)是多少呢?由于第二次張拉時，弧形段內鋼束內力進行了重分布，鋼絞線在孔道內阻力改變等，這些是無法進行定量分析?？紤]極限狀態(tài)，假定50#鋼束不存在弧形段，整體為直段，重新計算的伸長值為504．9mm，較A +8%多出24mm。只要最大伸長值不超過504．9mm，是可以接受的。

(二)細節(jié)分析。如出現(xiàn)偶然情況造成第二次張拉伸長值等于或小于第一次時，這樣夾具對鋼絞線造成的劃痕會落在兩個工作錨之間，這時必須對鋼絞線進行替換及重新張拉。如第二次張拉時發(fā)現(xiàn)錨具變形和鋼絞線的回縮值超過8mm，可以認為第一次張拉后的突然回縮對夾具造成了損傷，需退張更換夾具。

五、重新張拉對后續(xù)工作的影響

如進行重新張拉，在考慮工期的前提下，可跨過事故鋼束先施工其他鋼束，此時應同時考慮多種影響。對于第2條，跨過50#鋼束先施工其他鋼束，由于混凝土在其他鋼束下產(chǎn)生較原設計更大的變形，故理論伸長值應大于445．3mm，這個需進行重新計算。對于第3 條，重新穿束帶來的摩擦系數(shù)改變，由于摩擦系數(shù)只在弧形段內考慮，可通過第一次張拉伸長值反算孔道摩擦系數(shù)，這時的摩擦系數(shù)只適用于第一次張拉情況，對第二次張拉時采用的摩擦系數(shù)可對第一個摩擦系數(shù)進行一定折減。需要由施工單位提供之前的油脂和石墨粉添加情況的經(jīng)驗而定。

六、結語

經(jīng)過上述分析，認為50#鋼束可以原樣接受。

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