王光荣1，万玉生2， 史 卿2
（1.杭州市城乡建设委员会，浙江杭州310000 ；2.中国市政工程华北设计研究院，天津300074） 摘 要：根据杭州市四堡污水处理厂扩建工程中三个卵形消化池的 施工现场测试，对预应力钢筋变角张拉的变角块摩阻损失进行了分析，并对变角块摩阻损失测试及计算中现存的一些问题提出了解决办法。
关键词：预应力； 变角张拉； 变角块； 摩阻损失； 卵形消化池
中图分类号：X505
文献标识码：C
文章编号：1000-4602(2000)09-0048-02 预应力钢筋变角张拉适用于不设扶壁柱的薄壁结构工程(如筒仓)，也适用于水利工程中的涵洞等。在市政给排水工程设计中，污泥消化池在国内以往多采用柱形，对于大容量(10000m3以上)的消化池，采用卵形无论在工艺上还是在结构形式上都较柱形更有优势，因而杭州市四堡污水处理厂扩建工程中采用了三个单池容量为10536m3的卵形消化池，其壁上 不设扶壁柱，环向及竖向都配置了无粘结预应力钢筋，无粘结预应力钢筋采用变角张拉技术 。池体的剖面图及平面图分别如图1、图2所示。  
环向的预应力钢筋每圈有两束组成(绕池体180°)。预应力钢筋的张拉开孔尺寸及变角块 如图3所示，变角块的变角角度有33°、30°和25°三种。 
在有粘结预应力张拉工程中，变角张拉的变角 块摩阻损失占张拉控制应力σcon的9%左右，在无粘结预应力工程中，尚无实测 的资料可查。无粘结预应力钢筋(包括钢丝束和钢绞线)外层涂有油脂并包裹以塑料管(PE管) ，张拉时须剥除钢绞线外层包裹的塑料管并擦除钢绞线外层涂有的油脂。预应力筋变角张拉时千斤顶的读数反映的是张拉控制力，经过变角块的摩阻损失之后，锚具口处 实际的张拉力除以被张拉的预应力钢筋有效截面积即为实际的张拉控制应力σcon。σcon大小有一定的限度，按《无粘结预应力混凝土结构技术规程》(JGJ/T92—1993，以下简称《规程》)规定不宜＞0.75fptk(预应力筋强度标准值)。为了确保在池体上建立起适当有效的预应力，必须测试变角块摩阻损失的大小。 1 变角块摩阻损失的测定与数据分析 测定变角块的摩阻损失的方法是利用两只同型号、同样标定的千斤顶，两端都装上锚具(锚具内不放夹片)，装有变角块一侧作为主动张拉千斤顶，另一侧作为被动端千斤顶。台座的长度为3m，台座上的预应力钢筋为直线分布，其在台座范围内 的孔道摩阻损失可以忽略不计，因而主动端和被动端千斤顶的读数差值即为变角块的孔道摩阻损失值，再换算出变角块的摩阻损失所占张拉力的百分比。
在变角块的变角角度为25°时，测得的试验数据见表1。 表1 HM15-5锚具组装件张拉试验
（HM锚变角角度为25°）| 组别 | 主动张拉端千斤顶 | 被动端千斤 | 预应力损失
百分比
（%） | | 油压（MPa） | 张拉力（kN) | 钢筋应力
（kN/mm2) | 油压
（MPa) | 张拉力
（kN) | 钢筋应力
（kN/mm2) | | 一 | 56.12 | 217.6 | 1451 | 51.0 | 213.6 | 1424 | 1.838 | | 二 | 56.12 | 217.6 | 1451 | 51.0 | 213.6 | 1424 | 1.838 | | 三 | 56.12 | 217.6 | 1451 | 50.5 | 211.8 | 1412 | 2.665 | | 四 | 56.12 | 217.6 | 1451 | 50.5 | 211.8 | 1412 | 2.665 | | 五 | 56.12 | 217.6 | 1451 | 50.5 | 211.8 | 1412 | 2.665 | | 平均值 | | | | | | | 2.340 | | 注 锚孔内涂退锚灵，钢绞线级别：φ=15.24,1860，MPa,实测强度：1890MPa。 | 当变角块的变角角度为32°时，测得的试验数据见表2。 表2 HM15-5锚具组装件张拉试验
（HM锚变角角度为32°）| 组别 | 主动张拉端千斤顶 | 被动端千斤 | 预应力
损失百分比（%） | 油压
（MPa） | 张拉力
（kN) | 钢筋应力
（kN/mm2) | 油压
（MPa) | 张拉力
（kN) | 钢筋应力
（kN/mm2) | | 一 | 56.12 | 217.6 | 1451 | 50.0 | 210 | 1400 | 3.490 | | 二 | 56.12 | 217.6 | 1451 | 49.5 | 108 | 1387 | 4.410 | | 三 | 56.12 | 217.6 | 1451 | 50.0 | 210 | 1400 | 3.390 | | 四 | 56.12 | 217.6 | 1451 | 49.0 | 206 | 1373 | 5.330 | | 五 | 56.12 | 217.6 | 1451 | 49.5 | 208 | 1387 | 4.410 | | 平均值 | | | | | | | 4.230 | | 注 锚孔内涂退锚灵，钢绞线级别：φ=15.24,1860，MPa,实测强度：1890MPa。 | 根据《无粘结预应力混凝土结构技术规程》中的公式：σ12＝σcon［1-e-(kx+μθ)］计算，取钢绞线和变角块的摩阻系数μ＝0.22，计 算得变角块的摩阻损失σ＝σcon［1-e-(0.004×0.3+0.22×0.5)］＝10.5%σcon，这和不涂油的有粘结钢绞线的试验数据相吻合。对在施工现场不可能把所涂油脂擦拭干净的无粘结钢绞线，可以采用以上的试验数据(摩阻损失率)反推出无粘结钢绞线和变角块的摩阻系数μ值，详见表3。 表3 由摩阻损失率反算得摩阻系数| 钢筋种类 | 有粘结预应力筋 | 无粘结预应力筋 | | 变角块角度 | 30° | 35° | 25° | 32° | | 摩阻损失率平均值（%） | 10.15 | 10.71 | 2.34 | 4.23 | | 摩阻系数μ | 0.204 | 0.185 | 0.054 | 0.077 | | 摩阻系数平均值 | 0.195 | 0.066 | 由表3可见，有粘结钢绞线、无粘结钢绞线与变角块之间的摩阻系数μ值有很大的差别，变角块的摩阻损失率有较大差别。 2 结语 ① 变角块的摩阻损失值在无粘结预应力钢绞线变角张拉工程中占很大的比例，在结构工程 设计中应予以重视。
② 变角块的摩阻损失在有粘结及无粘结预应力工程中的差别很大，有粘结预应力钢筋的变 角块摩阻损失率在本工程中达10%以上，所以有粘结预应力钢筋不宜采用变角张拉。在工程实际中，宜作试验室情形或施工现场情形的摩阻试验，取得可靠的试验数据，确保建立适当有效的预应力。
③ 变角块的摩阻损失在《规程》中没有反映，为此宜在《规程》中针对不同类型的变角块，分有粘结和无粘结两种情形确定变角块与预应力钢筋的摩阻系数μ值范围［按规程中式(1)计算］。
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收稿日期：2000-03-04 | 
