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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1
1.1.2 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2
T0—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；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3
T0—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4
T1′—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4
ΣＦx＝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)
夹片对钢绞线的切口深度为ΔL
ΔL＝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
T4＝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，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)、(13)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，使钢绞线的实际抗
破断力T3′变小而断丝。此时，如μ值越小，切口深度△L将增大，越易促成断丝。 ②滑丝原因：往往由于夹片齿形不恰当，或硬度小，切口深度△L值减小，夹片多次
使用齿绞被磨平而滑丝。操作时，夹片安装不均匀，三片夹片不能整体受力。降低了各参
数K值；当锚固系统质量及安装合格，而μ值太大，将使T2/T0＜1或T4/T0＜1而滑丝。
2 措施
2.1 概况
2.1.1 张拉设备
QYC-230千斤顶2台与之配套63MPa油泵2台。 2.1.2 锚固体系
锚垫板、锚圈QM13-1和QM15-1及配套夹片，组成锚固体系。
2.2 滑丝、断丝问题统计表
我公司承担沪宁高速公路苏州段某标段施工，13m板梁预制7周期共56片，张拉钢绞线
98根，张拉过程中断丝、滑丝统计如表1。
断丝、滑丝统计表 表1
张拉时间 断丝式 滑丝数 1995.5.1 1995.5.15 1995.5.23 1995.5.31 1995.6.4 1995.6.10 1995.6.22 0 0 1 1 0 0 1 1 1 0 1 1 1 0 钢绞线夹片损坏情况 钢绞线轻微损坏 钢绞线重伤、两片夹片损坏 断口呈斜口 断口呈斜口、一片夹片损伤 钢绞线、夹片均无损伤 钢绞线、三片夹片轻微损伤 断口有旧痕 总数量 1 1 1 2 1 1 1 2.3 滑丝、断丝原因分析及对策
针对不同的滑丝、断丝情况进行认真分析、整理、分类，找出重点，抓住重点，分析
其原因，寻找最佳的解决措施(见表2)。
通过以上断丝、滑丝问题的原因分析，我们认为断丝滑丝问题的出现不是其一二种原
因所致，而是几方面同时作用造成的，从锚固体系内部因素和外部因素两方面进行归纳。 2.3.1 内部因素
(1)锚圈夹片、钢绞线的几何尺寸不精确； (2)技术参数达不到要求； (3)锚圈、夹片不配套；
(4)钢绞线、夹片相对硬度大； (5)夹片齿形圆弧不合要求。 2.3.2 外部因素
(1)锚圈、夹片、钢绞线安装时有污物没有清理干净；
(2)夹片安装不整齐，间距不均匀，不能同时受力，同时降低了夹片的抗滑力参数K4及
钢绞线的抗滑力参数K2； (3)张拉过程中速度过快； (4)夹片与锚圈间系数μ过大，降低了夹片的抗滑力T4及钢绞线的抗滑力T2。
2.3.3 采取的措施
(1)实验不合格，不配套的锚固系统不得使用；
(2)对张拉人员进行技术培训，提高质量意识，增强责任心； (3)安装前对锚固系统的每一部分认真清理，对其外观仔细检查，
并在锚圈孔内涂少
量石蜡油，不宜多擦；
(4)锚固体系的安装、夹片要整齐、间距要均匀，夹片夹持钢绞线外露部分在15m左
右，夹片槽内钢圈要紧；
(5)张拉前，检查锚固体系安装符合要求后，再进行张拉； (6)张拉时，速度不宜过快，要保持张拉油表读数均匀增加。 (7)千斤顶油表定期校核，同时，在出现下列情况之一时，即：
①千斤顶经过拆卸、修理；
②油表不能回零，受到碰撞或失灵现象，更换油表；
③张拉实际伸长值与理论伸长值不符，超过规范要求；千斤顶油压表要进行校核、更 换；
(8)为确保安全，张拉人员要遵守张拉安全操作规范，张拉前将钢筋笼放在钢绞线上 方，设置安全挡板。
滑丝、断丝类型、原因分析、措施表 表2 序号 断丝、滑损伤状丝 况 类型 断口呈斜口 断丝 断口有旧痕 原因分析 措施 1 安装夹片前认真夹片齿形太尖，切口效检查夹片 应大，属 加强对钢绞线的剪断钢绞线在张拉前检查、保 受损伤 护 安装夹片前，将夹片用柴 夹片齿槽内污物多，钢油清洗晾干，用干绞线上有 棉纱将 浮锈，沾有油污，空气钢绞线擦干净，加湿度大， 强对 夹片与锚圈间摩擦阻钢绞线的保护，谨力大，夹片 防生 齿形圆弧大 锈，在锚圈孔擦石蜡油， 检查夹片齿形 夹片安装时，三片夹片间距不 均匀，不能整体受力，降低 安装夹片前，除在锚孔内 涂少量石蜡油外，安装夹 2 钢绞线与夹 滑丝a 片均无损伤 三片夹片， 滑丝b 一片较严 重，钢绞了夹片抗滑力参数K4值 片时，调整夹片间线 距使其 也受损 均匀，张拉速度不宜过 快，保证夹片均匀受力 安装夹片前，观察钢绞线夹片齿形圆弧太大，夹夹片齿 轻微 片齿形 形，并与锚固效果滑丝c 损伤，夹槽内有污物降低了钢好的夹 片 绞线与 片对比选择，不合无损伤 夹片相对强度参数K1值 格夹 片不得使用 夹片严对经过实验证明重损 夹片质量存在问题，夹夹片质量 滑丝d 伤，钢绞片抗滑 不存在问题时，方线 力参数K4较小 可使用 无损伤 钢绞线严重 损坏，两滑丝e 片 夹片受伤 严重 安装前，清洗锚圈内的污 夹片与锚圈摩擦系数物，浮锈，然后涂μ过大， 石蜡 夹片不整齐，受力不均油，使三片夹片均匀 匀受 力 2.4 实施效果
采取以上措施并严格执行后，杜绝了断线、滑丝现象，说明以上措施是很有效的。
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