1、淺談后張法預(yù)應(yīng)力鋼絞線張拉伸長(zhǎng)值的計(jì)算及量測(cè)張兵 謝新華(中國(guó)水利水電第七工程局有限公司五分局 四川彭山 620860 )摘 要：本文以魚(yú)泉河大橋30米混凝土T型梁預(yù)應(yīng)力張拉施工為例，對(duì)后張預(yù)應(yīng)力鋼絞線張拉伸長(zhǎng)值的計(jì)算予以介紹，總結(jié)出一套適用于現(xiàn)場(chǎng)施工的計(jì)算方法，供工程技術(shù)人員參考。關(guān)鍵詞：后張法 預(yù)應(yīng)力 伸長(zhǎng)值 計(jì)算 量測(cè)1 引言 隨著現(xiàn)代橋梁建筑技術(shù)的飛躍發(fā)展，預(yù)應(yīng)力混凝土在橋梁工程中越來(lái)越得到廣泛的運(yùn)用。而預(yù)應(yīng)力鋼絞線的張拉施工作為后張預(yù)應(yīng)力橋梁施工中的關(guān)鍵技術(shù)，對(duì)橋梁的質(zhì)量控制起著至關(guān)重要的作用。因此，預(yù)應(yīng)力鋼絞線采用張拉應(yīng)力和伸長(zhǎng)值雙控時(shí)，其伸長(zhǎng)值的計(jì)算就顯得尤為重要；本文以30m混

2、凝土T型梁預(yù)應(yīng)力張拉施工為例，對(duì)后張預(yù)應(yīng)力鋼絞線張拉伸長(zhǎng)值的計(jì)算及量測(cè)予以介紹，供工程技術(shù)人員參考。2 后張法預(yù)應(yīng)力鋼絞線理論伸長(zhǎng)值的計(jì)算2.1 鋼絞線預(yù)應(yīng)力張拉施工設(shè)計(jì)控制張拉力，是指預(yù)應(yīng)力張拉完成后鋼絞線在錨夾具前的拉力。因此，在鋼絞線預(yù)應(yīng)力張拉理論伸長(zhǎng)量計(jì)算時(shí)，應(yīng)以鋼絞線兩頭錨固點(diǎn)之間的距離作為鋼絞線的計(jì)算長(zhǎng)度，但在預(yù)應(yīng)力張拉時(shí)鋼絞線的控制張拉力是在千斤頂工具錨處控制的，故為控制和計(jì)算方便，一般以鋼絞線兩頭錨固點(diǎn)之間的距離，再加上鋼絞線在張拉千斤頂中的工作長(zhǎng)度，作為鋼絞線預(yù)應(yīng)力張拉理論伸長(zhǎng)量的計(jì)算長(zhǎng)度。2.2 在后張法預(yù)應(yīng)力鋼絞線在張拉過(guò)程中，主要受到以下兩方面因素影響：一是管道彎曲影響

3、引起的摩擦力，二是管道偏差影響引起的摩擦力，導(dǎo)致鋼絞線張拉時(shí)，錨下控制應(yīng)力沿著管壁向梁跨中逐漸減小，因而每一段的鋼絞線的伸長(zhǎng)值也是不相同的。2.3 鋼絞線理論伸長(zhǎng)值的計(jì)算公路橋梁施工技術(shù)規(guī)范(JTJ 041-2002)中關(guān)于預(yù)應(yīng)筋伸長(zhǎng)值的計(jì)算按照以下公式：2 / 12L=（PpL)/(AgEg) （1）Pp=P1-e-(kx+u)/(kx+u) （2）式中：L各分段預(yù)應(yīng)力筋的理論伸長(zhǎng)值（mm）； Pp各分段預(yù)應(yīng)力筋的平均張拉力，注意不等于各分段的起點(diǎn)力與終點(diǎn)力的平均值（N）； L預(yù)應(yīng)力筋的分段長(zhǎng)度（mm）；Ag預(yù)應(yīng)力筋的截面面積（mm2）；Eg預(yù)應(yīng)力筋的彈性模量（Mpa）；P預(yù)應(yīng)力筋張拉端的張

4、拉力，將鋼絞線分段計(jì)算后，為每分段的起點(diǎn)張拉力，即為前段的終點(diǎn)張拉力（N）； 從張拉端至計(jì)算截面曲線孔道部分切線的夾角之和，分段后為每分段中各曲線段的切線夾角和（rad）；x從張拉端至計(jì)算截面的孔道長(zhǎng)度，整個(gè)分段計(jì)算時(shí)x等于L（m）；k孔道每束局部偏差對(duì)摩擦的影響系數(shù)（1/m），管道彎曲及直線部分全長(zhǎng)均應(yīng)考慮該影響；預(yù)應(yīng)力筋與孔道壁之間的磨擦系數(shù)，只在管道彎曲部分考慮該系數(shù)的影響。從公式（1）可以看出，鋼絞線的彈性模量Ep是決定計(jì)算值的重要因素，它的取值是否正確，對(duì)計(jì)算預(yù)應(yīng)力筋伸長(zhǎng)值的影響較大。Ep的理論值為Eg=（1.91.95）×105Mpa，而將鋼絞線進(jìn)行檢測(cè)試驗(yàn)，彈性模量則常

5、出現(xiàn)Eg=（1.962.04）×105Mpa的結(jié)果。這是由于實(shí)際的鋼絞線的直徑都偏粗，而進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)并未用真實(shí)的鋼絞線面積進(jìn)行計(jì)算，采用的是偏小的理論值代入公式進(jìn)行計(jì)算，根據(jù)公式Eg=PL/（AgL）可知，若Ag偏小，則得到了偏大的Eg值，雖然Eg并非真實(shí)值，但將其與鋼絞線理論面積相乘所計(jì)算出的L卻是符合實(shí)際的，所以要按實(shí)測(cè)值Eg進(jìn)行計(jì)算。公式（2）中的k和是后張法鋼絞線伸長(zhǎng)量計(jì)算中的兩個(gè)重要的參數(shù)，這兩個(gè)值的的大小取決于多方面的因素：管道的成型方式、力筋的類(lèi)型、表面特征是光滑的還是有波紋的表面是否有銹斑，波紋管的布設(shè)是否正確，偏差大小，彎道位置及角度等等，各個(gè)因素在施工中的變動(dòng)很大，

6、還有很多是不可能預(yù)先確定的。因此，摩擦系數(shù)的大小很大程度上取決于施工的精確程度。在工程實(shí)施中，最好對(duì)孔道磨擦系數(shù)進(jìn)行測(cè)定，并對(duì)施工中影響磨擦系數(shù)的方面進(jìn)行認(rèn)真的檢查，如波紋管的三維位置是否正確等等，以確保摩擦系數(shù)的大小基本一致。進(jìn)行分段計(jì)算時(shí)，靠近張拉端第一段的終點(diǎn)力即為第二段的起點(diǎn)力，每段的終點(diǎn)力與起點(diǎn)力的關(guān)系如下式：Pz=Pqe-(KX+) （3）式中：Pz分段終點(diǎn)力（N）Pq分段的起點(diǎn)力（N）、x、k、意義同上其他各段的起終點(diǎn)力可以從張拉端開(kāi)始進(jìn)行逐步的計(jì)算。下面30mT梁(邊跨邊梁)鋼絞線的伸長(zhǎng)量計(jì)算為例，進(jìn)一步說(shuō)明伸長(zhǎng)量的計(jì)算方法。主梁縱向鋼絞線N1、N2、N3坐標(biāo)表如圖1。圖1 主

7、梁縱向鋼絞線N1、N2、N3坐標(biāo)根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙、規(guī)范和實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，已知以下參數(shù)，見(jiàn)表1。表1項(xiàng)目名稱(chēng)取值張拉控制應(yīng)力k1395 Mpa鋼絞線面積Ag140 mm2彈性模量Eg1.96×105Mpa管道摩阻系數(shù)0.15管道偏差系數(shù)k0.0015張拉端的張拉力195.3KN根據(jù)鋼絞線要素（圖1和表1），可以計(jì)算出各分段長(zhǎng)度，根據(jù)公式計(jì)算出伸長(zhǎng)量，N1、N2、N3采用計(jì)算一半鋼絞線的伸長(zhǎng)值然后乘以二的方法得到預(yù)應(yīng)力筋總伸長(zhǎng)量見(jiàn)表2。表2： 30米T梁伸長(zhǎng)值計(jì)算鋼束編號(hào)Pz(N)KX(m)(弧度)KX+e-(KX+)nAg (mm)2K (Mpa)Pq(pa)Pp(pa)EgL (m)L (m)

8、N113671000.000810.5330.1750.000 0.0084 0.9916 7 98013951361356 1364228 196000 0.0748 0.212 1361356 0.00083.5430.1750.122 0.0242 0.9761 7 9801389 1328787 1345072 196000 0.0248 1328787 0.00080.9540.1750.000 0.0008 0.9992 7 9801356 1327774 1328281 196000 0.0066 N217577000.00086.420.1750.000 0.0051 0.99

9、49 9 126013951753194 1755447 196000 0.0456 0.212 1753194 0.00083.6650.1750.122 0.0243 0.9760 9 12601391 1711084 1732139 196000 0.0257 1711084 0.00085.0270.1750.000 0.0040 0.9960 9 12601358 1704216 1707650 196000 0.0348 N317577000.00081.4610.1750.000 0.0012 0.9988 9 126013951756673 1757187 196000 0.0

10、104 0.211 1756673 0.00085.3760.1750.122 0.0257 0.9746 9 12601394 1712134 1734404 196000 0.0378 1712134 0.00088.3040.1750.000 0.0066 0.9934 9 12601359 1700798 1706466 196000 0.0574 3 張拉時(shí)鋼絞線實(shí)際伸長(zhǎng)量的測(cè)量方法3.1 鋼絞線實(shí)際伸長(zhǎng)量的測(cè)量方法有多種多樣，目前使用較多的是直接測(cè)量張拉端千斤頂活塞伸出量的方法。筆者認(rèn)為這樣的測(cè)量方法存在一定的誤差，這是因?yàn)楣ぞ咤^端夾片張拉前經(jīng)張拉操作人員用鋼管敲緊后，在張拉到10

11、%k時(shí)因鋼絞線受力，夾片會(huì)向內(nèi)滑動(dòng)，張拉到20%k時(shí)，夾片又會(huì)繼續(xù)向內(nèi)滑動(dòng)，這樣通過(guò)測(cè)量千斤頂?shù)纳扉L(zhǎng)量而得到的10%20%k的伸長(zhǎng)量比鋼絞線的實(shí)際伸長(zhǎng)值長(zhǎng)12mm。若以10%20%k的伸長(zhǎng)量作為0%10%k的伸長(zhǎng)量，那么在0%20%k的張拉控制段內(nèi)，鋼絞線的伸長(zhǎng)量就有23mm的誤差。3.2 從20%k張拉到100%k時(shí)，鋼絞線的夾片又有23mm的滑動(dòng)，按最小值滑動(dòng)量計(jì)算單端鋼絞線的伸長(zhǎng)量就有34mm的誤差，兩側(cè)同時(shí)張拉時(shí)共計(jì)有約68mm的誤差（誤差值的大小取決于工具錨夾片打緊程度）。由此可見(jiàn)用測(cè)量千斤活塞的方法一般測(cè)出來(lái)的值都是偏大的。因此，對(duì)于鋼束實(shí)際伸長(zhǎng)值的測(cè)量，建議采用量測(cè)鋼絞線絕對(duì)伸長(zhǎng)

12、值的方法，而不使用量測(cè)千斤頂活塞伸出量的方法，尤其是在鋼絞線較長(zhǎng)，必須進(jìn)行分級(jí)張拉時(shí)，更為繁瑣，若直接通過(guò)測(cè)量千頂活塞的伸出量，則誤差累計(jì)更大。我們?cè)诠こ虒?shí)施中采用的測(cè)量方法如下圖所示，使用一個(gè)標(biāo)尺固定在鋼絞線上，不論經(jīng)過(guò)幾個(gè)行程，均以此來(lái)量測(cè)分級(jí)鋼絞線的長(zhǎng)度，累計(jì)的結(jié)果就是初應(yīng)力與終應(yīng)力之間的實(shí)測(cè)伸長(zhǎng)值。4 結(jié)束語(yǔ)在魚(yú)泉河大橋的30m混凝土T型梁預(yù)應(yīng)力張拉施工過(guò)程中，鋼絞線N1、N2、N3采取的是兩端張拉，所以在進(jìn)行伸長(zhǎng)量計(jì)算時(shí)是計(jì)算一半鋼絞線的伸長(zhǎng)值然后乘以二的方法；而對(duì)于非對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)，在計(jì)算鋼絞線的伸長(zhǎng)值時(shí)，計(jì)算原則是從兩側(cè)向中間分段計(jì)算，至跨中某一點(diǎn)時(shí)鋼絞線的受力基本相等即可，而不是簡(jiǎn)單的分中計(jì)算。鋼絞線的分段原則是將整根鋼絞線根據(jù)設(shè)計(jì)線形分成曲線連續(xù)段及直線連續(xù)段，而不能將直線段及曲線段分在同一段內(nèi)。目前渝湘高速公路水界段已通車(chē)兩年多，魚(yú)泉河大橋在整個(gè)運(yùn)營(yíng)期間未出現(xiàn)因施工質(zhì)量引起的問(wèn)題，由此可以驗(yàn)證我們采用的理論計(jì)算方法是合理的，實(shí)施過(guò)程中也嚴(yán)格按照理論計(jì)算值進(jìn)行施工，所有工序都有序受控，從而保證了整個(gè)橋梁工程的質(zhì)量安全。參考文獻(xiàn)：1、葉見(jiàn)曙，袁國(guó)干。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理.233-235.北京：人民交通出版社.1996。2、范立礎(chǔ)。預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋.3