后张法预应力张拉实测伸长量计算复习课程.doc

Good is good, but better carries it.精益求精，善益求善。后张法预应力张拉实测伸长量计算-浅谈后张法预应力钢绞线张拉伸长值的计算及量测张兵谢新华(中国水利水电第七工程局有限公司五分局四川彭山620860)摘要：本文以鱼泉河大桥30米混凝土T型梁预应力张拉施工为例，对后张预应力钢绞线张拉伸长值的计算予以介绍，总结出一套适用于现场施工的计算方法，供工程技术人员参考。关键词：后张法预应力伸长值计算量测1引言随着现代桥梁建筑技术的飞跃发展，预应力混凝土在桥梁工程中越来越得到广泛的运用。而预应力钢绞线的张拉施工作为后张预应力桥梁施工中的关键技术，对桥梁的质量控制起着至关重要的作用。因此，预应力钢绞线采用张拉应力和伸长值双控时，其伸长值的计算就显得尤为重要；本文以30m混凝土T型梁预应力张拉施工为例，对后张预应力钢绞线张拉伸长值的计算及量测予以介绍，供工程技术人员参考。2后张法预应力钢绞线理论伸长值的计算2.1钢绞线预应力张拉施工设计控制张拉力，是指预应力张拉完成后钢绞线在锚夹具前的拉力。因此，在钢绞线预应力张拉理论伸长量计算时，应以钢绞线两头锚固点之间的距离作为钢绞线的计算长度，但在预应力张拉时钢绞线的控制张拉力是在千斤顶工具锚处控制的，故为控制和计算方便，一般以钢绞线两头锚固点之间的距离，再加上钢绞线在张拉千斤顶中的工作长度，作为钢绞线预应力张拉理论伸长量的计算长度。2.2在后张法预应力钢绞线在张拉过程中，主要受到以下两方面因素影响：一是管道弯曲影响引起的摩擦力，二是管道偏差影响引起的摩擦力，导致钢绞线张拉时，锚下控制应力沿着管壁向梁跨中逐渐减小，因而每一段的钢绞线的伸长值也是不相同的。2.3钢绞线理论伸长值的计算公路桥梁施工技术规范(JTJ041-2002)中关于预应筋伸长值的计算按照以下公式：L=（PpL)/(AgEg)（1）Pp=P1-e-(kx+u)/(kx+u)（2）式中：L各分段预应力筋的理论伸长值（mm）；Pp各分段预应力筋的平均张拉力，注意不等于各分段的起点力与终点力的平均值（N）；L预应力筋的分段长度（mm）；Ag预应力筋的截面面积（mm2）；Eg预应力筋的弹性模量（Mpa）；P预应力筋张拉端的张拉力，将钢绞线分段计算后，为每分段的起点张拉力，即为前段的终点张拉力（N）；从张拉端至计算截面曲线孔道部分切线的夹角之和，分段后为每分段中各曲线段的切线夹角和（rad）；x从张拉端至计算截面的孔道长度，整个分段计算时x等于L（m）；k孔道每束局部偏差对摩擦的影响系数（1/m），管道弯曲及直线部分全长均应考虑该影响；预应力筋与孔道壁之间的磨擦系数，只在管道弯曲部分考虑该系数的影响。从公式（1）可以看出，钢绞线的弹性模量Ep是决定计算值的重要因素，它的取值是否正确，对计算预应力筋伸长值的影响较大。Ep的理论值为Eg=（1.91.95）×105Mpa，而将钢绞线进行检测试验，弹性模量则常出现Eg=（1.962.04）×105Mpa的结果。这是由于实际的钢绞线的直径都偏粗，而进行试验时并未用真实的钢绞线面积进行计算，采用的是偏小的理论值代入公式进行计算，根据公式Eg=PL/（AgL）可知，若Ag偏小，则得到了偏大的Eg值，虽然Eg并非真实值，但将其与钢绞线理论面积相乘所计算出的L却是符合实际的，所以要按实测值Eg进行计算。公式（2）中的k和是后张法钢绞线伸长量计算中的两个重要的参数，这两个值的的大小取决于多方面的因素：管道的成型方式、力筋的类型、表面特征是光滑的还是有波纹的表面是否有锈斑，波纹管的布设是否正确，偏差大小，弯道位置及角度等等，各个因素在施工中的变动很大，还有很多是不可能预先确定的。因此，摩擦系数的大小很大程度上取决于施工的精确程度。在工程实施中，最好对孔道磨擦系数进行测定，并对施工中影响磨擦系数的方面进行认真的检查，如波纹管的三维位置是否正确等等，以确保摩擦系数的大小基本一致。进行分段计算时，靠近张拉端第一段的终点力即为第二段的起点力，每段的终点力与起点力的关系如下式：Pz=Pqe-(KX+)（3）式中：Pz分段终点力（N）Pq分段的起点力（N）、x、k、意义同上其他各段的起终点力可以从张拉端开始进行逐步的计算。下面30mT梁(边跨边梁)钢绞线的伸长量计算为例，进一步说明伸长量的计算方法。主梁纵向钢绞线N1、N2、N3坐标表如图1。-图1主梁纵向钢绞线N1、N2、N3坐标根据设计图纸、规范和实测数据，已知以下参数，见表1。表1项目名称取值张拉控制应力k1395Mpa钢绞线面积Ag140mm2弹性模量Eg1.96×105Mpa管道摩阻系数0.15管道偏差系数k0.0015张拉端的张拉力195.3KN根据钢绞线要素（图1和表1），可以计算出各分段长度，根据公式计算出伸长量，N1、N2、N3采用计算一半钢绞线的伸长值然后乘以二的方法得到预应力筋总伸长量见表2。表2：30米T梁伸长值计算钢束编号Pz(N)KX(m)(弧度)KX+e-(KX+)nAg(mm)2K(Mpa)Pq(pa)Pp(pa)EgL(m)L(m)N113671000.000810.5330.1750.0000.00840.991679801395136135613642281960000.07480.21213613560.00083.5430.1750.1220.02420.976179801389132878713450721960000.024813287870.00080.9540.1750.0000.00080.999279801356132777413282811960000.0066N217577000.00086.420.1750.0000.00510.9949912601395175319417554471960000.04560.21217531940.00083.6650.1750.1220.02430.9760912601391171108417321391960000.025717110840.00085.0270.1750.0000.00400.9960912601358170421617076501960000.0348N317577000.00081.4610.1750.0000.00120.9988912601395175667317571871960000.01040.21117566730.00085.3760.1750.1220.02570.9746912601394171213417344041960000.037817121340.00088.3040.1750.0000.00660.9934912601359170079817064661960000.05743张拉时钢绞线实际伸长量的测量方法3.1钢绞线实际伸长量的测量方法有多种多样，目前使用较多的是直接测量张拉端千斤顶活塞伸出量的方法。笔者认为这样的测量方法存在一定的误差，这是因为工具锚端夹片张拉前经张拉操作人员用钢管敲紧后，在张拉到10%k时因钢绞线受力，夹片会向内滑动，张拉到20%k时，夹片又会继续向内滑动，这样通过测量千斤顶的伸长量而得到的10%20%k的伸长量比钢绞线的实际伸长值长12mm。若以10%20%k的伸长量作为0%10%k的伸长量，那么在0%20%k的张拉控制段内，钢绞线的伸长量就有23mm的误差。3.2从20%k张拉到100%k时，钢绞线的夹片又有23mm的滑动，按最小值滑动量计算单端钢绞线的伸长量就有34mm的误差，两侧同时张拉时共计有约68mm的误差（误差值的大小取决于工具锚夹片打紧程度）。由此可见用测量千斤活塞的方法一般测出来的值都是偏大的。因此，对于钢束实际伸长值的测量，建议采用量测钢绞线绝对伸长值的方法，而不使用量测千斤顶活塞伸出量的方法，尤其是在钢绞线较长，必须进行分级张拉时，更为繁琐，若直接通过测量千顶活塞的伸出量，则误差累计更大。我们在工程实施中采用的测量方法如下图所示，使用一个标尺固定在钢绞线上，不论经过几个行程，均以此来量测分级钢绞线的长度，累计的结果就是初应力与终应力之间的实测伸长值。4结束语在鱼泉河大桥的30m混凝土T型梁预应力张拉施工过程中，钢绞线N1、N2、N3采取的是两端张拉，所以在进行伸长量计算时是计算一半钢绞线的伸长值然后乘以二的方法；而对于非对称结构，在计算钢绞线的伸长值时，计算原则是从两侧向中间分段计算，至跨中某一点时钢绞线的受力基本相等即可，而不是简单的分中计算。钢绞线的分段原则是将整根钢绞线根据设计线形分成曲线连续段及直线连续段，而不能将直线段及曲线段分在同一段内。目前渝湘高速公路水界段已通车两年多，鱼泉河大桥在整个运营期间未出现因施工质量引起的问题，由此可以验证我们采用的理论计算方法是合理的，实施过程中也严格按照理论计算值进行施工，所有工序都有序受控，从而保证了整个桥梁工程的质量安全。参考文献：1、叶见曙，袁国干。结构设计原理.233-235.北京：人民交通出版社.1996。2、范立础。预应力混凝土连续梁桥.31-33.北京：人民交通出版社.1999。3、公路桥涵施工技术规范实施手册.JTJ0412000.北京：人民交通出版社.2000。4、公路桥涵施工技术规范.JTJ041-2000。北京：人民交通出版社.2000。5、公路工程质量检验评定标准JTJ07198北京：人民交通出版社1999。