2022年土木工程后张法预应力钢绞线伸长量的计算方法与控制.docx

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1、后张法预应力钢绞线伸长量的计算方法与控制导读：预应力钢绞线施工时，采纳张拉应力和伸长值双控，实际伸长 值与理论伸长值误差不得超过6%,后张预应力技术一般用于预制大 跨径简支连续梁、简支板结构，各种现浇预应力结构或块体拼装结构。 预应力施工是一项技术性很强的工作，预预应力钢绞线施工时，采纳张拉应力和伸长值双控，实际伸长 值与理论伸长值误差不得超过6%,后张预应力技术一般用于预制大 跨径简支连续梁、简支板结构，各种现浇预应力结构或块体拼装结构。 预应力施工是一项技术性很强的工作，预应力筋张拉是预应力碎结 构的关键工序，施工质量关系到桥梁的平安和人身平安，因此必需慎 重对待。一般现行常接触到的预应力

2、钢材主要：有预应力混凝土用钢绞线、 PC光面钢丝、刻痕钢丝、冷拔低碳钢丝、精轧螺纹钢等材料。对于后张法预应力施工时孔道成型方法主要有：金属螺旋管、胶管 抽芯、钢管抽芯、充气充水胶管抽芯等方法。本人接触多的是混凝土预应力钢绞线（PCstrand. 17公称直径 15, 24mm, fpk =1860Mpa, 270级高强底松弛），成孔方法多采纳金 属螺旋管成孔，本文就以此两项先决条件进行论述。1施工预备：1.1熟识图纸：拿到施工图纸应先查阅施工说明中关于预应力钢绞线的规格，一般预应力钢束采纳ASTMA416-270级低松弛钢绞线，其 标准强度为fpk=1860Mpa, 17公称直径15,24mm

3、,锚下掌握力为 k=0.75 fpk Mpao1. 2依据施工方法确定计算参数：预应力管道成孔方法采纳金属螺旋管成孔，查下表确定K、取值:表1表1注：摘自大路桥涵施工技术规范(JTJ 041-2000)附录G8依据钢绞线试验结果取得钢绞线实际弹性模量Ep (一般为1.92.04105Mpa)1. 3材料检测：金属螺旋管依据大路桥涵施工技术规范(JTJ 041-2000)附录G7之要求检测；锚具依据大路桥梁预应力钢绞线用YM锚具、连接器规格系列(JT/T 329. 1-1997)及大路桥梁预应力钢绞线用锚具、连接器试验方法及检验规章(JT/T 329. 2-1997)之要求检测；钢绞线依据预应力

4、混凝土用钢绞线GB/T5224-2022之要求检测2理论伸长量计算：后张法预应力钢绞线在张拉过程中，主要受到以下两方面的因素影响：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；两项因素导致钢绞线张拉时，锚下掌握应力沿着管壁向跨中渐渐减小，因而每一段的钢绞线的伸长值也是不相同的。2. 1计算公式：大路桥梁施工技术规范(JTJ 041-2000)中关于预应筋伸长值L的计算根据以下公式(1)：后张法预应力钢绞线伸长量的计算方法与掌握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(N)；L预应力筋的分段长度(nmi)；Ap预应力筋的截面面积(mm2)；Ep预应力筋的

5、弹性模量(Mpa)；大路桥梁施工技术规范(JTJ 041-2000)附录G-8中规定了 Pp的计算公式(2)：后张法预应力钢绞线伸长量的计算方法与掌握_2P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)；e常数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 段中每段曲线段的切线夹角(rad)；x从张拉端至计算截面的孔道长度，分段后为每个分段长度或为公式1中L值;k孔道每束局部偏差对摩擦的影响系数(1/m),管道内全长均应考 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

6、模量Ep是打算计算值的重要 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。所以 钢绞线在使用前必需进行检测试验，弹性模量则常消失Ep=(1.96 2. 04) 105Mpa的结果，这是由于实际的钢绞线的截面积并不是肯定 的1401nm2,而进行试验时并未用真实的钢绞线截面积进行计算，依 据公式(1)可知，若Ap有偏差，则得到了一个Ep值，虽然Ep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Ep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， 其大小取决于多方面的因素：管道的成型方式、预应力筋的类型、表 面特征是光滑的还是有波

7、纹的、表面是否有锈斑，波纹管的布设是否 正确，弯道位置及角度是否正确，成型管道内是否漏浆等等，各个因 素在施工中的变动很大，还有许多是不行能预先确定的，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(测定方法可参照大路桥梁施工技术规范 (JTJ 041-2000)附录G 9),并对施工中影响磨擦系数的方面进行仔 细的检查，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全都。实际计算可依据表1选取参数。张拉现场3划分计算分段：整束钢绞线在进行分段计算时，首先是分段（见 图1）：2.1 工作长度：工具锚到工作锚之间的长度，图1中工作段AB

8、长 度=上计算时不考虑、，计算力为A点力，采纳公式1直接进行计算， Pp = 千斤顶张拉力；2.2 波纹管内长度：计算时要考虑、，计算一段的起点和终点力。 每一段的终点力就是下一段的起点力，例如靠近张拉端第一段BC的 终点C点力即为其次段CD的起点力，每段的终点力与起点力的关系 如下式：Pz分段终点力（N）Pq分段的起点力（N）、x、k、意义同上各段的起终点力可以依据公式3从张拉端开头进行逐步的计算。图13. 3依据每一段起点力Pq代入公式2中求出每一段平均张拉力Pp。3. 4依据Pp代入公式1计算出每一段的伸长值L,相加后得出全 长钢绞线伸长量。4算例：已知构件钢束布置如图1所示，曲线段钢束

9、半径600cm,预应力筋 采纳15. 24的钢绞线束,fpk =1860Mpa,锚下（张拉）掌握力为k=0. 75fpk =1395Mpa, Ep = 1. 95105 Mpa,孔道采纳金属螺旋管。采纳分段计算理论伸长量。解：依据图1所示共分为：AB、BC、CD、DE、EF、GF共6段进行 计算。曲线段 CD 的：arc tg (19. 46/151.58) =0. 1277rad曲线段 EF 的:arc tg (19. 46/151,58) =0. 1277rad5计算现场掌握伸长量范围：依据大路桥梁施工技术规范(JTJ 041-2000) 12. 8. 3条规定实 际伸长值与理论伸长值的差

10、值应掌握在6%以内，否则应暂停张拉， 待查明缘由并实行措置予以调整后，方可连续张拉从上述例题中不难看出，其它参数正确的状况下，当=0.2时1 = 35mm,符合规范规定的掌握范围是32. 9-37. 1mm,当= 0.25时L = 34mm,符合规范规定的掌握范围是3236mll1。但在实际施工时由于管道成型后表面特征是否光滑、表面是否有锈 斑，位置偏差大小，弯道位置及角度是否正确、成型管道内是否漏浆 等因素影响，规范中供应的是一个变值，依据表1中供应，变化范围 为0.20.25,所以上述例题计算出的伸长量的实际掌握范围应是 3237mm。6张拉时钢绞线实际伸长量的测量方法钢绞线实际伸长量的测

11、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，我认为这样的测量方法存在肯 定的误差。这是由于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蛛时因钢绞线受力，夹片会向内滑动，张拉到20%k时，夹片 又会连续向内滑动，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12mni,若以10%20%k的 伸长量作为0%-10%k的伸长量，哪么在0%-20%k的张拉掌握段内， 钢绞线的伸长量就有23mm的误差。从20%k张拉到100%k时，钢绞线的夹片又会向内滑动一点，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

12、时 张拉时共计有约68mn）的误差（误差值的大小取决于工具锚夹片打 紧程度），但是张拉力是达到的。因此用测量千斤活塞的方法一般测 出来的值都是偏大的。对于钢束实际伸长值的测量，建议采纳量测钢绞线肯定伸长值的方 法，而不使用量测千斤顶活塞伸出量的方法，后者测得的伸长值须考 虑工具锚处钢束回缩及夹片滑移等影响，尤其是在钢绞线较长，必需 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。推存的测量方法如图2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。7夹片回缩量补充张拉在实际张拉掌握过程

13、中，在张拉并持荷完毕后千斤顶放松过程中对于夹片式锚具有一个夹片回缩自锚及锚具变形，使锚下掌握应力有所 损失，依据大路桥涵施工技术规范(JTJ 041-2000)表12. 8. 3规 定夹片式锚具容许回缩量不大于6mm,但是各个厂家设计是不一样的, 基本在36mm之间，所以在锚具使用前应具体查阅产品使用说明书, 明确夹片的回缩量，详细市公共过程中建议在最终一步持荷并测量完 伸长量在掌握范围内后应再把每端钢绞线拉长36mm (补足夹片回 缩量)，这样最终的锚固应力才是设计的锚下掌握应力。8结束语理论伸长值计算中，假如实行的是两端张拉，钢绞线对称布置，在 进行伸长量计算时是计算一半钢绞线的伸长值然后

14、乘以二的方法；假 如是一端锚固一端张拉，计算时应从张拉端计算至锚固端；而对于非 对称结构，钢绞线不对称布置，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，至某一点时钢绞线的受力基本相等即可, 而不是简洁的分中计算。钢绞线的分段原则是将整根钢绞线依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。预应力筋的伸长量计算方法有多种，常用的平均力法及简化计算法 在许多工程施工中也能够满意精度要求，这里我仅是将现行规范中精 确计算法及施工中误差较小的一种测量方法作了简洁的介绍，对于锚 下掌握应力的补张，应和设计单位和监理工程师沟通明确，是否需要 补足夹片的回缩应力损失。