后張法預(yù)應(yīng)力張拉伸長(zhǎng)量計(jì)算與分析

1、后張法預(yù)應(yīng)力張拉伸長(zhǎng)量計(jì)算與測(cè)定分析舒琳智成都市城市建設(shè)科學(xué)研究院摘 要：舉例介紹后張法預(yù)應(yīng)力施工理論伸長(zhǎng)量計(jì)算方法，以及在量測(cè)實(shí)際伸長(zhǎng)過(guò)程中較為適合現(xiàn)場(chǎng)的計(jì)算方法。關(guān)鍵詞：預(yù)應(yīng)力 張拉伸長(zhǎng)量 計(jì)算 測(cè)定預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)由于其明顯優(yōu)勢(shì)已廣泛應(yīng)用于了我國(guó)橋梁結(jié)構(gòu)中，橋梁預(yù)應(yīng)力張拉作為影響橋梁結(jié)構(gòu)的重要因素，更應(yīng)值得我們注意。為了保證施工質(zhì)量，規(guī)范要求采用雙控，即除應(yīng)力控制外還要進(jìn)行伸長(zhǎng)值的校核。本文主要結(jié)合成都北新高架橋工程監(jiān)理過(guò)程中的體會(huì)和有關(guān)資料，對(duì)后張法張拉應(yīng)力伸長(zhǎng)值的計(jì)算與測(cè)定作一些介紹。一、理論伸長(zhǎng)量計(jì)算1、理論公式：（1）根據(jù)公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范（JTJ0412000），鋼絞線理論伸

2、長(zhǎng)量計(jì)算公式如下： 式中：PP預(yù)應(yīng)力筋的平均張拉力（N），直線筋取張拉端的拉力，曲線筋計(jì)算方法見(jiàn)式； 預(yù)應(yīng)力筋的長(zhǎng)度； AP預(yù)應(yīng)力筋的截面面積（mm2）；EP預(yù)應(yīng)力筋的彈性模量（N/mm2）；P預(yù)應(yīng)力筋張拉端的張拉力（N）；從張拉端至計(jì)算截面的孔道長(zhǎng)度(m)；從張拉端至計(jì)算截面的孔道部分切線的夾角之和(rad)；孔道每米局部偏差對(duì)摩擦的影響系數(shù)；預(yù)應(yīng)力筋與孔道壁的摩擦系數(shù)。（2）計(jì)算理論伸長(zhǎng)值，要先確定預(yù)應(yīng)力筋的工作長(zhǎng)度和線型段落的劃分。后張法鋼絞線型既有直線又有曲線，由于不同線型區(qū)間的平均應(yīng)力會(huì)有很大差異，因此需要分段計(jì)算伸長(zhǎng)值，然后累加。于是上式中： Pp值不是定值，而是克服了從張拉端至第

3、i 1段的摩阻力后的剩余有效拉力值，所以表示成“Ppi”更為合適；（3）計(jì)算時(shí)也可采取應(yīng)力計(jì)算方法，各點(diǎn)應(yīng)力公式如下：各點(diǎn)平均應(yīng)力公式為：各點(diǎn)伸長(zhǎng)值計(jì)算公式為：2、根據(jù)規(guī)范中理論伸長(zhǎng)值的公式，舉例說(shuō)明計(jì)算方法：成都市北新大道高架橋?yàn)楹髲堫A(yù)應(yīng)力連續(xù)箱梁，其中4*25米聯(lián)內(nèi)既有單端張拉，也有兩端張拉。箱梁中預(yù)應(yīng)力鋼束采用高強(qiáng)度低松弛鋼絞線（15.24），極限抗拉強(qiáng)度f(wàn)p=1860Mpa，錨下控制應(yīng)力0=0.75fp=1395Mpa。K取0.0015/m，=0.25。（2）單端張拉預(yù)應(yīng)力筋理論伸長(zhǎng)值計(jì)算： 預(yù)應(yīng)力筋分布圖（1）伸長(zhǎng)值計(jì)算如下表：分段編號(hào)i鋼絞線長(zhǎng)度L(m)切線角度(rad)偏差系數(shù)k

4、摩阻系數(shù)kl+i+1平均伸長(zhǎng)值L(mm)AB13951.02100.00150.250.00153151392.8651393.9327.30 BC1392.8654.3230.366520.00150.250.09811451262.6951326.71629.41 CD1262.6958.05700.00150.250.01208551247.5271255.09651.86 DE1247.5272.9020.2443460.00150.250.06543951168.5031207.58417.97 EF1168.5031.7200.00150.250.002581165.4921166

5、.99710.29 FG1165.4922.9020.2443460.00150.250.06543951091.6651128.17616.79 GH1091.6652.94200.00150.250.0044131086.8581089.2616.43 HI1086.8583.1810.26180.00150.250.07022151013.1551049.57517.12 IJ1013.1552.20700.00150.250.00331051009.8071011.4811.45 伸長(zhǎng)值178.63 （1） 兩端非對(duì)稱張拉計(jì)算： 預(yù)應(yīng)力筋分布圖（2）伸長(zhǎng)值計(jì)算如下表：分段編號(hào)i鋼絞線長(zhǎng)

6、度L(m)切線角度(rad)偏差系數(shù)k摩阻系數(shù)kl+i+1平均伸長(zhǎng)值L(mm)AB13951.30600.00150.250.0019591392.271393.63459.33 BC1392.274.2770.349070.00150.250.0936831267.7611329.043629.15 CD1267.7619.37300.00150.250.01405951250.0621258.890760.51 DE1250.0622.6220.226890.00150.250.06065551176.4921212.905216.31 EF1176.4922.4900.00150.250

7、.0037351172.1061174.29814.99 FG1172.1062.6220.226890.00150.250.06065551103.1251137.266915.29 GH1103.1251.36800.00150.250.0020521100.8641101.99387.73 HI1100.8642.6220.226890.00150.250.06065551036.0751068.141714.36 H-平衡點(diǎn)O1100.8641.5120.136140.00150.250.0363031061.6161081.12088.38 左端合計(jì)25.570.93899161.7

8、0 NM13951.30600.00150.250.0019591392.271393.63459.33 ML1392.274.2770.349070.00150.250.0936831267.7611329.043629.15 LK1267.76159.43100.00150.250.08914651159.6361212.8953369.66 KJ1159.6362.6220.226890.00150.250.06065551091.3881125.16715.13 JI1091.3882.4900.00150.250.0037351087.3191089.352513.91 IH1087

9、.3192.6220.226890.00150.250.06065551023.3281055.000214.19 I-平衡點(diǎn)O1087.3191.110.090760.00150.250.0243551061.1571074.1856.11 右端合計(jì)71.2360.66672443.30 左右兩端合計(jì)96.8061.60571605.00 若預(yù)應(yīng)力鋼筋為兩端對(duì)稱張拉，則只需計(jì)算出一半預(yù)應(yīng)力筋的伸長(zhǎng)值，然后乘以2即得總的伸長(zhǎng)量。注：由于采用1500KN千斤頂張拉，根據(jù)實(shí)測(cè)伸長(zhǎng)值為量測(cè)大缸外露長(zhǎng)度的方法，則計(jì)算理論伸長(zhǎng)值時(shí)應(yīng)加缸內(nèi)長(zhǎng)度約500mm。而錨固端長(zhǎng)約470mm，應(yīng)在計(jì)算理論伸長(zhǎng)值時(shí)扣除

10、。由于兩數(shù)對(duì)于伸長(zhǎng)值的計(jì)算相差甚微，可以抵消，因此在計(jì)算中未記如。二、實(shí)測(cè)伸長(zhǎng)值的測(cè)定1、預(yù)應(yīng)力鋼筋張拉時(shí)的實(shí)際伸長(zhǎng)值L，應(yīng)在建立初應(yīng)力后開始量測(cè)，測(cè)得的伸長(zhǎng)值還應(yīng)加上初應(yīng)力以下的推算伸長(zhǎng)值。即：L=L1+L2式中：L1從初應(yīng)力到最大張拉應(yīng)力間的實(shí)測(cè)伸長(zhǎng)值（m）; L2初應(yīng)力以下的推算伸長(zhǎng)值（m）。關(guān)于初應(yīng)力的取值，根據(jù)公路規(guī)的規(guī)定，一般可取張拉控制應(yīng)力的10%25%。初應(yīng)力鋼筋的實(shí)際伸長(zhǎng)值，應(yīng)以實(shí)際伸長(zhǎng)值與實(shí)測(cè)應(yīng)力之間的關(guān)系線為依據(jù)，也可采用相鄰級(jí)的伸長(zhǎng)值。2、經(jīng)北新高架橋施工張拉資料分析后總結(jié)出以下兩個(gè)鋼絞線實(shí)測(cè)伸長(zhǎng)值的經(jīng)驗(yàn)公式：L實(shí)=（LbLa）/0.8L無(wú)阻 （1）L實(shí)=（LbLa）+

11、（LaLc） L無(wú)阻 （2）L實(shí)鋼絞線實(shí)際伸長(zhǎng)量La張拉應(yīng)力為20%0時(shí)，梁段兩端千斤頂活塞行程之和；Lb張拉應(yīng)力為100%0時(shí)，梁段兩端千斤頂活塞行程之和；Lc張拉應(yīng)力為10%0時(shí)，梁段兩端千斤頂活塞行程之和；L無(wú)阻梁段兩端千斤定內(nèi)鋼絞線的無(wú)阻伸長(zhǎng)量，即： L無(wú)阻=PL/EPAP對(duì)于以上公式，當(dāng)鋼絞線較短，角度較小時(shí)，用（2）式計(jì)算更接近設(shè)計(jì)伸長(zhǎng)量；當(dāng)鋼絞線較長(zhǎng)，角度較大時(shí)，用（1）式計(jì)算更接近設(shè)計(jì)伸長(zhǎng)量。這是由于預(yù)應(yīng)力筋的長(zhǎng)度及彎起角度決定實(shí)測(cè)伸長(zhǎng)量的計(jì)算公式，鋼絞線較短、彎起角度較小時(shí)，摩阻力所引起的預(yù)應(yīng)力損失也較小，10%20%控鋼絞線的伸長(zhǎng)量基本上反映了真實(shí)變化，010%的伸長(zhǎng)量可按

12、相鄰級(jí)別10%20%推算。鋼絞線較長(zhǎng)、彎起角度較大時(shí)，摩阻力所引起的預(yù)應(yīng)力損失也較大，故初應(yīng)力采用20%控用20%100%推算010%的伸長(zhǎng)量更準(zhǔn)確。3、在北新高架施工過(guò)程中我們?cè)褂弥苯訙y(cè)量張拉端千斤頂活塞伸出量的方法，但這種測(cè)量方法存在一定誤差，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，在張拉到約10%0開始到100%0時(shí)，因鋼絞線受力，夾片會(huì)向內(nèi)滑動(dòng)，這樣通過(guò)測(cè)量千斤頂?shù)纳扉L(zhǎng)量而得到的量比鋼絞線的實(shí)際伸長(zhǎng)量偏大。 因此，我們采用了量測(cè)鋼絞線絕對(duì)伸長(zhǎng)值的方法，測(cè)得的伸長(zhǎng)值須考慮工具錨處鋼絞線回縮及夾片滑移等影響，測(cè)量方法如下圖（3）所示：圖（3）4、現(xiàn)以圖（2）所示的預(yù)應(yīng)力鋼絞

13、線為列介紹北新高架橋的實(shí)際伸長(zhǎng)值計(jì)算方法：對(duì)于多束群錨式鋼絞線我們采用分級(jí)群張法，圖（2）中鋼絞線為7束，采用1500KN千斤頂，根據(jù)不同應(yīng)力下實(shí)測(cè)伸長(zhǎng)值的量測(cè)，最后得出總伸長(zhǎng)值及與設(shè)計(jì)伸長(zhǎng)值的偏差（如下表），并且用與設(shè)計(jì)伸長(zhǎng)值的偏差是否在6%之內(nèi)來(lái)校核。預(yù)應(yīng)力鋼筋編號(hào)理論伸長(zhǎng)值(mm)左端右端左端右端實(shí)測(cè)伸長(zhǎng)值(mm)伸長(zhǎng)值偏差（%）20%控/50%控控50%控/控1（1）60569/9454/18319521/244597.5-1.241（2）60567/9761/17919919/266621.252.691（3）60563/9158/18119718/239597.5-1.241（4）60565/9851/17819822/238595-1.65注：由于鋼絞線右端伸長(zhǎng)值大于200mm，千斤頂需要倒一次頂才能完成張拉，因此右端出現(xiàn)了在50%控時(shí)的兩個(gè)讀數(shù)，分別表示在從初應(yīng)力張拉到50%控時(shí)的讀數(shù)和千斤頂?shù)鬼敽髲埨?0%控時(shí)的讀數(shù)。三、問(wèn)題與思考經(jīng)北新高架橋張拉實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，預(yù)應(yīng)力鋼筋的實(shí)際伸長(zhǎng)值與理論伸長(zhǎng)值之間有一定的誤差，究其原因，主要有：預(yù)