生活預(yù)應(yīng)力筋伸長值的計算及量取

1、預(yù)應(yīng)力筋伸長值的計算及量取自1928年，法國的Freyssinet發(fā)明F式錨具至今，預(yù)應(yīng)力技術(shù)在預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)中得到廣泛應(yīng)用。而今，預(yù)應(yīng)力技術(shù)不僅應(yīng)用于公路與鐵路橋梁、油罐和水塔、壓力管道和鐵道枕軌等混凝土結(jié)構(gòu)，還廣泛應(yīng)用于高層建筑、地下建筑、海洋工程、壓力容器、核電站工程、電視塔、地錨、基礎(chǔ)工程、起重運輸?shù)刃骂I(lǐng)域。并且還在不斷的進(jìn)入更新的領(lǐng)域。，根據(jù)混凝土結(jié)構(gòu)工程施工及驗收規(guī)范的規(guī)定，在張拉預(yù)應(yīng)力筋時，采取雙控。即以張拉力為主，用張拉伸長值校核。如果實際伸長值與計算伸長值的相對誤差超過+6%時，則應(yīng)暫停張拉；再找到原因并采取相應(yīng)措施解決后，方可繼續(xù)張拉。伸長值校核應(yīng)在張拉過程中同時校核。影

2、響預(yù)應(yīng)力筋伸長值超出允許誤差的原因很多，其中包括：計算誤差、量測誤差、預(yù)應(yīng)力筋孔道位置偏差或孔道內(nèi)有雜物、漏漿，使摩阻增大，造成伸長值偏小。另外，千斤頂與油壓表和油泵沒有按規(guī)定定期標(biāo)定，或預(yù)應(yīng)力筋的彈性模量和截面積取值不對，也會造成伸長值不準(zhǔn)。其中計算誤差及量測誤差為主要影響。1.伸長值計算預(yù)應(yīng)力筋伸長值時，其張拉力采用平均張拉力。其數(shù)值按照公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范（JTJ041-2000）的附錄G-8的公式計算或北京市城市橋梁工程施工技術(shù)規(guī)程的附錄D.3公式計算。式中：PP預(yù)應(yīng)力筋平均張拉力（N）； P預(yù)應(yīng)力筋張拉端的張拉力（N）； x從張拉端至計算截面的孔道長度（m）； 從張拉端至計算截面曲線

3、孔道部分切線的夾角之和（rad）； k孔道每米局部偏差對摩擦的影響系數(shù)； u預(yù)應(yīng)力筋與孔道壁的摩擦系數(shù)。（注：當(dāng)預(yù)應(yīng)力筋為直線時PP=P）1）、當(dāng)橋梁線形為曲線時，則在計算曲線形橋梁預(yù)應(yīng)力筋的伸長值時候，必須考慮預(yù)應(yīng)力孔道扭轉(zhuǎn)角的影響，即水平角的影響。預(yù)應(yīng)力筋的長度也要取曲線的空間長度。因為，曲線形橋梁預(yù)應(yīng)力筋孔道的水平扭轉(zhuǎn)角對預(yù)應(yīng)力管道摩阻有相當(dāng)大的影響。根據(jù)相關(guān)資料，曲線橋梁預(yù)應(yīng)力筋的。但當(dāng)曲線橋梁跨度所對轉(zhuǎn)角小于5時候，則不考慮水平扭轉(zhuǎn)角對預(yù)應(yīng)力孔道的影響。如果預(yù)應(yīng)力筋為一端張拉，則計算公式中的X的取值是由張拉端截面到被動端截面。如果預(yù)應(yīng)力筋為兩端張拉，且結(jié)構(gòu)對稱。則計算預(yù)應(yīng)力筋伸長值時

4、，公式中的X、L取圖紙給定數(shù)值的一半，計算的結(jié)果乘以2后即為此束預(yù)應(yīng)力筋的計算伸長值。例1：以蒲黃榆快速路E匝道預(yù)應(yīng)力筋伸長值計算為例，蒲黃榆快速路（五環(huán)-四環(huán)）五環(huán)立交E線匝道橋E0-E3箱梁預(yù)應(yīng)力鋼束采用標(biāo)準(zhǔn)強度為1860 MPa的高強度低松弛鋼絞線。錨具采用QM15-11 型錨具；預(yù)應(yīng)力孔道的成孔材料為內(nèi)徑 8.5 厘米的塑料波紋管；預(yù)應(yīng)力筋的張拉控制應(yīng)力為con=0.70 fptk=1302 Mpa，張拉控制力為 1967.6KN；縱向張拉方式為兩端張拉。伸長值計算以N1筋為例：N1縱向累計轉(zhuǎn)角，水平轉(zhuǎn)角=1.645rad預(yù)應(yīng)力筋規(guī)格張拉方式抗拉標(biāo)準(zhǔn)強度（MPa）張拉控制應(yīng)力（MPa）

5、張拉初始應(yīng)力（MPa）直徑（mm）根數(shù)截面積（mm2）15.2111540兩3控制張拉力(kN)張拉初始力（kN）孔道累計轉(zhuǎn)角（rad）孔道長度x （m）鋼材彈性模量 E孔道摩擦系數(shù) u(實測)孔道偏差系數(shù) k1967.6295.11.64589.1412.01050.250.0015伸長值計算：L=P【1-e-(kx+) 】 L /【(kx+)AyEg】式中：L=x+20.6=90.341m由于是兩端對稱張拉，且結(jié)構(gòu)為對稱結(jié)構(gòu)。故計算時L、x、取一半數(shù)值。L1=21967.6103【1-e-（0.001544.5705+0.250.8225）】45.1705103/

6、【（0.001544.5705+0.250.8225）15402.0105】=(21967.60.76145.1705/ 0.27215402)10=505mm 例2：首都機場第二通道（機場南線姚家園路）道路工程2#標(biāo)溫榆河大道立交主線橋橋長462.545m，寬33.5m，第四聯(lián)為預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁，結(jié)構(gòu)形式為單箱3室，梁長120m，孔道長7743.1m，預(yù)應(yīng)力筋113.13t。YM15-11型錨具216套；YM15-12型錨具72套。采用兩端對稱張拉工藝，主梁縱向預(yù)應(yīng)力筋鋼束分三批交替張拉。首先張拉1/3橫梁預(yù)應(yīng)力筋，再張拉1/3縱向預(yù)應(yīng)力筋，以此類推。預(yù)應(yīng)力筋的標(biāo)準(zhǔn)強度1860Mpa,張

7、拉控制應(yīng)力在1339Mpa，邊腹板采用YM15-11錨具，每束張拉力為2047.3kN，中腹板采用YM15-12錨具，每束張拉力為2233.4kN。經(jīng)計算，箱梁段水平轉(zhuǎn)角為2.975 ，故計算預(yù)應(yīng)力筋伸長值時不考慮扭轉(zhuǎn)角的影響。伸長值計算以西半幅箱梁邊腹板N1筋為例：預(yù)應(yīng)力筋規(guī)格張拉方式抗拉標(biāo)準(zhǔn)強度（MPa）張拉控制應(yīng)力（MPa）張拉初始應(yīng)力（MPa）直徑（mm）根數(shù)截面積（mm2）15.2111540兩9控制張拉力(kN)張拉初始力（kN）孔道累計轉(zhuǎn)角（rad）孔道長度x （m）鋼材彈性模量 E孔道摩擦系數(shù) u(實測)孔道偏差系數(shù) k2047.3307.11.219

8、106.7951.9781050.250.0015伸長值計算：L=P【1-e-(kx+) 】 L /【(kx+)AyEg】式中：L=x+20.6=107.995m由于是兩端對稱張拉，且結(jié)構(gòu)為對稱結(jié)構(gòu)。故計算時L、x、取一半數(shù)值。L1=22047.3103【1-e-（0.001553.3975+0.250.6095）】53.9975103/【（0.001553.3975+0.250.6095）15401.978105】=(22047.30.20753.9975/ 0.23215401.978)10=648mm 例3跨越八達(dá)嶺高速的辛店路橋梁工程D類蓋梁，梁長4.93m，預(yù)應(yīng)力孔道長4.606m，

9、預(yù)應(yīng)力孔道曲線半徑為25m，曲線對應(yīng)的累計轉(zhuǎn)角為10.5。采用單端張拉工藝，鋼束為7-15（75）高強度低松弛鋼絞線，錨具為YM15-7錨頭。預(yù)應(yīng)力鋼絞線的標(biāo)準(zhǔn)抗拉強度為1860MPa，張拉控制應(yīng)力為1283.4MPa，一束張拉力為1234.8KN。預(yù)應(yīng)力筋規(guī)格張拉方式抗拉標(biāo)準(zhǔn)強度（MPa）張拉控制應(yīng)力（MPa）張拉初始應(yīng)力（MPa）直徑（mm）根數(shù)截面積（mm2）15.27980兩端18601283.4192.5控制張拉力(kN)張拉初始力（kN）孔道累計轉(zhuǎn)角（rad）孔道長度x （m）鋼材彈性模量 E孔道摩擦系數(shù) u(實測)孔道偏差系數(shù) k1234.8185.20.1834.6061.95

10、1050.250.0015伸長值計算：L=P【1-e-(kx+) 】 L /【(kx+)AyEg】式中：L=x+0.6=5.206m由于是單端張拉，故計算時L、x、取全值。L1=1234.8103【1-e-（0.00154.606+0.250.183）】5.206103/【（0.00154.606+0.250.183）9801.95105】=(1234.80.0515.206/ 0.05259801.95)10=33mm 2）對于非對稱結(jié)構(gòu)中的預(yù)應(yīng)力筋，由于結(jié)構(gòu)的不對稱，則預(yù)應(yīng)力筋的布置也是非對稱的。在計算非對稱結(jié)構(gòu)中的非對稱預(yù)應(yīng)力筋時，分別計算張拉端至計算截面的伸長值，然后將兩個計算值相加，

11、就是此束預(yù)應(yīng)力筋的計算伸長值。當(dāng)預(yù)應(yīng)力筋的線型是由多個曲線和直線段組成的時候，最好取一束預(yù)應(yīng)力筋的相關(guān)參數(shù)逐段計算其伸長值，然后求和。并與采用平均張拉力計算的伸長值相比較，如果誤差不大，則全部預(yù)應(yīng)力筋的伸長值計算采用平均張拉力計算伸長值的方法；否則必須采用逐段計算的方法計算預(yù)應(yīng)力筋的伸長值。在預(yù)應(yīng)力筋伸長值計算時候，由于相應(yīng)參數(shù)的取值錯誤，會得出不正確的伸長值。因此在計算預(yù)應(yīng)力筋伸長值時，無論其面積A、彈性模量E、摩阻系數(shù)、預(yù)應(yīng)力筋每米偏差系數(shù)K都應(yīng)該根據(jù)實驗取值，以保證所取數(shù)值的正確。對于一端固結(jié)，一端張拉的預(yù)應(yīng)力筋，其摩阻系數(shù)不能用實驗的方法測定，只能根據(jù)施工規(guī)范取值；取值時候，要根據(jù)預(yù)應(yīng)

12、力筋的曲線半徑和張拉力的大小取值。曲線半徑小于6米或者張拉力大于1500KN時候，摩阻系數(shù)要取較大值。2.產(chǎn)生伸長值相對誤差的原因1）、量尺精度誤差張拉伸長值應(yīng)使用測量精度不大于+1mm的鋼尺量測。2）、視線誤差量尺時候，視線必須垂直于鋼尺且鋼尺必須平行于千斤頂?shù)母左w。3）、油表誤差根據(jù)規(guī)定，張拉時候所用油表的精度不能低于1.5級。4）、預(yù)應(yīng)力筋應(yīng)力差由于穿束時候沒有按照相關(guān)規(guī)定梳理綁扎預(yù)應(yīng)力筋，因此在張拉預(yù)應(yīng)力筋時各根預(yù)應(yīng)力筋之間存在應(yīng)力差。5）、計算誤差 張拉前相應(yīng)油表讀數(shù)的計算必須采用內(nèi)插法計算，不能采用標(biāo)定證書中給的相關(guān)方程計算。3、張拉伸長值的量測在初始應(yīng)力下，量測千斤頂油缸外露長度

13、，在相應(yīng)荷載下量測相應(yīng)千斤頂油缸外露長度。實測伸長值L應(yīng)為：L=L1+L2A式中 L1從初應(yīng)力至最大終應(yīng)力之間的實測伸長值，包括多級張拉、兩端張拉的總伸長； L2初應(yīng)力以下的伸長值，利用初始張拉力與2倍初始張拉力的量測伸長值代替； A張拉過程中錨具楔緊引起的預(yù)應(yīng)力筋內(nèi)縮值，包括工具錨、遠(yuǎn)端工作錨、遠(yuǎn)端補張拉工具錨夾片的回縮值等。4.實例房山某軌道交通工程箱梁，施工前按試驗規(guī)范的有關(guān)要求，對張拉設(shè)備、鋼絞線、錨具等進(jìn)行相關(guān)指標(biāo)試驗，均符合規(guī)范要求；對該橋預(yù)應(yīng)力進(jìn)行張拉時，箱梁混凝土強度、齡期滿足設(shè)計要求，現(xiàn)場溫度為5，張拉工藝程序按規(guī)范要求進(jìn)行。但實際量測伸長值于計算伸長值偏差均在10%以上。針對此問題，經(jīng)監(jiān)理及項目部和現(xiàn)場施工技術(shù)人員多方研究分析：1.重新測定摩阻系數(shù)和鋼絞線的面積與彈性模量，并根據(jù)新測定的摩阻系數(shù)及鋼絞線的彈性模量和截面積重新計算鋼絞線的伸長值。2、量測時采用游標(biāo)卡尺。3、重新標(biāo)定千斤頂。4針對短束采用單根頂將預(yù)應(yīng)力筋調(diào)整到初應(yīng)力后，再改用大噸位千斤頂張拉。5、采取措施，將梁體溫度升至15攝氏度以上。 采取相應(yīng)措施后，解決了預(yù)應(yīng)力筋