后張法預(yù)應(yīng)力連續(xù)箱梁鋼絞線張拉伸長(zhǎng)值的計(jì)算

后張法預(yù)應(yīng)力連續(xù)箱梁鋼絞線張拉伸長(zhǎng)值的計(jì)算摘要：連續(xù)梁預(yù)應(yīng)力施工時(shí)，采用引伸量與張拉力雙控，引伸量誤差應(yīng)在-6%?+6%范圍內(nèi)，所以實(shí)測(cè)伸長(zhǎng)值的計(jì)算就相當(dāng)重要，本文結(jié)合實(shí)際施工過(guò)程，通過(guò)對(duì)后張法現(xiàn)澆預(yù)應(yīng)力箱梁鋼絞線張拉伸長(zhǎng)值的計(jì)算，總結(jié)出一套較適用于現(xiàn)場(chǎng)施工的伸長(zhǎng)值的計(jì)算方法。關(guān)鍵詞：連續(xù)梁預(yù)應(yīng)力鋼絞線理論伸長(zhǎng)值實(shí)測(cè)伸長(zhǎng)值一、工程概況山西省忻州環(huán)城高速公路第二合同段定襄西樞紐跨線橋?yàn)榭缭叫酶犯咚俟范O(shè)，上部結(jié)構(gòu)為30+45+30米現(xiàn)澆預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁，左幅箱梁采用單箱雙室截面，頂板寬10.5米，底板寬7.5米，右幅箱梁采用單箱單室，頂板寬8.5米，底板寬5.5米。二、理論伸長(zhǎng)量相關(guān)計(jì)算公式鋼絞線張拉前需要復(fù)核設(shè)計(jì)伸長(zhǎng)量，這樣鋼絞線伸長(zhǎng)量計(jì)算便成了預(yù)應(yīng)力連續(xù)梁施工中非常重要的一個(gè)環(huán)節(jié)。一般計(jì)算鋼絞線伸長(zhǎng)量時(shí)將曲線、直線簡(jiǎn)化得出整段平均張拉力力法來(lái)計(jì)算，而鋼絞線在梁長(zhǎng)度方向的分布是立體的，其在梁的高度方向和梁的寬度方向都有彎折，我們稱(chēng)其為平彎和豎彎。而且在后張法預(yù)應(yīng)力鋼絞線在張拉過(guò)程中，還受到以下兩方面的因素影響：一是管道彎曲影響引起的摩擦力，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，對(duì)于直線段與曲線段組成的曲線預(yù)應(yīng)力筋，伸長(zhǎng)值要分開(kāi)來(lái)計(jì)算。2.1、預(yù)應(yīng)力鋼絞線張拉理論伸長(zhǎng)量計(jì)算公式：△L=(PL)/(AE)ppp式中：P——預(yù)應(yīng)力筋的平均張拉力(N),直線筋取張拉端的拉力PL 預(yù)應(yīng)力筋的長(zhǎng)度(mm)A 預(yù)應(yīng)力筋的截面面積(mm2)PE 預(yù)應(yīng)力筋的彈性模量(N/mm2)P2.2、預(yù)應(yīng)力筋平均張拉力計(jì)算公式：P=P(l-e-(kx+pe))/(kx+u0)p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(jì)算截面的孔道長(zhǎng)度(m)0―一從張拉端至計(jì)算截面曲線孔道部分切線的夾角之和(rad)k――孔道每米局部偏差對(duì)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(shí)Pp=P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+u0)Pz—分段終點(diǎn)力(N)Pq—分段的起點(diǎn)力(N)0、x、k、u—意義同上三、計(jì)算公式中的主要參數(shù)值及相關(guān)參數(shù)值本橋預(yù)應(yīng)力束采用低松弛鋼絞線配15-15型錨具和15-15型連接器，縱向預(yù)應(yīng)力筋采用雙端張拉。橫向預(yù)應(yīng)力束筋采用單端張拉。預(yù)應(yīng)力鋼絞線抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值：/=1860Mpa；pk單根鋼絞線公稱(chēng)直徑：d=15.2mm；單根預(yù)應(yīng)力鋼絞線張拉錨下控制應(yīng)力：O =0.75/=0.75X1860=1395Mpa；con pk預(yù)應(yīng)力鋼絞線彈性模量：E=1.95X105MPa；p預(yù)應(yīng)力筋與孔道壁的摩擦系數(shù)p=0.25；孔道每米局部偏差對(duì)摩擦的影響系數(shù)k=0.0015鋼絞線面積：A=139mm2；k和p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、鋼絞線的類(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，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。四、理論伸長(zhǎng)量計(jì)算下面以左幅箱梁N1號(hào)縱向鋼絞線為例計(jì)算實(shí)際伸長(zhǎng)量伸長(zhǎng)量：△L=AL直+AL曲單根鋼絞線張拉的張拉力：P=OconXA=1395X139=193905N鋼絞線N1大樣圖與豎彎幾何要素大樣圖如下（圖1）鋼絞線大樣圖圖1

鋼絞線曲線要素表如下鋼束曲線要素表轉(zhuǎn)折點(diǎn)轉(zhuǎn)點(diǎn)坐標(biāo)曲線要素X(m)Y(m)i(°)R(m)T(m)曲線長(zhǎng)轉(zhuǎn)點(diǎn)之間直線距離直線長(zhǎng)10.21.9211.421.551.79100.1560.31211.22511.069317.421.553.18100.2780.55565.566426.422.053.18100.2780.5559.0148.458533.422.055.53100.4830.96576.239648.920.555.53100.4830.96515.57214.606755.920.555.528100.4830.96476.034871.422.055.528100.4830.96415.57214.606978.422.053.18100.2780.55576.2391087.421.553.18100.2780.5559.0148.4581193.421.551.787100.1560.31265.56612104.641.9011.22511.069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（△?），見(jiàn)下表線段鋼絞線長(zhǎng)L（m）0 (rad)KL+p0e—(KL+p0)起點(diǎn)力N終點(diǎn)力N平均力（N）△L(mm)a-b11.06900.0170.984193905190711.95192304.0678.535b—c0.3120.0310.0080.992190711.95189139.61189924.72.188c—d5.56600.0080.992189139.61187567.06188352.2438.678d—e0.5550.0560.0150.985187567.06184828.61186194.483.811e—f8.45800.0130.987184828.61182498.54183661.1157.31f—g0.5550.0560.0150.985182498.54179834.09181163.053.708g-h6.23900.0090.991179834.09178158.96178995.2241.201h—i0.9650.0970.0260.975178158.96173660.11175899.956.26i—j14.60600.0220.978173660.11169896.66171771.5192.565j—k0.9650.0970.0260.975169896.66165606.45167742.415.97k—l6.03400.0090.991165606.45164114.31164859.2536.7l—m0.9640.0960.0260.975164114.31159971.59162034.125.765m—n14.60600.0220.978159971.59156504.79158231.8685.268n—o0.9640.0960.0260.975156504.79152554.16154521.065.497o—p6.23900.0090.991152554.16151133.14151842.5434.951p—q0.5550.0560.0150.985151133.14148926.62150027.183.07q—r8.45800.0130.987148926.62147049.15147985.946.178r—s0.5550.0560.0150.985147049.15144902.26145973.072.987s—t5.56600.0080.992144902.26143697.5144299.0429.632t—u0.3120.0310.0080.992143697.5142514.76143105.321.646u—v11.06900.0170.984142514.76140167.95141338.1157.721由于工作錨到工具錨之間的這一段預(yù)應(yīng)力筋同樣有受力伸長(zhǎng)，且通過(guò)摩阻試驗(yàn)得到的預(yù)應(yīng)力鋼絞線與孔道壁的摩擦系數(shù)u與孔道每米局部偏差對(duì)摩擦的影響系數(shù)k,都考慮了這一段的鋼絞線，所以鋼絞線的有效計(jì)算長(zhǎng)度必須加上工作錨到工具錨這一段。而不同廠家的千斤頂?shù)拈L(zhǎng)度與錨具厚度經(jīng)常是不同的，因此這一段預(yù)應(yīng)力筋的長(zhǎng)度，需現(xiàn)場(chǎng)量測(cè)（我施工段長(zhǎng)度為380mm）。

AL=PL/(ApxEp)=193905x380/(139x1.95x105)=2.7mm通過(guò)以上數(shù)據(jù)得出N1伸長(zhǎng)量為：664.42mm,設(shè)計(jì)值為：655.2mm。誤差值：1.4%，符合設(shè)計(jì)要求，證明計(jì)算正確。五、實(shí)測(cè)伸長(zhǎng)值控制△L=AL1+AL2-n式中，△L1—初應(yīng)力以下的推算伸長(zhǎng)值（cm），可采用相鄰級(jí)的伸長(zhǎng)值。△L2—從初應(yīng)力至最大張拉應(yīng)力間的實(shí)測(cè)伸長(zhǎng)值（cm）。n為鋼絞線的回縮量和錨具變形量之和：6mm在鋼絞線預(yù)應(yīng)力張拉時(shí),鋼絞線的外露部分，大部分被錨具和千斤頂所包裹，鋼絞線的張拉伸長(zhǎng)量無(wú)法在鋼絞線上直接測(cè)量，故只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，而這樣的測(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%Ok時(shí)因鋼絞線受力，夾片會(huì)向內(nèi)滑動(dòng)，張拉到20%ok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%ok的伸長(zhǎng)量比鋼絞線的實(shí)際伸長(zhǎng)值長(zhǎng)1~2mm，若以10%~20%ok的伸長(zhǎng)量作為0%~10%Ok的伸長(zhǎng)量，哪么在0%~20%ok的張拉控制段內(nèi)，鋼絞線的伸長(zhǎng)量就有2~3mm的誤差。因此對(duì)于鋼束實(shí)際伸長(zhǎng)值的測(cè)量，我單位采用量測(cè)鋼絞線絕對(duì)伸長(zhǎng)值的方法，而不使用量測(cè)千斤頂活塞伸出量的方法，后者測(cè)得的伸長(zhǎng)值須考慮工具錨處鋼束回縮及夾片滑移等影響，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。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?！鱈1采用推算伸長(zhǎng)值方法不夠規(guī)范、準(zhǔn)確，不能完全反映張拉至初應(yīng)力O0的實(shí)際工況，不宜采用；我合同段采用相鄰級(jí)的伸長(zhǎng)值：用10％張拉到20％的伸長(zhǎng)值表示0到10％的伸長(zhǎng)值，不會(huì)受0到10％中預(yù)應(yīng)力筋物理伸長(zhǎng)量的影響。本工程在實(shí)踐中規(guī)定采用此方法。設(shè)計(jì)圖紙要求鋼絞線一端回縮量不得大于6mm，否則應(yīng)重新張拉。回縮量的測(cè)量方法為：張拉至控制應(yīng)力時(shí)測(cè)量千斤頂活塞的外露長(zhǎng)度L1,然后關(guān)閉電源打開(kāi)回油閥，回油至2?3MPa再測(cè)量千斤頂活塞的外露長(zhǎng)度L2,L1與L2之差再減去一端自由長(zhǎng)度的伸長(zhǎng)值即為鋼束該端回縮量。六、誤差計(jì)算實(shí)測(cè)伸長(zhǎng)值與理論計(jì)算伸長(zhǎng)值之間誤差應(yīng)控制在±6％以?xún)?nèi)，否則應(yīng)暫停張拉，待查明原因采取措施后，方可繼續(xù)張拉。伸長(zhǎng)值誤差=（實(shí)測(cè)伸長(zhǎng)值-理論計(jì)算伸長(zhǎng)值）/理論計(jì)算伸長(zhǎng)值*100%七、結(jié)束語(yǔ)預(yù)應(yīng)力鋼絞線的伸長(zhǎng)量計(jì)算方法有多種，