預應力鋼絞線伸長量的計算

后張法預應力鋼絞線伸長量的計算預應力鋼絞線施工時，采用張拉應力和伸長值雙控，實際伸長值與理論伸長值誤差不得超過6％，后張預應力技術一般用于預制大跨徑簡支連續(xù)梁、簡支板結構，各種現澆預應力結構或塊體拼裝結構。預應力施工是一項技術性很強的工作，預應力筋張拉是預應力砼結構的關鍵工序，施工質量關系到橋梁的安全和人身安全，因此必須慎重對待。一般現行常接觸到的預應力鋼材主要：有預應力混凝土用鋼絞線、PC光面鋼絲、刻痕鋼絲、冷拔低碳鋼絲、精軋螺紋鋼等材料。對于后張法預應力施工時孔道成型方法主要有：金屬螺旋管、膠管抽芯、鋼管抽芯、充氣充水膠管抽芯等方法。本人接觸多的是混凝土預應力鋼絞線（PCstrand、1×7公稱直徑15,24mm，fpk＝1860Mpa，270級高強底松弛），成孔方法多采用金屬螺旋管成孔，本文就以此兩項先決條件進行論述。1施工準備：1.1熟悉圖紙：拿到施工圖紙應先查閱施工說明中關于預應力鋼絞線的規(guī)格，一般預應力鋼束采用ASTMA416-270級低松弛鋼絞線，其標準強度為fpk＝1860Mpa，1×7公稱直徑15,24mm，錨下控制力為Δk=0.75fpkMpa。1.2根據施工方法確定計算參數：預應力管道成孔方法采用金屬螺旋管成孔，查下表確定K、μ取值：

表1孔道成型方式K值μ值鋼絞線精軋螺紋鋼預埋鐵皮管道0.0030.350.4預埋鋼管0.00100.25－抽芯成型管道0.00150.550.6預埋金屬波紋管0.00150.20～0.250.5預埋塑料波紋管0.00150.14～0.170.45注：摘自《公路橋涵施工技術規(guī)范》（JTJ041-2000）附錄G－8根據鋼絞線試驗結果取得鋼絞線實際彈性模量Ep（一般為1.9～2.04×105Mpa）1.3材料檢測：金屬螺旋管根據《公路橋涵施工技術規(guī)范》（JTJ041-2000）附錄G－7之要求檢測；錨具根據《公路橋梁預應力鋼絞線用YM錨具、連接器規(guī)格系列》（JT/T329.1-1997）及《公路橋梁預應力鋼絞線用錨具、連接器試驗方法及檢驗規(guī)則》（JT/T329.2-1997）之要求檢測；鋼絞線根據《預應力混凝土用鋼絞線》GB/T5224-2003之要求檢測2理論伸長量計算：后張法預應力鋼絞線在張拉過程中，主要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；兩項因素導致鋼絞線張拉時，錨下控制應力沿著管壁向跨中逐漸減小，因而每一段的鋼絞線的伸長值也是不相同的。2.1計算公式：《公路橋梁施工技術規(guī)范》(JTJ041-2000)中關于預應筋伸長值ΔL的計算按照以下公式（1）：ΔL＝Pp×LAp×EpΔL—各分段預應力筋的理論伸長值（mm）；

Pp—各分段預應力筋的平均張拉力（N）；L—預應力筋的分段長度（mm）；Ap—預應力筋的截面面積（mm2）；Ep—預應力筋的彈性模量（Mpa）；《公路橋梁施工技術規(guī)范》(JTJ041-2000)附錄G－8中規(guī)定了Pp的計算公式（2）：Pp＝P×（1－e－（kx＋μθ））kx＋μθP—預應力筋張拉端的張拉力，將鋼絞線分段計算后，為每分段的起點張拉力，即為前段的終點張拉力（N）；θ—從張拉端至計算截面曲線孔道部分切線的夾角之和，分段后為每分段中每段曲線段的切線夾角（rad）；EF1532.20.12770.0278380.97254561189852.7184640.4187234.510.5FG990.300.0014850.99851565184640.4184366.3184503.36.7當k＝0.0015，μ＝0.2總伸長量ΔL＝4.42＋1.4＋10.8＋0.7＋10.5＋6.7≈35mm根據表2中參數計算當k＝0.0015，μ＝0.25各段伸長量：

表4分段x（mm）θ（rad）kx+μθe-(kx+μθ)起點力Pq終點力PzPp△LBC199.400.0002990.99970094195300.0195241.6195270.81.4CD1532.20.12770.0342230.96635569195241.6188672.8191938.510.8DE100.600.0001510.99984911188672.8188644.4188658.60.7EF1532.20.12770.0342230.96635569188644.4182297.5185452.910.4FG990.300.0014850.99851565182297.5182027.0182162.26.6當k＝0.0015，μ＝0.25總伸長量ΔL＝4.42＋1.4＋10.8＋0.7＋10.5＋6.6≈34mm5計算現場控制伸長量范圍：根據《公路橋梁施工技術規(guī)范》(JTJ041-2000)12.8.3條規(guī)定“實際伸長值與理論伸長值的差值應控制在6%以內，否則應暫停張拉，待查明原因并采取措置予以調整后，方可繼續(xù)張拉”。從上述例題中不難看出，其它參數正確的情況下，當μ＝0.2時ΔL＝35mm，符合規(guī)范規(guī)定的控制范圍是32.9～37.1mm，當μ＝0.25時ΔL＝34mm，符合規(guī)范規(guī)定的控制范圍是32～36mm。但在實際施工時由于管道成型后表面特征是否光滑、表面是否有銹斑，位置偏差大小，彎道位置及角度是否正確、成型管道內是否漏漿等因素影響，規(guī)范中提供的μ是一個變值，根據表1中提供，變化范圍為0.2～0.25，所以上述例題計算出的伸長量的實際控制范圍應是32～37mm。6張拉時鋼絞線實際伸長量的測量方法鋼絞線實際伸長量的測量方法有多種多樣，目前使用較多的是直接測量張拉端千斤頂活塞伸出量的方法，我認為這樣的測量方法存在一定的誤差，這是因為工具錨端夾片張拉前經張拉操作人員用鋼管敲緊后，在張拉到10%σk時因鋼絞線受力，夾片會向內滑動，張拉到20%σk時，夾片又會繼續(xù)向內滑動，這樣通過測量千斤頂的伸長量而得到的10%～20%σk的伸長量比鋼絞線的實際伸長值長1～2mm，若以10%～20%σk的伸長量作為0%～10%σk的伸長量，哪么在0%～20%σk的張拉控制段內，鋼絞線的伸長量就有2～3mm的誤差。從20%σk張拉到100%σk時，鋼絞線的夾片又會向內滑動一點，按最小值滑動量計算單端鋼絞線的伸長量就有3～4mm的誤差，兩側同時張拉時共計有約6～8mm的誤差（誤差值的大小取決于工具錨夾片打緊程度），但是張拉力是達到的。因此用測量千斤活塞的方法一般測出來的值都是偏大的。對于鋼束實際伸長值的測量，建議采用量測鋼絞線絕對伸長值的方法，而不使用量測千斤頂活塞伸出量的方法，后者測得的伸長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，必須進行分級張拉時，更為繁瑣，若直接通過測量千頂活塞的伸出量，則誤差累計更大。推存的測量方法如圖2所示，使用一個標尺固定在鋼絞線上，不論經過幾個行程，均以此來量測分級鋼絞線的長度，累計的結果就是初應力與終應力之間的實測伸長值。7夾片回縮量補充張拉在實際張拉控制過程中，在張拉并持荷完畢后千斤頂放松過程中對于夾片式錨具有一個夾片回縮自錨及錨具變形，使錨下控制應力有所損失，根據《公路橋涵施工技術規(guī)范》（JTJ041-2000）表12.8.3規(guī)定夾片式錨具容許回縮量不大于6mm，但是各個廠家設計是不一樣的，基本在3～6mm之間，所以在錨具使用前應詳細查閱產品使用說明書，明確夾片的回縮量，具體市公共過程中建議在最后一步持荷并測量完伸長量在控制范圍內后應再把每端鋼絞線拉長3～6mm（補足夾片回縮量），這樣最終的錨固應力才是設計的錨下控制應力。8結束語理論伸長值計算中，如果采取的是兩端張拉，鋼絞線對稱布置，在進行伸長量計算時是計算一半鋼絞線的伸長值然后乘以二的方法；如果是一端錨固一端張拉，計算時應從張拉端計算至錨固端；而對于非對稱結構，鋼絞線不對稱布置，在計算鋼絞線的伸長值時，計算原則是從兩側向中間分段計算，至某一點時鋼絞線的受力基本相等即可，而不是簡單的分中計算。鋼絞線的分段原則是將整根鋼絞線根據設計線形分成曲線連續(xù)段及直線連續(xù)段