對橋梁施工中若干預應力技術的研討

白青峰 程 戈

在對濟南二環(huán)東路高架橋四合同十四聯(lián)現(xiàn)澆連續(xù)箱梁預應力施工過程中總結的一些實踐經(jīng)驗,對一些易混淆問題談談自己的想法。

1 施工中伸長量計算與設計圖紙中伸長量的區(qū)別

在對待施工伸長量的計算上,經(jīng)常聽到這樣的聲音:“我看你的計算書沒用,你給我看設計圖紙上的伸長量就好了”。殊不知進行施工過程中伸長量的計算是對實際施工最貼切的反映。計算伸長量的理論依據(jù)為胡克定律施工計算與設計首先在彈性模量E與分段長度L的選取上就不同。E在設計上取自鋼絞線的標準值,如:15.2的鋼絞線 E=195 GPa,而在施工中 E值取自于所使用的鋼絞線抽檢報告中的E值。其次分段長度L,施工中實際量測伸長量時是加入了兩側工作長度對伸長量的影響,因為在張拉過程中實際受力的范圍包括工具夾片內(nèi)涉及的鋼絞線,也就是說設計方給出的伸長量只反映出梁內(nèi)錨具之間的有效長度的伸長量。以400 t千斤頂張拉15.2-17為例,其工具錨加千斤頂、限位板的工作長度達到65 cm,以理論1 m伸長7 mm的情況看,僅工作長度影響的伸長量達到4.5 mm,如果兩端張拉就是2×4.5=9 mm,可見其影響量是很大的。特別對于總長不是很長的鋼束來說,如果忽略這部分伸長量那就意味著超限。

最后對于F也就是平均張拉力PP,其受到預應力筋與孔道壁摩擦系數(shù)μ及孔道每米局部偏差對摩擦系數(shù)k的影響。對于這兩個常數(shù)的選取并不是按照規(guī)范上規(guī)定的范圍選個適中的就好,數(shù)值的選取要為施工服務,μ值作用體現(xiàn)在鋼束線型變化的區(qū)域;k值則影響全長,這兩個數(shù)值選取的恰當往往會起到立竿見影的效果,特別對于大長預應力束的影響非常明顯,所以對數(shù)值的選取不是一定的,可根據(jù)現(xiàn)場張拉幾束后分析其伸長量和計算伸長量的偏差,選取一組符合實際的常數(shù)。

2 如何精確計算伸長量

PPP值。特別對于存在大量平彎、豎彎的大長預應力束,其分段長度的精確,決定計算的精確性。我在計算上采取將鋼束大樣在AutoCAD完成呈現(xiàn),直接量取分段長度的方法,計算結果十分精確,舉例如下:

依據(jù)圖紙給出坐標,提取任一鋼束控制點(見表1)。

表1 坐標中的控制點

生成鋼絞線大樣圖見圖1,量出分段長度見表2。

表2 分段長度

利用公式精確計算,其中 μ=0.15,k=0.001 5,EP=195 GPa均與設計相同。

計算值與設計值對比結果見表3。

表3 計算值與設計值對比結果

由表3可看出在計算系數(shù)與設計值取值相同情況下,對于長達95.6 m拐點眾多的箱梁腹板通長束,其影響微乎其微。

但這種計算方法只能反映豎彎或平彎一種變化,取決于分段長度量取自平彎圖,還是豎彎圖。不過為了降低豎向荷載對橋梁變形的影響,鋼束還是主要以豎彎變化為主,平彎變化對伸長量的影響微乎其微。

3 張拉次數(shù)的控制

即知伸長量就可擬定任一束鋼絞線的張拉次數(shù),已達到張拉所要求應力。一名合格的技術員可以最大限度的發(fā)揮千斤頂形成的優(yōu)勢,做到省時、省力。

例:千斤頂行程200 mm,一束鋼絞線伸長量為368 mm,50%為184 mm,考慮開始張拉時伸長量損失達到 10 mm～20 mm,張拉至50%時伸長量介于194 mm～204 mm之間,可以分兩次張拉10%～20%～50%,50%～100%。可是張拉時一定注意初始的伸長量損失僅有10 mm～20 mm,可考慮張拉前先出頂一旦上壓立刻停止,回頂將工具夾片打緊,以減少伸長量的損失。張拉時頭次10%伸長量就要注意數(shù)值應大致在47～57之間,如果大于57很多就要注意50%時是否超過千斤頂行程,可分三次張拉。在量取伸長量時,只量取10%,20%伸長量即可由相鄰級伸長量之差(20%-10%≈37)推測最后伸長量是否超限。

4 兩端張拉與一端張拉的區(qū)別

從理想狀態(tài)也就是無摩擦狀態(tài)下二者實質(zhì)是相同的,舉個例子:用雙手拉一根皮筋和將皮筋掛在一固定端單拉,二者與皮筋上加載的力是相同的。但一旦有了摩擦力情況就不同了,兩端張拉的力由于摩擦力的折減至持力相等處,而單端張拉則為全長折減。張拉后應力重分布,單端張拉施加的張拉力小于兩端張拉施加的張拉力,在效果上有本質(zhì)區(qū)別。就比如張拉力為1,兩端張拉時折減至中心減至0.5,二力相等平衡;同為張拉力為1,單端張拉遞減至尾段就成為0,應力充分分布后,鋼束中存續(xù)的力必然小于前者。

5 結語

預應力技術從發(fā)明到大量推廣應用,至今已有89年歷史,從理論到工程實踐經(jīng)過幾代人的研究和不斷創(chuàng)新,已發(fā)展為比較成熟的技術。我們技術人員要堅持科學發(fā)展觀,以科學的觀點分析、認知工程中的實際問題。

[1] 朱新實,劉效堯.預應力技術及材料設備[M].北京:人民交通出版社,2005.