對(duì)預(yù)應(yīng)力筋張拉應(yīng)力校核方法的探討

郜 超

預(yù)應(yīng)力梁體因其施工工藝成熟、工程造價(jià)經(jīng)濟(jì)等諸多優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于橋梁工程之中。JTJ 041-2000公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范規(guī)定:預(yù)應(yīng)力筋實(shí)際伸長(zhǎng)值與理論伸長(zhǎng)值的差值應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求，設(shè)計(jì)無(wú)規(guī)定時(shí)，實(shí)際伸長(zhǎng)值與理論伸長(zhǎng)值的差值Δ應(yīng)控制在±6%以?xún)?nèi)。鋼絞線的實(shí)際伸長(zhǎng)值從初應(yīng)力σK開(kāi)始量測(cè)，輔以初應(yīng)力以下的推算伸長(zhǎng)值，一般采用相鄰級(jí)的伸長(zhǎng)值。當(dāng)相鄰級(jí)伸長(zhǎng)值出現(xiàn)較大偏差時(shí)，再計(jì)算實(shí)際伸長(zhǎng)值的最終結(jié)果會(huì)將此偏差放大，造成更大的偏差。因此，采用伸長(zhǎng)值校核張拉控制應(yīng)力是科學(xué)的，可行的。故查明導(dǎo)致鋼絞線伸長(zhǎng)值異常的因素，并采取有效措施予以預(yù)防、糾錯(cuò)，對(duì)保證鋼絞線伸長(zhǎng)值誤差不超限是非常有必要的。

1 鋼絞線張拉理論伸長(zhǎng)值的計(jì)算

在預(yù)應(yīng)力張拉理論的伸長(zhǎng)量計(jì)算中，是以鋼絞線兩端錨固點(diǎn)之間的距離作為鋼絞線的計(jì)算長(zhǎng)度的，但由于張拉時(shí)鋼絞線的力端是在千斤頂工具錨處，故為控制和計(jì)算方便，一般以鋼絞線兩端錨固點(diǎn)之間的距離加上千斤頂張拉工作長(zhǎng)度再減去鋼絞線張拉全過(guò)程的工作錨、工具錨的錨具回縮值，作為鋼絞線預(yù)應(yīng)力張拉伸長(zhǎng)量的計(jì)算長(zhǎng)度。

對(duì)于使用拉錨式的錨具位置的修正值取決于該型錨具的構(gòu)造尺寸及其最終的設(shè)定位置。張拉端的最終位置螺母可定位于錨杯的前1/3處，固定端螺母可設(shè)定于錨杯的1/2處。根據(jù)錨具制作廠商提供的錨具構(gòu)造尺寸，就可推算出拉索鋼絲端頭與錨板平面間的距離。對(duì)于使用拉索絲式的錨具，一般不計(jì)入墩頭長(zhǎng)度，而要加上滿(mǎn)足張拉千斤頂所需的拉索操作程度。

預(yù)應(yīng)力施工根據(jù)工序不同可分為先張法和后張法，先張法即先張拉預(yù)應(yīng)力后進(jìn)行混凝土的澆筑施工，一般為直線，計(jì)算簡(jiǎn)便，其可參考后張法不計(jì)管道摩擦來(lái)進(jìn)行計(jì)算。后張法施工是先預(yù)埋管道，然后進(jìn)行穿束張拉，最后進(jìn)行構(gòu)件的澆筑，混凝土養(yǎng)生達(dá)到張拉強(qiáng)度要求后進(jìn)行張拉施工。由于不同線型區(qū)間平均應(yīng)力存在較大變化，分區(qū)段計(jì)算的疊加伸長(zhǎng)量與張拉時(shí)測(cè)量的伸長(zhǎng)量是較為吻合的。

在進(jìn)行第一跨梁張拉時(shí)需要對(duì)管道摩阻損失、錨具摩阻損失進(jìn)行測(cè)算。根據(jù)測(cè)算結(jié)果對(duì)張拉控制應(yīng)力作適當(dāng)調(diào)整，確保有效應(yīng)力值的合理標(biāo)定。

山西省界楊白線LK0+058.314河南口空心板中橋上部結(jié)構(gòu)采用4×16 m后張法預(yù)應(yīng)力混凝土空心板，預(yù)應(yīng)力采用符合GB/T 5224-2003標(biāo)準(zhǔn)的高強(qiáng)度低松弛 φs15.24鋼絞線，標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度為 fpk=1 860 MPa，單根面積140 mm2，彈性模量 Ep=1.98 ×105MPa。錨具采用YM15-5型錨具及配套設(shè)備，管道成孔采用φ56 mm鋼波紋管，張拉力為P=930 600 N。

1)后張法預(yù)應(yīng)力筋理論伸長(zhǎng)值及預(yù)應(yīng)力筋平均張拉力的理論計(jì)算公式如下:

其中，ΔL為預(yù)應(yīng)力筋理論伸長(zhǎng)值，mm;L為從張拉端至計(jì)算截面的長(zhǎng)度，m;PP為預(yù)應(yīng)力筋第i段的平均張拉力，N;x為從張拉端至計(jì)算截面孔道長(zhǎng)度，m;AP為預(yù)應(yīng)力筋截面面積，mm2;EP為預(yù)應(yīng)力筋的彈性模量，MPa;P為預(yù)應(yīng)力筋張拉端的張拉力，N;θ為從張拉端至計(jì)算截面曲線孔道部分切線的夾角之和，對(duì)于圓曲線，為該段的圓心角，如果孔道在豎平面和水平面內(nèi)同時(shí)彎曲時(shí)，則θ為雙向彎曲夾角之矢量和，rad;k為孔道每米局部偏差對(duì)摩擦的影響系數(shù);μ為預(yù)應(yīng)力筋與孔道壁的摩擦系數(shù)。

2)計(jì)算時(shí)各參數(shù)取值如表1所示。

表1 各參數(shù)取值

3)分線形段計(jì)算:

2 鋼絞線伸長(zhǎng)量現(xiàn)場(chǎng)量測(cè)計(jì)算方法

預(yù)應(yīng)力筋的實(shí)際伸長(zhǎng)值是從張拉千斤頂?shù)男谐躺蠝y(cè)量推算而來(lái)的，具體方法如下:對(duì)預(yù)應(yīng)力筋一般按10%→20%→100%后持荷3 min～5 min錨固的流程進(jìn)行張拉，分別量出對(duì)應(yīng)的千斤頂?shù)男谐苔，由于ΔL中包含了預(yù)應(yīng)力筋彈性變形，需扣除諸如錨具壓實(shí)、預(yù)應(yīng)力筋的自然松弛伸展等因素的影響，這就需要對(duì)測(cè)量結(jié)果進(jìn)行核實(shí)，以推算出實(shí)際伸長(zhǎng)值。

伸長(zhǎng)量計(jì)算式為:ΔL=ΔL3－ΔL2+2(ΔL2－ΔL1)。

其中，ΔL為預(yù)應(yīng)力筋的實(shí)際伸長(zhǎng)量;ΔL3為100%張拉力時(shí)預(yù)應(yīng)力筋的實(shí)測(cè)伸長(zhǎng)量;ΔL2為20%張拉力時(shí)預(yù)應(yīng)力筋的實(shí)測(cè)伸長(zhǎng)量;ΔL1為10%張拉力時(shí)預(yù)應(yīng)力筋的實(shí)測(cè)伸長(zhǎng)量。

在實(shí)際張拉施工前，應(yīng)對(duì)千斤頂進(jìn)行標(biāo)定，標(biāo)定結(jié)果為校準(zhǔn)方程，施工單位可直接根據(jù)此方程計(jì)算出對(duì)應(yīng)張拉力的油表讀數(shù)，每一階段張拉后即時(shí)測(cè)得對(duì)應(yīng)階段的鋼絞線伸長(zhǎng)值，最后根據(jù)上述公式計(jì)算出實(shí)際張拉總伸長(zhǎng)值。

3 結(jié)語(yǔ)

在實(shí)際施工過(guò)程中要密切注意各種數(shù)值的變化，認(rèn)真核對(duì)實(shí)際伸長(zhǎng)值數(shù)據(jù)，在計(jì)算工作長(zhǎng)度時(shí)，需考慮千斤頂及錨具范圍內(nèi)的鋼絞線長(zhǎng)度。在實(shí)際伸長(zhǎng)量與理論伸長(zhǎng)量差異較大時(shí)，要暫停張拉，對(duì)各種可能原因進(jìn)行周密分析，杜絕盲目修改參數(shù)，確實(shí)必要時(shí)需補(bǔ)張或分級(jí)卸載，重新張拉，以保證預(yù)應(yīng)力的施加準(zhǔn)確，確保構(gòu)件的質(zhì)量及安全。

［1］劉效堯，朱新實(shí).公路橋涵設(shè)計(jì)手冊(cè)——預(yù)應(yīng)力技術(shù)及材料設(shè)備［M］.第2版.北京:人民交通出版社，2005.

［2］范立礎(chǔ).預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋［M］.北京:人民交通出版社，1999.

［3］JTG D62-2004，公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范［S］.

［4］JTJ 041-2000，公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范［S］.