對預應力筋張拉應力校核方法的探討

郜 超

預應力梁體因其施工工藝成熟、工程造價經濟等諸多優點，被廣泛應用于橋梁工程之中。JTJ 041-2000公路橋涵施工技術規范規定:預應力筋實際伸長值與理論伸長值的差值應符合設計要求，設計無規定時，實際伸長值與理論伸長值的差值Δ應控制在±6%以內。鋼絞線的實際伸長值從初應力σK開始量測，輔以初應力以下的推算伸長值，一般采用相鄰級的伸長值。當相鄰級伸長值出現較大偏差時，再計算實際伸長值的最終結果會將此偏差放大，造成更大的偏差。因此，采用伸長值校核張拉控制應力是科學的，可行的。故查明導致鋼絞線伸長值異常的因素，并采取有效措施予以預防、糾錯，對保證鋼絞線伸長值誤差不超限是非常有必要的。

1 鋼絞線張拉理論伸長值的計算

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

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

預應力施工根據工序不同可分為先張法和后張法，先張法即先張拉預應力后進行混凝土的澆筑施工，一般為直線，計算簡便，其可參考后張法不計管道摩擦來進行計算。后張法施工是先預埋管道，然后進行穿束張拉，最后進行構件的澆筑，混凝土養生達到張拉強度要求后進行張拉施工。由于不同線型區間平均應力存在較大變化，分區段計算的疊加伸長量與張拉時測量的伸長量是較為吻合的。

在進行第一跨梁張拉時需要對管道摩阻損失、錨具摩阻損失進行測算。根據測算結果對張拉控制應力作適當調整，確保有效應力值的合理標定。

山西省界楊白線LK0+058.314河南口空心板中橋上部結構采用4×16 m后張法預應力混凝土空心板，預應力采用符合GB/T 5224-2003標準的高強度低松弛 φs15.24鋼絞線，標準強度為 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)后張法預應力筋理論伸長值及預應力筋平均張拉力的理論計算公式如下:

其中，ΔL為預應力筋理論伸長值，mm;L為從張拉端至計算截面的長度，m;PP為預應力筋第i段的平均張拉力，N;x為從張拉端至計算截面孔道長度，m;AP為預應力筋截面面積，mm2;EP為預應力筋的彈性模量，MPa;P為預應力筋張拉端的張拉力，N;θ為從張拉端至計算截面曲線孔道部分切線的夾角之和，對于圓曲線，為該段的圓心角，如果孔道在豎平面和水平面內同時彎曲時，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摩擦的影響系數;μ為預應力筋與孔道壁的摩擦系數。

2)計算時各參數取值如表1所示。

表1 各參數取值

3)分線形段計算:

2 鋼絞線伸長量現場量測計算方法

預應力筋的實際伸長值是從張拉千斤頂的行程上測量推算而來的，具體方法如下:對預應力筋一般按10%→20%→100%后持荷3 min～5 min錨固的流程進行張拉，分別量出對應的千斤頂的行程ΔL，由于ΔL中包含了預應力筋彈性變形，需扣除諸如錨具壓實、預應力筋的自然松弛伸展等因素的影響，這就需要對測量結果進行核實，以推算出實際伸長值。

伸長量計算式為:ΔL=ΔL3－ΔL2+2(ΔL2－ΔL1)。

其中，ΔL為預應力筋的實際伸長量;ΔL3為100%張拉力時預應力筋的實測伸長量;ΔL2為20%張拉力時預應力筋的實測伸長量;ΔL1為10%張拉力時預應力筋的實測伸長量。

在實際張拉施工前，應對千斤頂進行標定，標定結果為校準方程，施工單位可直接根據此方程計算出對應張拉力的油表讀數，每一階段張拉后即時測得對應階段的鋼絞線伸長值，最后根據上述公式計算出實際張拉總伸長值。

3 結語

在實際施工過程中要密切注意各種數值的變化，認真核對實際伸長值數據，在計算工作長度時，需考慮千斤頂及錨具范圍內的鋼絞線長度。在實際伸長量與理論伸長量差異較大時，要暫停張拉，對各種可能原因進行周密分析，杜絕盲目修改參數，確實必要時需補張或分級卸載，重新張拉，以保證預應力的施加準確，確保構件的質量及安全。

［1］劉效堯，朱新實.公路橋涵設計手冊——預應力技術及材料設備［M］.第2版.北京:人民交通出版社，2005.

［2］范立礎.預應力混凝土連續梁橋［M］.北京:人民交通出版社，1999.

［3］JTG D62-2004，公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規范［S］.

［4］JTJ 041-2000，公路橋涵施工技術規范［S］.