連續箱梁預應力張拉伸長量分析

劉文鋒 周龍

摘要：多跨連續箱梁鋼絞線布置形狀復雜，其管道偏差和管道摩擦對伸長值的影響較大，利用EXCEL將復雜的預應力筋進行曲線和直線段分解，分別計算其伸長量值，得到最終的鋼絞線的總伸長量。通過對某工程的張拉理論值和實測值的對比，表明分段計算鋼絞線伸長量的準確性，從而為后期項目張拉施工提供有效的工作經驗。

關鍵詞：連續箱梁；預應力；伸長量；分段計算

1.引言

預應力理論伸長量的準確計算是保證張拉過程張拉力值和位移值真正“雙控”的關鍵[1]-[2]。隨著橋梁的預應力體系的發展，預應力筋的空間布置越來越復雜，傳統的手工計算預應力筋理論伸長量計算繁瑣復雜，而且很容易出錯，隨著EXCEL表格的出現，利用EXCEL表格建立相關系列的表格公式使得伸長量計算變得簡單化、程序化，在眾多的伸長量計算中，只需要將簡單的分段長度和對應的弧度輸入表格里面，程序將自動計算出伸長量。《公路橋涵施工技術規范》JTG T F50-2011給出了計算鋼束伸長量公式僅僅適合圓弧和直線段的計算，因此有必要進行曲線鋼絞線的分段計算[3]-[4]。本文結合某工程項目的預應力張拉理論計算，進行理論計算值的EXCEL表格計算，同時進行計算理論值和實測值的對比，為后期預應力伸長值的計算提供依據。

2.預應力筋理論伸長量的計算公式

1）有效預應力

考慮預應力筋受管道偏差和摩擦阻力損失后的有效預應力為：

（1）

不考慮空間曲面的影響，則平面曲線的鋼束平均張拉力值為：

（2）

則伸長量計算值為： （3）

式中， 分段之后末端有效預應力； 為預應力計算段的平均張拉力； 為伸長量； 為計算預應力筋的實際長度； 、 分別為預應力筋的彈性模量和截面積； 為實際張拉控制力值， 為張拉端到計算截面的實際長度； 、 分別為孔道的局部偏差影響系數和管道摩擦系數， 為從張拉端至計算截面的孔道部分切線的夾角之和。

3.分段法計算伸長量基本步驟

1）鋼絞線分段

根據設計圖紙中的鋼束大樣圖進行計算鋼絞線的分段，一般將鋼絞線分為直線段部分和曲線段部分，對于對稱的鋼絞線，只需計算鋼束的伸長量值，然后將計算最終結果乘以2.

確定曲線段的 值，然后轉化為弧度值，這里只考慮水平面弧度值；

2）根據公式（2）計算每段鋼束的平均張拉力值；

3）根據（3）式計算鋼絞線的分段伸長量，然后將各段伸長量求和。

4.工程實例預應力伸長量計算

4.1預應力工程實況

某橋上部結構為 3 跨連續箱梁，長 121.67 米單箱單室截面，梁高 1.8 米。梁體采用雙向預應力混凝土整聯澆筑，預應力整聯張拉。應力筋中，單根鋼絞線截面積為 ，彈性模量為 ，控制應力為195.3kN，管道偏差系數和摩擦系數采用設計值，分別為 、 。現在以腹板鋼束 為計算對象進行說明。腹板鋼束 的平面布置圖如圖1所示。

圖1腹板鋼束F1的一半大樣圖

4.2理論伸長值計算

單根鋼絞線的控制應力為1395MPa，在鋼束張拉端用 1395MPa 應力進行張拉，將鋼束按豎向彎曲分成若干段，計算每段的伸長量值。各段的伸長值之和就是該鋼束的總伸長值。為了方便計算在EXCEL表格中設定了伸長量相關計算公式，計算結果見下表1所示。

4.3張拉實測值

該腹板鋼束采用兩段張拉工藝，為了準確捕捉實測的伸長量值，預應力張拉施工采用智能張拉工藝，智能張拉工藝是在千斤頂上安裝了位移傳感器，利用其精確的位移傳感技術準確測量鋼絞線伸長值。整個張拉過程其伸長量測定值真實可靠。同時該鋼絞線長度較長，張拉過程中需要進行預應力的倒頂張拉，其不同張拉階段的伸長量值表格如下：

注：表2中理論伸長量值是考慮了鋼絞線工作長度后的總伸長量，經測量兩段的千斤頂和錨具的工作長度段的伸長量值分別為4mm。

對比表1和表2可知，理論計算的伸長值與設計值、實測伸長值均較接近。延伸量誤差僅為-0.4%。

5.結語

采用分段法計算理論伸長量利用EXCEL表格，能夠快速的進行較精確的計算，適合工程計算采用，同時計算結果與實際張拉伸長值和設計值均較接近。

參考文獻：

[1]鄧海峰.后張法預應力張拉伸長值的測量與施工控制[J] .公路與汽運，2006（1）.

[2]侯志輝，王偉哲，江阿蘭. 預應力混凝土連續箱梁的張拉與壓漿施工控制[J]. 交通科 技與經濟，2007，9（2）：23-24.

[3]江星.預應力鋼絞束伸長量的計算與分析[J].中國市政工程，2006（12）

[4]趙志蒙.后張預應力鋼筋理論伸長值的精確計算及應用[J].內蒙古大學學報（自然科學版），2005，5（36）：579-585.