后張35米預應力T梁張拉質量控制

曾衛東

（新疆北新路橋集團股份有限公司 710016）

0 引言

后張預應力T梁在預應力張拉施工中，預應力的應力由千斤頂、油泵、油壓表控制，張拉工作由千斤頂張拉完成，根據《公路橋梁施工規范》JTG/T 3650-2020規定預應力筋采用應力控制方法張拉時，以延伸值進行校核，實際延伸值與理論延伸值的差值應符合設計要求，設計無規定時，實際延伸值與理論延伸值的差值應控制在 6%以內，否則應暫停張拉，待查明原因并采取措施予以調整后，方可繼續張拉，在施工過程中，錯誤的計算將對工程造成很大的經濟損失，因此，延伸量的正確計算和張拉控制對T梁施工至關重要[1]。

1 預應力筋的理論延伸量計算

根據橋梁施工規范，延伸量ΔL 的計算公式：

預應力筋的理論延伸量△L（mm）采用公式△L=PL／AE計算。

式中：P—鋼鉸線的平均張拉力（N）

L—鋼鉸線的長度（mm）

A—鋼鉸線的截面面積

E—鋼鉸線的彈性模量（N／mm2）

式中：p—鋼絞線張拉端的張拉力（N）；

x—從張拉端至計算截面的孔道長度（m）；

e—從張拉端至計算截面曲線孔道部分切線的夾角之和（rad）；

k—孔道每米局部偏差對磨擦的影響系數；

μ—鋼鉸線與孔道避的摩擦系數。

2 35米后張T梁延伸量理論計算

對于后張預應力筋延伸量的計算，因管道為直線和圓曲線的組合，在計算對由直線段與曲線段組成的曲線筋, 張拉延伸量應分段計算, 然后疊加在計算, 首先應將每段兩端扣除孔道摩阻損失后的拉力求出, 然后再按計算公式求得每段的張拉延伸量。 下面就以后張35米T梁的預應力鋼筋張拉延伸量的計算作一介紹[2]。

2.1 計算依據：

（1） 結 構：后張法預應力混凝土連續T形梁

（2） 計算跨經：4×35米

（3） 橋面寬度：整體式24.5米，分離式12.25米。

（4） 車 道 數：雙向4車道

（5） 汽車荷載：公路－Ⅰ級

（6） 孔道采用預埋金屬紋扁管k取0.0015； u取0.25

（7） 鋼絞線強度：Ryb＝1860MP；鋼絞線截面積：Ag＝139mm2鋼絞線彈性模量：E＝1.95×105MPa； 張拉力N＝Ryb×0.75

2.2 計算文件：

橋孔為4×35米預應力砼連續T梁，橋長153米，分為邊跨A型和中跨B型二種T梁。共計T梁40片，其中邊跨A型梁20片，中跨B型梁20片，采用先簡支后連續構造。

2.3 預應力鋼束大樣圖

2.4 A型梁延伸量計算

2.4.1 鋼束張拉力計算：

鋼絞線Φs15.2-7：n＝7根

張拉力N＝Ryb×0.75×Ag×n＝1357.34KN

2.4.2 N1鋼束延伸量計算

ΔL1＝ 2×1.95×139×7 ＝7.929cm （1357.34+1334.77）×11.77 ΔL2＝ 2×1.95×139×7 ＝2.343cm （1334.77+1291.05）×3.387 ΔL3＝ 2×1.95×139×7 ＝1.161cm （1291.05+1287.74）×1.709（1289.49+1287.75）×0.900 ΔL4＝ 2×1.95×139×7 ＝0.611cm ΔL5＝ 2×1.95×139×7 ＝2.062cm （1327.97+1289.49）×3.130 ΔL6＝ 2×1.95×139×7 ＝10.320cm （1357.34+1327.97）×14.583

i端延伸量： i=ΔL1+ΔL2+ΔL3=11.43cm j端延伸量：j=ΔL4+ΔL5+ΔL6=12.99cm

總延伸量：i＋j＝11.43＋12.99＝24.43cm

2.4.3 N2、N3、N4、N5鋼束延伸量計算

根據以上計算方式可以計算出

N2：i端延伸量：11.35cm j端延伸量：13.04cm 總延伸量：i＋j＝11.35＋13.04＝24.40cm

N3：i端延伸量：11.51cm j端延伸量： 12.86cm 總延伸量：i＋j＝11.51＋12.86＝24.37cm

N4：i端延伸量：11.72cm j端延伸量：12.61cm 總延伸量：i＋j＝11.72＋12.61＝24.33cm

N5：i端延伸量：12.19cm j端延伸量：12.15cm 總延伸量：i＋j＝12.19＋12.15＝24.34cm

2.5 B型梁延伸量計算：

2.5.1 張拉力計算：

鋼絞線Φs15.2-7：n＝7根

張拉力 N＝Ryb×0.75×Ag×n＝1375.34KN

鋼絞線Φs15.2-8：n＝8根

張拉力 N＝Ryb×0.75×Ag×n＝1551.24KN

2.5.2 N1鋼束延伸量計算

（1375.34+1330.41）×13.358 ΔL1＝＝9.461cm 2×1.95×139×7（1330.41+1283.34）×3.484 ΔL2＝＝2.400cm 2×1.95×139×7（1283.34+1282.27）×0.556 ΔL3＝＝0.376cm 2×1.95×139×7

i端延伸量：i=9.461+2.400+0.376=12.24cm

j端延伸量：j=i=12.24cm

總延伸量：i＋j＝12.24×2＝24.48cm

2.5.3 N2、N3、N4鋼束延伸量計算

N2：i端延伸量：12.22cm j端延伸量：12.22cm 總延伸量：i＋j＝12.22×2＝24.4cm

N3：i端延伸量：12.16cm j端延伸量：12.16cm 總延伸量：i＋j＝12.16×2＝24.32cm

N4：i端延伸量：12.02cm j端延伸量：12.02cm 總延伸量：i＋j＝12.02×2＝24.04cm

3 張拉錨塞回縮量量測

3.1 鋼絞線張拉延伸值的確定

預應力鋼絞線延伸值由梁體內的鋼絞線張拉伸長值，工作錨回縮值，千斤頂內鋼絞線回縮值，工具錨回縮值四部分構成。

3.1.1 鋼絞線張拉延伸值計算

鋼絞線預應力張拉施工設計控制張拉力，指預應力張拉完成后鋼絞線在錨夾具前的拉力。在鋼絞線預應力張拉理論延伸量計算時，以鋼絞線兩頭錨固點之間的距離作為鋼絞線的計算長度，在預應力張拉時鋼絞線的控制張拉力是在千斤頂工具錨處控制的，故為控制和計算方便，以鋼絞線兩頭錨固點之間的距離，再加上鋼絞線在張拉千斤頂中的工作長度，作為鋼絞線預應力張拉理論延伸量的計算長度[3]。

3.1.2 張拉的基本程序

準備工作→張拉設備安裝→張拉初應力 10%δk→測量延伸量→張拉相鄰力 20%δk→測量延伸量→超張拉 102.5%δk→測量核對延伸量→持荷 2分鐘→核對夾片回縮量→錨固→回油。

3.1.3 延伸量的一般計算公式

在鋼絞線預應力張拉時,鋼絞線的外露部分，大部分被錨具和千斤頂包裹，鋼絞線的張拉延伸量無法在鋼絞線上直接測量，只能用測量張拉千斤頂的油缸行程，計算鋼絞線的張拉延伸量，但同時還應減掉鋼絞線張拉全過程的錨塞回縮量。一般計算式為：

ΔL=ΔL3＋ΔL2－2ΔL1－b－c －d

式中:ΔL1：初始拉力10%的的千斤頂活塞的張拉行程；

ΔL2： 張拉力20%的千斤頂活塞的張拉行程；

ΔL3： 張拉力102.5%的千斤頂活塞的張拉行程；

b：工具錨錨塞回縮量；

c：工作錨錨塞回縮量；

d：千斤頂內鋼絞線理論延伸量。

3.2 鋼絞線預應力張拉錨塞回縮量的量測：

鋼絞線預應力張拉錨塞回縮量在三個部位出現：即產生在張拉千斤頂使用的工具錨加片回縮量；將鋼絞線錨固在混凝土中的工作錨加片回縮量；千斤頂內鋼絞線彈性回縮量，千斤頂內的彈性回縮量可以根據力學公式計算得出。

3.3 工具錨錨塞回縮量的量測：

在鋼絞線開始張拉，當千斤頂張拉力，達到鋼絞線張拉至初始拉力10%，已把松弛的預應力鋼絞線拉緊，此時千斤頂位置已固定，精確量取從千斤頂工具錨錨杯外露端面至鋼絞線外露端頭的長度b1，量測好記錄后，在繼續張拉，達到鋼絞線預應力張拉設計控制拉力 102.5%時，再量取從千斤頂工具錨錨杯外露端面至鋼絞線外露端頭的長度b2，工具錨錨塞回縮量b= b1- b2。多量測幾次，區平均值作為以后的計算依據，一般同一張拉該數值基本相同。此回縮的出現僅對張拉延伸值的計算有影響，對張拉力量測沒有影響。經過多長量測，該千斤頂的張拉在此次的工具錨錨塞回縮量值為3mm。

3.4 工作錨錨塞回縮量的量測：

根據設計文件要求，本次張拉采用兩端張拉，張拉采用YCW250B型液壓千斤頂張拉，在千斤頂與工作錨接觸處，設有一塊限制工作錨夾片在張拉過程位移的限位板，鋼絞線在張拉時工作錨夾片跟隨鋼絞線的拉伸，向后移動至限位板凹槽的底部，加片對鋼絞線失去約束，當千斤頂將鋼絞線張拉至設計控制張拉力，在回油放松鋼絞線的瞬時，鋼絞線彈性收縮，工作錨夾片跟隨鋼絞線收縮向錨環孔內位移，將鋼絞線錨固，回縮其量測的方法有兩種，一種根據限位板深度減去回縮后加片露出工作錨深度進行計算，一種是根據張拉后千斤頂回油后的鋼絞線回縮量減去千斤頂內鋼絞線的理論回縮量計算[4]。本次采用方法二進行計算。

3.5 千斤頂內鋼絞線回縮量計算。

回縮量ΔL 的計算公式：預應力筋的理論回縮量△L（mm）采用公式△L=NL／AE計算。

式中：N—鋼鉸線的張拉力（N）

L—鋼鉸線的長度（mm）按照千斤頂內鋼絞線長度取500mm進行計算

A—鋼鉸線的截面面積

E—鋼鉸線的彈性模量（N／mm2）

A型梁：

N1：鋼鉸線的張拉力=1357335 N，L=500mm，E=195000N／mm2，A=139mm2，延伸量△L =3.6mm。

N2：鋼鉸線的張拉力=1357335 N，L=500mm，E=195000N／mm2，A=139mm2，延伸量△L =3.6mm。

N3：鋼鉸線的張拉力=1357335 N，L=500mm，E=195000N／mm2，A=139mm2，延伸量△L =3.6mm。

N4：鋼鉸線的張拉力=1357335 N，L=500mm，E=195000N／mm2，A=139mm2，延伸量△L =3.6mm。

N5：鋼鉸線的張拉力=1357335 N，L=500mm，E=195000N／mm2，A=139mm2，延伸量△L =3.6mm。

B型梁：

N1：鋼鉸線的張拉力=1357335 N，L=500mm，E=195000N／mm2，A=139mm2，延伸量△L =3.6mm。

N2：鋼鉸線的張拉力=1357335 N，L=500mm，E=195000N／mm2，A=139mm2，延伸量△L =3.6mm。

N3：鋼鉸線的張拉力=1551240 N，L=500mm，E=195000N／mm2，A=139mm2，延伸量△L =3.6mm。

N4：鋼鉸線的張拉力=1551240 N，L=500mm，E=195000N／mm2，A=139mm2，延伸量△L =3.6mm。

3.6 千斤頂各控制階段張拉力對應壓力表數值計算

1#千斤頂效驗方程：Y=0.0223X-0.3

2#千斤頂效驗方程：Y=0.0221X-0.6

效驗方程中：Y表示壓力表進程示值，單位MPa

X表示張拉力值，單位KN。

1#千斤頂（張拉力1357.3KN）各階段壓力表讀數：

2.7 （10%）、5.8（20%）、14.8（50%）、23.9（80%）、30.0（100%）、30.7（102.5%）。

1#千斤頂（張拉力1551.2KN）各階段壓力表讀數：

3.2 （10%）、6.6（20%）、17.0（50%）、27.4（80%）、34.3（100%）、35.2（102.5%）。

2#千斤頂（張拉力1357.3KN）各階段壓力表讀數：

2.4 （10%）、5.4（20%）、14.4（50%）、23.4（80%）、29.4（100%）、30.1（102.5%）。

2#千斤頂（張拉力1551.2KN）各階段壓力表讀數：

2.8 （10%）、6.3（20%）、16.5（50%）、26.8（80%）、33.7（100%）、34.5（102.5%）。

5 結束語

計算數值10%、20%、102.5%作為測量各階段的延伸量計算使用，50%、80%、100%作為同步張拉控制使用。

N3：i端延伸值130mm、j端延伸值122mm、總延伸值：252mm、張拉延伸率2.9%、理論延伸量245mm。

N4：i端延伸值121mm、j端延伸值133mm、總延伸值：254mm、張拉延伸率4.1%、理論延伸量244mm。

N5：i端延伸值121mm、j端延伸值132mm、總延伸值：253mm、張拉延伸率3.7%、理論延伸量244mm。

通過計算分系，理論延伸量與現場張拉延伸率的計算，其結果均在規范要求±6%以內，張拉延伸率符合要求。

4.2 現場張拉后取20片T梁張拉數據進行分析，分別取10片A型梁（邊跨梁）和10片B型梁（中跨梁）張拉延伸率進行計算。

4.2.1 10片A型梁張拉延伸率

根據張拉后數據，A型梁延伸率和張拉伸長量符合設計及施工規范要求，張拉后延伸率均滿足－6%～＋6%范圍，10片A型梁的平距延伸率為2.8%，

4.2.2 10片B型梁張拉延伸率匯總表

根據張拉后數據，B型梁延伸率和張拉伸長量符合設計及施工規范要求，張拉后延伸率均滿足－6%～＋6%范圍，10片A型梁的平距延伸率為4.04%

5 結束語

通過對35米預應力后張T梁張拉計算可以看出，張拉的計算正確與否是梁體生產的重要一環，在工作中應認真計算，預應力張拉采用雙控指標，即錨下張拉力和鋼束延伸量，以張拉力為主，延伸量校核，施工現場中以量測千斤頂的液壓缸的延伸量用來作為計算延伸率的依據，張拉力以效驗方程計算的張拉力對應的油壓表數值，預應力鋼筋的實際延伸量與理論計算延伸量之間有一定的誤差，主要原因是張拉時操作不規范，千斤頂的拉力不準確; 孔道的磨擦損失計算與實際不符和測量誤差等原因有關，在施工操作過程中，如果張拉超出規范要求的，應及時查找原因，逐項排除，確保張拉的正確[5]。