预应力筋;伸长量计算;张拉控制;实际伸长值测量

预应力筋;伸长量计算;张拉控制;实际伸长值测量

　　预应力技术在的普遍应用,大大提高了结构自身的承载能力,结构自身重量也随之改变,节约了大量钢材、混凝土及其原材料,加快了公路建设的进程,取得了一定的经济和社会效益。同时,预应力技术在结构的使用性能和寿命上起着举足轻重的作用,所以预应力的控制尤为重要。

　　在施工过程中,为了保证施工质量,预应力张拉要求采用双控,即应力控制为主,伸长量控制为辅,计算伸长值与实际测量伸长值的差值应控制在±6%范围内,因此伸长量的计算显得十分重要。笔者根据商界高速公路SDN6合同段箱梁的预应力张拉施工过程控制和自己的施工体会,结合相关资料,对伸长值的计算与操作检测谈谈自己的观点。

　　商界高速公路SDN6合同段堡子沟中桥为装配式部分预应力混凝土箱梁,先简支安装、现浇连续接头的先简支后连续的结构体系,桥梁中心线与水流方向夹角为900。桥型结构为3孔20m。箱梁预应力筋两腹板对称设置,每腹板3组,锚具采用OVM15-5型,腹板钢绞线在竖平面与水平面内同时弯曲。

　　1预应力伸长量的计算

　　预应力施工分为两种,即先张法和后张法,先张法即先张拉预应力后进行钢筋砼施工,一般为直线,计算简便,可作为后张法不计管道摩擦来进行计算,张拉工艺有整体张拉和单根张拉两种。后张法施工先进行构件的浇筑,浇筑前应先预埋节道,然后进行穿束张拉。后张法预应力筋线形为直线、曲线组合布设,以梁板为例,在跨中主要抵抗荷载的正弯距,在梁端抵抗荷载作用时产生的负弯距,所以预应力筋线形是由直、曲相结合来进行体系转换。由于不同线型区间平均应力存在很大差异,因此为确保计算准确,需分各计算伸长量后进行累加。

　　在预应力筋的张拉施工中,为了保证施工质量,规范要求除了用应力控制外,还需用伸长值进行校核,使实际伸长值与理论伸长值的差控制在±6%以内,因此张拉前的伸长值计算显得十分重要。在此,笔者根据有关资料和自己的施工体会,对张拉应力伸长值的计算与测定谈几点看法。

　　根据施工规范,△L=△L1+△L2+△L3……+△Li, △L为预应力筋工作长度的理论伸长值。对于个线形区间的计算伸长值△L ,计算式为:

　　理论伸长量:△L=PP*X/(AP*EP)

　　式中,PP为第i段的平均张拉力.N,△Li为第i段的工作长.cm,AP为预应力筋截面面积.mm2,EP为预应力筋弹性模量。

　　锚下平均张拉力的计算公式为:

　　PP=P ×(1-e-(KX+μθ))/(KX+μθ)

　　式中,P为预应力钢材张拉端的张拉力.N,L为从张拉端至计算截面的孔道长度.m,θ为从张拉端至计算截面曲线孔道部分切线的夹角之和,对于圆曲线,为该段的圆心角,如果孔道在竖平面和水平面内同时弯曲时,则θ为双向弯曲夹角之矢量和.rad,K为孔道1m局部偏差对摩擦的影响系数;μ为预应力筋与孔道壁的摩擦因数。

　　各段落区间的应力计算值在计算过程中并不能采用锚下平均张拉应力,而是采用克服了从张拉端至第1-i段的摩阻力后的剩余有效张拉力值,它随区段的增加而减小。为减少摩檫损失,在张拉过程中采用以下措施:(1)采用两端张拉,以减少θ值及管道长度L值;(2)采用超张拉,其张拉工艺程序为:0→初应力(一般为10%σk)→103%σk持荷5minσk。

　　2 施工控制

　　预应力筋施加是否准确,除了计算计算参数取值和确定外界摩檫条件外,还与施工控制有密切关系。施工过程控制的好坏,直接影响到计算取值的准确性,严格按照设计要求进行预留管孔道定位,孔道布设要准确,线形顺畅,孔壁光滑,以保证张拉控制应力施加和伸长值的准确性,确保预应力结构的质量及安全度。

　　2.1钢绞线编穿束

　　根据设计长度及工作长度采用切割机在工作台上下料,误差控制在±30mm,然后进行编束,各股保持平行,不得缠绕,每隔1-1.5m采用细铁丝呈8字型绑扎牢固,并在每股每束两端做好对应标记,各股在两端下相互错开3-5cm,以便于穿戴锚具。

　　2.2张拉及实际伸长值测量

　　预应力筋的实际伸长值是从张拉千斤顶的行程上测量推算而来的,具体方法如下:对预应力筋一般按10%——20%(或15%-30%,具体分级由现场条件及油表最小刻度调整)——100%后持荷3-5分钟锚固(考虑到应力损失,一般超张拉3%-5%;具体分级由现场条件及油表最小刻度调整)的流程进行张拉,分别量出对应的千斤顶的行程△L,由于△L终中包含了预应力筋弹性变形以外,如锚具压实、预应力筋的自然松弛伸展等因素影响的千斤顶行程,所以应该减去,这就需要对测量结果进行认真核对,推算出实际伸长值。伸长量计算式为:

　　△L=△L3-△L2+2(△L2-△L1)

　　式中:△L——为预应力筋的实际伸长量

　　△L3-为100%张拉力时预应力筋的实测伸长量

　　△L2——为20%张拉力时预应力筋的实测长量

　　△L1——为10%张拉力时预应力筋的实测伸长量

　　现以张拉数据予以举例说明,取中梁腹板应力束张拉时数据,要求进行两端张拉,张拉流程为:10%-20%-100%(持荷3分钟)-锚固。

　　表中实测伸长量计算公式为:以N1左筋0#端断面值为例:

　　△L=99-32+2×(32-24)=83mm

　　结束语:

　　在实际施工过程中要密切注意各种数值的变化,认真核对实际伸长值数据,在计算工作长度时,要考虑千斤顶及锚具范围内的钢绞线长度。在实际伸长值的测量过程中要准确,避免因读数误差引起误差。在实际伸长量与理论伸长量差异较大时,要暂停张拉,对各种原因进行仔细分析,坚决不能盲目修改参数,以保证预应力的施加准确,确保构件的质量及安全性。