【摘要】介紹后張法預(yù)應(yīng)力鋼絞線張拉伸長值計(jì)算方法以及質(zhì)量控制要素。
　　
　　【關(guān)鍵詞】預(yù)應(yīng)力；張拉；伸長值
　　1、后張法鋼絞線理論伸長值計(jì)算公式說明
　　后張法預(yù)應(yīng)力鋼絞線在張拉過程中，主要受到以下兩方面的因素影響：一是管道彎曲影響引起的摩擦力，二是管道偏差影響引起的摩擦力，導(dǎo)致鋼絞線張拉時(shí)，錨下控制應(yīng)力沿著管壁向梁跨中逐漸減小，因而每一段的鋼絞線的伸長值也是不相同的。
　　《公路橋梁施工技術(shù)規(guī)范》(JTJ041-2000)中關(guān)于預(yù)應(yīng)筋伸長值的計(jì)算按照以下公式：
　　(1)
　　(2)
　　式中：ΔL—各分段預(yù)應(yīng)力筋的理論伸長值（mm）；
　　Pp—各分段預(yù)應(yīng)力筋的平均張拉力，注意不等于各分段的起點(diǎn)力與終點(diǎn)力的平均值（N）；
　　L—預(yù)應(yīng)力筋的分段長度（mm）；
　　Ap—預(yù)應(yīng)力筋的截面面積（mm2）；
　　Ep—預(yù)應(yīng)力筋的彈性模量（Mpa）；
　　P—預(yù)應(yīng)力筋張拉端的張拉力，將鋼絞線分段計(jì)算后，為每分段的起點(diǎn)張拉力，即為前段的終點(diǎn)張拉力（N）；
　　θ—從張拉端至計(jì)算截面曲線孔道部分切線的夾角之和，分段后為每分段中各曲線段的切線夾角和（rad）；
　　x—從張拉端至計(jì)算截面的孔道長度，整個(gè)分段計(jì)算時(shí)x等于L（m）；
　　k—孔道每束局部偏差對(duì)摩擦的影響系數(shù)（1/m），管道彎曲及直線部分全長均應(yīng)考慮該影響；
　　μ—預(yù)應(yīng)力筋與孔道壁之間的磨擦系數(shù)，只在管道彎曲部分考慮該系數(shù)的影響。
　　從公式（1）可以看出，鋼絞線的彈性模量Ep是決定計(jì)算值的重要因素，它的取值是否正確，對(duì)計(jì)算預(yù)應(yīng)力筋伸長值的影響較大。Ep的理論值為Ep=（1.9～1.95）×105Mpa，而將鋼絞線進(jìn)行檢測(cè)試驗(yàn)，彈性模量則常出現(xiàn)Ep’=（1.96～2.04）×105Mpa的結(jié)果，這是由于實(shí)際的鋼絞線的直徑都偏粗，而進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)并未用真實(shí)的鋼絞線面積進(jìn)行計(jì)算，采用的是偏小的理論值代入公式進(jìn)行計(jì)算，根據(jù)公式可知，若Ap偏小，則得到了偏大的Ep’值，雖然Ep’并非真實(shí)值，但將其與鋼絞線理論面積相乘所計(jì)算出的ΔL卻是符合實(shí)際的，所以要按實(shí)測(cè)值Ep’進(jìn)行計(jì)算。
　　公式（2）中的k和μ是后張法鋼絞線伸長量計(jì)算中的兩個(gè)重要的參數(shù)，這兩個(gè)值的的大小取決于多方面的因素：管道的成型方式、力筋的類型、表面特征是光滑的還是有波紋的、表面是否有銹斑，波紋管的布設(shè)是否正確，偏差大小，彎道位置及角度等等，各個(gè)因素在施工中的變動(dòng)很大，還有很多是不可能預(yù)先確定的，因此，摩擦系數(shù)的大小很大程度上取決于施工的精確程度。在工程實(shí)施中，最好對(duì)孔道磨擦系數(shù)進(jìn)行測(cè)定，并對(duì)施工中影響磨擦系數(shù)的方面進(jìn)行認(rèn)真的檢查，如波紋管的三維位置是否正確等等，以確保摩擦系數(shù)的大小基本一致。
　　進(jìn)行分段計(jì)算時(shí)，靠近張拉端第一段的終點(diǎn)力即為第二段的起點(diǎn)力，每段的終點(diǎn)力與起點(diǎn)力的關(guān)系如下式：
　　（3）
　　Pz—分段終點(diǎn)力（N）
　　Pq—分段的起點(diǎn)力（N）
　　θ、x、k、μ—意義同上
　　其他各段的起終點(diǎn)力可以從張拉端開始進(jìn)行逐步的計(jì)算。
　　2、計(jì)算示例
　　下面以現(xiàn)澆25米T梁鋼絞線的伸長量計(jì)算為例，進(jìn)一步說明伸長量的計(jì)算方法。
　　縱向鋼絞線N1、N2、N3鋼束布置大樣圖（圖1），如下：
　　圖1
　　
　　根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙及規(guī)范和實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，已知以下參數(shù)：（表1）
　　（表1）
　　項(xiàng)目名稱 取值
　　張拉控制應(yīng)力σk 1395Mpa
　　鋼絞線面積Ag 140mm2
　　彈性模量Eg 1.96×105Mpa
　　管道摩阻系數(shù)μ 0.25
　　管道偏差系數(shù)k 0.0015
　　張拉端的張拉力 193.9KN
　　根據(jù)鋼絞線要素和表1，可以計(jì)算出各分段長度，然后根據(jù)公式計(jì)算出伸長量，我們采用計(jì)算一半鋼絞線的伸長值然后乘以二的方法，見表2：
　　表2
　　鋼絞線編號(hào) 分段 L(m) θ（rad） kX+μθ e-(kX+μθ) Pq(KN) Pz(KN) Pp(KN) △L(mm) 總伸長量(cm)
　　          
　　N1 0-7 6.818 0 0.010227 0.989825 193.90 191.93 192.91 47.85 16.89
　　 7-10 2.443 0.12219 0.034212 0.966366 191.93 185.47 188.68 16.77 
　　 10-13 2.945 0 0.004418 0.995592 185.47 184.65 185.06 19.83 
　　N2 0-5 4.356 0 0.006534 0.993487 193.90 192.64 193.27 30.63 16.76
　　 5-7 2.443 0.12219 0.034212 0.966366 192.64 186.16 189.38 16.83 
　　 7-13 5.389 0 0.008084 0.991949 186.16 184.66 185.41 36.35 
　　N3 0-2 1.332 0 0.001998 0.998004 193.90 193.51 193.71 9.39 16.57
　　 2-5 2.793 0.13963 0.039097 0.961657 193.51 186.09 189.78 19.28 
　　 5-13 8.048 0 0.012072 0.988 186.09 183.86 184.98 54.16 
　　
　　3、張拉時(shí)鋼絞線實(shí)際伸長量的測(cè)量方法
　　鋼絞線實(shí)際伸長量的測(cè)量方法有多種多樣，目前使用較多的是直接測(cè)量張拉端千斤頂活塞伸出量的方法，但是這樣的測(cè)量方法存在一定的誤差，這是因?yàn)楣ぞ咤^端夾片張拉前經(jīng)張拉操作人員用鋼管敲緊后，在張拉到10%σk時(shí)因鋼絞線受力，夾片會(huì)向內(nèi)滑動(dòng)，張拉到20%σk時(shí)，夾片又會(huì)繼續(xù)向內(nèi)滑動(dòng)，這樣通過測(cè)量千斤頂?shù)纳扉L量而得到的10%～20%σk的伸長量比鋼絞線的實(shí)際伸長值長1～2mm，若以10%～20%σk的伸長量作為0%～10%σk的伸長量，哪么在0%～20%σk的張拉控制段內(nèi)，鋼絞線的伸長量就有2～3mm的誤差。
　　從20%σk張拉到100%σk時(shí)，鋼絞線的夾片又有2～3mm的滑動(dòng)，按最小值滑動(dòng)量計(jì)算單端鋼絞線的伸長量就有3～4mm的誤差，兩側(cè)同時(shí)張拉時(shí)共計(jì)有約6～8mm的誤差（誤差值的大小取決于工具錨夾片打緊程度）。因此用測(cè)量千斤活塞的方法一般測(cè)出來的值都是偏大的。
　　因此，對(duì)于鋼束實(shí)際伸長值的測(cè)量，建議采用量測(cè)鋼絞線絕對(duì)伸長值的方法，而不使用量測(cè)千斤頂活塞伸出量的方法，后者測(cè)得的伸長值須考慮工具錨處鋼束回縮及夾片滑移等影響，尤其是在鋼絞線較長，必須進(jìn)行分級(jí)張拉時(shí)，更為繁瑣，若直接通過測(cè)量千頂活塞的伸出量，則誤差累計(jì)更大。
　　4、結(jié)束語
　　理論伸長值計(jì)算中，鋼絞線N1、N2、N3采取的是兩端張拉，所以在進(jìn)行伸長量計(jì)算時(shí)是計(jì)算一半鋼絞線的伸長值然后乘以二的方法；而對(duì)于非對(duì)稱結(jié)構(gòu)，在計(jì)算鋼絞線的伸長值時(shí)，計(jì)算原則是從兩側(cè)向中間分段計(jì)算，至跨中某一點(diǎn)時(shí)鋼絞線的受力基本相等即可，而不是簡單的分中計(jì)算。
　　鋼絞線的分段原則是將整根鋼絞線根據(jù)設(shè)計(jì)線形分成曲線連續(xù)段及直線連續(xù)段，而不能將直線段及曲線段分在同一段內(nèi)。
　　預(yù)應(yīng)力筋的伸長量計(jì)算方法有多種，常用的平均力法及簡化計(jì)算法在很多工程施工中也能夠滿足精度要求，通過測(cè)量千斤頂活塞伸出量再進(jìn)行換算的方法也可以用于實(shí)際施工中，這里我僅是將現(xiàn)行規(guī)范中精確計(jì)算法及施工中誤差較小的一種測(cè)量方法作了簡單的介紹，希望能起到拋磚引玉的作用。
　　參考文獻(xiàn)：
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