摘要：通过预应力束伸长量计算公式中各种参数的取值，选择和实际工作过程中各种对预应力束伸长值量测的影响因素分析，提出预应力伸长值偏差的主要影响因素，分析这些主要影响因素以及提出一些措施，使伸长量偏差控制在规范要求范围内。
关键词：预应力；伸长量；控制；偏差
1、概述
桥梁后张预应力混凝土施工一直沿用油泵通过油管驱动千斤顶，千斤项通过锚具及钢绞线对混凝土施加预应力的方法。施工时，千斤顶与工作锚接触之间设有一块限制工作锚夹片张拉过程位移的限位板，在千斤顶后设置有工具锚。钢绞线在张拉前锁紧工具锚夹片，千斤顶供油后油缸伸长拉伸钢绞线，钢绞线在张拉时工作锚夹片跟随钢绞线的拉伸，向后移动至限位板凹槽的底部，对钢绞线失去约束。当千斤顶将钢绞线张拉至设计控制张拉力，在回油放松钢绞线的瞬时，钢绞线弹性收缩，工作锚夹片跟随收缩向锚环孔内位移，随即将钢绞线锚固。
根据我国现行 《高速铁路桥涵施工技术规程》（Q/CR9603—2015）规定：预应力钢绞线后张施工时必须实施 “双控 ”，即以张拉伸长值校核张拉控制应力，实测伸长值与理论值之间的误差应控制在 6％以内。但是在实际施工中，一些管理及操作人员普遍对张拉伸长量不够重视，只是强调张拉应力而忽略了伸长量的控制，这不符合相关规范要求，本文就这一问题提出了几点看法以供探讨。
2、伸长量偏差原因分析及控制
2.1理论伸长量偏差值影响分析
计算公式：
△L =（Pp•L）/（Ap•Ep） （1）
其中：Pp = P（1-e-（kx+μθ））／（kx+μθ） （2）
式中：ΔL：预应力筋理论伸长量；
L--预应力筋的长度；
Ap--预应力筋的截面面积；
Ep--预应力筋的弹性模量；
Pp--预应力筋的平均张拉力；
P--预应力筋张拉端的张拉力；
X--从张拉端至计算截面的孔道长；
θ--从张拉端至计算截面曲线孔道部分切线的夹角和（rad）；
k--孔道每米局部偏差对摩擦的影响系数；
μ-- 预应力筋与孔道壁的摩擦系数。
从理论值的计算中可看出，孔道长度、孔道摩擦系数、孔道偏差影响系数的取值、钢绞线截面积、钢绞线的弹性模量、管道定位、张拉力的计算等都对钢绞线伸长量的计算理论值产生影响。
2.1.1孔道长度的取值对伸长量影响
实际施工中预应力束一般都采用内卡式千斤顶进行张拉，而量测伸长量是以千斤顶油缸出缸长度来确定的，伸长量包含千斤顶内刚束的伸长量，所以计算预应力束长度时，应加上两个千斤顶的长度，计算长度应取两个千斤顶工具锚之间的距离，这样量测出的伸长量才和计算模式相符。
2.1.2孔道偏差系数和摩擦系数的影响
摩擦系数μ值对实测伸长量的影响较大，尤其对于长束管道，线型上下起伏，由于摩阻的影响，孔道中的应力并非锚下张拉应力。摩阻越大，应力损失也就越大，其影响直接就体现在实测伸长量的缩短上。尤其对于长度大于100 m的连续梁，系数μ取值对伸长量影响相当大，有时偏差可达到10%～15%左右。在实际施工过程中，我们应对管道摩阻系数μ和管道偏差系数k进行现场摩阻试验，计算时，以实际试验数据为准。
2.1.3千斤顶、油泵对伸长值偏差的影响
千斤顶的作用力是通过油压表测定和控制的，所以使用前应对油压表和油泵配套标定。按相关规范要求，油压表和油泵使用日期不得大于一个月及使用次数不得大于200次的要求进行标定，标定时应采用被动校验法，即在检验时用千斤顶顶试验机，这样千斤顶活塞运行方向、摩阻力的方向与实际工作时相同，校验相对比较准确，能正 确反映张拉力，这样应力和应变才能更加的匹配。选择千斤顶时应选择与张拉力吨位相匹配的千斤顶，张拉吨位达到千斤顶最大作用力的85%左右较为适宜，这样千斤顶到最大作用力时，油压表指针也接近最大刻度处，读数相对灵敏精确。如用大吨位千斤顶张拉小吨位预应力束，张拉到设计张拉力时，油表读数才到刻度盘一半左右，相对灵敏度低、精度低。实际张拉过程中，张拉力是通过千斤顶和油泵读数之间 的线形回归方程计算的，其油压表的反映值可精确到0.1Mpa，但油表刻度盘读数最小为1Mpa，精度只能达到0.5 Mpa左右，在张拉过程中油泵供油增压，油表指针产生振动，再加上油表精度和计算值精度差，使读数产生更大的误差，从而使操作者判断初始张拉力和控制张拉力时产生误差，导致初始张拉力至控制张拉力之间伸长量量测的偏差，最终影响总伸长量偏差。
张拉千斤顶的选取计算公式：N=fpk*0.75*n*Ap/1000/0.85
式中；N--千斤顶的最大张拉力（KN）；
Fpk--预应力筋的标准强度（MPa）；
n--单个孔道预应力筋根数；
Ap--预应力筋的截面面积（mm2）；
以河峪跨和汾高速特大桥顶板单束19根φ15.2钢绞线为例：N=1860*0.75*19*140/1000/0.85=4365.5KN，故选取5000KN的液压千斤顶。
2.1.4钢绞线的截面积及弹性模量，以实际情况为准，本文不予介绍。
2.2预应力束伸长量偏差控制
预应力束伸长量偏差控制就是要使实测伸长量与理论 伸长量之间差额幅度控制在±6%范围内。
2.2.1孔道长度及定位控制
预应力束计算长度为方便计算及测定，应选取两个千斤顶工具锚之间距离为计算长度。在预应力管道安装时，模板采用厂制端模，按设计位置，直接在端头模上加工出管道位置孔洞，对应孔洞位置安装锚盒及锚垫板，使锚垫板与锚盒相互垂直，定位好两端孔道位置（详见下图），中间部分通过BIM可视技术，确定出管道每个节点上的坐标，通过管道定位布设中加密定位筋（直线1m，曲线0.5m）来 保证管道的设计线形。在混凝土浇筑前，孔道内套入相应直径的内衬管（一般为塑料管），即可控制孔道线型，又可以防止孔道进浆。
1.端模定位现场图
2.2.2 千斤顶和油表的选择
千斤顶和油表是配套标定后才使用的，标定时千斤顶主动出缸，压力机被动检验。但在标定千斤顶时，压力机也本身有摩阻力，且与正常使用时相反，故试验机表盘读数反映的也不是千斤顶的实际作用力，因此必须事先用足够吨位的标准测力计对试验机进行被动标定，以确定试验机度盘数值，然后标定千斤顶时就可以从试验机表盘上读出千斤顶的 实际作用力以及相应的油压表准确读数。张拉力准确了从而可减少系统误差引起的伸长量偏差。油压表由于最大精度只能达到0.4MPa，以及油泵供油时油压增大，表针来回摆动对准确定位张拉力产生误差，纠正此问题可采取使用带阻压的高品质油压表，使张拉过程中表盘指针不摆动但稳步增长，可对准确定位张拉力起到好的作用。再者选用与张拉吨位相适应的千斤顶使表针对力的变化反映更灵敏，可提高张拉力定位精度，从而使伸长值量测相应更准确。
2.2.3人为操作控制
在钢绞线开始张拉至初始拉力时，已把松弛的预应力钢绞线拉紧，此时应将千斤顶充分固定，精确量取从千斤顶工具锚锚环外露端面至钢绞线外露夹片的长度b1。当千斤顶张拉力达到钢绞线预应力张拉设计控制拉力时，再量取从千斤顶工具锚锚环外露端面至钢绞线外露夹片的长度 b2。工具夹片位移量 b=b1-b2，当预应力钢绞线由很多单根组成时应对每个夹片量测，取其平均值计算，最少不得少于3根。对夹片式锚具，控制应力达到稳定锚固后，其顶面应齐平，相互间错位不宜>2mm。此回缩的出现对张拉伸长值的计算有一定影响，应减去该部分位移，即△L=L3+L2-2L1-b。
因普通内卡式千斤顶张拉施工时，无法准确测量千斤顶内工具夹片的外露长度，势必会造成钢绞线实际伸长值计算的不准确性；同时，测量人员站在千斤顶的正前方测量伸长值存在一定的安全风险，因此我们制作出适用于内卡式千斤顶工具夹片外露长度的测量装置。
该装置构造简易，制作简单，主要由三部分组成。
第一部分是由φ25（壁厚3mm）焊管制成，长300mm，焊管两端用磨光机打磨光滑，防止倒刺伤手。
第一部分图
第二部分是由长54mm，宽10mm，厚1.5mm的钢板弯制而成，并在弯制成的立方块短边方向对立面开直径为5mm的孔洞，保证两孔位均在立面正中心。
第二部分图
第三部分为钢绞线丝，取最中间一根，长度450mm。
第三部分图
第一部分与第二部分采用焊接，焊接过程中保证第二部分四个孔洞在同一条直线上，最后将第三部分穿在第二部分的四个孔洞中，制作完毕。
组成后构件图
使用及操作方法：
使用之前保证A、C端在同一垂直面上。首先将需要测量夹片对应的那一束从焊管A端穿过然后将整个装置推至内卡式千斤顶内，保证焊管A端与夹片紧密接触，然后将钢绞线向前推进，直至钢绞线C端顶在锚具表面，此时，用钢板尺测量BD长度b1，待张拉过后，重复以上步骤，测量BD长度b2，，求出夹片内缩值b=b1-b2。
3、结 语
在进行后张法预应力伸长控制时，首先要做好基本数据的准确测定，计算出符合实际的理论伸长值，在实际控制中还要考虑施工中各种因素的影响，对实际量测的伸长值加以合理的修正，就可以保证双控施工要求的实现。
参考文献：
[1]、《高速铁路桥涵施工技术规程》（Q/CR9603—2015）、中国铁路总公司企业标准
[2]、李俊杰、周洁。后张法预应力张拉作业常见问题分析[J].大众科技.2010（09）44-45
论文作者:武大伟
论文发表刊物:《基层建设》2018年第18期
论文发表时间:2018/7/23
标签：千斤顶论文; 预应力论文; 孔道论文; 拉力论文; 钢绞线论文; 偏差论文; 长度论文; 《基层建设》2018年第18期论文;