赵丰
瑞衡工程咨询有限公司 750001
摘要：箱梁预应力施工时，采用张拉应力和伸长值双控，实际伸长值与理论伸长值误差不得超过±6%，而在施工过程中常出现钢绞线伸长值不足、过长的情况，所以结合实际施工情况对预应力筋伸长值验算就相当重要，同时对预应力筋伸长值的影响因素进行必要的控制。本文分别从伸长值的计算、弹性模量误差、减少孔道摩阻损失、千斤顶及压力表、预应力筋截面、现场量测方法等方面进行了具体分析，并总结了预应力施工中控制方法和预防措施。
关键词：后张法 预应力施工 伸长值 张拉应力
1.工程概况
青海省共和至玉树公路改扩建工程GYⅡ-SGC8合同段位于青海省海南藏族自治州共和县、兴海县、果洛藏族自治州玛多县。本合同段全长328.62km，起点里程桩号为K145+800，终点里程桩号为K470+230，即共和-玛多黄河桥段。主要工程为328.62km范围内桥梁上部（梁板预制、运输、安装和上部附属及桥面系全部工程）。预制梁结构型式为20m、25m、30m、35m后张预应力箱梁，20m、16m先张预应力空心板梁，8m预制钢筋砼实心板梁。
2.后张法施工预应力钢绞线伸长值验算
钢绞线在张拉过程中，伸长值主要受两个方面的摩擦力影响：一是管道弯曲影响，二是管道偏差影响，钢绞线在张拉时，锚下控制应力沿着管壁向梁跨中或P锚端逐渐减小，导致每一段的钢绞线的张拉力、伸长值都是不相同的。预应力平均张拉力计算公式及参数如下：
公式1： Pp=P（1-e（KX+μθ））/（kx+μθ）
式中：
Pp—预应力筋平均张拉力（N）
P —预应力筋张拉端的张拉力（N）
X—从张拉端至计算截面的孔道长度（m）
θ—从张拉端至计算截面的曲线孔道部分切线的夹角之和（rad）
k—孔道每米局部偏差对摩檫的影响系数。
μ—预应力筋与孔道壁的摩檫系数
预应力筋的理论伸长值计算公式及参数：
公式2： △l= Ppl/（APEP）
式中：
Pp—预应力筋平均张拉力（N）
l —预应力筋的长度（mm）
AP—预应力筋的截面面积（mm2），按照实际截面面积计算。
EP—预应力筋的弹性模量（N/mm2）按照实际弹性模量计算。
其他各段的起终点力可以从张拉端开始进行逐步的计算。
下面以K229+191 河卡山1号大桥30m后张预应力箱梁N1钢束的伸长量计算为例，进一步说明伸长量验算的计算方法。
表1：根据设计图纸及规范和实测数据，已知以下参数（表1）。
根据钢绞线设计要素，可以计算出各分段长度，根据公式计算出伸长量见表2。
表2 30m箱梁钢绞线单端伸长量
3.伸长值超限原因分析
（1）钢绞线取值不准确
图纸上弹性模量的取值为1. 95×105MPa，而将钢绞线进行检测试验，发现弹性模量并不太均匀（一般在1.92×105MPa -1.99×105MPa之间），因此对预应力筋的弹性模量进行检测是十分必要的，计算伸长值时必须要按实测弹性模量值进行计算。
（2）预应力筋的截面面积取值不准确
图纸上预应力筋截面面积取值为140mm2，而不同厂家生产的不同批号的钢绞线会有一定的面积偏差。
（3）孔道摩阻损失取值不准确
公式（1）中的k和μ是后张法钢绞线伸长量计算中的两个重要的参数，尤其是在箱梁的曲线预应力伸长值的计算中。影响k和μ的因素有如下几点：
①管道的成型材料影响，目前市场有金属波纹管、塑料波纹管，金属波纹管又分为镀锌和不镀锌，波纹管分为单波、双波和三波。每种管道的k和μ都不一样。故此进行现场孔道摩阻的测试是有十分必要的。
②预应力筋表面是有锈或是清除过的，波纹管表面是有锈或是清除过的。
③预应力管道的支承间距影响，支承间距过大，尤其是曲线预应力管道易偏移设计线型，增大孔道摩阻，应力损失增大。
④管道在混凝土浇注时漏浆，孔道局部摩阻力增加。
⑤锚垫板角度需与孔道完全垂直，不然容易造成锚垫板口的摩阻损失。
⑥预应力筋穿束发生交叉、缠结。
（4）千斤顶输出力不准确
①压力表读数不够精确。现场压力表读数一般精确到1MPa，1MPa以下读数只能估读，容易造成张拉力实际值的偏差。
②持荷时压力表指针往往来回摆动影响。根据规范要求，钢绞线张拉至设计张拉力后要求持荷2分钟。现场在持荷时往往以封闭回油阀时压力表指针读数为最终压力表压力值，容易造成一定偏差。
③千斤顶校验不及时、不准确或千斤顶油路故障导致压力表读数与千斤顶实际张拉力不对应。
（5）夹片内缩、预应力滑丝造成的伸长值量测误差
①一般现场回缩量量测以张拉时为准，但根据监测，张拉完成24小时候后实际夹片还存在一定回缩量。因此在与理论计算伸长值对比时，从实测伸长值中合理去除张拉回缩量是十分必要的，但现场伸长值量测一般以千斤顶行程累加取值，略过回缩量，容易造成较大误差。
②钢绞线实际伸长量的测量方法使用较多的有两种，一是直接测量张拉端千斤顶活塞伸出量的方法，笔者认为这样的测量方法存在一定的误差，这是因为工具锚端夹片张拉前经张拉操作人员用钢管敲紧后，在张拉时因钢绞线受力，夹片会向内滑动，按最小值滑动量计算单端张拉钢绞线的伸长量就有3-4mm的误差，若两端同时张拉时共计有约6-8mm的误差。因此用测量千斤活塞的方法一般测出来的误差都是偏大的。对于钢束实际伸长值的测量，采用量测钢绞线绝对伸长值的方法较量测千斤顶活塞伸出量的方法准确，尤其是进行分级张拉时，宜采用两侧钢绞线绝对伸长值的方法。
4.防治措施
（1）钢绞线进场应进行截面面积、弹性模量检测，当截面面积、弹性模量偏差范围较大时，必须加大钢绞线检测频率，及时调整钢绞线理论伸长值。必要时进行钢绞线性能试验。
（2）预应力筋、波纹管等材料下料应在硬化洁净场地，防止下料时被污染。
（3）预留孔道的尺寸和位置应准确，孔道应平顺，接头严密。
（4）进行现场摩阻试验。
（5）预应力管道支承筋应具有足够刚度，宜制作成井字形或圆形，限制预应力管道位移。
（6）预应力管道支承筋绑扎间距合理满足要求，宜0.5-0.8m一处，曲线弯度较大处应进行加密。现场应有预应力筋曲线定位详图，严格按图定位。支承筋应焊接在构造普通钢筋上。
（7）管道选用不仅根据预应力筋根数考虑内径，同时应充分考虑所承受荷载，应具有一定得径向刚度。同时还应进行承受荷载后抗渗漏性能试验，应保证在承受荷载后不得渗出水泥浆。管道相接处应密封牢固，防止漏浆。
（8）端部预埋锚垫板应垂直于孔道中心线，锚垫板要与端模安装牢固，必要时焊接在比较稳固的构造筋上，防止锚垫板歪扭变位。
（9）千斤顶、压力表要定期校验，千斤顶、油泵加强保养确保设备性能稳定。固定张拉人员，现场提供千斤顶各行程中张拉应力和理论计算伸长量对应数据表以供对照。
（10）应采用专用工具对工作锚上工作夹片进行楔紧，保证各受力筋受力一致，防止未楔紧预应力筋发生回缩。
5.结束语
预应力是预应力混凝土箱梁主要受力体系，预应力施工是预应力混凝土箱梁施工关键工序，现场施工中，影响预应力筋受力的因素很多，因此保证工程质量更是取决于施工时的精心程度。施工时要根据施工特点选择好施工工艺，精心施工，严格按照双控法，控制分析张拉值，使预应力施工满足设计要求。
参考文献：
［1］《公路桥涵施工技术规范》（人民交通出版社）；
［2］黄桥，王永平 《桥梁混凝土结构设计原理计算示例》（人民交通出版社）；
［3］杨文渊，徐彝 《桥梁施工工程师手册》（人民交通出版社）；
论文作者:赵丰
论文发表刊物:《建筑模拟》2018年第31期
论文发表时间:2019/1/21
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