淺析后張法預應力T梁鋼絞線張拉的質量控制

中鐵七局集團武漢工程有限公司 武漢 430071

摘要：后張法預應力梁中鋼絞線張拉常采用張拉力、伸長量及持荷時間三重控制，本文就鋼絞線張拉的三控做詳細的解析。

關鍵詞：鋼絞線；張拉；三控

1 引言

鋼絞線張拉作為預應力混凝土梁的關鍵工序，張拉時常采用張拉力、伸長量及持荷時間三重控制，如何控制張拉過程使得對梁的預應力施加過程及施加結果符合設計及規范的要求顯得尤為重要，本文主要對鋼絞線張拉中的三控進行解析。

2 施工準備

施工前應熟悉圖紙，根據設計確定鋼絞線技術參數選用正確的型號及相應的夾片、錨具等，對張拉機具進行檢查以確保正常工作。對于鐵路梁，要根據實際的孔道預應力摩阻檢驗結果確定孔道摩阻、錨下阻力系數及是否調整張拉控制應力。

3 張拉力的計算

設計圖紙一般將張拉控制應力給定，將控制應力轉化為張拉油壓表的讀數，依賴于千斤頂及油壓表的線性回歸方程。

3.1鋼絞線的張拉控制力

鋼絞線的張拉控制力的計算公式如下：

（3-1）

式中——鋼絞線的張拉控制力（N）；

——鋼絞線的張拉控制應力（MPa）；

——每束中鋼絞線的根數；

——預應力鋼絞線的公稱截面積（mm2）；

3.2 張拉力與油壓表讀數

張拉力與油壓表讀數的函數關系式如下：

（3-2）

式中——鋼絞線的張拉控制力（KN）；

——油壓表的讀數（MPa）；

、b——線性回歸參數；

由3-2式可見，線性回歸參數a、b的精度決定了油壓表的數值精度，而油壓表的本身精密程度即刻度精度一定程度上決定了張拉的操作精度。所以在鐵路梁中，明確規定采用精度不低于0.4級的耐震壓力表，而千斤頂與油壓表及油管的配套標定時必須分級，級差應不大于加載最大值的10%，并且千斤頂校驗系數應不大于1.05，以確保油壓表的讀數較為精確地反映張拉力。

4 鋼絞線伸長量的計算

4.1 計算公式

《公路橋梁施工技術規范》（JTJ 041-2000）中關于預應力鋼絞線伸長值的計算公式如下：

（4-1）

式中——各分段預應力鋼絞線的理論伸長值（mm）；

——各分段預應力鋼絞線的平均張拉力（N）；

——預應力鋼絞線的分段長度（mm）；

——預應力鋼絞線的截面面積（mm2）；

——預應力鋼絞線的彈性模量（MPa），設計理論伸長量計算時往往采用理論彈模1.95105MPa，而實際計算時必須采用鋼絞線上的實際彈模。

其中的計算公式如下：

（4-2）

——預應力鋼絞線張拉端的張拉力（N）；

——從張拉端至計算截面曲線孔道部分切線的夾角之和，分段后為每分段中每段曲線段的切線夾角（rad），若管道在縱向與橫向均有彎曲，應計算兩者彎曲角度的矢量和；

——從張拉端至計算截面的孔道長度（m）；

——孔道每束局部偏差對摩擦的影響系數（1/m），管道內全長均應考慮該影響；

——預應力鋼絞線與孔道壁之間的摩擦系數，只在管道彎曲部分考慮該系數的影響。

4.2 鋼絞線長度計算分段

在梁板中，鋼絞線往往是曲線布置，由式4-2可知，計算時必須將鋼絞線分段，各次的分段對應于不同的張拉端，從而得各段不同的平均張拉力。而進行張拉計算時，除設計給定的鋼絞線錨下長度外，還必須將千斤頂、工具錨等工作作用長度計算在內，即張拉計算時的鋼絞線長度分為兩部分：

1 工作長度：工作錨到工具錨的長度。

2 鋼絞線的錨下長度，即設計給定的兩工作錨之間的長度。鋼束曲線布置時各值等發生變化，所以必須以直、曲線的分界點或者連續梁上的反彎點等作為分段點，分段后計算每段的起點和終點張拉力，每一段的終點張拉力即為下一段的起點張拉力，具體計算如下：

（4-3）

式中——分段終點力（N）；

——分段起點力（N）；

、、、意義同上。

4.3 算例

已知后張法預應力混凝土簡支T梁中N3鋼絞線錨下布置如下圖1所示，鋼絞線公稱直徑15.24mm， MPa，設計錨下控制應力MPa，鋼絞線實際彈性模量為1.98105MPa，孔道采用橡膠抽拔棒成孔，經摩阻試驗確定=0.0020，=0.6479，而錨下控制應力無需更改，試計算兩端同時張拉與一端張拉的伸長量。

圖1

注：圖1中尺寸以毫米計，長度未包括鋼絞線工作長度，現場量測得每端工作長度為560mm。

首先分析兩端同時張拉的情況：鋼絞線沿跨中對稱布置，故取一半進行分段計算，計算情況見下表1。

表1 兩端張拉時各段鋼絞線的伸長量計算表

分段x（m）θ（rad）kx+μθe-（kx+μθ）起點力Pq（N）終點力Pz（N）Pp（N）△L（m）

工作長度0.560.00000.00110.9989195300.00195081.39195190.670.0039

L12.3050.00000.00460.9954195081.39194184.13194632.410.0162

L25.9340.14840.10800.8976194184.13174307.83184067.160.0394

L37.97840.00000.01600.9842174307.83171548.51172924.500.0498

所以兩端同時張拉的鋼絞線的總伸長量為：

總 =（0.0039+0.0162+0.0394+0.0498）×2=0.2132（m）

再分析一端張拉的情況。當采用一端張拉時，該鋼絞線的分段情況如下圖2所示，各分段的伸長量如表2所示：

圖2 鋼絞線一端張拉的分段示意圖