后張法預應力梁鋼鉸線張拉控制應力及伸長值計算

程正劍

摘要：預應力張拉是后張法預應力梁施工中的關鍵工序，其質量的好壞直接影響到結構的安全和耐久性，文章以預應力箱梁為例，詳細介紹了預應力張拉施工中各階段張拉控制應力及鋼鉸線伸長量計算步驟和方法。

關鍵詞：后張法；預應力混凝土梁；張拉控制應力；伸長值；計算

前言

近年來，我國交通事業發展迅速，公路橋梁預應力施工技術在交通基本設施建設中得到了充分的運用。后張法預應力混凝土技術以其能夠充分發揮鋼筋和混凝土各自的特性；提高鋼筋混凝土構件的剛度、抗裂性和耐久性；可有效地利用高強度鋼筋和高強度等級的混凝土及無需大型臺座和可曲線配筋等優點在工程中得到廣泛應用。預應力施工時張拉控制應力和預應力筋伸長值是控制預應力施工質量的兩項關鍵指標，現已32m后張法預應力箱梁為例，談談對張拉控制應力和鋼鉸線理論伸長值的計算步驟、方法。

1 梁結構設計情況及要求

1.1 實例

預應力小箱梁長32m，梁板混凝土標號為C50，箱梁高1.6m，中梁寬2.4m，邊梁寬2.85m。

1.2 預應力設計情況

預應力鋼束布置：邊跨梁布置為2束5Φj15.2和6束6Φj15.2鋼鉸線；中跨梁布置為6束5Φj15.2和2束6Φj15.2鋼鉸線。

預應力鋼束材料：采用低松馳鋼鉸線，公稱直徑15.24（15.20）mm，按設計鋼絞線標準強度Ryb=1860N/mm²，彈性模量Es=1.94×105Mpa。孔道采用預埋金屬波紋管成孔。

錨具體系：按設計配筋及《公路橋涵施工技術規范》JTG/TF50-2011，采用鋼絞線群錨體系YM15-6或YM15-5體系并選配同型號的錨墊板。

1.3 張拉時砼強度

按設計要求，需待梁砼達到90%設計強度方可張拉。頂板負彎矩張拉需待濕接頭混凝土強度大于90%且7天以上方可進行。

2 預應力施工方法

（1）張拉工藝：按設計要求兩端同時對稱張拉，即采用YDC-150千斤頂二套分別置于梁的兩端進行對稱張拉。

（2）張拉順序：N1（左右）-N3（左右）-N2（左右）-N4（左右）。

（3）張拉程序：0→0.15σk（量伸長量初讀△11）→1.0σk（持荷5min量A12）→校核伸長值（滿足）→錨固；或0→0.15σk（量伸長量初讀△11）→0.3σk（量伸長量初讀△12）→1.0σk（持荷5min量△13）→校核伸長值（滿足）→錨固。

3 張拉控制應力計算

按設計給定張拉控制應力σk=0.75Ryb=0.75×1860=1395MPa，每束張拉控制力：6股為6×140mm²×1395Mpa=1171.8KN，5股為5×140ram²×1395Mpa=976.5KN。張拉前對兩組張拉設備配套標定，1#千斤頂和1#壓力表線性回歸方程為P=0.03307F+2.000；2#千斤頂和2#壓力表線性回歸方程為P=0.2154F+1.6。

依據設計給定張拉控制力，兩組YDC150千斤頂系統標定結果及張拉程序制表列出；張拉過程中各應力階段相對應油表讀數：

4 預應力筋理論伸長值計算

根據施工技術規范要求，張拉采取“雙控制”，即實行應力控制的同時，進行伸長值較核，將張拉實際伸長值與理論計算伸長值差控制在±6%之內。中跨（半跨）鋼鉸線布置如下：

箱梁由預埋波紋管成孔，曲線鋼鉸線束按《/公路橋涵施工技術規范》JTG/T F50-2011取：K=0.0015，u=0.25，鋼絞線彈性模量Es=1.94×105Mpa。根據設計圖，各號鋼鉸線分工具段、斜線段、曲線段、梁中至起彎點段，逐段計算疊加，對中跨一端，理論伸長值計算如下表：

將各段累計，中跨箱梁為中跨一端值乘以2，邊跨為邊跨非連續端和中跨一端值之和。以中跨箱梁為例匯總如下表：

5 張拉伸長值校核

（1）張拉實際伸長測量：△1=（△12-△11）/0.85或△1=（△12-△11）+（△13-△11）

（2）張拉實際伸長允許范圍：△L×（1-6%）<△1<△L×（1+6%）

張拉時伸長值滿足后方可錨固。如出現超出允許范圍，應立即停機檢查，查明原因予以調整，直到滿足后方可正常施工。

總之，預應力張拉工序是預應力混凝土橋梁施工中的重要環節，張拉作業時嚴格控制張拉力和預應力筋伸長量，是關系到事先在混凝土箱梁中引入這種應力是否達到設計目的、能否發揮預應力真正作用的關鍵工序，必須按設計及規范要求程序嚴格控制，以確保工程質量。