對(duì)橋梁施工中若干預(yù)應(yīng)力技術(shù)的研討

白青峰 程 戈

在對(duì)濟(jì)南二環(huán)東路高架橋四合同十四聯(lián)現(xiàn)澆連續(xù)箱梁預(yù)應(yīng)力施工過程中總結(jié)的一些實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),對(duì)一些易混淆問題談?wù)勛约旱南敕ā?/p>

1 施工中伸長(zhǎng)量計(jì)算與設(shè)計(jì)圖紙中伸長(zhǎng)量的區(qū)別

在對(duì)待施工伸長(zhǎng)量的計(jì)算上,經(jīng)常聽到這樣的聲音:“我看你的計(jì)算書沒用,你給我看設(shè)計(jì)圖紙上的伸長(zhǎng)量就好了”。殊不知進(jìn)行施工過程中伸長(zhǎng)量的計(jì)算是對(duì)實(shí)際施工最貼切的反映。計(jì)算伸長(zhǎng)量的理論依據(jù)為胡克定律施工計(jì)算與設(shè)計(jì)首先在彈性模量E與分段長(zhǎng)度L的選取上就不同。E在設(shè)計(jì)上取自鋼絞線的標(biāo)準(zhǔn)值,如:15.2的鋼絞線 E=195 GPa,而在施工中 E值取自于所使用的鋼絞線抽檢報(bào)告中的E值。其次分段長(zhǎng)度L,施工中實(shí)際量測(cè)伸長(zhǎng)量時(shí)是加入了兩側(cè)工作長(zhǎng)度對(duì)伸長(zhǎng)量的影響,因?yàn)樵趶埨^程中實(shí)際受力的范圍包括工具夾片內(nèi)涉及的鋼絞線,也就是說設(shè)計(jì)方給出的伸長(zhǎng)量只反映出梁內(nèi)錨具之間的有效長(zhǎng)度的伸長(zhǎng)量。以400 t千斤頂張拉15.2-17為例,其工具錨加千斤頂、限位板的工作長(zhǎng)度達(dá)到65 cm,以理論1 m伸長(zhǎng)7 mm的情況看,僅工作長(zhǎng)度影響的伸長(zhǎng)量達(dá)到4.5 mm,如果兩端張拉就是2×4.5=9 mm,可見其影響量是很大的。特別對(duì)于總長(zhǎng)不是很長(zhǎng)的鋼束來說,如果忽略這部分伸長(zhǎng)量那就意味著超限。

最后對(duì)于F也就是平均張拉力PP,其受到預(yù)應(yīng)力筋與孔道壁摩擦系數(shù)μ及孔道每米局部偏差對(duì)摩擦系數(shù)k的影響。對(duì)于這兩個(gè)常數(shù)的選取并不是按照規(guī)范上規(guī)定的范圍選個(gè)適中的就好,數(shù)值的選取要為施工服務(wù),μ值作用體現(xiàn)在鋼束線型變化的區(qū)域;k值則影響全長(zhǎng),這兩個(gè)數(shù)值選取的恰當(dāng)往往會(huì)起到立竿見影的效果,特別對(duì)于大長(zhǎng)預(yù)應(yīng)力束的影響非常明顯,所以對(duì)數(shù)值的選取不是一定的,可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)張拉幾束后分析其伸長(zhǎng)量和計(jì)算伸長(zhǎng)量的偏差,選取一組符合實(shí)際的常數(shù)。

2 如何精確計(jì)算伸長(zhǎng)量

PPP值。特別對(duì)于存在大量平彎、豎彎的大長(zhǎng)預(yù)應(yīng)力束,其分段長(zhǎng)度的精確,決定計(jì)算的精確性。我在計(jì)算上采取將鋼束大樣在AutoCAD完成呈現(xiàn),直接量取分段長(zhǎng)度的方法,計(jì)算結(jié)果十分精確,舉例如下:

依據(jù)圖紙給出坐標(biāo),提取任一鋼束控制點(diǎn)(見表1)。

表1 坐標(biāo)中的控制點(diǎn)

生成鋼絞線大樣圖見圖1,量出分段長(zhǎng)度見表2。

表2 分段長(zhǎng)度

利用公式精確計(jì)算,其中 μ=0.15,k=0.001 5,EP=195 GPa均與設(shè)計(jì)相同。

計(jì)算值與設(shè)計(jì)值對(duì)比結(jié)果見表3。

表3 計(jì)算值與設(shè)計(jì)值對(duì)比結(jié)果

由表3可看出在計(jì)算系數(shù)與設(shè)計(jì)值取值相同情況下,對(duì)于長(zhǎng)達(dá)95.6 m拐點(diǎn)眾多的箱梁腹板通長(zhǎng)束,其影響微乎其微。

但這種計(jì)算方法只能反映豎彎或平彎一種變化,取決于分段長(zhǎng)度量取自平彎圖,還是豎彎圖。不過為了降低豎向荷載對(duì)橋梁變形的影響,鋼束還是主要以豎彎變化為主,平彎變化對(duì)伸長(zhǎng)量的影響微乎其微。

3 張拉次數(shù)的控制

即知伸長(zhǎng)量就可擬定任一束鋼絞線的張拉次數(shù),已達(dá)到張拉所要求應(yīng)力。一名合格的技術(shù)員可以最大限度的發(fā)揮千斤頂形成的優(yōu)勢(shì),做到省時(shí)、省力。

例:千斤頂行程200 mm,一束鋼絞線伸長(zhǎng)量為368 mm,50%為184 mm,考慮開始張拉時(shí)伸長(zhǎng)量損失達(dá)到 10 mm～20 mm,張拉至50%時(shí)伸長(zhǎng)量介于194 mm～204 mm之間,可以分兩次張拉10%～20%～50%,50%～100%?？墒菑埨瓡r(shí)一定注意初始的伸長(zhǎng)量損失僅有10 mm～20 mm,可考慮張拉前先出頂一旦上壓立刻停止,回頂將工具夾片打緊,以減少伸長(zhǎng)量的損失。張拉時(shí)頭次10%伸長(zhǎng)量就要注意數(shù)值應(yīng)大致在47～57之間,如果大于57很多就要注意50%時(shí)是否超過千斤頂行程,可分三次張拉。在量取伸長(zhǎng)量時(shí),只量取10%,20%伸長(zhǎng)量即可由相鄰級(jí)伸長(zhǎng)量之差(20%-10%≈37)推測(cè)最后伸長(zhǎng)量是否超限。

4 兩端張拉與一端張拉的區(qū)別

從理想狀態(tài)也就是無摩擦狀態(tài)下二者實(shí)質(zhì)是相同的,舉個(gè)例子:用雙手拉一根皮筋和將皮筋掛在一固定端單拉,二者與皮筋上加載的力是相同的。但一旦有了摩擦力情況就不同了,兩端張拉的力由于摩擦力的折減至持力相等處,而單端張拉則為全長(zhǎng)折減。張拉后應(yīng)力重分布,單端張拉施加的張拉力小于兩端張拉施加的張拉力,在效果上有本質(zhì)區(qū)別。就比如張拉力為1,兩端張拉時(shí)折減至中心減至0.5,二力相等平衡;同為張拉力為1,單端張拉遞減至尾段就成為0,應(yīng)力充分分布后,鋼束中存續(xù)的力必然小于前者。

5 結(jié)語

預(yù)應(yīng)力技術(shù)從發(fā)明到大量推廣應(yīng)用,至今已有89年歷史,從理論到工程實(shí)踐經(jīng)過幾代人的研究和不斷創(chuàng)新,已發(fā)展為比較成熟的技術(shù)。我們技術(shù)人員要堅(jiān)持科學(xué)發(fā)展觀,以科學(xué)的觀點(diǎn)分析、認(rèn)知工程中的實(shí)際問題。

[1] 朱新實(shí),劉效堯.預(yù)應(yīng)力技術(shù)及材料設(shè)備[M].北京:人民交通出版社,2005.