淺析后張法預(yù)應(yīng)力T梁鋼絞線張拉的質(zhì)量控制

中鐵七局集團(tuán)武漢工程有限公司 武漢 430071

摘要：后張法預(yù)應(yīng)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(xì)的解析。

關(guān)鍵詞：鋼絞線；張拉；三控

1 引言

鋼絞線張拉作為預(yù)應(yīng)力混凝土梁的關(guān)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(yù)應(yīng)力施加過程及施加結(jié)果符合設(shè)計(jì)及規(guī)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(jìn)行解析。

2 施工準(zhǔn)備

施工前應(yīng)熟悉圖紙，根據(jù)設(shè)計(jì)確定鋼絞線技術(shù)參數(shù)選用正確的型號及相應(yīng)的夾片、錨具等，對張拉機(jī)具進(jìn)行檢查以確保正常工作。對于鐵路梁，要根據(jù)實(shí)際的孔道預(yù)應(yīng)力摩阻檢驗(yàn)結(jié)果確定孔道摩阻、錨下阻力系數(shù)及是否調(diào)整張拉控制應(yīng)力。

3 張拉力的計(jì)算

設(shè)計(jì)圖紙一般將張拉控制應(yīng)力給定，將控制應(yīng)力轉(zhuǎn)化為張拉油壓表的讀數(shù)，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(jì)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(yīng)力（MPa）；

——每束中鋼絞線的根數(shù)；

——預(yù)應(yīng)力鋼絞線的公稱截面積（mm2）；

3.2 張拉力與油壓表讀數(shù)

張拉力與油壓表讀數(shù)的函數(shù)關(guān)系式如下：

（3-2）

式中——鋼絞線的張拉控制力（KN）；

——油壓表的讀數(shù)（MPa）；

、b——線性回歸參數(shù)；

由3-2式可見，線性回歸參數(shù)a、b的精度決定了油壓表的數(shù)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(guī)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(biāo)定時必須分級，級差應(yīng)不大于加載最大值的10%，并且千斤頂校驗(yàn)系數(shù)應(yīng)不大于1.05，以確保油壓表的讀數(shù)較為精確地反映張拉力。

4 鋼絞線伸長量的計(jì)算

4.1 計(jì)算公式

《公路橋梁施工技術(shù)規(guī)范》（JTJ 041-2000）中關(guān)于預(yù)應(yīng)力鋼絞線伸長值的計(jì)算公式如下：

（4-1）

式中——各分段預(yù)應(yīng)力鋼絞線的理論伸長值（mm）；

——各分段預(yù)應(yīng)力鋼絞線的平均張拉力（N）；

——預(yù)應(yīng)力鋼絞線的分段長度（mm）；

——預(yù)應(yīng)力鋼絞線的截面面積（mm2）；

——預(yù)應(yīng)力鋼絞線的彈性模量（MPa），設(shè)計(jì)理論伸長量計(jì)算時往往采用理論彈模1.95105MPa，而實(shí)際計(jì)算時必須采用鋼絞線上的實(shí)際彈模。

其中的計(jì)算公式如下：

（4-2）

——預(yù)應(yīng)力鋼絞線張拉端的張拉力（N）；

——從張拉端至計(jì)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(yīng)計(jì)算兩者彎曲角度的矢量和；

——從張拉端至計(jì)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(shù)（1/m），管道內(nèi)全長均應(yīng)考慮該影響；

——預(yù)應(yīng)力鋼絞線與孔道壁之間的摩擦系數(shù)，只在管道彎曲部分考慮該系數(shù)的影響。

4.2 鋼絞線長度計(jì)算分段

在梁板中，鋼絞線往往是曲線布置，由式4-2可知，計(jì)算時必須將鋼絞線分段，各次的分段對應(yīng)于不同的張拉端，從而得各段不同的平均張拉力。而進(jìn)行張拉計(jì)算時，除設(shè)計(jì)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(jì)算在內(nèi)，即張拉計(jì)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(shè)計(jì)給定的兩工作錨之間的長度。鋼束曲線布置時各值等發(fā)生變化，所以必須以直、曲線的分界點(diǎn)或者連續(xù)梁上的反彎點(diǎn)等作為分段點(diǎn)，分段后計(jì)算每段的起點(diǎn)和終點(diǎn)張拉力，每一段的終點(diǎn)張拉力即為下一段的起點(diǎn)張拉力，具體計(jì)算如下：

（4-3）

式中——分段終點(diǎn)力（N）；

——分段起點(diǎn)力（N）；

、、、意義同上。

4.3 算例

已知后張法預(yù)應(yīng)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(shè)計(jì)錨下控制應(yīng)力MPa，鋼絞線實(shí)際彈性模量為1.98105MPa，孔道采用橡膠抽拔棒成孔，經(jīng)摩阻試驗(yàn)確定=0.0020，=0.6479，而錨下控制應(yīng)力無需更改，試計(jì)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(jì)，長度未包括鋼絞線工作長度，現(xiàn)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(jìn)行分段計(jì)算，計(jì)算情況見下表1。

表1 兩端張拉時各段鋼絞線的伸長量計(jì)算表

分段x（m）θ（rad）kx+μθe-（kx+μθ）起點(diǎn)力Pq（N）終點(diǎn)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(dāng)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