先張法預(yù)應(yīng)力計算與施工控制

宋宣茂

【摘要】先張法預(yù)應(yīng)力計算、張拉是先張法預(yù)應(yīng)力空心板預(yù)制的重要環(huán)節(jié)，它能夠?qū)ㄖこ痰馁|(zhì)量產(chǎn)生一定程度的影響，有著十分重要的作用與地位。本文就針對性先張法預(yù)應(yīng)力空心板預(yù)應(yīng)力計算及施工控制進(jìn)行研究與分析。

一、工程概況

1、工程設(shè)計概況：惠深高速公路惠州段加寬改擴建工程S1合同段K16+949.031鎮(zhèn)隆中橋上部構(gòu)造為16m先張法預(yù)應(yīng)力空心板，空心板高為800mm，梁底寬1240mm。預(yù)應(yīng)力筋采用高強低松弛Фs15.2鋼絞線，fpk（標(biāo)準(zhǔn)強度）=1860Mpa，設(shè)計張拉控制應(yīng)力δcom=1260Mpa。

2、張拉預(yù)制臺座概況：預(yù)制場生產(chǎn)區(qū)長26m，寬21m，存梁區(qū)長110m，制梁區(qū)設(shè)空心板底模8槽，每槽設(shè)1片梁底模預(yù)制20m空心板梁。臺座張拉端及錨固端采用直徑為25mm的精扎螺紋鋼預(yù)應(yīng)力鋼筋作為臨時錨固拉桿，拉桿通過專用連接器連接預(yù)應(yīng)力鋼絞線鋼筋。

二、預(yù)應(yīng)力計算

1、理論伸長值計算

預(yù)應(yīng)力筋的低松弛鋼絞線Φs15.2mm，公稱直徑d=15.2mm，公稱面積

AP=140mm2，抗拉標(biāo)準(zhǔn)強度fpk=1860Mpa，設(shè)計控制張拉應(yīng)力δcom=1260MPa，據(jù)出廠報告鋼絞線彈性模量為 2.007×105 MPa。張拉端采用直徑為25mm的精扎螺紋鋼預(yù)應(yīng)力鋼筋作為臨時錨固拉桿，其出廠報告彈性模量為2.0×105MPa。

⑴張拉端張拉力計算：

張拉力計算公式為F=δcom×AP×n，式中n為單束預(yù)應(yīng)力筋根數(shù)，則單根鋼絞線控制張拉力F=1260×140×1=176400N。

⑵預(yù)應(yīng)力筋長度計算

張拉臺座長度為26m，一個臺座單次生產(chǎn)一片長16m的空心板預(yù)制梁，鋼絞線下料長度為為18000mm，則張拉端及錨固端精扎螺紋鋼預(yù)應(yīng)力鋼筋拉桿總長為26×1000-18000=8000mm。

⑶預(yù)應(yīng)力筋理論伸長值計算：

按照《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》（JTG/TF50-2011））第7.6.2-1條公式對預(yù)應(yīng)力筋理論伸長值進(jìn)行計算：

△LL=PPL/APEP

式中：PP –預(yù)應(yīng)力筋的張拉力（N）

L–預(yù)應(yīng)力筋的長度（mm）

AP–預(yù)應(yīng)力筋的截面面積（mm2）

EP–預(yù)應(yīng)力筋的彈性模量（N/ mm2）

將相關(guān)參數(shù)代入上式，則鋼絞線理論伸長值：

△LL鋼絞線=PPL/APEP=176400×18000/（140×2.007×105）=113mm

精扎螺紋鋼拉桿理論伸長值：

△LL精扎螺紋鋼拉桿=PPL/APEP=176400×8000/（3.14×12.52×2.0×105）=14.4mm

預(yù)應(yīng)力鋼絞線鋼筋兩端通過2個夾片式錨具連接器連接精扎螺紋鋼桿拉，根據(jù)多次實測，單個夾片式錨具連接器鋼絞線內(nèi)縮量為3mm，則兩個連接器鋼絞線內(nèi)縮量Ns=2×3=6mm。

則一個臺座預(yù)應(yīng)力筋總的理論伸長值：

△ L= △LL鋼絞線+△LL精扎螺紋鋼拉桿+Ns=113+14.4+6=133.4mm

бcon為張拉時的控制應(yīng)力（包括預(yù)應(yīng)力損失在內(nèi)）；10m、13m、16m空心板一端固定，一端采用一臺30t千斤頂單根逐根張拉，先兩側(cè)后中間分級加載至張拉控制應(yīng)力，劃線、測伸長、插墊等工作同步一致；預(yù)應(yīng)力的張拉控制應(yīng)力符合設(shè)計要求。

2、千斤頂、壓力表參數(shù)計算

空心板預(yù)應(yīng)力筋采用30t千斤頂單根逐根單端張拉，根據(jù)千斤頂與壓力表配套標(biāo)定好的標(biāo)定報告單，對千斤頂、壓力表讀數(shù)計算如下表。

千斤頂壓力表讀數(shù)計算表

橋梁名稱 千斤頂型號 千斤頂編號 壓力表編號 10%F 20%F 100%F 線性回歸方程 備注

K16+949.031鎮(zhèn)隆中橋 YC30-200 13093001 11011546 壓力表讀數(shù)（MPa） 3.31 6.29 30.12 P=0.1689F+0.33 單根張拉

張拉力（KN ） 17.64 35.28 176.4

12700810 壓力表讀數(shù)（MPa） 2.43 5.43 29.45 P=0.1702F-0.57

張拉力（KN ） 17.64 35.28 176.4

三、預(yù)應(yīng)力筋張拉施工控制

1、預(yù)應(yīng)力束的張拉

①、張拉的施工程序：0 → 初應(yīng)力（10%δcom）→（20%δcom）→δcom（持荷5分鐘）→錨固。張拉機具與錨具配套使用，使用前進(jìn)行校驗，實施張拉時，采用精軋螺紋鋼拉桿錨具進(jìn)行錨固，擰動端頭螺帽，調(diào)整預(yù)應(yīng)力筋長度，使每根預(yù)應(yīng)力筋長度均勻。千斤頂?shù)膹埨饔镁€與預(yù)應(yīng)力筋的軸線應(yīng)重合一致。張拉采用單端張拉，以張拉應(yīng)力和伸長量進(jìn)行雙控。

②、實際伸長值的測量：

空心板預(yù)應(yīng)力筋一端固定，一端采用一臺30t千斤頂單根逐根張拉，先兩側(cè)后中間分級加載至張拉控制應(yīng)力。從初應(yīng)力10%δcom張拉至20%δcom時，測量伸長值，該值作為初應(yīng)力以下的推算伸長值ΔL2，測量從初應(yīng)力至張拉控制應(yīng)力錨固前時的伸長值ΔL1，則總的實測伸長值。

ΔLs=ΔL1+ΔL2

錨固前，應(yīng)補足油壓至張拉控制應(yīng)力。測量、記錄預(yù)應(yīng)力筋的延伸量，并核對實測值與理論計算值，其誤差應(yīng)在±6%的范圍內(nèi)，若不符合規(guī)定應(yīng)找出原因及時進(jìn)行處理。張拉滿足要求后，錨固預(yù)應(yīng)力筋、千斤頂回油至零。

2、預(yù)應(yīng)力筋的放張

放張時空心板混凝土強度不得低于設(shè)計強度的85%，齡期不小于7天。放張前采用混凝土對板端孔芯進(jìn)行封閉，以免造成對角線部位的倒角處出現(xiàn)裂縫。放張采用千斤頂單根逐根放張，先兩側(cè)后中間，第一次逐根放張噸位到70%，第二次逐根放張噸位到40%，第三次逐根噸位到0。預(yù)應(yīng)力筋放松后，采用切割機、鋸斷或剪斷方式切割，切割順序應(yīng)從放張端開始，逐次切向另一端。

結(jié)束語

本文分別從先張法空心板預(yù)應(yīng)力的張拉力計算、理論伸長量計算、壓力表讀數(shù)計算、張拉及放張施工幾個角度展開分析，得出了一些有益的成功經(jīng)驗。希望我們的研究能夠給讀者提供參考并帶來幫助。

參考文獻(xiàn)

[1]《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》（JTG/TF50-2011）

[2]《路橋施工計算手冊》