預(yù)應(yīng)力鋼鉸線伸長量計(jì)算方法

東莞市公路管理局

摘要：本文以某工程的預(yù)應(yīng)力砼現(xiàn)澆箱梁施工作為例子，對預(yù)應(yīng)力鋼鉸線伸長量在平曲線上單端張拉過程中的計(jì)算方法進(jìn)行了分析和介紹，并且對預(yù)應(yīng)力鋼鉸線伸長量在平曲線上單端張拉過程中的注意事項(xiàng)進(jìn)行了強(qiáng)調(diào)，希望能夠?qū)ο嚓P(guān)人士具有一定的借鑒作用。

關(guān)鍵詞：后張法；鋼鉸線；伸長值

在我國國民經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展的今天，土木工程建設(shè)變得越來越多，因此廣泛的應(yīng)用到了預(yù)應(yīng)力技術(shù)，預(yù)應(yīng)力技術(shù)同時(shí)也得到了十分迅猛的發(fā)展。在高層建筑、廠房、倉庫以及橋梁等工程建設(shè)中廣泛的應(yīng)用到了鋼鉸線配筋的砼這樣一種高強(qiáng)預(yù)應(yīng)力鋼材。由于鋼鉸線配筋的砼的重要作用，本文對鋼鉸線伸長值在后張法預(yù)應(yīng)力施工中的實(shí)際操作要點(diǎn)和計(jì)算的方法進(jìn)行了分析和介紹。

1.工程概述

作為兩條公路的交叉點(diǎn)，該工程的主要形式為大型立交，其主要包括8條匝道以及2條雙向4車道的主線；其設(shè)計(jì)荷載為掛車—120，汽車—超20級；具有12聯(lián)67跨的預(yù)應(yīng)力混凝土現(xiàn)澆箱梁，除了其中的7號橋第1聯(lián)預(yù)應(yīng)力鋼束采用了一次張拉的方法之外，剩下的都采用了分段張拉的方法，采用連接器對節(jié)段間進(jìn)行連接，每束預(yù)應(yīng)力鋼束都是由12股或19股鋼鉸線共同組成的；選擇低松弛、高強(qiáng)度的、Eg=1.95×105MPa彈性模量、Rby=1860MPa的標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度、140mm2公稱面積以及15.24mm鋼絞線規(guī)格的270級鋼絞線作為本次施工的鋼絞線材料；將ASTMA416-98標(biāo)準(zhǔn)作為本次鋼絞線的執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)；由某預(yù)應(yīng)力工藝設(shè)備廠提供XYM型預(yù)應(yīng)力錨固體系；采用YDC型系列穿心式千斤頂作為張拉設(shè)備[1]。

下面本文以其中某一典型鋼鉸線的伸長值的計(jì)算過程為根據(jù)對預(yù)應(yīng)力鋼鉸線伸長量計(jì)算方法進(jìn)行分析和介紹。

2.預(yù)應(yīng)力鋼鉸線伸長量計(jì)算的相關(guān)已知條件

2.1預(yù)應(yīng)力鋼鉸線伸長量計(jì)算之前的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)

由某公司的實(shí)驗(yàn)室實(shí)際試驗(yàn)并且測定錨具錨口摩阻損失，錨口摩阻損失值在試驗(yàn)結(jié)果出具的檢測報(bào)告中顯示為0.81%；采用錨具靜載錨固性能試驗(yàn)的方式對其錨具總應(yīng)變以及效率系數(shù)是否與標(biāo)準(zhǔn)要求相符合進(jìn)行判定，在結(jié)果中其總應(yīng)變達(dá)到了2.19的實(shí)測值，效率系數(shù)達(dá)到了1.0的實(shí)測值，均與標(biāo)準(zhǔn)要求相符合，組裝件達(dá)到了2.5mm的夾片滑移量以及3mm的內(nèi)縮量。在經(jīng)過檢測之后，結(jié)果顯示W(wǎng)M15A預(yù)應(yīng)力擠壓P型錨可以滿足相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)。

總之，在鋼鉸線檢測報(bào)告中，其伸長率、抗拉強(qiáng)度以及彈性模量等均與相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)相符合[2]。

2.2圖紙?jiān)O(shè)計(jì)內(nèi)容分析

鋼鉸線平面位于具有220m直徑的圓曲線內(nèi)，按照正交的方式對橋孔進(jìn)行布置，預(yù)應(yīng)力混凝土現(xiàn)澆連續(xù)箱梁是其上部結(jié)構(gòu)，5×26.5m為一聯(lián)。在整個(gè)斷面上共計(jì)包括12束鋼鉸線，由12根鋼絞線共同組成每束鋼絞線，采用單端張拉的方式對鋼束進(jìn)行處理。

2.3應(yīng)力張拉時(shí)伸長量的計(jì)算方法

以相關(guān)的設(shè)計(jì)規(guī)范為根據(jù)，采用精確計(jì)算法對應(yīng)力張拉時(shí)伸長量進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算公式為：

在公式中：

預(yù)應(yīng)力鋼筋張拉端的張拉力用P來表示；

計(jì)算截面到張拉端的孔道用L來表示；

計(jì)算截面曲線孔道部分切線到張拉端的夾角之和用θ來表示，θ=ATAN{SQRT[TAN（平面角）·TAN（平面角）+TAN（豎直角）·TAN（豎直角）]}，線路平面影響角度+銅束平彎角=張拉端平彎部分水平角。

摩擦受到的孔道每米局部偏差的影響系數(shù)用K來表示；

孔道壁與預(yù)應(yīng)力鋼筋的摩擦系數(shù)用μ來表示；

預(yù)應(yīng)力鋼筋彈性模量用Eg來表示；

預(yù)應(yīng)力鋼筋截面面積用Ay來表示。

采用分段計(jì)算的方式對曲線段與直線段或者多曲線段共同組成的曲線筋張拉伸長量進(jìn)行計(jì)算，隨后再進(jìn)行疊加，在具體的計(jì)算過程中先要求出扣除孔道的摩阻損失后的拉力，隨后再以上面的公式為根據(jù)將每段的張拉伸長量計(jì)算出來[3]。

2.4計(jì)算預(yù)應(yīng)力張拉時(shí)伸長量的參數(shù)

下面是計(jì)算出來的鋼鉸線及其技術(shù)參數(shù)：

①每根鋼鉸線具有Ay=140mm2的公稱截面積；

②具有Rby=1860MPa的標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度；

③具有Eby=2.05×105MPa的彈性模量；

④具有Dbk=0.75Rby，Dbk=1395 MPa的錨下控制應(yīng)力；

⑤K的計(jì)算值為0.0015；

⑥μ的計(jì)算值為0.25；

⑦具有0.81%的錨口摩阻損失值[4]。

3.計(jì)算預(yù)應(yīng)力鋼筋的理論伸長值

選擇Nk=12×0.75Rby×Ay=2343.6kN作為錨下張拉控制力。

出于對錨口摩阻損失的考慮，確定其張拉力為1.0081Nk=2362.6kN。

采用2362.6kN的力對預(yù)應(yīng)力鋼束端進(jìn)行張拉，以預(yù)應(yīng)力曲線豎向彎曲為根據(jù)對預(yù)應(yīng)力鋼束進(jìn)行分段處理。與此同時(shí)，由于該橋?qū)儆谇€橋，因此對平曲線的偏角進(jìn)行了充分的考慮，選擇偏角的平方和，然后對鋼鉸線的終點(diǎn)應(yīng)力和應(yīng)力損失進(jìn)行逐段的計(jì)算，直到最后對進(jìn)行固定端的計(jì)算。由于有1m的固定端在砼上進(jìn)行了澆筑錨固，因此在對伸長值進(jìn)行計(jì)算的時(shí)候?qū)⑵渑懦谕?；以每段鋼束兩端的平均?yīng)力為根據(jù)對該段的理論伸長量進(jìn)行計(jì)算，該鋼束的理論伸長量就是預(yù)應(yīng)力鋼束段在全部段落的伸長量之和[5]。

4.控制作業(yè)

對理論伸長量進(jìn)行計(jì)算的時(shí)候必須要嚴(yán)格地以實(shí)際的預(yù)應(yīng)力筋彈性模量為根據(jù)，如若不然就會導(dǎo)致實(shí)際測量的伸長值與理論伸長值之間存在著較大的差異；與此同時(shí)，理論伸長計(jì)算也會由于預(yù)應(yīng)力筋截面面積的偏差而出現(xiàn)各種誤差。

在具體的施工過程中必須要對管道進(jìn)行認(rèn)真的敷設(shè)，對錨墊板位置準(zhǔn)確性、波紋管的位置準(zhǔn)確性、各位置的密封以及加固等情況進(jìn)行仔細(xì)檢查；必須要保證鋼絞線定位符合圖紙?jiān)O(shè)計(jì)。最后在進(jìn)行張拉的時(shí)候必須要對鋼絞線伸長量值進(jìn)行準(zhǔn)確的量測以及嚴(yán)格的把關(guān)，只有這樣才能夠使預(yù)應(yīng)力的準(zhǔn)確性得到確保。

由于是在初應(yīng)力建立之后才進(jìn)行張拉時(shí)實(shí)際伸長值量的測量工作，因此還需要將初應(yīng)力以下的推算伸長值加在測得的伸長值中；要想確定初應(yīng)力，就必須要將油表與現(xiàn)場量出的鋼束實(shí)際伸長值之間對應(yīng)的應(yīng)力關(guān)系作為根據(jù)，隨后在將關(guān)系線條繪制出來之后，對初應(yīng)力值進(jìn)行推算，通常情況下為（0.1—0.2）αk。

對伸長值進(jìn)行測量的方法：結(jié)合千斤頂活塞伸出量的測量方法以及預(yù)應(yīng)力筋絕對伸長值的測量方法，從而最終將實(shí)測伸長值確定下來[6]。

在伸長值中需要對工作錨部位以及工具錨部位的鋼束回縮的影響進(jìn)行充分的考慮，特別是在進(jìn)行分級張拉的過程中，由于其具有比較繁瑣的程序，因此很容易出現(xiàn)很大的偏差。必須要選擇正確簡便的測量方法，比如可以在兩根相連的鋼絞線上固定一個(gè)標(biāo)尺，這樣不管經(jīng)過幾個(gè)行程，都能夠以其為根據(jù)對分級張拉的伸長量進(jìn)行量測；終應(yīng)力與初應(yīng)力之間的實(shí)測伸長量就是其累計(jì)的計(jì)算結(jié)果。

結(jié)語：通過對上述理論計(jì)算方法的利用，在該工程中將張拉力倫控制值計(jì)算出來，這種方法具有數(shù)據(jù)準(zhǔn)確以及方法正確的特點(diǎn)，而且其符合實(shí)際量測的伸長量，獲得了比較普遍的認(rèn)可，因此在類似的工程中可以推廣和應(yīng)用這種方法。

參考文獻(xiàn)：

[1] 景明.預(yù)應(yīng)力筋伸長量的精確計(jì)算與量測[J].四川建筑.2013（03）

[2] 高敏.橋梁后張預(yù)應(yīng)力混凝土張拉伸長量量測與誤差分析[J].天津建設(shè)科技.2013（05）

[3] 胡超峰，李崔義.后張法預(yù)應(yīng)力鋼束理論伸長量精確計(jì)算方法分析[J].企業(yè)技術(shù)開發(fā).2014（12）

[4] 祝新順，寇小軍.大西客運(yùn)專線預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁后張法預(yù)應(yīng)力鋼束伸長量計(jì)算與量測[J].鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì).2011（S1）

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[6] 梁松，肖鋼順.緩粘結(jié)型預(yù)應(yīng)力鋼絞線的研究與應(yīng)用[J].混凝土與水泥制品.2011（09）