預(yù)應(yīng)力筋伸長值計算及相關(guān)問題研究

黎賽軍

[摘 要]：預(yù)應(yīng)力筋伸長值計算公式在有關(guān)行業(yè)的現(xiàn)行《規(guī)范》及有關(guān)的書籍中已有一些計算公式可選用，但這些計算公式的計算結(jié)果之間存在一定的誤差，這是一種公人本身存在的誤差，有時這種誤差比較大，從而使施工人員無所適從。本文按照《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工及驗收規(guī)范》的規(guī)定，介紹了后張法對鐵路箱梁預(yù)應(yīng)力鋼絞線鋼束張拉伸長值計算公式的推導(dǎo)過程，并總結(jié)出適用于現(xiàn)場施工的伸長值的計算方法。

[關(guān)鍵詞]：預(yù)應(yīng)力；后張法；箱梁；

[引言]：

預(yù)應(yīng)力筋伸長值的量測與計算是預(yù)應(yīng)力施工中的重要環(huán)節(jié)，預(yù)應(yīng)力筋采用應(yīng)力控制方法張拉時，應(yīng)以伸長值進(jìn)行校核，實測伸長值與理論值的差值應(yīng)控制在6%以內(nèi)，否則應(yīng)暫停張拉，待查明原因并采取措施予以調(diào)整后，方可繼續(xù)張拉。由于對施工工藝的理解程度不同，不同的人量測的伸長值也有所不同，分別介紹橫梁預(yù)應(yīng)力張拉試驗方法，理論伸長值與實際伸長值的量測與計算修正方法以及應(yīng)注意的問題，供有關(guān)技術(shù)人員在施工時參考。

1、預(yù)應(yīng)力筋伸長值計算公式的推導(dǎo)

隨著預(yù)應(yīng)力理論與實踐的進(jìn)一步成熟，已經(jīng)能對施加預(yù)應(yīng)力時的預(yù)應(yīng)力筋伸長值進(jìn)行精確的計算，預(yù)應(yīng)力筋伸長值計算公式推導(dǎo)過程如下：

預(yù)應(yīng)力筋張拉理論伸長值計算的主要依據(jù)是胡克定律，所以要計算預(yù)應(yīng)力筋張拉時的伸長值，就先要分析預(yù)應(yīng)力筋在張拉時的全部受力情況。由于預(yù)應(yīng)力筋布置要盡量貼近結(jié)構(gòu)實際受力情況，大部分的預(yù)應(yīng)力筋布置均為曲線與直線的組合型。

預(yù)應(yīng)力筋張拉時的受力情況為：外加預(yù)應(yīng)力、預(yù)應(yīng)力筋與孔道壁之間的摩擦力。其中預(yù)應(yīng)力筋與孔道壁之間的摩擦力又分為：曲線彎道影響引起的摩擦力和孔道偏差影響引起的摩擦力。

（1）曲線彎道影響引起的摩擦力計算

預(yù)應(yīng)力筋在曲線段內(nèi)的預(yù)應(yīng)力損失如圖所示。

（2）孔道偏差影響引起的摩擦力計算

對于管道偏差影響引起的摩擦力，假設(shè)管道具有正負(fù)偏差，并假定其平均曲率半徑為 （如圖2所示）。同理假定：預(yù)應(yīng)力筋與孔道內(nèi)壁相貼，并取微段預(yù)應(yīng)力 為脫離體，設(shè)相應(yīng)的彎曲角為 ，彎道在此處的半徑為 ，則 ，預(yù)應(yīng)力筋與微段孔道壁的法向壓力產(chǎn)生的摩擦力為：

2、箱梁管道內(nèi)伸長值計算及在計算中需要注意的幾個問題

由于箱梁的預(yù)應(yīng)力鋼絞線束在管道內(nèi)并不是單一的曲線或直線，因此需要根據(jù)鋼絞線束在管道里的布置將其劃分成符合公式條件的若干段，分別計算其伸長值，然后再求和。

2.1底板鋼絞線伸長值的計算

底板鋼絞線束因為沒有平彎，且根據(jù)其特征可以劃分成3段（管道內(nèi)伸長值計算均以鋼絞線1/2長度計算，因為其對稱性，只要將計算后的結(jié)果乘2即可得出總伸長值），即（a）錨具至彎曲段之間的斜直線段，（b）曲線段，（c）曲線段至跨中的平直線段。

同理（b）段將各已知量帶入式③求出伸長值 ，此處的 為曲線段弧長，而非圖紙上的投影長度。此處的 值并不是計算（a）段的 ，而是要減去摩擦損失力（由上述的總摩擦力公式計算）。

同理（c）段也可以求出伸長值 。

總伸長值：

2.2腹板上鋼絞線伸長值的計算

由于腹板上預(yù)應(yīng)力鋼絞線束有平彎，同理根據(jù)鋼絞線束的特征可以將其劃分為5段（a）錨具至平彎段，（b）平彎段，（c）平彎段至豎彎段之間，（d）豎彎段，（f）豎彎段至跨中。

與底板鋼絞線伸長值的計算方法一樣，可求得總伸長值。

注意：各段 值為實際管道長度值，而不是投影長度值，在計算各段伸長值時所帶入的 一定需要減去前幾段的摩擦力。

3、實際伸長值測量及計算

根據(jù)相關(guān)規(guī)定，張拉過程中的實際伸長值計算方法可以描述為一下過程。

首先，張拉的初始應(yīng)力 （控制應(yīng)力的20%），測量千斤頂?shù)挠透咨扉L量為B，工具錨夾片外露量為F，然后等張拉到控制應(yīng)力 后，再測量千斤頂?shù)挠透咨鞆堉担ˋ）及工具錨夾片外露量（E）。最后，總的實際伸長值為小里程端伸長值與大里程端伸長值之和。即：

△L=B（小）+F（?。?A（?。?F（?。?B（大）+F（大）-A（大）-F（大）

注意：在測量千斤頂油缸伸長值及工具錨夾片外露量時，要注意前后兩次必須在同一位置上測量。

4、實際伸長值與計算伸長值對比

根據(jù)相關(guān)規(guī)定，預(yù)應(yīng)力鋼絞線實際伸長值與計算伸長值偏差不得大于±6%。

首先根據(jù)現(xiàn)場實際伸長值計算方法可以看出，在計算理論伸長值時，需要加上千斤頂內(nèi)的部分鋼絞線伸長值。因為鋼絞線在千斤頂內(nèi)是懸空的，所以沒有摩擦，可以直接采用胡克定律計算。

現(xiàn)場實際伸長值是控制應(yīng)力的伸長值與初始應(yīng)力的伸長值的差值，故在計算理論伸長值時，需要計算出初始應(yīng)力的伸長值（即將 帶入公式，再加上千斤頂內(nèi)的伸長值），及控制應(yīng)力時的伸長值（即將 帶入公式，再加上千斤頂內(nèi)的伸長值），然后再相減得：

5、結(jié)語

預(yù)應(yīng)力張拉工序為箱梁生產(chǎn)中的關(guān)鍵工序之一。尤其在后張法施工時，普遍存在預(yù)應(yīng)力筋理論伸長值與實際伸長值不符的情況，了解理論伸長值計算公式的推導(dǎo)過程，有助于我們對施工時偏差的分析。此外箱梁鋼絞線為直線段加曲線段的方式布置，因此，為使箱梁鋼絞線理論伸長量能更符合實際情況，在計算時，分別計算出曲線段的伸長量和直線段的伸長量，將伸長量累計相加得出的總伸長量便為鋼絞線的理論伸長量，這樣將會使計算結(jié)果更精確。

[參考文獻(xiàn)]：

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