后张法预应力钢绞线张拉的控制
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摘要：在后张法预应力板 (梁) 制造工艺中, 对预力钢筋张拉控制一般采用“双控”法,在张拉阶段即准确掌握预应力筋实际伸长量就显得尤为重要。本文结合工程实例介绍后张法预应力筋张拉中的应力控制和伸长值控制技术, 以提高预加应力的准确性、可靠性和可操作性, 保证预应力混凝土桥梁的施工质量。
关键字：后张法;预应力筋;张拉;应力控制;伸长值。
Abstract: In the manufacturing process of prestressed plate ( beam ), the prestressed tension control generally use the " double control " method, it is particularly important in the stretching stage means grasp accurately the actual elongation of prestressed tendon. This article unifies the project example to introduce post tensioned prestressing tendon in the stress control and extending value control technology, in order to improve the pre stress accuracy, reliability and maneuverability, to ensure the construction quality of prestressed concrete bridge.
Key words: post tensioning method; prestressed; tension; stress control; elongation value
中图分类号： 文献标识码： A文章编号：2095-2104（2012）01-0020-02
后张预应力板(梁) 因其便于现场施工,又适于配置曲线形预应力钢筋等特点, 在公路桥梁建设广泛应用。在后张法预应力板 (梁) 制造工艺中, 对预力钢筋张拉控制一般采用“双控”法, 即预应力筋采用应力控制方法张拉时, 应以伸长值进行校核, 实际伸长值与理论伸长值的差值应符合设计要求。对于应力控制可以在考虑试验确定的摩阻因素后，通过经标定的油压表读数来把握，因而应力指标的控制显得较为直观。应变控制则需要通过多次量测伸长值，对读数值实时分析经计算求得。事实上应变控制不仅是对应力控制的检校，同时还直接反映预应力筋材质的负荷状态，因此，在张拉阶段即准确掌握预应力筋实际伸长量就显得尤为重要。本文结合工程实例介绍后张法预应力筋张拉中的应力控制和伸长值控制技术, 以提高预加应力的准确性、可靠性和可操作性, 保证预应力混凝土桥梁的施工质量。
1 工程概况
梭峪汾河大桥位于太原至克虎寨公路K17+068处，与汾河右前夹角45º，该桥为8-25米先简支后连续预应力混凝土箱梁桥，桥面宽11米，由4片预应力混凝土箱梁组成。预应力束为曲线束，集中布置在箱梁腹板内。预应力束采用两端张拉方式，张拉控制应力σk=0.75Ryb=0.75×1860=1395MPa。预应力束采用ф15.24高强度低松弛钢绞线，单根钢绞线直径15.24mm，钢绞线直径140mm2，弹性模量1.9x105MPa，标准强度为1860 mpa。锚具采用OVM群锚体系。预应力管道采用金属波纹管。
2 预应力筋张拉应力控制
2.1张拉机具设备的校验
施加预应力所用的机具设备应由专人使用和保管, 并应定期维护和校验。千斤顶和压力表应配套校验, 以确定张拉力与压力表读数之间的关系曲线。校验应在经主管部门授权的法定计量技术机构定期进行。
2.2建立千斤顶回归方程
根据千斤顶、压力表标定结果，建立油压表读数P（MPa）与千斤顶拉力F（KN）之间的一次回归方程。从而可准确地根据油压表的读数控制施加的拉力。
本工程1号千斤顶640号压力表的标定结果如表1
表1
根据表1标定结果回归得出油压表读数P（MPa）与千斤顶拉力F（KN）之间的一次回归方程为：P=0.0834+0.0208F
2.3确定各级张拉应力对应的油压表读数
按《公路桥涵施工技术规范》（JTJ041—2000）规定，张拉程序采用00.1con0.2con1.0con持荷2min锚固，根据油压表读数与千斤顶拉力之间的关系，即可计算出各级张拉力所对应的油压表读数。现以本工程中跨中梁N1（4束）钢绞线为例计算结果如表2。其余雷同。FK=K*A=1395*140*4=781.2KN.
表2
3 预应力筋张拉伸长量的控制
3.1 理论伸长量的控制
后张法预应力筋的布设,通常以曲线为主,直线为辅,故在计算预应力筋的伸长量时应分直线段与曲线段两部分分别计算,然后各段叠加。《公路桥涵施工技术规范》（JTJ041—2000）规定预应力筋的理论伸长值(mm)按下式计算
式中：PP——预应力筋的平均张拉力(N)，直线筋取张拉端的拉力，两端张拉的曲线筋，pp值按下式计算
L——预应力筋的分段长度(mm)；
AP——预应力筋的截面面积(mm2)；
EP——预应力筋的弹性模量(N／mm2)。
P—预应力筋张拉端的张拉力，
θ—从张拉端至计算截面曲线孔道部分切线的夹角之和，（rad）；
x—从张拉端至计算截面的孔道长度，（m）；
k—孔道每米局部偏差对摩擦的影响系数（1/m），管道弯曲及直线部分全长均应考虑该影响；
μ—预应力筋与孔道壁之间的磨擦系数，只在管道弯曲部分考虑该系数的影响。
现以本工程中跨中梁N1（4束）钢绞线为例计算如下：
由图纸上可得：μ=0.25，k=0.0015，钢绞线由一段6.426m的直线和两段皆为8.957m的曲线组成，曲线半径50m，则直线段伸长量：
曲线段伸长量：θ===0.179，=0.0015x8.957+0.25x0.179=0.058,
3.2实测伸长值的控制
张拉根据测量伸长值需分几个阶段,按锚固端设计张拉力P控控制,顺序为00.1con0.2con1.0con持荷2min锚固，准备工作做好后,两端两套设备同时开机,油泵供油需匀速。当油表读数达到对应张拉阶段,分别量取前后端活塞外伸量。在通常情况下,0 10 % P控段的钢绞线伸长量(L1 ) ,从活塞上量测误差较大,因为这时钢绞线需克服在孔道内的松弛及锚具的变形,故一般还要测量10 % P控20 %P控段(L2 ) 的伸长量,按照钢绞线的弹性理论可用此段的伸长量代换0 10 % P控段的伸长量。同时还应注意在张拉力达到100 %P控(L3 ) 时,测量的伸长量不能真实反映钢绞线最终的伸长量,还应测量千斤顶在打开回油阀的一瞬间,千斤顶有一个回缩量L回,在计算钢绞线的伸长量的同时,必须减去这个回缩量。所以,预应力的张拉伸长值ΔL=(L3+L2-2 ×L1-L回)mm。
3.3伸长值校核与判断
采用应力控制方法张拉预应力筋时, 应以伸长值进行校核, 实际伸长值与理论伸长值的差值应符合设计要求。若设计无明确规定, 则实际伸长值与理论伸长值的差值应控制在6% 以内, 如果校核不满足上式, 应暂停张拉, 待查明原因采取措施后, 方可继续张拉。若符合上述校核要求, 则表明采用应力控制方法张拉预应力筋时, 应力控制是准确可靠的。
综上所述, 后张法预应力筋张拉控制的核心是:
①校验张拉机具。它是决定预应力筋在张拉过程中应力控制准确性和可靠性的重要保证措施。确定锚下控制应力。设计有明确规定, 它是确定设计张拉力的依据;②建立千斤顶回归方程。它是根据油压表的读数控制施加拉力准确性的关键环节。③确定各级张拉应力对应的油压表读数。它是具体施工过程中应力控制的体现。④ 计算预应力筋理论伸长值。它是校核实测伸长值是否在允许范围的依据, 也是伸长值控制的关键内容。实测伸长值的确定。它是伸长值控制的重要内容。工程实践证明施工人员只有掌握上述环节，方能搞好张拉控制，保证预应力混凝土构件的质量。
参考文献：公路桥涵施工技术规范_JTG_TF50-2011