浅谈后张法有粘结预应力伸长值计算

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摘要：后张法是先浇筑混凝土构件并留置孔道，待混凝土达到一定强度后，将预应力钢筋穿入孔道进行张拉，张拉完毕并锚固后，若在孔道内灌以水泥砂浆，使预应力钢筋和混凝土之间产生粘结力，则称此为后张法有粘结预应力；后张法有粘结预应力技术广泛应用于大跨径桥梁结构中，现结合工作实际，浅谈一下后张法有粘结预应力伸长值的计算。

关键字：预应力；伸长值；计算

Abstract: The post-tensioned is to pouring concrete structures and retained pore until the concrete reaches a certain intensity, prestressed reinforced penetration pore Tension Tension completed and anchoring, filling in the pores within the cement mortar, so that pre-stress between steel and concrete bond strength, then this bonded post-tensioned prestressed; post-tensioned unbonded prestressing technology is widely used in long span bridge structure, and now combined with the actual work, this paper analyzed the tensioned look after the calculation of bonded prestressed elongation.Key words: prestressed; elongation values; computing

中图分类号：U445 文献标识码： A 文章编号：2095-2104（2012）02-0020-02

一、工程概况

前溪特大桥上部结构为：1-24m简支箱梁+32m连续简支箱梁+ 1-24m简支箱梁。特大桥简支箱32m共计有20片，24m共计有2片；梁体截面类型为单箱单室简支箱梁，梁端顶板、腹板局部向内侧加厚，底板分别向内、外侧加厚。桥梁宽13.0m，桥梁建筑总宽13.4m。32m的简支箱梁长为32.6m，计算跨度为31.1m，跨中部分梁高2.8m，支点部分梁高3.0m，横桥向支座中心距4.7m。采用 预应力钢绞线进行张拉。

二、结构形式

对每跨梁桥，预应力钢绞线采用1×7-15.2-1860-GB/T5224-2OO3，预应力钢绞线布置在梁体腹板两侧及底板，其中两腹板预应钢绞线在梁体两端进行了平弯与竖弯，由于孔道在混凝土浇捣时留置，孔道位置不正确，就会使预应力束位置偏移，张拉后会使构件受力不均，容易引起翘曲，影响构件质量；孔道不畅通，不仅穿束困难，而且会产生很大的摩阻力，影响张拉力的准确性；因此孔道的尺寸与位置的准确直接影响到预应力的张拉；针对上述容易出现的问题，我们采用波纹管预留孔道，波纹管直径为9cm,每根长为8m，接管采用直径9.5cm长30cm波纹管接头对半搭接，波纹管定位采用定位网片，网片为0.5m一处，梁体底板波纹管采用U型卡直接与钢筋焊牢，接头之间及锚垫板处用透明胶封好，固定，在混凝土浇筑前用略小于波纹管直径的橡胶管穿入管内防止振捣过程中水泥浆的进入对管道的堵塞，在浇筑过程中，待腹板砼初凝时，对橡胶管进行来回抽拔几次或直接把橡胶管拔出，保证波纹管道的位置准确与线型的平顺畅通。

三、预应力的张拉

在梁体浇筑后，进行钢绞线下料和穿束，钢绞线下料长度按图纸要求长度和张拉机具要求的锚固段长度综合考虑精确计算尺寸，下料长度=工作长度+800mm，在硬化场地下料，并用帆布铺底，以防钢绞线拉出时在水泥地上划伤；穿束可分为钢绞线单根穿和整束穿，根据实际采用单穿束。预应力筋采用两端同步张拉，并且左右对称进行，张拉按预 张拉、初张拉和终张拉三个阶段进行，脱模时梁体强度达到设计强度的80%条件下，按图纸说明也可将预张拉和初张拉两个阶段同时进行，预应力钢绞线采用1×7-15.2-1860-GB/T5224-2OO3,强度等级为fpk=1860MPa,弹性模量Ep=1.95×105MPa,为了确保预应力钢筋混凝土构件的质量，必须准确的使预应力钢筋达到要求的张拉力，保证在张拉的过程中安全操作，预应力张拉力一般为设备张拉力的50%~80%，预应力筋的一次张拉伸长值不应超过设备的最大张拉行程，一当张拉不足时，可采用分级重复张拉方法，张拉千斤顶采用穿心式YDC-4000千牛型，采用0.4级的压力表均配套标定，检定周期定为1个月，张拉前认真仔细检查油表与千斤顶是否对应，观察千斤顶位置是否偏斜，必要时应回油调整，进油升压必须均匀、平稳，回油降压时应缓慢松开回油阀，各油缸回程到底，保证千斤顶活塞外露部分及油路各的进出口处接头清洁，油泵宜 采用10号或20号机械油，在加入油箱前，油液应过虑；对于经常使用的油泵，液压油应每一个月过虑一次，间断使用三个月过虑一次；油箱定期清洗，油箱内要保持85%左右的油位，添加油的标号应与存油相同，高压油泵运转前，应将各油路调节阀松开，待空载运转正常后，再紧闭油阀，逐渐旋拧进油杆，增大荷载，并注意压力指针是否正常；油泵停止工作时，应先将回油阀缓缓松开，待压力表慢慢退回零后，方可卸开千斤顶的油管接头螺母，严禁在有载荷时，拆换油管和压力表；张拉程序为0初应力（0.10бcon）1.0бcon持荷5分钟 锚固。一束钢绞线终张完毕后，多余钢绞线必须采用切割机切掉，并且外露工作锚3～4cm,严禁用电焊或氧气切割.

四、理论伸长值与实际伸长值的计算

按《公路桥涵施工技术规范》P339 预应力伸长值的理论伸长值L=FpL/ApES

Fp=P（1-e-（kx+μθ））/（kx+μθ） Ap―预应力筋的截面面积（mm2）；

L―预应力的长度（mm）；

ES―预应力筋的弹性模量（KN/

Fp―预应力筋的平均张拉力（KN）；直线筋取张拉端的拉力；两端张拉的曲线筋，取张拉端的拉力与跨中扣除孔道摩阻损失后拉力的平均值。 x―从张拉端至计算截面的孔道长度（m）；整分段计算时x=L； θ―从张拉端至计算截面曲线孔道部分切线的夹角之和（rad）； k―孔道每米局部偏差对摩擦的影响系数，μ―预应力筋与孔道壁的摩擦系数

现以箱梁预应力钢绞线N4 N9计算其理论伸长值及施工实际伸长值为例

依据设计图纸,N4、N9线形布置如下图：

依据设计图纸已知和计算及查相关规范可得：

相关参数数值:

对N4钢束:

ES(MP)=1.95105 fpk(MP)=1860μ=0.26Ay(mm2)=140 k=O.OO3 P(KN)=2233.67θ°=5.98

对N9钢束:

ES(MP)=1.95105 fpk(MP)=1860μ=0.26Ay(mm2)=140 k=O.OO3 P(KN)=2205.46 θ°=5.98

将相应数代入公式计算,所得数值如下:

对N4钢束:L=31.702m ; θ=0.21 ; kx+μθ=0.14971; e-(kx+μθ) =0.861 钢筋总截面面积(Ay)=140*13=1820mm2 P(KN)=2233.67KN把以上数值代入L=FpL/ApES 公式可得L=185.31mm (图纸设计伸长值为175.2mm)

对N9钢束:L=31.668m ; θ=0.21 ; kx+μθ=0.1496; e-(kx+μθ) =0.861 钢筋总截面面积(Ay)=140*13=1820mm2 P(KN)=2205.46KN把以上数值代入L=FpL/ApES 公式可得L=182.78mm(图纸设计伸长值为175.3mm)

预应力筋的实际伸长值L′的计算，宜在初应力不张拉控制力的10%左右时开始量测（在相应分级荷载下量测相应油缸外露长度，如果中间锚固，则第二级初始荷载应为前一级最终荷载，将多级伸长值叠加即为初应力至终应力的实测伸长值），伸长值计算式为L′=（L2-L1）/0.9,其中L2为每次张拉的终应力对应的伸长值，L1为每次张拉时拉到10%应力时的伸长值，如分级张拉时，L1则为拉到其前一次张拉终应力时的对应的伸长值，现对N4、N9施工过程中记录的实际数据计算如下,(其中N4分为初张和终张两进行,N9直接终张,张拉采用两端对称进行)：

计算式中:L1:原长值; L2:实长值 ;L3:回缩值;L′:伸长值。

LN4左（初张）=（80-26）/0.9+(86-30)/0.9=122.2mm

LN4右（初张）=（86-30）/0.9+(85-29)/0.9=124.4mm

LN4左（终张）=（49-25）/0.9+(48-28)/0.9=48.9mm

LN4右（终张）=（51-29）/0.9+(49-26)/0.9=50.0mm

L′N4左(总）=LN4左（初张）+LN4左（终张）=171.08mm

L′N4右(总）=LN4左（初张）+LN4左（终张）=174.4mm

L′N9左（终张）=（103-28）/0.9+(109-26)/0.9=175.6mm

L′N9右（终张）=（105-27）/0.9+(107-29)/0.9=173.3mm

通过现场实际计算数据，可得钢绞线伸长值在规定的±6%L范围之内，说明可以进行张拉，如发现不在范围之内时，应暂停张拉，在采取措施予以调整后方可继续张拉。

五、结束语

对于预应力施工工艺比较复杂，其中理论及实际伸长值的计算方法也多种多样，其中各方法计算有较小的偏差，本人按此方法计算结果与设计理论伸长值最为接近，由于刚接触预应力桥梁的施工，在预应力施工中存在不足与错误，望各位领导专家给予批评指正。

注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。