预应力钢铰线伸长量计算方法

预应力钢铰线伸长量计算方法

陈伟林

陈伟林

东莞市公路管理局

摘要：本文以某工程的预应力砼现浇箱梁施工作为例子，对预应力钢铰线伸长量在平曲线上单端张拉过程中的计算方法进行了分析和介绍，并且对预应力钢铰线伸长量在平曲线上单端张拉过程中的注意事项进行了强调，希望能够对相关人士具有一定的借鉴作用。

关键词：后张法；钢铰线；伸长值

在我国国民经济不断发展的今天，土木工程建设变得越来越多，因此广泛的应用到了预应力技术，预应力技术同时也得到了十分迅猛的发展。在高层建筑、厂房、仓库以及桥梁等工程建设中广泛的应用到了钢铰线配筋的砼这样一种高强预应力钢材。由于钢铰线配筋的砼的重要作用，本文对钢铰线伸长值在后张法预应力施工中的实际操作要点和计算的方法进行了分析和介绍。

1.工程概述

作为两条公路的交叉点，该工程的主要形式为大型立交，其主要包括8条匝道以及2条双向4车道的主线；其设计荷载为挂车—120，汽车—超20级；具有12联67跨的预应力混凝土现浇箱梁，除了其中的7号桥第1联预应力钢束采用了一次张拉的方法之外，剩下的都采用了分段张拉的方法，采用连接器对节段间进行连接，每束预应力钢束都是由12股或19股钢铰线共同组成的；选择低松弛、高强度的、Eg=1.95×105MPa弹性模量、Rby=1860MPa的标准强度、140mm2公称面积以及15.24mm钢绞线规格的270级钢绞线作为本次施工的钢绞线材料；将ASTMA416-98标准作为本次钢绞线的执行标准；由某预应力工艺设备厂提供XYM型预应力锚固体系；采用YDC型系列穿心式千斤顶作为张拉设备[1]。

下面本文以其中某一典型钢铰线的伸长值的计算过程为根据对预应力钢铰线伸长量计算方法进行分析和介绍。

2.预应力钢铰线伸长量计算的相关已知条件

2.1预应力钢铰线伸长量计算之前的基础实验

由某公司的实验室实际试验并且测定锚具锚口摩阻损失，锚口摩阻损失值在试验结果出具的检测报告中显示为0.81%；采用锚具静载锚固性能试验的方式对其锚具总应变以及效率系数是否与标准要求相符合进行判定，在结果中其总应变达到了2.19的实测值，效率系数达到了1.0的实测值，均与标准要求相符合，组装件达到了2.5mm的夹片滑移量以及3mm的内缩量。在经过检测之后，结果显示WM15A预应力挤压P型锚可以满足相关的标准。

总之，在钢铰线检测报告中，其伸长率、抗拉强度以及弹性模量等均与相关标准相符合[2]。

2.2图纸设计内容分析

钢铰线平面位于具有220m直径的圆曲线内，按照正交的方式对桥孔进行布置，预应力混凝土现浇连续箱梁是其上部结构，5×26.5m为一联。在整个断面上共计包括12束钢铰线，由12根钢绞线共同组成每束钢绞线，采用单端张拉的方式对钢束进行处理。

2.3应力张拉时伸长量的计算方法

以相关的设计规范为根据，采用精确计算法对应力张拉时伸长量进行计算，计算公式为：

在公式中：

预应力钢筋张拉端的张拉力用P来表示；

计算截面到张拉端的孔道用L来表示；

计算截面曲线孔道部分切线到张拉端的夹角之和用θ来表示，θ=ATAN{SQRT[TAN（平面角）?TAN（平面角）+TAN（竖直角）?TAN（竖直角）]}，线路平面影响角度+铜束平弯角=张拉端平弯部分水平角。

摩擦受到的孔道每米局部偏差的影响系数用K来表示；

孔道壁与预应力钢筋的摩擦系数用μ来表示；

预应力钢筋弹性模量用Eg来表示；

预应力钢筋截面面积用Ay来表示。

采用分段计算的方式对曲线段与直线段或者多曲线段共同组成的曲线筋张拉伸长量进行计算，随后再进行叠加，在具体的计算过程中先要求出扣除孔道的摩阻损失后的拉力，随后再以上面的公式为根据将每段的张拉伸长量计算出来[3]。

2.4计算预应力张拉时伸长量的参数

下面是计算出来的钢铰线及其技术参数：

①每根钢铰线具有Ay=140mm2的公称截面积；

②具有Rby=1860MPa的标准强度；

③具有Eby=2.05×105MPa的弹性模量；

④具有Dbk=0.75Rby，Dbk=1395MPa的锚下控制应力；

⑤K的计算值为0.0015；

⑥μ的计算值为0.25；

⑦具有0.81%的锚口摩阻损失值[4]。

3.计算预应力钢筋的理论伸长值

选择Nk=12×0.75Rby×Ay=2343.6kN作为锚下张拉控制力。

出于对锚口摩阻损失的考虑，确定其张拉力为1.0081Nk=2362.6kN。

采用2362.6kN的力对预应力钢束端进行张拉，以预应力曲线竖向弯曲为根据对预应力钢束进行分段处理。与此同时，由于该桥属于曲线桥，因此对平曲线的偏角进行了充分的考虑，选择偏角的平方和，然后对钢铰线的终点应力和应力损失进行逐段的计算，直到最后对进行固定端的计算。由于有1m的固定端在砼上进行了浇筑锚固，因此在对伸长值进行计算的时候将其排除在外；以每段钢束两端的平均应力为根据对该段的理论伸长量进行计算，该钢束的理论伸长量就是预应力钢束段在全部段落的伸长量之和[5]。

4.控制作业

对理论伸长量进行计算的时候必须要严格地以实际的预应力筋弹性模量为根据，如若不然就会导致实际测量的伸长值与理论伸长值之间存在着较大的差异；与此同时，理论伸长计算也会由于预应力筋截面面积的偏差而出现各种误差。

在具体的施工过程中必须要对管道进行认真的敷设，对锚垫板位置准确性、波纹管的位置准确性、各位置的密封以及加固等情况进行仔细检查；必须要保证钢绞线定位符合图纸设计。最后在进行张拉的时候必须要对钢绞线伸长量值进行准确的量测以及严格的把关，只有这样才能够使预应力的准确性得到确保。

由于是在初应力建立之后才进行张拉时实际伸长值量的测量工作，因此还需要将初应力以下的推算伸长值加在测得的伸长值中；要想确定初应力，就必须要将油表与现场量出的钢束实际伸长值之间对应的应力关系作为根据，随后在将关系线条绘制出来之后，对初应力值进行推算，通常情况下为（0.1—0.2）αk。

对伸长值进行测量的方法：结合千斤顶活塞伸出量的测量方法以及预应力筋绝对伸长值的测量方法，从而最终将实测伸长值确定下来[6]。

在伸长值中需要对工作锚部位以及工具锚部位的钢束回缩的影响进行充分的考虑，特别是在进行分级张拉的过程中，由于其具有比较繁琐的程序，因此很容易出现很大的偏差。必须要选择正确简便的测量方法，比如可以在两根相连的钢绞线上固定一个标尺，这样不管经过几个行程，都能够以其为根据对分级张拉的伸长量进行量测；终应力与初应力之间的实测伸长量就是其累计的计算结果。

结语：通过对上述理论计算方法的利用，在该工程中将张拉力伦控制值计算出来，这种方法具有数据准确以及方法正确的特点，而且其符合实际量测的伸长量，获得了比较普遍的认可，因此在类似的工程中可以推广和应用这种方法。

参考文献：

[1]景明.预应力筋伸长量的精确计算与量测[J].四川建筑.2013（03）

[2]高敏.桥梁后张预应力混凝土张拉伸长量量测与误差分析[J].天津建设科技.2013（05）

[3]胡超峰，李崔义.后张法预应力钢束理论伸长量精确计算方法分析[J].企业技术开发.2014（12）

[4]祝新顺，寇小军.大西客运专线预应力混凝土连续梁后张法预应力钢束伸长量计算与量测[J].铁道标准设计.2011（S1）

[5]郑志东.预应力损失对T梁翼缘板开裂位置影响研究[J].三峡大学学报（自然科学版）.2015（01）

[6]梁松，肖钢顺.缓粘结型预应力钢绞线的研究与应用[J].混凝土与水泥制品.2011（09）