对桥梁施工中若干预应力技术的研讨

2010-07-17白青峰

山西建筑 2010年14期

白青峰程戈

在对济南二环东路高架桥四合同十四联现浇连续箱梁预应力施工过程中总结的一些实践经验,对一些易混淆问题谈谈自己的想法。

1 施工中伸长量计算与设计图纸中伸长量的区别

在对待施工伸长量的计算上,经常听到这样的声音:“我看你的计算书没用,你给我看设计图纸上的伸长量就好了”。殊不知进行施工过程中伸长量的计算是对实际施工最贴切的反映。计算伸长量的理论依据为胡克定律施工计算与设计首先在弹性模量E与分段长度L的选取上就不同。E在设计上取自钢绞线的标准值,如:15.2的钢绞线 E=195 GPa,而在施工中 E值取自于所使用的钢绞线抽检报告中的E值。其次分段长度L,施工中实际量测伸长量时是加入了两侧工作长度对伸长量的影响,因为在张拉过程中实际受力的范围包括工具夹片内涉及的钢绞线,也就是说设计方给出的伸长量只反映出梁内锚具之间的有效长度的伸长量。以400 t千斤顶张拉15.2-17为例,其工具锚加千斤顶、限位板的工作长度达到65 cm,以理论1 m伸长7 mm的情况看,仅工作长度影响的伸长量达到4.5 mm,如果两端张拉就是2×4.5=9 mm,可见其影响量是很大的。特别对于总长不是很长的钢束来说,如果忽略这部分伸长量那就意味着超限。

最后对于F也就是平均张拉力PP,其受到预应力筋与孔道壁摩擦系数μ及孔道每米局部偏差对摩擦系数k的影响。对于这两个常数的选取并不是按照规范上规定的范围选个适中的就好,数值的选取要为施工服务,μ值作用体现在钢束线型变化的区域;k值则影响全长,这两个数值选取的恰当往往会起到立竿见影的效果,特别对于大长预应力束的影响非常明显,所以对数值的选取不是一定的,可根据现场张拉几束后分析其伸长量和计算伸长量的偏差,选取一组符合实际的常数。

2 如何精确计算伸长量

PPP值。特别对于存在大量平弯、竖弯的大长预应力束,其分段长度的精确,决定计算的精确性。我在计算上采取将钢束大样在AutoCAD完成呈现,直接量取分段长度的方法,计算结果十分精确,举例如下:

依据图纸给出坐标,提取任一钢束控制点(见表1)。

表1 坐标中的控制点

生成钢绞线大样图见图1,量出分段长度见表2。

表2 分段长度

利用公式精确计算,其中 μ=0.15,k=0.001 5,EP=195 GPa均与设计相同。

计算值与设计值对比结果见表3。

表3 计算值与设计值对比结果

由表3可看出在计算系数与设计值取值相同情况下,对于长达95.6 m拐点众多的箱梁腹板通长束,其影响微乎其微。

但这种计算方法只能反映竖弯或平弯一种变化,取决于分段长度量取自平弯图,还是竖弯图。不过为了降低竖向荷载对桥梁变形的影响,钢束还是主要以竖弯变化为主,平弯变化对伸长量的影响微乎其微。

3 张拉次数的控制

即知伸长量就可拟定任一束钢绞线的张拉次数,已达到张拉所要求应力。一名合格的技术员可以最大限度的发挥千斤顶形成的优势,做到省时、省力。

例:千斤顶行程200 mm,一束钢绞线伸长量为368 mm,50%为184 mm,考虑开始张拉时伸长量损失达到 10 mm～20 mm,张拉至50%时伸长量介于194 mm～204 mm之间,可以分两次张拉10%～20%～50%,50%～100%。可是张拉时一定注意初始的伸长量损失仅有10 mm～20 mm,可考虑张拉前先出顶一旦上压立刻停止,回顶将工具夹片打紧,以减少伸长量的损失。张拉时头次10%伸长量就要注意数值应大致在47～57之间,如果大于57很多就要注意50%时是否超过千斤顶行程,可分三次张拉。在量取伸长量时,只量取10%,20%伸长量即可由相邻级伸长量之差(20%-10%≈37)推测最后伸长量是否超限。

4 两端张拉与一端张拉的区别

从理想状态也就是无摩擦状态下二者实质是相同的,举个例子:用双手拉一根皮筋和将皮筋挂在一固定端单拉,二者与皮筋上加载的力是相同的。但一旦有了摩擦力情况就不同了,两端张拉的力由于摩擦力的折减至持力相等处,而单端张拉则为全长折减。张拉后应力重分布,单端张拉施加的张拉力小于两端张拉施加的张拉力,在效果上有本质区别。就比如张拉力为1,两端张拉时折减至中心减至0.5,二力相等平衡;同为张拉力为1,单端张拉递减至尾段就成为0,应力充分分布后,钢束中存续的力必然小于前者。