对预应力筋张拉应力校核方法的探讨

郜 超

预应力梁体因其施工工艺成熟、工程造价经济等诸多优点，被广泛应用于桥梁工程之中。JTJ 041-2000公路桥涵施工技术规范规定:预应力筋实际伸长值与理论伸长值的差值应符合设计要求，设计无规定时，实际伸长值与理论伸长值的差值Δ应控制在±6%以内。钢绞线的实际伸长值从初应力σK开始量测，辅以初应力以下的推算伸长值，一般采用相邻级的伸长值。当相邻级伸长值出现较大偏差时，再计算实际伸长值的最终结果会将此偏差放大，造成更大的偏差。因此，采用伸长值校核张拉控制应力是科学的，可行的。故查明导致钢绞线伸长值异常的因素，并采取有效措施予以预防、纠错，对保证钢绞线伸长值误差不超限是非常有必要的。

1 钢绞线张拉理论伸长值的计算

在预应力张拉理论的伸长量计算中，是以钢绞线两端锚固点之间的距离作为钢绞线的计算长度的，但由于张拉时钢绞线的力端是在千斤顶工具锚处，故为控制和计算方便，一般以钢绞线两端锚固点之间的距离加上千斤顶张拉工作长度再减去钢绞线张拉全过程的工作锚、工具锚的锚具回缩值，作为钢绞线预应力张拉伸长量的计算长度。

对于使用拉锚式的锚具位置的修正值取决于该型锚具的构造尺寸及其最终的设定位置。张拉端的最终位置螺母可定位于锚杯的前1/3处，固定端螺母可设定于锚杯的1/2处。根据锚具制作厂商提供的锚具构造尺寸，就可推算出拉索钢丝端头与锚板平面间的距离。对于使用拉索丝式的锚具，一般不计入墩头长度，而要加上满足张拉千斤顶所需的拉索操作程度。

预应力施工根据工序不同可分为先张法和后张法，先张法即先张拉预应力后进行混凝土的浇筑施工，一般为直线，计算简便，其可参考后张法不计管道摩擦来进行计算。后张法施工是先预埋管道，然后进行穿束张拉，最后进行构件的浇筑，混凝土养生达到张拉强度要求后进行张拉施工。由于不同线型区间平均应力存在较大变化，分区段计算的叠加伸长量与张拉时测量的伸长量是较为吻合的。

在进行第一跨梁张拉时需要对管道摩阻损失、锚具摩阻损失进行测算。根据测算结果对张拉控制应力作适当调整，确保有效应力值的合理标定。

山西省界杨白线LK0+058.314河南口空心板中桥上部结构采用4×16 m后张法预应力混凝土空心板，预应力采用符合GB/T 5224-2003标准的高强度低松弛 φs15.24钢绞线，标准强度为 fpk=1 860 MPa，单根面积140 mm2，弹性模量 Ep=1.98 ×105MPa。锚具采用YM15-5型锚具及配套设备，管道成孔采用φ56 mm钢波纹管，张拉力为P=930 600 N。

1)后张法预应力筋理论伸长值及预应力筋平均张拉力的理论计算公式如下:

其中，ΔL为预应力筋理论伸长值，mm;L为从张拉端至计算截面的长度，m;PP为预应力筋第i段的平均张拉力，N;x为从张拉端至计算截面孔道长度，m;AP为预应力筋截面面积，mm2;EP为预应力筋的弹性模量，MPa;P为预应力筋张拉端的张拉力，N;θ为从张拉端至计算截面曲线孔道部分切线的夹角之和，对于圆曲线，为该段的圆心角，如果孔道在竖平面和水平面内同时弯曲时，则θ为双向弯曲夹角之矢量和，rad;k为孔道每米局部偏差对摩擦的影响系数;μ为预应力筋与孔道壁的摩擦系数。

2)计算时各参数取值如表1所示。

表1 各参数取值

3)分线形段计算:

2 钢绞线伸长量现场量测计算方法

预应力筋的实际伸长值是从张拉千斤顶的行程上测量推算而来的，具体方法如下:对预应力筋一般按10%→20%→100%后持荷3 min～5 min锚固的流程进行张拉，分别量出对应的千斤顶的行程ΔL，由于ΔL中包含了预应力筋弹性变形，需扣除诸如锚具压实、预应力筋的自然松弛伸展等因素的影响，这就需要对测量结果进行核实，以推算出实际伸长值。

伸长量计算式为:ΔL=ΔL3－ΔL2+2(ΔL2－ΔL1)。

其中，ΔL为预应力筋的实际伸长量;ΔL3为100%张拉力时预应力筋的实测伸长量;ΔL2为20%张拉力时预应力筋的实测伸长量;ΔL1为10%张拉力时预应力筋的实测伸长量。

在实际张拉施工前，应对千斤顶进行标定，标定结果为校准方程，施工单位可直接根据此方程计算出对应张拉力的油表读数，每一阶段张拉后即时测得对应阶段的钢绞线伸长值，最后根据上述公式计算出实际张拉总伸长值。

3 结语

在实际施工过程中要密切注意各种数值的变化，认真核对实际伸长值数据，在计算工作长度时，需考虑千斤顶及锚具范围内的钢绞线长度。在实际伸长量与理论伸长量差异较大时，要暂停张拉，对各种可能原因进行周密分析，杜绝盲目修改参数，确实必要时需补张或分级卸载，重新张拉，以保证预应力的施加准确，确保构件的质量及安全。

［1］刘效尧，朱新实.公路桥涵设计手册——预应力技术及材料设备［M］.第2版.北京:人民交通出版社，2005.

［2］范立础.预应力混凝土连续梁桥［M］.北京:人民交通出版社，1999.

［3］JTG D62-2004，公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范［S］.

［4］JTJ 041-2000，公路桥涵施工技术规范［S］.