先张法预应力计算与施工控制

宋宣茂

【摘要】先张法预应力计算、张拉是先张法预应力空心板预制的重要环节，它能够对建筑工程的质量产生一定程度的影响，有着十分重要的作用与地位。本文就针对性先张法预应力空心板预应力计算及施工控制进行研究与分析。

一、工程概况

1、工程设计概况：惠深高速公路惠州段加宽改扩建工程S1合同段K16+949.031镇隆中桥上部构造为16m先张法预应力空心板，空心板高为800mm，梁底宽1240mm。预应力筋采用高强低松弛Фs15.2钢绞线，fpk（标准强度）=1860Mpa，设计张拉控制应力δcom=1260Mpa。

2、张拉预制台座概况：预制场生产区长26m，宽21m，存梁区长110m，制梁区设空心板底模8槽，每槽设1片梁底模预制20m空心板梁。台座张拉端及锚固端采用直径为25mm的精扎螺纹钢预应力钢筋作为临时锚固拉杆，拉杆通过专用连接器连接预应力钢绞线钢筋。

二、预应力计算

1、理论伸长值计算

预应力筋的低松弛钢绞线Φs15.2mm，公称直径d=15.2mm，公称面积

AP=140mm2，抗拉标准强度fpk=1860Mpa，设计控制张拉应力δcom=1260MPa，据出厂报告钢绞线弹性模量为 2.007×105 MPa。张拉端采用直径为25mm的精扎螺纹钢预应力钢筋作为临时锚固拉杆，其出厂报告弹性模量为2.0×105MPa。

⑴张拉端张拉力计算：

张拉力计算公式为F=δcom×AP×n，式中n为单束预应力筋根数，则单根钢绞线控制张拉力F=1260×140×1=176400N。

⑵预应力筋长度计算

张拉台座长度为26m，一个台座单次生产一片长16m的空心板预制梁，钢绞线下料长度为为18000mm，则张拉端及锚固端精扎螺纹钢预应力钢筋拉杆总长为26×1000-18000=8000mm。

⑶预应力筋理论伸长值计算：

按照《公路桥涵施工技术规范》（JTG/TF50-2011））第7.6.2-1条公式对预应力筋理论伸长值进行计算：

△LL=PPL/APEP

式中：PP –预应力筋的张拉力（N）

L–预应力筋的长度（mm）

AP–预应力筋的截面面积（mm2）

EP–预应力筋的弹性模量（N/ mm2）

将相关参数代入上式，则钢绞线理论伸长值：

△LL钢绞线=PPL/APEP=176400×18000/（140×2.007×105）=113mm

精扎螺纹钢拉杆理论伸长值：

△LL精扎螺紋钢拉杆=PPL/APEP=176400×8000/（3.14×12.52×2.0×105）=14.4mm

预应力钢绞线钢筋两端通过2个夹片式锚具连接器连接精扎螺纹钢杆拉，根据多次实测，单个夹片式锚具连接器钢绞线内缩量为3mm，则两个连接器钢绞线内缩量Ns=2×3=6mm。

则一个台座预应力筋总的理论伸长值：

△ L= △LL钢绞线+△LL精扎螺纹钢拉杆+Ns=113+14.4+6=133.4mm

бcon为张拉时的控制应力（包括预应力损失在内）；10m、13m、16m空心板一端固定，一端采用一台30t千斤顶单根逐根张拉，先两侧后中间分级加载至张拉控制应力，划线、测伸长、插垫等工作同步一致；预应力的张拉控制应力符合设计要求。

2、千斤顶、压力表参数计算

空心板预应力筋采用30t千斤顶单根逐根单端张拉，根据千斤顶与压力表配套标定好的标定报告单，对千斤顶、压力表读数计算如下表。

千斤顶压力表读数计算表

桥梁名称 千斤顶型号 千斤顶编号 压力表编号 10%F 20%F 100%F 线性回归方程 备注

K16+949.031镇隆中桥 YC30-200 13093001 11011546 压力表读数（MPa） 3.31 6.29 30.12 P=0.1689F+0.33 单根张拉

张拉力（KN ） 17.64 35.28 176.4

12700810 压力表读数（MPa） 2.43 5.43 29.45 P=0.1702F-0.57

张拉力（KN ） 17.64 35.28 176.4

三、预应力筋张拉施工控制

1、预应力束的张拉

①、张拉的施工程序：0 → 初应力（10%δcom）→（20%δcom）→δcom（持荷5分钟）→锚固。张拉机具与锚具配套使用，使用前进行校验，实施张拉时，采用精轧螺纹钢拉杆锚具进行锚固，拧动端头螺帽，调整预应力筋长度，使每根预应力筋长度均匀。千斤顶的张拉作用线与预应力筋的轴线应重合一致。张拉采用单端张拉，以张拉应力和伸长量进行双控。

②、实际伸长值的测量：

空心板预应力筋一端固定，一端采用一台30t千斤顶单根逐根张拉，先两侧后中间分级加载至张拉控制应力。从初应力10%δcom张拉至20%δcom时，测量伸长值，该值作为初应力以下的推算伸长值ΔL2，测量从初应力至张拉控制应力锚固前时的伸长值ΔL1，则总的实测伸长值。

ΔLs=ΔL1+ΔL2

锚固前，应补足油压至张拉控制应力。测量、记录预应力筋的延伸量，并核对实测值与理论计算值，其误差应在±6%的范围内，若不符合规定应找出原因及时进行处理。张拉满足要求后，锚固预应力筋、千斤顶回油至零。

2、预应力筋的放张

放张时空心板混凝土强度不得低于设计强度的85%，龄期不小于7天。放张前采用混凝土对板端孔芯进行封闭，以免造成对角线部位的倒角处出现裂缝。放张采用千斤顶单根逐根放张，先两侧后中间，第一次逐根放张吨位到70%，第二次逐根放张吨位到40%，第三次逐根吨位到0。预应力筋放松后，采用切割机、锯断或剪断方式切割，切割顺序应从放张端开始，逐次切向另一端。

结束语

本文分别从先张法空心板预应力的张拉力计算、理论伸长量计算、压力表读数计算、张拉及放张施工几个角度展开分析，得出了一些有益的成功经验。希望我们的研究能够给读者提供参考并带来帮助。

参考文献

[1]《公路桥涵施工技术规范》（JTG/TF50-2011）

[2]《路桥施工计算手册》