Question

二次张拉伸长量计算公式

Answer 1

问：二次张拉伸长量计算公式

答：1.中交二航局第二工程有限公司 重庆 401121；2.中交二航局第二工程有限公司 重庆 401121摘要：后张法预应力施工广泛应用于桥梁建设上，纵向预应力束一般为曲线；为有效降低箱梁腹板开裂，竖向预应力二次张拉应用也越来越多。在预应力张拉时，通过对比实际伸长量与理论伸长量，可发现并处理一些问题保证预应力施工质量，实际伸长量是易于量测和计算的，但上述两种理论伸长量的计算往往易出错、缺失。本文基于对马尾大桥纵向预应力曲线束、竖向预应力二次张拉的理论伸长量的计算，保证了大桥预应力施工质量，计算实例可为其他类似工程在设计与施工时提供参考。关键词：预应力、曲线束、二次张拉、理论伸长量、计算概述大跨度预应力混凝土桥梁在我国广泛采用，中交公路规划设计院曾对建成的部分大跨径预应力混凝土连续梁、连续刚构等连续梁式桥进行了调查，结果表明预应力混凝土连续梁式桥存在的突出问题是混凝土结构开裂。其中腹板斜裂缝占比居多，腹板斜裂缝降低了桥梁的承载能力，使钢筋、预应力筋裸露并加速其锈蚀，影响结构的耐久性。而纵向预应力束布置和竖向预应力的大小对箱梁桥腹板斜裂缝的控制等起着主要作用。1实际施加在结构物上的预应力随着张拉、锚固过程和时间推移而降低，这种现象称为预应力损失。

答：一般情况下，主要考虑以下六项预应力损失值：①预应力筋与管道壁间摩擦引起的损失；②锚具变形、钢筋回缩和接缝压缩引起的应力损失；③钢筋与台座间的温差引起的应力损失；④混凝土弹性压缩引起的应力损失；⑤钢筋松弛引起的应力损失；⑥混凝土收缩和徐变引起的应力损失。2其中③仅在先张法工艺中考虑，①②④为瞬间损失，⑤⑥为长期损失。预应力张拉时，需要将实际伸长量与理论伸长量进行对比、复核。理论伸长量计算时对应的拉力应为张拉控制应力扣除瞬间损失后，实际施加在结构物上的力。纵向预应力束沿梁长方向布置，一般为曲线且较长，主要考虑①摩擦损失；竖向预应力束偏短且多为直线束，孔道摩擦较小，主要考虑②锚固后由于锚具变形、预应力筋内缩引起的损失，为降低预应力瞬间损失，竖向预应力一般要求进行二次张拉。工程概况马尾大桥上部结构采用预应力混凝土结构，纵向按全预应力混凝土设计，其纵、横、竖三向预应力钢束采用了高强度低松弛钢绞线（部分竖向预应力束为精轧螺纹钢）。钢绞线标准强度fpk=1860Mpa，Ep=1.95×105 Mpa，松弛率小于0.035，设计锚下张拉控制应力0.72fpk，钢束每股直径15.2mm，群锚体系，纵向预应力束管道采用预埋塑料波纹管成孔，真空辅助压浆工艺。上部结构施工采用了支架法现浇及后张法预应力施工工艺，每个节段的张拉顺序依次为纵向、横向、竖向。竖向预应力要求进行二次张拉。理论伸长量的计算在预应力施工过程当中，根据实际伸长量与理论伸长量的对比来判断预应力是否正常施加于钢束上，一般在设计图纸中会要求预应力张拉采用张拉力与伸长量双控，以张拉力控制为主，张拉力达到设计吨位时，实际伸长量与理论伸长量的差值应控制在±6%以内，超出范围的应查明原因并采取措施。

答：纵向预应力曲线束理论伸长量计算对于纵向预应力不同曲率组成的曲线束，实际伸长量是易于量测与计算的，但理论伸长量应分段计算孔道摩擦损失，此部分计算稍复杂，施工员往往不能掌握，进而导致理论伸长量不能准确复核并用于指导施工。此处以马尾大桥箱梁其中一腹板纵向束（W束）的理论伸长量的计算做为示例。（1）伸长量计算公式：根据前面所介绍的二次张拉实际伸长值的计算方法，计算出实际伸长量，与理论伸长量进行比较。结束语通过对比预应力施工时实际伸长量与理论伸长量，可以有效判断预应力的施工质量。在马尾大桥施工过程中也发现部分预应力的的实际伸长量超出理论伸长量±6%的允许范围，经分析与验证，发现了孔道堵塞、钢绞线断丝、千斤顶与油表错用等状况，并相应的采取了孔道开仓处理、断丝钢绞线整束更换、千斤顶重新标定、重复技术交底等措施，有效保证了箱梁预应力的施工质量，降低了箱梁腹板开裂风险。预应力的施工质量关系到桥梁的使用寿命，目前国内的桥梁建设都趋于大跨度结构，预应力施工质量的控制显得尤为重要。马尾大桥预应力施工前，通过对全桥理论伸长量重新计算，与设计图纸提供的伸长量复核比对，修正了图纸中存在的错误，补充了缺失的竖向预应力二次张拉理论伸长量的数据，指导了预应力施工的有序开展。

答：本文对较为复杂的纵向曲线束、竖向二次张拉的理论伸长量列举了算例，可以为其他类似工程的预应力伸长量计算提供参考，并建议采用竖向预应力二次张拉工程的设计单位能在设计图纸中明确理论伸长量的算法，指导施工。参考文献1. 《中国新技术新产品》 2010年第16期，吴小陆、许斌，浅析二次张拉钢绞线竖向预应力锚固系统2. 人民交通出版社，叶见曙主编，李国平主审，《结构设计原理》（第二版）3.《湖南大学学报（自然科学版）》2012年6月，第39卷第6期，张阳、邵旭东、李斌，二次张拉钢绞线箱梁腹板竖向预应力损失研究