連續(xù)箱梁預(yù)應(yīng)力張拉伸長(zhǎng)量分析

劉文鋒 周龍

摘要：多跨連續(xù)箱梁鋼絞線布置形狀復(fù)雜，其管道偏差和管道摩擦對(duì)伸長(zhǎng)值的影響較大，利用EXCEL將復(fù)雜的預(yù)應(yīng)力筋進(jìn)行曲線和直線段分解，分別計(jì)算其伸長(zhǎng)量值，得到最終的鋼絞線的總伸長(zhǎng)量。通過(guò)對(duì)某工程的張拉理論值和實(shí)測(cè)值的對(duì)比，表明分段計(jì)算鋼絞線伸長(zhǎng)量的準(zhǔn)確性，從而為后期項(xiàng)目張拉施工提供有效的工作經(jīng)驗(yàn)。

關(guān)鍵詞：連續(xù)箱梁；預(yù)應(yīng)力；伸長(zhǎng)量；分段計(jì)算

1.引言

預(yù)應(yīng)力理論伸長(zhǎng)量的準(zhǔn)確計(jì)算是保證張拉過(guò)程張拉力值和位移值真正“雙控”的關(guān)鍵[1]-[2]。隨著橋梁的預(yù)應(yīng)力體系的發(fā)展，預(yù)應(yīng)力筋的空間布置越來(lái)越復(fù)雜，傳統(tǒng)的手工計(jì)算預(yù)應(yīng)力筋理論伸長(zhǎng)量計(jì)算繁瑣復(fù)雜，而且很容易出錯(cuò)，隨著EXCEL表格的出現(xiàn)，利用EXCEL表格建立相關(guān)系列的表格公式使得伸長(zhǎng)量計(jì)算變得簡(jiǎn)單化、程序化，在眾多的伸長(zhǎng)量計(jì)算中，只需要將簡(jiǎn)單的分段長(zhǎng)度和對(duì)應(yīng)的弧度輸入表格里面，程序?qū)⒆詣?dòng)計(jì)算出伸長(zhǎng)量?！豆窐蚝┕ぜ夹g(shù)規(guī)范》JTG T F50-2011給出了計(jì)算鋼束伸長(zhǎng)量公式僅僅適合圓弧和直線段的計(jì)算，因此有必要進(jìn)行曲線鋼絞線的分段計(jì)算[3]-[4]。本文結(jié)合某工程項(xiàng)目的預(yù)應(yīng)力張拉理論計(jì)算，進(jìn)行理論計(jì)算值的EXCEL表格計(jì)算，同時(shí)進(jìn)行計(jì)算理論值和實(shí)測(cè)值的對(duì)比，為后期預(yù)應(yīng)力伸長(zhǎng)值的計(jì)算提供依據(jù)。

2.預(yù)應(yīng)力筋理論伸長(zhǎng)量的計(jì)算公式

1）有效預(yù)應(yīng)力

考慮預(yù)應(yīng)力筋受管道偏差和摩擦阻力損失后的有效預(yù)應(yīng)力為：

（1）

不考慮空間曲面的影響，則平面曲線的鋼束平均張拉力值為：

（2）

則伸長(zhǎng)量計(jì)算值為： （3）

式中， 分段之后末端有效預(yù)應(yīng)力； 為預(yù)應(yīng)力計(jì)算段的平均張拉力； 為伸長(zhǎng)量； 為計(jì)算預(yù)應(yīng)力筋的實(shí)際長(zhǎng)度； 、 分別為預(yù)應(yīng)力筋的彈性模量和截面積； 為實(shí)際張拉控制力值， 為張拉端到計(jì)算截面的實(shí)際長(zhǎng)度； 、 分別為孔道的局部偏差影響系數(shù)和管道摩擦系數(shù)， 為從張拉端至計(jì)算截面的孔道部分切線的夾角之和。

3.分段法計(jì)算伸長(zhǎng)量基本步驟

1）鋼絞線分段

根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙中的鋼束大樣圖進(jìn)行計(jì)算鋼絞線的分段，一般將鋼絞線分為直線段部分和曲線段部分，對(duì)于對(duì)稱的鋼絞線，只需計(jì)算鋼束的伸長(zhǎng)量值，然后將計(jì)算最終結(jié)果乘以2.

確定曲線段的 值，然后轉(zhuǎn)化為弧度值，這里只考慮水平面弧度值；

2）根據(jù)公式（2）計(jì)算每段鋼束的平均張拉力值；

3）根據(jù)（3）式計(jì)算鋼絞線的分段伸長(zhǎng)量，然后將各段伸長(zhǎng)量求和。

4.工程實(shí)例預(yù)應(yīng)力伸長(zhǎng)量計(jì)算

4.1預(yù)應(yīng)力工程實(shí)況

某橋上部結(jié)構(gòu)為 3 跨連續(xù)箱梁，長(zhǎng) 121.67 米單箱單室截面，梁高 1.8 米。梁體采用雙向預(yù)應(yīng)力混凝土整聯(lián)澆筑，預(yù)應(yīng)力整聯(lián)張拉。應(yīng)力筋中，單根鋼絞線截面積為 ，彈性模量為 ，控制應(yīng)力為195.3kN，管道偏差系數(shù)和摩擦系數(shù)采用設(shè)計(jì)值，分別為 、 ?，F(xiàn)在以腹板鋼束 為計(jì)算對(duì)象進(jìn)行說(shuō)明。腹板鋼束 的平面布置圖如圖1所示。

圖1腹板鋼束F1的一半大樣圖

4.2理論伸長(zhǎng)值計(jì)算

單根鋼絞線的控制應(yīng)力為1395MPa，在鋼束張拉端用 1395MPa 應(yīng)力進(jìn)行張拉，將鋼束按豎向彎曲分成若干段，計(jì)算每段的伸長(zhǎng)量值。各段的伸長(zhǎng)值之和就是該鋼束的總伸長(zhǎng)值。為了方便計(jì)算在EXCEL表格中設(shè)定了伸長(zhǎng)量相關(guān)計(jì)算公式，計(jì)算結(jié)果見(jiàn)下表1所示。

4.3張拉實(shí)測(cè)值

該腹板鋼束采用兩段張拉工藝，為了準(zhǔn)確捕捉實(shí)測(cè)的伸長(zhǎng)量值，預(yù)應(yīng)力張拉施工采用智能張拉工藝，智能張拉工藝是在千斤頂上安裝了位移傳感器，利用其精確的位移傳感技術(shù)準(zhǔn)確測(cè)量鋼絞線伸長(zhǎng)值。整個(gè)張拉過(guò)程其伸長(zhǎng)量測(cè)定值真實(shí)可靠。同時(shí)該鋼絞線長(zhǎng)度較長(zhǎng)，張拉過(guò)程中需要進(jìn)行預(yù)應(yīng)力的倒頂張拉，其不同張拉階段的伸長(zhǎng)量值表格如下：

注：表2中理論伸長(zhǎng)量值是考慮了鋼絞線工作長(zhǎng)度后的總伸長(zhǎng)量，經(jīng)測(cè)量?jī)啥蔚那Ы镯敽湾^具的工作長(zhǎng)度段的伸長(zhǎng)量值分別為4mm。

對(duì)比表1和表2可知，理論計(jì)算的伸長(zhǎng)值與設(shè)計(jì)值、實(shí)測(cè)伸長(zhǎng)值均較接近。延伸量誤差僅為-0.4%。

5.結(jié)語(yǔ)

采用分段法計(jì)算理論伸長(zhǎng)量利用EXCEL表格，能夠快速的進(jìn)行較精確的計(jì)算，適合工程計(jì)算采用，同時(shí)計(jì)算結(jié)果與實(shí)際張拉伸長(zhǎng)值和設(shè)計(jì)值均較接近。

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