后張35米預(yù)應(yīng)力T梁張拉質(zhì)量控制

曾衛(wèi)東

（新疆北新路橋集團股份有限公司 710016）

0 引言

后張預(yù)應(yīng)力T梁在預(yù)應(yīng)力張拉施工中，預(yù)應(yīng)力的應(yīng)力由千斤頂、油泵、油壓表控制，張拉工作由千斤頂張拉完成，根據(jù)《公路橋梁施工規(guī)范》JTG/T 3650-2020規(guī)定預(yù)應(yīng)力筋采用應(yīng)力控制方法張拉時，以延伸值進(jìn)行校核，實際延伸值與理論延伸值的差值應(yīng)符合設(shè)計要求，設(shè)計無規(guī)定時，實際延伸值與理論延伸值的差值應(yīng)控制在 6%以內(nèi)，否則應(yīng)暫停張拉，待查明原因并采取措施予以調(diào)整后，方可繼續(xù)張拉，在施工過程中，錯誤的計算將對工程造成很大的經(jīng)濟損失，因此，延伸量的正確計算和張拉控制對T梁施工至關(guān)重要[1]。

1 預(yù)應(yīng)力筋的理論延伸量計算

根據(jù)橋梁施工規(guī)范，延伸量ΔL 的計算公式：

預(yù)應(yīng)力筋的理論延伸量△L（mm）采用公式△L=PL／AE計算。

式中：P—鋼鉸線的平均張拉力（N）

L—鋼鉸線的長度（mm）

A—鋼鉸線的截面面積

E—鋼鉸線的彈性模量（N／mm2）

式中：p—鋼絞線張拉端的張拉力（N）；

x—從張拉端至計算截面的孔道長度（m）；

e—從張拉端至計算截面曲線孔道部分切線的夾角之和（rad）；

k—孔道每米局部偏差對磨擦的影響系數(shù)；

μ—鋼鉸線與孔道避的摩擦系數(shù)。

2 35米后張T梁延伸量理論計算

對于后張預(yù)應(yīng)力筋延伸量的計算，因管道為直線和圓曲線的組合，在計算對由直線段與曲線段組成的曲線筋, 張拉延伸量應(yīng)分段計算, 然后疊加在計算, 首先應(yīng)將每段兩端扣除孔道摩阻損失后的拉力求出, 然后再按計算公式求得每段的張拉延伸量。 下面就以后張35米T梁的預(yù)應(yīng)力鋼筋張拉延伸量的計算作一介紹[2]。

2.1 計算依據(jù)：

（1） 結(jié) 構(gòu)：后張法預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)T形梁

（2） 計算跨經(jīng)：4×35米

（3） 橋面寬度：整體式24.5米，分離式12.25米。

（4） 車 道 數(shù)：雙向4車道

（5） 汽車荷載：公路－Ⅰ級

（6） 孔道采用預(yù)埋金屬紋扁管k取0.0015； u取0.25

（7） 鋼絞線強度：Ryb＝1860MP；鋼絞線截面積：Ag＝139mm2鋼絞線彈性模量：E＝1.95×105MPa； 張拉力N＝Ryb×0.75

2.2 計算文件：

橋孔為4×35米預(yù)應(yīng)力砼連續(xù)T梁，橋長153米，分為邊跨A型和中跨B型二種T梁。共計T梁40片，其中邊跨A型梁20片，中跨B型梁20片，采用先簡支后連續(xù)構(gòu)造。

2.3 預(yù)應(yīng)力鋼束大樣圖

2.4 A型梁延伸量計算

2.4.1 鋼束張拉力計算：

鋼絞線Φs15.2-7：n＝7根

張拉力N＝Ryb×0.75×Ag×n＝1357.34KN

2.4.2 N1鋼束延伸量計算

ΔL1＝ 2×1.95×139×7 ＝7.929cm （1357.34+1334.77）×11.77 ΔL2＝ 2×1.95×139×7 ＝2.343cm （1334.77+1291.05）×3.387 ΔL3＝ 2×1.95×139×7 ＝1.161cm （1291.05+1287.74）×1.709（1289.49+1287.75）×0.900 ΔL4＝ 2×1.95×139×7 ＝0.611cm ΔL5＝ 2×1.95×139×7 ＝2.062cm （1327.97+1289.49）×3.130 ΔL6＝ 2×1.95×139×7 ＝10.320cm （1357.34+1327.97）×14.583

i端延伸量： i=ΔL1+ΔL2+ΔL3=11.43cm j端延伸量：j=ΔL4+ΔL5+ΔL6=12.99cm

總延伸量：i＋j＝11.43＋12.99＝24.43cm

2.4.3 N2、N3、N4、N5鋼束延伸量計算

根據(jù)以上計算方式可以計算出

N2：i端延伸量：11.35cm j端延伸量：13.04cm 總延伸量：i＋j＝11.35＋13.04＝24.40cm

N3：i端延伸量：11.51cm j端延伸量： 12.86cm 總延伸量：i＋j＝11.51＋12.86＝24.37cm

N4：i端延伸量：11.72cm j端延伸量：12.61cm 總延伸量：i＋j＝11.72＋12.61＝24.33cm

N5：i端延伸量：12.19cm j端延伸量：12.15cm 總延伸量：i＋j＝12.19＋12.15＝24.34cm

2.5 B型梁延伸量計算：

2.5.1 張拉力計算：

鋼絞線Φs15.2-7：n＝7根

張拉力 N＝Ryb×0.75×Ag×n＝1375.34KN

鋼絞線Φs15.2-8：n＝8根

張拉力 N＝Ryb×0.75×Ag×n＝1551.24KN

2.5.2 N1鋼束延伸量計算

（1375.34+1330.41）×13.358 ΔL1＝＝9.461cm 2×1.95×139×7（1330.41+1283.34）×3.484 ΔL2＝＝2.400cm 2×1.95×139×7（1283.34+1282.27）×0.556 ΔL3＝＝0.376cm 2×1.95×139×7

i端延伸量：i=9.461+2.400+0.376=12.24cm

j端延伸量：j=i=12.24cm

總延伸量：i＋j＝12.24×2＝24.48cm

2.5.3 N2、N3、N4鋼束延伸量計算

N2：i端延伸量：12.22cm j端延伸量：12.22cm 總延伸量：i＋j＝12.22×2＝24.4cm

N3：i端延伸量：12.16cm j端延伸量：12.16cm 總延伸量：i＋j＝12.16×2＝24.32cm

N4：i端延伸量：12.02cm j端延伸量：12.02cm 總延伸量：i＋j＝12.02×2＝24.04cm

3 張拉錨塞回縮量量測

3.1 鋼絞線張拉延伸值的確定

預(yù)應(yīng)力鋼絞線延伸值由梁體內(nèi)的鋼絞線張拉伸長值，工作錨回縮值，千斤頂內(nèi)鋼絞線回縮值，工具錨回縮值四部分構(gòu)成。

3.1.1 鋼絞線張拉延伸值計算

鋼絞線預(yù)應(yīng)力張拉施工設(shè)計控制張拉力，指預(yù)應(yīng)力張拉完成后鋼絞線在錨夾具前的拉力。在鋼絞線預(yù)應(yīng)力張拉理論延伸量計算時，以鋼絞線兩頭錨固點之間的距離作為鋼絞線的計算長度，在預(yù)應(yīng)力張拉時鋼絞線的控制張拉力是在千斤頂工具錨處控制的，故為控制和計算方便，以鋼絞線兩頭錨固點之間的距離，再加上鋼絞線在張拉千斤頂中的工作長度，作為鋼絞線預(yù)應(yīng)力張拉理論延伸量的計算長度[3]。

3.1.2 張拉的基本程序

準(zhǔn)備工作→張拉設(shè)備安裝→張拉初應(yīng)力 10%δk→測量延伸量→張拉相鄰力 20%δk→測量延伸量→超張拉 102.5%δk→測量核對延伸量→持荷 2分鐘→核對夾片回縮量→錨固→回油。

3.1.3 延伸量的一般計算公式

在鋼絞線預(yù)應(yīng)力張拉時,鋼絞線的外露部分，大部分被錨具和千斤頂包裹，鋼絞線的張拉延伸量無法在鋼絞線上直接測量，只能用測量張拉千斤頂?shù)挠透仔谐?，計算鋼絞線的張拉延伸量，但同時還應(yīng)減掉鋼絞線張拉全過程的錨塞回縮量。一般計算式為：

ΔL=ΔL3＋ΔL2－2ΔL1－b－c －d

式中:ΔL1：初始拉力10%的的千斤頂活塞的張拉行程；

ΔL2： 張拉力20%的千斤頂活塞的張拉行程；

ΔL3： 張拉力102.5%的千斤頂活塞的張拉行程；

b：工具錨錨塞回縮量；

c：工作錨錨塞回縮量；

d：千斤頂內(nèi)鋼絞線理論延伸量。

3.2 鋼絞線預(yù)應(yīng)力張拉錨塞回縮量的量測：

鋼絞線預(yù)應(yīng)力張拉錨塞回縮量在三個部位出現(xiàn)：即產(chǎn)生在張拉千斤頂使用的工具錨加片回縮量；將鋼絞線錨固在混凝土中的工作錨加片回縮量；千斤頂內(nèi)鋼絞線彈性回縮量，千斤頂內(nèi)的彈性回縮量可以根據(jù)力學(xué)公式計算得出。

3.3 工具錨錨塞回縮量的量測：

在鋼絞線開始張拉，當(dāng)千斤頂張拉力，達(dá)到鋼絞線張拉至初始拉力10%，已把松弛的預(yù)應(yīng)力鋼絞線拉緊，此時千斤頂位置已固定，精確量取從千斤頂工具錨錨杯外露端面至鋼絞線外露端頭的長度b1，量測好記錄后，在繼續(xù)張拉，達(dá)到鋼絞線預(yù)應(yīng)力張拉設(shè)計控制拉力 102.5%時，再量取從千斤頂工具錨錨杯外露端面至鋼絞線外露端頭的長度b2，工具錨錨塞回縮量b= b1- b2。多量測幾次，區(qū)平均值作為以后的計算依據(jù)，一般同一張拉該數(shù)值基本相同。此回縮的出現(xiàn)僅對張拉延伸值的計算有影響，對張拉力量測沒有影響。經(jīng)過多長量測，該千斤頂?shù)膹埨诖舜蔚墓ぞ咤^錨塞回縮量值為3mm。

3.4 工作錨錨塞回縮量的量測：

根據(jù)設(shè)計文件要求，本次張拉采用兩端張拉，張拉采用YCW250B型液壓千斤頂張拉，在千斤頂與工作錨接觸處，設(shè)有一塊限制工作錨夾片在張拉過程位移的限位板，鋼絞線在張拉時工作錨夾片跟隨鋼絞線的拉伸，向后移動至限位板凹槽的底部，加片對鋼絞線失去約束，當(dāng)千斤頂將鋼絞線張拉至設(shè)計控制張拉力，在回油放松鋼絞線的瞬時，鋼絞線彈性收縮，工作錨夾片跟隨鋼絞線收縮向錨環(huán)孔內(nèi)位移，將鋼絞線錨固，回縮其量測的方法有兩種，一種根據(jù)限位板深度減去回縮后加片露出工作錨深度進(jìn)行計算，一種是根據(jù)張拉后千斤頂回油后的鋼絞線回縮量減去千斤頂內(nèi)鋼絞線的理論回縮量計算[4]。本次采用方法二進(jìn)行計算。

3.5 千斤頂內(nèi)鋼絞線回縮量計算。

回縮量ΔL 的計算公式：預(yù)應(yīng)力筋的理論回縮量△L（mm）采用公式△L=NL／AE計算。

式中：N—鋼鉸線的張拉力（N）

L—鋼鉸線的長度（mm）按照千斤頂內(nèi)鋼絞線長度取500mm進(jìn)行計算

A—鋼鉸線的截面面積

E—鋼鉸線的彈性模量（N／mm2）

A型梁：

N1：鋼鉸線的張拉力=1357335 N，L=500mm，E=195000N／mm2，A=139mm2，延伸量△L =3.6mm。

N2：鋼鉸線的張拉力=1357335 N，L=500mm，E=195000N／mm2，A=139mm2，延伸量△L =3.6mm。

N3：鋼鉸線的張拉力=1357335 N，L=500mm，E=195000N／mm2，A=139mm2，延伸量△L =3.6mm。

N4：鋼鉸線的張拉力=1357335 N，L=500mm，E=195000N／mm2，A=139mm2，延伸量△L =3.6mm。

N5：鋼鉸線的張拉力=1357335 N，L=500mm，E=195000N／mm2，A=139mm2，延伸量△L =3.6mm。

B型梁：

N1：鋼鉸線的張拉力=1357335 N，L=500mm，E=195000N／mm2，A=139mm2，延伸量△L =3.6mm。

N2：鋼鉸線的張拉力=1357335 N，L=500mm，E=195000N／mm2，A=139mm2，延伸量△L =3.6mm。

N3：鋼鉸線的張拉力=1551240 N，L=500mm，E=195000N／mm2，A=139mm2，延伸量△L =3.6mm。

N4：鋼鉸線的張拉力=1551240 N，L=500mm，E=195000N／mm2，A=139mm2，延伸量△L =3.6mm。

3.6 千斤頂各控制階段張拉力對應(yīng)壓力表數(shù)值計算

1#千斤頂效驗方程：Y=0.0223X-0.3

2#千斤頂效驗方程：Y=0.0221X-0.6

效驗方程中：Y表示壓力表進(jìn)程示值，單位MPa

X表示張拉力值，單位KN。

1#千斤頂（張拉力1357.3KN）各階段壓力表讀數(shù)：

2.7 （10%）、5.8（20%）、14.8（50%）、23.9（80%）、30.0（100%）、30.7（102.5%）。

1#千斤頂（張拉力1551.2KN）各階段壓力表讀數(shù)：

3.2 （10%）、6.6（20%）、17.0（50%）、27.4（80%）、34.3（100%）、35.2（102.5%）。

2#千斤頂（張拉力1357.3KN）各階段壓力表讀數(shù)：

2.4 （10%）、5.4（20%）、14.4（50%）、23.4（80%）、29.4（100%）、30.1（102.5%）。

2#千斤頂（張拉力1551.2KN）各階段壓力表讀數(shù)：

2.8 （10%）、6.3（20%）、16.5（50%）、26.8（80%）、33.7（100%）、34.5（102.5%）。

5 結(jié)束語

計算數(shù)值10%、20%、102.5%作為測量各階段的延伸量計算使用，50%、80%、100%作為同步張拉控制使用。

N3：i端延伸值130mm、j端延伸值122mm、總延伸值：252mm、張拉延伸率2.9%、理論延伸量245mm。

N4：i端延伸值121mm、j端延伸值133mm、總延伸值：254mm、張拉延伸率4.1%、理論延伸量244mm。

N5：i端延伸值121mm、j端延伸值132mm、總延伸值：253mm、張拉延伸率3.7%、理論延伸量244mm。

通過計算分系，理論延伸量與現(xiàn)場張拉延伸率的計算，其結(jié)果均在規(guī)范要求±6%以內(nèi)，張拉延伸率符合要求。

4.2 現(xiàn)場張拉后取20片T梁張拉數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，分別取10片A型梁（邊跨梁）和10片B型梁（中跨梁）張拉延伸率進(jìn)行計算。

4.2.1 10片A型梁張拉延伸率

根據(jù)張拉后數(shù)據(jù)，A型梁延伸率和張拉伸長量符合設(shè)計及施工規(guī)范要求，張拉后延伸率均滿足－6%～＋6%范圍，10片A型梁的平距延伸率為2.8%，

4.2.2 10片B型梁張拉延伸率匯總表

根據(jù)張拉后數(shù)據(jù)，B型梁延伸率和張拉伸長量符合設(shè)計及施工規(guī)范要求，張拉后延伸率均滿足－6%～＋6%范圍，10片A型梁的平距延伸率為4.04%

5 結(jié)束語

通過對35米預(yù)應(yīng)力后張T梁張拉計算可以看出，張拉的計算正確與否是梁體生產(chǎn)的重要一環(huán)，在工作中應(yīng)認(rèn)真計算，預(yù)應(yīng)力張拉采用雙控指標(biāo)，即錨下張拉力和鋼束延伸量，以張拉力為主，延伸量校核，施工現(xiàn)場中以量測千斤頂?shù)囊簤焊椎难由炝坑脕碜鳛橛嬎阊由炻实囊罁?jù)，張拉力以效驗方程計算的張拉力對應(yīng)的油壓表數(shù)值，預(yù)應(yīng)力鋼筋的實際延伸量與理論計算延伸量之間有一定的誤差，主要原因是張拉時操作不規(guī)范，千斤頂?shù)睦Σ粶?zhǔn)確; 孔道的磨擦損失計算與實際不符和測量誤差等原因有關(guān)，在施工操作過程中，如果張拉超出規(guī)范要求的，應(yīng)及時查找原因，逐項排除，確保張拉的正確[5]。