后张法预应力钢绞线张拉伸长值计算分析

摘要：桥梁结构形式多样，预应力应用极为广泛，预应力布置线形一般为直线、曲线、直线+曲线、平弯+竖弯的空间曲线。后张法预应力施工采用张拉应力和伸长值双控，实际伸长值与理论伸长值误差不得超过6％，伸长值的计算显得非常重要，本文结合实际施工情况，总结出一套多种线形布置的预应力钢绞线伸长值计算的方法。

关键词：后张法; 预应力; 伸长值; 计算

Abstract: the structure of the bridge diverse forms, prestressed are widely, prestressed tendon layout general to linear, linear curve, linear + curve, flat vertical bending + space curve bending. This method using prestressed construction tension stress and elongation value double control, and the actual elongation value elongation value theory and error must not exceed 6%, the calculation of elongation value is very important, combining with the actual construction, summarized a set of various linear layout of prestressed steel strand elongation value calculation.

Keywords: this method; Prestressed; Elongation value; calculation

近年来,预应力连续结构因具有众多优越性,应用越来越广泛。在进行预应力混凝土结构、预应力钢结构以及结构加固与改造等设计时,预应力线形多样化。在桥梁施工设计图纸中虽有设计院提供的钢绞线伸长值，由于施工因素对伸长值计算所采用的相关系数影响很大，实际施工过程用来控制的伸长值必须结合施工中测得的各项系数重新进行修正。施工中修正的相关系数包括：钢绞线截面积、弹性模量、预应力筋与孔道壁的摩擦系数。现将预应力钢绞线常见的几种布置线形伸长值计算分析如下。

1、预应力筋伸长值计算公式及示例

1.1、公式说明

后张法预应力束布置线形为直线，《公路桥梁施工技术规范》(JTJ041-2000)中预应力筋的理论伸长值 (mm)按照以下公式：

（1）

（2）

PZ=PQ×e-(kx+μθ) （3）

式中PP——预应力筋的平均张拉力(N)，直线筋取张拉端的拉力（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)；

P——预应力筋张拉端的张拉力，分段计算时为每分段起点的张拉力，即为前段终点张拉力PZ (N)；

PZ——分段终点力（N）；

PQ——分段的起点力（N）；

x——从张拉端至计算截面的孔道长度(m)；

θ——从张拉端至计算截面曲线孔道部分切线的夹角之和(rad)；

k——孔道每米局部偏差对摩擦的影响系数；

μ——预应力筋与孔道壁的摩擦系数。

当预应力筋为直线时PP=P，对由多曲线组成的曲线预应力筋，或由直线与曲线混合组成的预应力筋，其伸长值宜分段计算，然后叠加，分段原则是将整根钢绞线根据设计线形分成曲线连续段及直线连续段，而不能将直线段及曲线段分在同一段内，起终点力从张拉端开始进行逐步的计算。

公式（1）中的钢绞线弹性模量 、预应力筋的截面面积AP应采用实测值进行计算。

公式（2）中的k、μ这两个值得大小取决于多方面的因素：管道的成型方式、力筋的类型、表面特征是光滑的还是有波纹的、表面是否有锈斑，波纹管的布设是否正确，偏差大小，弯道位置及角度等等，各个因素在施工中的变动很大，还有很多是不可能预先确定的，因此，摩擦系数的大小很大程度上取决于施工的精确程度。在工程实施中，最好对孔道磨擦系数进行测定。

1.2、管道摩阻系数μ值的测定

当预应力管道较长，管道摩阻系数的测定是非常有必要的。

1.2.1、测试内容

对于每一种孔道均进行张拉过程中的摩阻力测试，张拉荷载分10级，初应力按10%，最终张拉至设计吨位。对每一级荷载测读主被动端油压表值、传感器测力值、钢绞线引伸量值。钢绞线伸长值的量测方法，采用直接量测千斤顶活塞外露长度方法进行，量测中采用平板钢尺，以提高量测精度。

1.2.2、孔道摩阻系数的测定方法

（1）当试件混凝土强度达达到设计张拉强度时，安装锚具及千斤顶、传感器，为消除锚口损失，不装夹片。

（2）两端千斤顶同时进油，张拉至第一级荷载（控制应力的10%）后量测伸长值，并作好记录。

（3）被动端封闭，主动端进油张拉，张拉时分级加载，并量测每一级的伸长值和读取千斤顶、传感器的读数，并记录。

（4）张拉至控制应力后，持荷2min，最后量测记录伸长及传感器指示值。

（5）回油，转换主、被动端，重复上述操作。

（6）操作完毕，开始测试另一束。

1.2.3、孔道摩阻系数μ值的推算

根据测试结果，记主动端的最终张拉力为P1，被动端的力值为P2，根据公路桥涵设计规范，可推得：

μ=-[ln（P2/P1+KX）]/θ（4）

其中μ—被测试管道与预应力钢筋的摩阻系数；

P2—被动端的张拉力；

P1—主动端的张拉力；

K—管道每米局部偏差对摩擦的影响系数（参考规范取值）；

X—从张拉端至计算截面的管道长度，以m计；

θ—张拉端至计算截面曲线管道部分切线的夹角之和，以rad计。

1.3、计算示例

1.3.1、直线+曲线线形预应力束伸长值计算