2-预应力张拉伸长量的计算与测定

预应力张拉伸长量的计算与测定在预应力筋的张拉施工中，为了保证施工质量，规范要求除了用应力控制外，还需用伸长值进行校核，使实际伸长值与理论伸长值差控制在±6%以内，因此张拉前的伸长值计算就显得十分重要了。在此，笔者根据有关资料和自己的施工体会，对张拉应力伸长值的计算与测定谈几点看法。1伸长值的计算预应力施工一般有先张法与后张法两种，先张法的预应力筋一般为直线，计算简便，可以作为后张法无管道摩擦的特例进行研究，因此这里着重论述后张法伸长值的计算方法。计算伸长值的第一步，首先要确定预应力筋的工作长度和线型段落的划分。后张法钢筋的线型一般均是既有直线，又含曲线，由于不同线形区间的平均应力会有很大差异，因此需要分段进行伸长量计算，然后再累加。值得一提的是，在计算工作长度时，一定要考虑位于张拉千斤顶中的那部分预应力筋尺寸，这部分的伸长值对于工作长度小于20m时的情况影响不容忽视。根据施工规范，△L=△L1+△L2+······△Ln;其中△L为预应力钢材工作长度L的理论伸长值。对于各区段的伸长值△Li，其计算公式为：式中：Pi——第i段的平均张拉力，N;Li——第i段的工作长，cm;Ay——预应力筋截面面积，mm2;Ey——预应力筋弹性模量，N/mm2。关于平均张拉力Pi的计算公式，规范上有介绍，为式中：P——预应力钢材张拉端的张拉力，N;L——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。对于圆曲线，为该段的圆心角；如果孔道在竖平面和水平面内同时弯曲时，则θ为双向弯曲夹角之矢量和，rad;K——孔道每m局部偏差对磨擦的影响系数；µ——预应力筋与孔道壁的磨擦系数。应该指出，这里的“P”并不是定值，而是克服了从张拉端至第i－1段的摩阻力后的剩余有效张拉力值，它随区段的增加而减小，所以表示成“Pi”更为合适，如图1图中各个区段的平均张拉力分别为P1，P2，P3，P4，Pi，各区段端的有效张拉力分别为P1，P2，P3，P4，Pi，其计算式分别为：式中：P—初始端的张拉力;Ln、错误!未指定书签。错误!未找到引用源。θn—n错误!未指定书签。区段的管道长度之和与切线角之和，n=i-1,所以对第i区段的平均拉力Pi的计算公式应该为：将式(3)代入式(1)即可分别算出每段的预应力筋伸长值。由公式可知，当两端张拉时△L可按公式算至跨中，而单端张拉的△L则须由张拉端分段计算至锚固端，然后累加。2伸长值的测量预应力筋的实际伸长值是从张拉千斤顶的行程上测量推算而来的，具体方法如下：对预应力筋按10%，20%、30%……100%的级差进行张拉，分别量出对应的千斤顶行程△1、△2、△10，由于△10中包含了预应力筋弹性变形以外诸如锚具压实，预应力筋抻展的千斤顶行程，所以应该减去，这就需要认真分析测量结果，推算出真正的弹性伸长值，一般情况下，通过一组△数据可以看出，其值从△i从开始就基本上按正比例关系开始递增，这说明第i级之前的几个行程中，既有弹性伸长，又有非弹性位移，在拉力成比例增长时，其弹性变形也应按同样的比例递增，因此伸长值的推算公式可以写成：△L=△10-△i+(△2i-△i)式中的△2i-△i是指第2i级与第i级时的预应力筋的伸长值差，它与0~i级的弹性伸长值差应该是相等的。所以，上式也可以表示为：△L=△10-2△i+△2i下面即有某现浇梁桥现场采集的一组张拉数据：由于千斤顶行程不足，张拉时需在0.6NK时记录油缸行程③后临时回油锚固，使千斤顶复位后重新拉至0.6NK，记录此时的油缸行程④，然后继续张拉。当千斤顶锚固时，油缸行程与持荷时有一差值：(⑤-⑥)，主要是夹片回缩和千斤顶内部预应力筋的回弹变形。上表中的实测伸长值的计算应为：⑦=[③-①]+[②-①]+[⑥-④]3问题和思考在实践中笔者发现，当预应力管道在20m~30m时，实测伸长值与理论计算较相吻合，而当管长超过30m时，所测数值往往偏小，增长持荷时间效果也不明显；对于超过80m的预应力筋，实测值仅能达到理论的90%左右；相反对于小于20m的短束，实测值往往偏大，经常超过6%，这一现象说明对于长度较小的预应力束，由于其总伸长值较小，受施工操作、读数误差等因素的影响明显，在实测时需充分考虑误差因素，同时也说明规范提供部位编号1＃千斤顶配02-09-869＃油表（单位mm）实测伸长值（mm）备注0.2NK0.4NK0.6NK1.025NK/锚固主线桥右幅第II联T1’-166120179/26148/137278单端张拉T1’-263122175/26158/147292T1’-369114185/25156/145281T1’-458110166/24151/140276T1’-570129176/25159/148288①②③/④⑤/⑥⑦的µ值和、k值有待于通过试验修正，或者对于长预应力筋的预埋管道需要更先进的材料、更科学的工艺使其减小摩阻力，以更好地发挥预应力钢筋的作用。