后张35米预应力T梁张拉质量控制

曾卫东

（新疆北新路桥集团股份有限公司 710016）

0 引言

后张预应力T梁在预应力张拉施工中，预应力的应力由千斤顶、油泵、油压表控制，张拉工作由千斤顶张拉完成，根据《公路桥梁施工规范》JTG/T 3650-2020规定预应力筋采用应力控制方法张拉时，以延伸值进行校核，实际延伸值与理论延伸值的差值应符合设计要求，设计无规定时，实际延伸值与理论延伸值的差值应控制在 6%以内，否则应暂停张拉，待查明原因并采取措施予以调整后，方可继续张拉，在施工过程中，错误的计算将对工程造成很大的经济损失，因此，延伸量的正确计算和张拉控制对T梁施工至关重要[1]。

1 预应力筋的理论延伸量计算

根据桥梁施工规范，延伸量ΔL 的计算公式：

预应力筋的理论延伸量△L（mm）采用公式△L=PL／AE计算。

式中：P—钢铰线的平均张拉力（N）

L—钢铰线的长度（mm）

A—钢铰线的截面面积

E—钢铰线的弹性模量（N／mm2）

式中：p—钢绞线张拉端的张拉力（N）；

x—从张拉端至计算截面的孔道长度（m）；

e—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磨擦的影响系数；

μ—钢铰线与孔道避的摩擦系数。

2 35米后张T梁延伸量理论计算

对于后张预应力筋延伸量的计算，因管道为直线和圆曲线的组合，在计算对由直线段与曲线段组成的曲线筋, 张拉延伸量应分段计算, 然后叠加在计算, 首先应将每段两端扣除孔道摩阻损失后的拉力求出, 然后再按计算公式求得每段的张拉延伸量。 下面就以后张35米T梁的预应力钢筋张拉延伸量的计算作一介绍[2]。

2.1 计算依据：

（1） 结 构：后张法预应力混凝土连续T形梁

（2） 计算跨经：4×35米

（3） 桥面宽度：整体式24.5米，分离式12.25米。

（4） 车 道 数：双向4车道

（5） 汽车荷载：公路－Ⅰ级

（6） 孔道采用预埋金属纹扁管k取0.0015； u取0.25

（7） 钢绞线强度：Ryb＝1860MP；钢绞线截面积：Ag＝139mm2钢绞线弹性模量：E＝1.95×105MPa； 张拉力N＝Ryb×0.75

2.2 计算文件：

桥孔为4×35米预应力砼连续T梁，桥长153米，分为边跨A型和中跨B型二种T梁。共计T梁40片，其中边跨A型梁20片，中跨B型梁20片，采用先简支后连续构造。

2.3 预应力钢束大样图

2.4 A型梁延伸量计算

2.4.1 钢束张拉力计算：

钢绞线Φs15.2-7：n＝7根

张拉力N＝Ryb×0.75×Ag×n＝1357.34KN

2.4.2 N1钢束延伸量计算

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

总延伸量：i＋j＝11.43＋12.99＝24.43cm

2.4.3 N2、N3、N4、N5钢束延伸量计算

根据以上计算方式可以计算出

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

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

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

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

2.5 B型梁延伸量计算：

2.5.1 张拉力计算：

钢绞线Φs15.2-7：n＝7根

张拉力 N＝Ryb×0.75×Ag×n＝1375.34KN

钢绞线Φs15.2-8：n＝8根

张拉力 N＝Ryb×0.75×Ag×n＝1551.24KN

2.5.2 N1钢束延伸量计算

（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

总延伸量：i＋j＝12.24×2＝24.48cm

2.5.3 N2、N3、N4钢束延伸量计算

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

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

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

3 张拉锚塞回缩量量测

3.1 钢绞线张拉延伸值的确定

预应力钢绞线延伸值由梁体内的钢绞线张拉伸长值，工作锚回缩值，千斤顶内钢绞线回缩值，工具锚回缩值四部分构成。

3.1.1 钢绞线张拉延伸值计算

钢绞线预应力张拉施工设计控制张拉力，指预应力张拉完成后钢绞线在锚夹具前的拉力。在钢绞线预应力张拉理论延伸量计算时，以钢绞线两头锚固点之间的距离作为钢绞线的计算长度，在预应力张拉时钢绞线的控制张拉力是在千斤顶工具锚处控制的，故为控制和计算方便，以钢绞线两头锚固点之间的距离，再加上钢绞线在张拉千斤顶中的工作长度，作为钢绞线预应力张拉理论延伸量的计算长度[3]。

3.1.2 张拉的基本程序

准备工作→张拉设备安装→张拉初应力 10%δk→测量延伸量→张拉相邻力 20%δk→测量延伸量→超张拉 102.5%δk→测量核对延伸量→持荷 2分钟→核对夹片回缩量→锚固→回油。

3.1.3 延伸量的一般计算公式

在钢绞线预应力张拉时,钢绞线的外露部分，大部分被锚具和千斤顶包裹，钢绞线的张拉延伸量无法在钢绞线上直接测量，只能用测量张拉千斤顶的油缸行程，计算钢绞线的张拉延伸量，但同时还应减掉钢绞线张拉全过程的锚塞回缩量。一般计算式为：

ΔL=ΔL3＋ΔL2－2ΔL1－b－c －d

式中:ΔL1：初始拉力10%的的千斤顶活塞的张拉行程；

ΔL2： 张拉力20%的千斤顶活塞的张拉行程；

ΔL3： 张拉力102.5%的千斤顶活塞的张拉行程；

b：工具锚锚塞回缩量；

c：工作锚锚塞回缩量；

d：千斤顶内钢绞线理论延伸量。

3.2 钢绞线预应力张拉锚塞回缩量的量测：

钢绞线预应力张拉锚塞回缩量在三个部位出现：即产生在张拉千斤顶使用的工具锚加片回缩量；将钢绞线锚固在混凝土中的工作锚加片回缩量；千斤顶内钢绞线弹性回缩量，千斤顶内的弹性回缩量可以根据力学公式计算得出。

3.3 工具锚锚塞回缩量的量测：

在钢绞线开始张拉，当千斤顶张拉力，达到钢绞线张拉至初始拉力10%，已把松弛的预应力钢绞线拉紧，此时千斤顶位置已固定，精确量取从千斤顶工具锚锚杯外露端面至钢绞线外露端头的长度b1，量测好记录后，在继续张拉，达到钢绞线预应力张拉设计控制拉力 102.5%时，再量取从千斤顶工具锚锚杯外露端面至钢绞线外露端头的长度b2，工具锚锚塞回缩量b= b1- b2。多量测几次，区平均值作为以后的计算依据，一般同一张拉该数值基本相同。此回缩的出现仅对张拉延伸值的计算有影响，对张拉力量测没有影响。经过多长量测，该千斤顶的张拉在此次的工具锚锚塞回缩量值为3mm。

3.4 工作锚锚塞回缩量的量测：

根据设计文件要求，本次张拉采用两端张拉，张拉采用YCW250B型液压千斤顶张拉，在千斤顶与工作锚接触处，设有一块限制工作锚夹片在张拉过程位移的限位板，钢绞线在张拉时工作锚夹片跟随钢绞线的拉伸，向后移动至限位板凹槽的底部，加片对钢绞线失去约束，当千斤顶将钢绞线张拉至设计控制张拉力，在回油放松钢绞线的瞬时，钢绞线弹性收缩，工作锚夹片跟随钢绞线收缩向锚环孔内位移，将钢绞线锚固，回缩其量测的方法有两种，一种根据限位板深度减去回缩后加片露出工作锚深度进行计算，一种是根据张拉后千斤顶回油后的钢绞线回缩量减去千斤顶内钢绞线的理论回缩量计算[4]。本次采用方法二进行计算。

3.5 千斤顶内钢绞线回缩量计算。

回缩量ΔL 的计算公式：预应力筋的理论回缩量△L（mm）采用公式△L=NL／AE计算。

式中：N—钢铰线的张拉力（N）

L—钢铰线的长度（mm）按照千斤顶内钢绞线长度取500mm进行计算

A—钢铰线的截面面积

E—钢铰线的弹性模量（N／mm2）

A型梁：

N1：钢铰线的张拉力=1357335 N，L=500mm，E=195000N／mm2，A=139mm2，延伸量△L =3.6mm。

N2：钢铰线的张拉力=1357335 N，L=500mm，E=195000N／mm2，A=139mm2，延伸量△L =3.6mm。

N3：钢铰线的张拉力=1357335 N，L=500mm，E=195000N／mm2，A=139mm2，延伸量△L =3.6mm。

N4：钢铰线的张拉力=1357335 N，L=500mm，E=195000N／mm2，A=139mm2，延伸量△L =3.6mm。

N5：钢铰线的张拉力=1357335 N，L=500mm，E=195000N／mm2，A=139mm2，延伸量△L =3.6mm。

B型梁：

N1：钢铰线的张拉力=1357335 N，L=500mm，E=195000N／mm2，A=139mm2，延伸量△L =3.6mm。

N2：钢铰线的张拉力=1357335 N，L=500mm，E=195000N／mm2，A=139mm2，延伸量△L =3.6mm。

N3：钢铰线的张拉力=1551240 N，L=500mm，E=195000N／mm2，A=139mm2，延伸量△L =3.6mm。

N4：钢铰线的张拉力=1551240 N，L=500mm，E=195000N／mm2，A=139mm2，延伸量△L =3.6mm。

3.6 千斤顶各控制阶段张拉力对应压力表数值计算

1#千斤顶效验方程：Y=0.0223X-0.3

2#千斤顶效验方程：Y=0.0221X-0.6

效验方程中：Y表示压力表进程示值，单位MPa

X表示张拉力值，单位KN。

1#千斤顶（张拉力1357.3KN）各阶段压力表读数：

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

1#千斤顶（张拉力1551.2KN）各阶段压力表读数：

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

2#千斤顶（张拉力1357.3KN）各阶段压力表读数：

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

2#千斤顶（张拉力1551.2KN）各阶段压力表读数：

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

5 结束语

计算数值10%、20%、102.5%作为测量各阶段的延伸量计算使用，50%、80%、100%作为同步张拉控制使用。

N3：i端延伸值130mm、j端延伸值122mm、总延伸值：252mm、张拉延伸率2.9%、理论延伸量245mm。

N4：i端延伸值121mm、j端延伸值133mm、总延伸值：254mm、张拉延伸率4.1%、理论延伸量244mm。

N5：i端延伸值121mm、j端延伸值132mm、总延伸值：253mm、张拉延伸率3.7%、理论延伸量244mm。

通过计算分系，理论延伸量与现场张拉延伸率的计算，其结果均在规范要求±6%以内，张拉延伸率符合要求。

4.2 现场张拉后取20片T梁张拉数据进行分析，分别取10片A型梁（边跨梁）和10片B型梁（中跨梁）张拉延伸率进行计算。

4.2.1 10片A型梁张拉延伸率

根据张拉后数据，A型梁延伸率和张拉伸长量符合设计及施工规范要求，张拉后延伸率均满足－6%～＋6%范围，10片A型梁的平距延伸率为2.8%，

4.2.2 10片B型梁张拉延伸率汇总表

根据张拉后数据，B型梁延伸率和张拉伸长量符合设计及施工规范要求，张拉后延伸率均满足－6%～＋6%范围，10片A型梁的平距延伸率为4.04%

5 结束语

通过对35米预应力后张T梁张拉计算可以看出，张拉的计算正确与否是梁体生产的重要一环，在工作中应认真计算，预应力张拉采用双控指标，即锚下张拉力和钢束延伸量，以张拉力为主，延伸量校核，施工现场中以量测千斤顶的液压缸的延伸量用来作为计算延伸率的依据，张拉力以效验方程计算的张拉力对应的油压表数值，预应力钢筋的实际延伸量与理论计算延伸量之间有一定的误差，主要原因是张拉时操作不规范，千斤顶的拉力不准确; 孔道的磨擦损失计算与实际不符和测量误差等原因有关，在施工操作过程中，如果张拉超出规范要求的，应及时查找原因，逐项排除，确保张拉的正确[5]。