有关预应力T梁张拉“双控法”的实例剖析

　　摘要：以哈绕城西段环线瓦盆窑至秦家段第十合同段K40+750高架桥T梁张拉施工为例，介绍40米T梁张拉“双控法”的具体实施过程，其中对张拉应力分级控制及理论伸长量的计算进行较为细致剖析，并做为桥梁施工的教学案例。
　　关键词：双控法；伸长量；张拉应力；分级控制；比较
　　
　　1前言
　　哈绕城西段环线瓦盆窑至秦家段第十合同段K40+750高架桥，位于哈市道里区薛家屯的一座砖厂附近。大桥全长240米，交角90°，基础为钻孔桩基础，下部为钢筋混凝土双柱式方墩，肋板式埋置式桥台，上部构造为6孔40米后张法预应力混凝土T梁，梁高2.30米。该梁预应力钢筋采用公称直径为15.24mm的钢绞线，截面面积为140.0mm2，标准重量为1.102Kg/m，钢绞线的标准强度为1860Mpa，弹性模量E=1.95×105Mpa,控制应力为1395Mpa，张拉吨位为1564.2KN。锚具参照HVM系列及其相应张拉设备的有关参数进行设计。锚具变形值为6mm，孔道摩擦系数为0.19，孔道偏差系数为0.0008/m,采用镀锌钢带卷制的波纹管预埋管道。每片梁布置钢绞线5束，每束8根钢绞线。
　　由于此桥T梁属于较长的预制梁，施工中质量控制难度较大，张拉中采用“双控法”进行质量控制，即为张拉应力和伸长量两方面控制。其中张拉应力控制即为按照给定的控制应力和张拉吨位分级进行，吨位分级划分愈细致则控制的质量愈好；伸长量控制即理论计算的伸长量与现场张拉实测的伸长量比较进行控制，如控制在±6%范围内，即为伸长量控制合格。
　　2理论伸长量计算
　　K40+750高架桥T梁预应力钢束布置图如下：
　　
　　根据《公路桥涵施工技术规范》的预应力钢材张拉理论伸长值计算公式，则该桥T梁理论伸长值过程如下。
　　由图可知此钢绞线的计算截面为梁的跨中，两端对称布置，故我们只需计算一端伸长值即可，其中：
　　；
　　；
　　,,,均为张拉端至计算截面长度；
　　；
　　；
　　根据参考资料及以往施工经验取，；
　　,
　　139.9mm,在规定的理论伸长值±6%范围内值为：131.5～148.3mm。
　　同理：mm,±6%范围内值为：131.6～148.4mm；
　　mm,±6%范围内值为：131.7～148.5mm；
　　mm,±6%范围内值为：130.2～146.8mm。
　　3张拉分级控制
　　张拉中为防止预应力筋不能拉直及每束中8根预应力钢绞线不能同时受力，在张拉时首先施加初应力，通常为设计控制应力的10～20%，根据以往张拉的施工经验及相关的资料，40米T梁的初应力设置为15%，其余各级荷载的施加也进行了细致的划分，是为了能够细致的控制张拉质量，取得不同荷载级别时的钢绞线受力后的伸长量及其承受情况。荷载分级施加拉力及理论伸长量（一端）情况如下：
　　初始应力15%，张拉力为1564.2×0.15=234.63KN，理论伸长量为mm；mm；mm；mm。
　　二级荷载30%，张拉力为：1564.2×0.30=469.26KN，理论伸长量为mm；
　　mm；mm；mm。
　　三级荷载60%，张拉力为：1564.2×0.60=938.52KN，理论伸长量为mm；
　　mm；mm；mm。
　　四级荷载80%，张拉力为：1564.2×0.80=1251.36KN，理论伸长量为mm；
　　mm；mm；mm。
　　四级荷载100%，张拉力为：1564.2KN，理论伸长量为mm；
　　mm；mm；mm。
　　4实际伸长量的计算
　　张拉工作时，先检查调整两端钢绞线的位置，并用油漆做好标记，套上工作锚、夹片和限位板。预应力筋的伸长量应在初应力状态下开始量测，每级张拉力通过压力表读数根据表顶的标定曲线来控制，用游标卡尺来测量伸长量，做好记录。我们图纸上所示的张拉力为封闭前锚具内的瞬间力，实际伸长量的计算公式为：
　　
　　式中：为后张法预应力钢绞线实际伸长值；为初应力至最大张拉应力间的实测伸长值；为初应力的推算伸长量，采用相邻级的伸长量推算，通常为15%～30%荷载实测伸长值与30%～60%荷载实测伸长值的一半即推算30%～45%荷载实测伸长值进行比较后按比例推算。下面是1孔-2#中梁张拉的实际伸长量计算表,其中伸长值的单位为mm,并且是两端量测的伸长值之和。
　　钢束编号 15%～30%荷载实测伸长值 30%～60%荷载
　　实测伸长值 推算初始应力伸长值
　　
　　实际伸长值
　　
　　N1 39.6 84.0 37.2 239.0 276.2
　　N2 39.6 84.4 37.0 239.0 276.0
　　N3 39.8 85.6 36.8 240.0 276.8
　　N4 39.2 86.0 35.4 237.2 272.6
　　N5 39.5 82.8 37.6 238.0 275.6
　　5T梁张拉实际伸长量控制情况
　　在张拉工作的实际操控中，张拉力的控制是比较简单的，通过表顶标定的曲线可以确定油表上的读数所代表的张拉力，伸长量的控制即根据上步根据实测后计算的实际伸长量与理论伸长量进行比较，仍以1孔-2#梁为例张拉伸长率计算见下表，表中数据为两端合计数值，伸长值的单位为mm。
　　钢束编号 理论张拉伸长值 实际张拉伸长值 张拉伸长率/% 是否在±6%范围内
　　N1 279.8 276.2 -1.3 在
　　N2 280.0 276.0 -1.4 在
　　N3 280.2 276.8 -1.2 在
　　N4 277.0 272.6 -1.6 在
　　N5 277.0 275.6 -0.5 在
　　根据上述统计数据表明，张拉后的实际伸长量与理论伸长量相比较，全部控制在±6%范围内，符合规范要求，则该梁钢绞线张拉工作完毕。
　　6结束语
　　通过此实例剖析了T梁张拉施工控制的全过程，全桥其他所有的T梁均按照此程序进行双控，均在容许偏差范围内，并无其他异常现象出现，说明该桥T梁张拉施工成功。作者本人通过在实际施工过程中进行真实的操控，在目前的《桥梁工程施工技术》课程的教学中做为案例教授给学生，使道桥专业的学生真正掌握有关预应力理论伸长量的计算知识以及双控的具体操作要点，同时给其他类似桥梁主梁的张拉施工提供了理论和实践的参考范例，希望桥梁施工的各同仁互相探讨、指教。
　　参考文献：
　　1.匡希龙.桥涵施工.成都：西南交通大学出版社，2008.12；
　　2.《公路桥涵施工技术规范》JTG-TF50-2011,中交第一公路工程局有限公司。

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