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摘 要:在橋梁施工中,后張法預應力混凝土構件是較常采用的結構型式之一,鋼絞線是常用的預應力筋材料。為確保鋼絞線預應力施加滿足設計要求,在鋼絞線張拉時,正確地使用張拉機具設備和儀表,正確地計算千斤頂的張拉力,準確的量測實際伸長值及計算伸長率十分重要。
關鍵詞:后張法,預應力,計算與控制
一、預應力張拉用的機具設備和儀表規定
張拉千斤頂的額定張拉力宜為所需張拉力的1.5倍,且不小于1.2倍;與千斤頂配套使用的壓力表應選用防振型產品,其最大讀數應為張拉力的1.5~2.0倍,標定精度應不低于1.0級;張拉機具設備應與錨具產品配套使用,并應在使用前進行校正、檢驗和標定;張拉使用的千斤頂與壓力表應配套標定、配套使用。
當處于下列情況之一時,應重新標定:使用時間超過6個月;張拉次數超過300次;使用過程中千斤頂或壓力表出現異常情況;千斤頂檢修或更換配件后。
二、施加預應力之前的檢查
施加預應力之前,錨具要安裝正確,結構或構件混凝土已達到要求的強度和彈性模量(或齡期)
三、預應力筋的要求
預應力筋采用應力控制方法張拉時,應以伸長值進行校核。實際伸長值與理論伸長值的偏差應符合設計規定;設計無規定時,其偏差應控制在±6%以內。
四、千斤頂張拉力的計算
在橋梁預應力構件計算中,設計通常給定的工作鋼絞線張拉控制應力為錨下張拉控制應力,由于張拉時鋼絞線通過錨具及錨下墊板時,會受到一定的阻力。因此,為確保工作鋼絞線達到錨下設計張拉控制應力,在千斤頂施加的張拉力中應計入錨口(含錨墊板)的摩阻力。
以錨具及錨下墊板段鋼絞線為隔離體,其所受的力有:千斤頂施加的力F;錨下工作鋼絞線設計張拉力的反力F’;錨口(含錨墊板)的摩阻力f,其圖示如下:
力的平衡
為工具段鋼絞線的控制張拉應力(MPa),A為鋼絞線束的截面面積(m㎡)
為工作鋼絞線的設計錨下張拉控制應力(MPa),A為鋼絞線束的截面面積
為錨口(含錨墊板)的損失率。
α
的值可現場通過摩阻試驗獲得,也可通過錨具生產廠家對應規格的錨具試驗數據獲得。
將公式②③④代入公式①可得:
由上式求得后,就可計算得出千斤頂所需施加的力:F=
* A
五、預應力鋼絞線束的張拉程序
在工程實際中,使用的鋼絞線多為低松弛鋼絞線,使用的錨具多為夾片式具有自錨性能的錨具,其張拉程序為:
0→初應力→
(持荷5min錨固)
六、實際伸長值的量測及伸長率計算預應力鋼絞線束張拉時應先調整到初應力
,該初應力宜為張拉控制應力的10%~25%,伸長值應從初應力時開始量測。預應力鋼絞線束的實際伸長值除量測的伸長值外,尚應加上初應力以下的推算伸長值。預應力鋼絞線束張拉的實際伸長值可按下式計算:
式中:
——從初應力至最大張拉應力間的實測伸長值(mm);
——初應力以下的推算伸長值(mm),可采用相臨級的伸長值。
在實際伸長值的計算中,應注意以下兩點。一是當工作段鋼絞線較短時,實際伸長值中應扣減工作錨處至工具錨下之間的工具段鋼絞線在千斤頂控制張拉力下的伸長值。因為實際量測時,通常以千斤頂油缸的伸長值為鋼絞線的伸長值,油缸伸出值的累計值中就包含了工具段鋼絞線的伸長值。二是實際伸長值中不應扣減錨具變形、預應力鋼絞線回縮值。因為預應力鋼絞線所受的拉力與伸長值之間的關系遵循虎克定律,是呈正比例關系。實際伸長值與錨下設計張拉控制應力的存在相對應,發生在張拉狀態下。而錨具變形、預應力鋼絞線回縮值發生在錨固結段,與的計算不相關。三是
七、結論
在橋梁施工實踐中,預應力鋼絞線的張拉作業是非常普遍而重要的內容。規范的操作步驟,正確的計算千斤頂施加的張拉力,能確保鋼絞線設計錨下張拉控制應力的實現。正確的計算鋼絞線的實際伸長值,可較為準確的計算鋼絞線的伸長率,與規范要求的偏差值在±6%以內標準相比較,以對張拉過程是否正常做出判斷。