箱梁顶板负弯矩预应力筋的张拉数值计算

Value Engineering• 89•箱梁顶板负弯矩预应力筋的张拉数值计算Tension Numerical Calculation of Negative Moment Prestressing Tendon of Box Beam Roof熊明祥淤 XIONG Ming-xiang;李昌元于 LI Chang-yuan;蒋磊® JIANG Lei;冯跃坤® FENG Yue-kun(①中国葛洲坝集团第六工程有限公司，昆明650206;②松滋市公路管理局，松滋434200)(①C h in a G e z h o u b a G r o u p N o.6E n g in e e rin g C o.，L td.，K u n m in g650206，C h in a;②S o n g z i H ig h w a y A d m in istra tio n，S o n g z i434200，C h in a)摘要:预应力筋的张拉数值计算和测量是预应力结构施工质量控制的关健和重点，张拉数值计算是基础、是重中之重。

张拉数值 计算准确与否对预应力构件的质量和使用寿命起着决定性的作用。

张拉数值计算涉及内容多、步骤复杂、难度大。

以某高速公路A2标预应力钢筋混凝土箱梁顶板负弯矩预应力筋（低松弛钢绞线）的张拉数值计算为例，介绍了桥梁工程中箱梁顶板负弯矩预应力筋的 张拉数值计算内容、计算方法、计算步骤、要点和注意事项。

A bstract:N u m e ric a l ca lcu la tio n a n d m e a s u re m e n t o f p re stre s se d te n d o n is th e k e y p o in t o f c o n s tru c tio n q u a lity c o n tro l o f p re s tre s s e d stru ctu re,a n d te n s io n n u m e ric a l ca lcu la tio n is th e f o u n d a tio n a n d th e m o s t im p o rta n t.W h e th e r th e te n s io n n u m e ric a l ca lcu la tio n is a ccu ra te o r n o t p la y s a d e cisiv e ro le in th e q u a lity a n d s e rv ic e lif e o f th e p re s tre s s e d c o m p o n e n t.T e n s io n in g n u m e ric a l c a lc u la tio n in v o lv e s th e co n te n t,m o r e co m p lic a te d a n d d iffic u lt s te p s.T a k in g th e te n s io n n u m e ric a l c a lc u la tio n o f n e g a tiv e p re s tre s s e d te n d o n s(lo w re la x a tio n s tra n d)o f p re s tre s s e d re in fo rc e d co n cre te b o x b e a m o n A2 h ig h w a y a s a n e x a m p le,th is p a p e r in tro d u c e s th e n u m e ric a l c a lcu la tio n, ca lc u la tio n m e th o d,c a lcu la tio n s te p s,m a in p o in ts a n d p o in ts o f a tte n tio n o f th e te n s io n m o m e n t o f n e g a tiv e b e n d in g m o m e n t p re s tre s s e d re in fo rc e m e n t o f b o x b e a m r o o f in b rid g e e n g in e e rin g.关键词：箱梁;顶板；负弯矩;预应力筋；张拉;数值K ey w ord s:b o x b e a m；ro o f；n e g a tiv e b e n d in g m o m e n t；p re s tre s s in g te n d o n s；te n s io n；n u m e ric a l中图分类号:U445.4 文献标识码:A文章编号：1006-4311(2017)14-0089-03〇引言预应力混凝土构件广泛应用在各种建筑工程中。

预应 力筋的张拉是预应力混凝土构件施工中的核心技术，对预 应力混凝土构件的质量起着决定性的作用。

预应力筋的布 设位置、形式多样，施工难度各不相同，但施工精度要求 高、注意事项多，尤其是负弯矩预应力筋的施工更有许多 不同的特别要注意之处[|]。

先简支后连续箱梁被广泛应用 到大中型桥梁中，它是一种介于简支结构和传统连续结构 之间的桥梁上部结构形式[2]，但桥梁结构中负弯矩张拉不 被大家重视，影响了桥梁的安全和使用寿命[3]。

预应力筋的 张拉数值计算是预应力筋张拉质量控制的关键和重点。

准 确计算负弯矩预应力筋理论伸长量是控制张拉施工质量 的基础[4]。

本文以某高速公路A2标预应力钢筋混凝土箱 梁顶板负弯矩预应力筋（低松弛钢绞线）的张拉数值计算 为例，介绍了桥梁工程中箱梁顶板负弯矩预应力筋的张拉 数值计算内容、计算方法、计算步骤、要点和注意事项。

1工程概况某高速公路A2标段主线全长7.000公里（起讫桩号 为K210+000耀K217+000)，共有大桥949.6米/5座，大桥上 部结构选用标准跨径为25米、30米的先简支后连续装配 式预应力混凝土连续箱梁。

箱梁顶板负弯矩预应力筋设计采用低松弛高强度钢绞线，采用BM15-5、BM15-4扁锚体系。

预应力筋孔道作者简介：熊明祥（1971-)，男，安徽定远人，高级工程师，硕士，国家注册一级建造师，咨询工程师，设备监理师，公路监理师，主要研究方向为公路、交通、市政等工程施工技术及项目管理。

采用金属波纹扁管。

负弯矩束布设及材料技术参数详见 表1。

表1箱梁顶板负弯矩束一览表束T3T2T130米箱梁25 米箱梁设计钢绞线技术参数备注长度数量角长度数量角公称直径椎s=15.2m m，(m)(束X根)度(m)(束X根)度公称面积A T,=139m m2，抗拉强度标准值f p k=束长度含每端15.603x401860M P a,松弛率为0.3m工10.602x4014.602x503.5豫，弹性模量E T,=作长度7.602X507.603X501.95x105M P a〇2计算准备工作计算准备工作是为负弯矩束相关数值计算收集必须的数据和依据。

主要包括对预应力筋（钢绞线）取样检 测、张拉设备检定、测定影响预应力筋计算长度的结构 尺寸等。

2.1预应力筋取样检测预应力筋取样检测主要是通过对购入施工现场的钢 绞线按规定方法和频率制取试样。

送有资质单位检测，对 材料的质量进行验证、复核，对比产品出厂合格证的数值；同时为预应力筋张拉相关数据计算提供钢绞线准确的必 须数据(如面积A P、弹性模量Ep等)。

2.2张拉设备标定校验负弯矩预应力筋张拉采用电动高压油泵（含压力表）、穿心式单根千斤顶各2台。

压力表表面最大读数为张拉力 的1.5耀2.0倍，标定精度应不低于1.0级[5]。

在张拉前张拉机具应在有相应资质的检验计量单位 进行仪器仪表的标定，为张拉提供依据[6]。

千斤顶与压力• 90 •价值工程表必须配套校验，以确定张拉力与压力表之间的关系曲 线。

根据大量的试验数据分析研究，张拉力与压力表读数 之间具有一元线性方程关系，可以用一元线性回归方程 表示如下：Y 越axX+b (1 )式中：Y :压力表读数(MPa );X :张拉控制力（kN );a 为 系数（无单位）;b 修正值(MPa )。

a 、的值因压力表、千斤 顶及组合不同而不同。

通过式（1)可以计算负弯矩预应力筋张拉表见值，进 行分级测量、计算预应力筋伸长值。

2.3测定影响预应力筋计算长度的结构尺寸张拉预应力筋必须安装锚具和千斤顶，锚具、千斤顶 占用一定的预应力筋长度，其中千斤顶工具夹片到锚垫板 之间的预应力筋也被张拉、伸长，对预应力筋的伸长值计 算和测量直接产生影响，故必须测量这部分预应力筋的长 度，也即工作锚具的厚度B 、千斤顶顶压器外端与工具夹 片内端之间距离D (如图1)的和。

图1 YCQ 型千斤顶结构示意图3张拉力计算3.1预应力筋张拉控制应力（6……)根据设计规定，钢绞线张拉锚下控制应力为6……越0.75fp k =0.75x 1860=1395M Pa 。

由于施工工艺、获取质量控制 数据等的需要，张拉必须分行程进行，6_是唯一的依据，如 张拉需要行程为10%6…,…、20%6……、100%6……，相应的锚下应 力为139.5皿？玨、279.0皿？玨、1395皿卩玨。

据此，可进行预应力筋 张拉端的张拉力P 、预应力筋张拉理论伸长量植的计算。

3.2预应力筋张拉端的张拉力（P )预应力筋张拉端的张拉力P (N )可由下式计算求出P 越6…1…xAp xnxc (2 )式中：6,…,:预应力筋张拉控制应力（M p a ); A p :预应力各个阶段的张拉控制力依据设计给定锚下张拉控制 应力带入式(2 )可分别求得（见表2 )。

表2张拉控制力数值表张拉行程10%6c 〇…20%6_100%6c 〇…控制应力6c (M P a )139.5279.01395.0张拉力P (N )19530390601953003.3张拉压力表读数计算张拉压力表读数是进行张拉施工控制的依据。

压力表 读数用各阶段张拉控制力数值带入式（1)求得。

必须注意 每个压力表读数都必须由张拉力带入式（1)求得，不得以 某次计算得到的压力表读数再按张拉行程按比例计算其 他行程压力表读数。

因为关系方程中的相关系数和修正值 是关键所在。

尽管两者计算结果相差有时非常小。

这是经 常被忽视的一个问题。

现以一次实际标定得关系方程来计 算压力表读数并作比较以更直观地说明此问题，计算及比 较结果详见表3所示。