钢束单端张拉持荷时间与有效预应力测试

钢束单端张拉持荷时间与有效预应力测试

摘要：本文以酉沿高速酉阳互通预应力施工为案例，超长预应力钢束在单端张

拉情况下，“持荷时间与有效预应力”测试，并通过混凝土曲线梁桥的理论计算、

对比分析，得出结论，指导施工，也希望在以后同类工程中得到有益的启迪。

关键词：现浇箱梁；超长预应力钢束；智能数控张拉仪；单端张拉；持荷时间；

有效预应力；测试

1、前言

预应力混凝土桥梁在世界各地已经得到了广泛应用[1]，随着桥梁跨度的加大，预应力钢

束的长度也越来越长，同时这类桥型的病害也越来越多，主要有箱梁开裂、梁体断裂等质量

通病。产生以上通病主要原因之一是预应力施工时，持荷时间不足，导致预应力钢束的有效

预应力值比理论值偏小。目前预应力混凝土结构在设计时，通常按设计规范计算预应力损失，确定有效预应力大小。但施工过程中存在诸多不确定因素及施工水平上的差异，理论计算往

往不能很好地反映结构的实际状态，故本文根据对酉阳互通桥现浇预应力箱梁张拉施工中，

对预应力钢束“持荷时间与有效预应力值”进行现场测试，并根据结果，提出本桥预应力张拉

施工中控制的建议；同时，也为今后类似工程的设计和施工提供重要的参考。

在如今的桥梁道路建设中，预应力施工被广泛应用，其中关键工序——张拉，其施工质

量的好坏，会直接影响结构的耐久性，但是传统张拉施工，纯靠施工人员凭经验手动操作，

误差率很高，无法保证预应力施工质量。智能张拉技术由于智能系统的高精度和稳定性，能

完全排除人为因素干扰，有效确保预应力张拉施工质量，是目前国内预应力张拉领域最先进

的工艺，所以智能张拉被广泛应用于预应力混凝土施工中。

2、工程概述

酉阳互通位于酉阳县城南桃花源社区大米坑，距酉阳县城约2km，位于重庆酉阳至贵州

沿河高速路的起点，其中A匝道采用现浇连续箱梁的结构形式。本文，以酉阳互通A匝道左

幅第一联现浇箱梁预应力施工为例；，进行“持荷时间与有效应力值”测试。A匝道左幅第一

联共3跨，长92m，单箱双室，顶板宽8.25m，底板宽4.25m，梁高2m，腹板处布置6束预

应力钢束，设计锚下张拉控制力1357.8Mpa，竖曲线要素为R-3400.000，T-41.046，E-0.248，平曲线要素为R=200，JD（AK0+667.398），a右-70049'4.2”。

3、有效应力测试

3.1有效应力测试方法

本桥钢绞线采用智能单端张拉，被动端锚固于梁内，无法安装压力传感器，因此本次有

效预应力值测试时，主动端安装压力传感器测应力，被动端采用在离锚固端较近位置的钢绞

线上布设应变测点的试验方案（具体试验方案见图1）。张拉时，传感器测得张拉端应力；

应变片测得固定端钢束的线应变，从而计算出固定端钢束有效应力；两端应力差值即为预应

力损失值。本测试内容共进行2次试验，每次取不同的持荷时间，并记录固定端钢绞线有效

应力值，从而确定持荷时间与有效应力值的关系。

3.2有效应力测试计算

图纸设计：本试验钢束锚下张拉控制力为1357.8Mpa，根据《公路桥涵施工技术规范》[3]P272页公式1：

PP：预应力筋平均张拉力（N）

P：预应力筋张拉端控制张拉力（N）

x：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（rad）

k：孔道每米局部偏差对摩擦的影响系数，取值k=0.0015

μ：预应力筋与孔壁的摩擦系数，μ=0.17

由公式1和公式2可得出：固定端设计控制应力为956.5Mpa。

3.3有效应力测试

本次试验对A匝道左幅左腹板N1-1超长预应力束进行持荷时间与有效应力值进行测试。因为智能张拉具有自动补油功能，所以试验时应从补油结束时开始计时。满荷载（即

1357.8Mpa）张拉到位后，进行持荷，并分别记录持荷时间为0s、100s、150s、200s、250s、300s、350s时张拉端传感器、被动端应变片的应变值读数（数据见表1）。

3.4试验数据处理

根据应力应变公式3：

E：钢束弹性模量（1.95×105Mpa）

：钢束应变值

由公式3可分别计算出本试验钢束固定端各时间点的应力，详见表2。

根据表2绘制持荷时间与有效应力曲线图2：

3.4试验结果分析

由图2显示：在张拉应力稳定时，在一定时间内随着持荷时间的增加，锚固端的有效应

力值逐渐增大；变化趋势为开始很缓慢，然后逐渐变快，再逐渐变缓，最后趋于稳定。因此，在100m左右超长预应力钢束张拉施工时，预应力钢束每级张拉应力到设计张拉力后，持荷

时间宜不低于300s，建议取为350s。

4、施工结论

通过对试验的实验数据处理和分析，目标钢束在持荷时间足够的情况下，有效应力值会

接近理论计算值，从而得出试验结论：在预应力施工中，有效应力值在一定持荷时间范围内，会随着持荷时间增加而增大。实测数据和理论分析结果的相对误差在6％[4]之内，说明本文

提出的结论基本满足工程要求。

参考文献：

[1]冯德强．桥梁现浇箱梁施工技术[J]．交通标准化，2014，14：128-130．

[2]欧阳锦．预应力钢绞线波纹管道摩擦系数的取值[J]．中国市政工程，2000．

[3]JTG 034-2000，公路桥涵施工技术规范[S]．

[4]JTGB 01-2003，公路工程技术标准[S]．北京，人民交通出版社，2004．