预应力张拉施工技术要点

１、钢绞线材质

采用高强度低松弛7丝捻制的预应力钢绞线，公称直径15.20mm，公称面积140mm2，标准强度fpk＝1860Mpa，弹性模量Ep=1.95×105Mpa（可根据检测结果确定）。

2、理论伸长量计算：

后张法预应力钢绞线在张拉过程中，主要受到以下两方面的因素影响：一是管道弯曲影响引起的摩擦力，二是管道偏差影响引起的摩擦力；两项因素导致钢绞线张拉时，锚下控制应力沿着管壁向跨中逐渐减小，因而每一段的钢绞线的伸长值也是不相同的。

2.1 计算公式：

《公路桥涵施工技术规范》(JTJ/T F50-2011)中关于预应筋伸长值ΔL的计算按照以下公式（1）：

ΔL＝Pp×L Ap×Ep

ΔL—各分段预应力筋的理论伸长值（mm）；

Pp—各分段预应力筋的平均张拉力（N）；

L—预应力筋的分段长度（mm）；

Ap—预应力筋的截面面积（mm2）；

Ep—预应力筋的弹性模量（Mpa）；

(1MPa = 1N/mm2)

《公路桥涵施工技术规范》(JTJ/T F50-2011)附录C1中规定了Pp的计算公式（2）：

Pp＝P×（1－e－（kx＋μθ））

kx＋μθ

P—预应力筋张拉端的张拉力，将钢绞线分段计算后，为每分段的起点张拉力，即为前段的终点张拉力（N）；

θ—从张拉端至计算截面曲线孔道部分切线的夹角之和，分段后为每分段中每段曲线段的切线夹角（rad）；

x—从张拉端至计算截面的孔道长度，分段后为每个分段长度或为公式1中L值；

k—孔道每束局部偏差对摩擦的影响系数（1/m），管道内全长均应考虑该影响；

μ—预应力筋与孔道壁之间的磨擦系数，只在管道弯曲部分考虑该系数的影响；

Pz的计算公式（3）：

Pz=Pq×e-(KX+μθ)

Pz—分段终点力；为每分段的起点张拉力，即为前段的终点张拉力（N）；

Pq—分段的起点力（N）

根据预应力管道成孔方法，查下表确定K、μ取值：表1

注：摘自《公路桥涵施工技术规范》（JTG/T F50-2011）附录C1

从公式（1）可以看出，钢绞线的弹性模量Ep是决定计算值的重要因素，它的取值是否正确，对计算预应力筋伸长值的影响较大。所以钢绞线在使用前必须进行检测试验，弹性模量则常出现Ep’=（1.96～2.04）×105Mpa的结果，这是由于实际的钢绞线的截面积并不是绝对的140mm2，而进行试验时并未用真实的钢绞线截面积进行计算，根据公式（1）可知，若Ap有偏差，则得到了一个Ep’值，虽然Ep’并非真实值，但将其与钢绞线理论面积相乘所计算出的ΔL却是符合实际的，所以要按实测值Ep’进行计算。

公式2中的k和μ是后张法钢绞线伸长量计算中的两个重要的参数，其大小取决于多方面的因素：管道的成型方式、预应力筋的类型、表面特征是光滑的还是有波纹的、表面是否有锈斑，波纹管的布设是否正确，弯道位置及角度是否正确，成型管道内是否漏浆等等，各个因素在施工中的变动很大，还有很多是不可能预先确定的，因此，摩擦系数的大小很大程度上取决于施工的精确程度。在工程实施中，最好对孔道磨擦系数进行测定（测定方法可参照《公路桥涵施工技术规范》JTJ/T F50-2011附录C2），并对施工中影响磨擦系数的方面进行认真的检查，如波纹管的三维位置是否正确等等，以确保摩擦系数的大小基本一致。实际计算可根据表1选取参数。

2.2划分计算分段

钢绞线的分段原则是将整根钢绞线根据设计线形分成曲线连续段及直线连续段，而不能将直线段及曲线段分在同一段内。

理论伸长值计算中，如果采取的是两端张拉，钢绞线对称布置，在进行伸长量计算时是计算一半钢绞线的伸长值然后乘以二的方法；如果是一端锚固一端张拉，计算时应从张拉端计算至锚固端；而对于非对称结构，钢绞线不对称布置，在计算钢绞线的伸长值时，计算原则是从两侧向中间分段计算，至某一点时钢绞线的受力基本相等即可，而不是简单的分中计算。

整束钢绞线在进行分段计算时，首先是分段（见下图）：

（1）工作长度：工具锚到工作锚之间的长度，图1中工作段AB长度＝L，计算时不考虑μ、θ，计算力为○A点力，采用公式1直接进行计算，Pp＝千斤顶张拉力；

（2）波纹管内长度：计算时要考虑μ、θ，计算一段的起点和终点力。每一段的终点力就是下一段的起点力，例如靠近张拉端第一段BC的终点C点力即为第二段CD的起点力，每段的终点力与起点力的关系如下式：

Pz=Pq×e-(KX+μθ)（公式3）

Pz —分段终点力（N ）

Pq —分段的起点力（N ）

θ、x 、k 、μ—意义同上

各段的起终点力可以根据公式3从张拉端开始进行逐步的计算。

（3）根据每一段起点力Pq 代入公式2中求出每一段平均张拉力Pp 。

（4）根据Pp 代入公式1计算出每一段的伸长值ΔL ，相加后得出全长钢绞线伸长量。

（5）算例：

已知构件钢束布置如图1所示，曲线段钢束半径600cm ，预应力筋采用Φ15.24的钢绞线束，f pk ＝1860Mpa ，锚下（张拉）控制力为Δk=0.75 f pk ＝1395Mpa ，Ep ＝1.95×105 Mpa ，孔道采用金属螺旋管。采用分段计算理论伸长量。

解：根据图1所示共分为：AB 、BC 、CD 、DE 、EF 、GF 共6段进行计算。

曲线段CD 的θ：arc tg （19.46/151.58）＝0.1277rad

根据锚下（张拉）控制力为Δk=0.75 f pk ＝1395Mpa 及锚圈口摩阻损失（一般规定不大于3%，也可根据《公路桥梁施工技术规范》(JTJ 041-2000)附录G －9测得，这里计算取3%）计算千斤顶张拉力P ＝1395×140×（1＋3%）＝201159N （每根）；

根据公式1计算工作长度（AB ）段的伸长量：

ΔL 1＝

201159×60 140×1.95×105 ΔL 1＝4.42mm