关于如何控制桥梁预应力的分析

刘海奇

摘 要：本文分析了在桥梁构件中如何控制预应力张拉的措施，供大家参考。

关键词：控制；桥梁；预应力；分析

Abstract: This paper analyzes how to control measures of the prestressed tension in the bridge components, for your reference.Key words: control; bridge; prestressed; analysis

中图分类号：TU 文献标识码： A文章编号：2095-2104（2012）01-0020

1 预应力张拉前的准备工作

1.1 对施工人员进行技术交底，掌握张拉程序和操作控制要点；

1.2 对后张法构件，同条件养生试件混凝土强度及弹性模量达到设计要求；

1.3 预应力材料及锚具经有资质的检测机构检验合格；

1.4 现场采取必要的安全防范措施。

2 预应力张拉机具设备选择

施工一般都采用液压拉伸机，以高压油泵为驱动力的液压千斤顶，完成对预应力束的张拉、锚固和千斤顶的回程动作。千斤顶有单作用、双作用、三作用和连续顶推千斤顶。张拉机具设备及仪表应妥善管理和维护，千斤顶与压力表应经当地技术监督部门配套校验，确定张拉力与油压表之间的关系曲线。压力表的最小刻划精度应在1MPa以内，否则易造成张拉应力控制不准确。对长期不用的张拉千斤顶，应在使用前全面校验。

3 张拉力与张拉程序

3.1 张拉控制应力

《公路桥涵施工技术规范》中σcon为张拉时的控制应力值，理论上应与设计规范中预应力钢筋锚下的张拉控制应力相吻合，包括各项预应力损失值，对后张法构件系指梁体内锚下钢筋应力（张拉而未锚固时）。

按照设计规范，预应力钢筋的张拉控制应力值σcon 应符合下述规定：

a.钢丝、钢绞线σcon≤0.75fpko

b.精轧螺纹钢筋σcon≤0.90 fpko

其中，为预应力钢筋抗拉强度标准值。先张法和后张法构件在进行超张拉或计入锚圈口摩擦损失等任何情况下，钢筋中最大控制应力（千斤顶油泵上反映的数值）对钢丝和钢绞线不应超过0.8 fpko，对精轧螺纹钢筋不应超过 0.95 fpko。

3.2 张拉程序

从上世纪 90年代初开始，我国广泛应用夹片式锚具的预应力锚固体系。这类锚具在张拉千斤顶回油放松力筋时，由于限位板的作用夹片会同时回缩而形成良好的自锚性能。对目前普遍使用的高强度、低松弛预应力钢绞线，一般不需采用超张拉工艺。预应力筋张拉时，应先调整到初应力σ0，该值宜为张拉控制应力σcon 的 10%～15%。

3.2.1 先张法

可采用穿心式千斤顶单根张拉或大吨位千斤顶与活动横梁组合同时张拉多根预应力筋两种方法。后一种方法应调整多根力筋初应力至基本一致，张拉过程中应使活动横梁与固定横梁始终保持平行，并抽查力筋的预应力值，其偏差绝对值不得超过按一个构件全部力筋预应力总值的5%。张拉程序为：

夹片式锚具低松弛钢绞线：0→初应力→σcon（持荷2min 锚固）

钢筋：0→初应力→1.05σcon（持荷2min）→0.9σcon→σcon（锚固）

3.2.2 后张法

预应力筋张拉顺序应符合设计要求，设计无规定时，可采取分批、分阶段对称张拉，以保证张拉的合力作用线处在构件核心截面以内，防止构件截面产生过大的偏心受压和边缘拉力。曲线预应力筋或长度大于等于25m的直线预应力筋与孔道壁的摩阻力较大，宜两端张拉。否则，一端锚固、另一端张拉会使摩阻力集中在一端的锚夹具和千斤顶上，使实际预应力可能达不到要求。 对长度小于25m的直线预应力钢绞线或直线精轧螺纹钢筋可在一端张拉。

后张法张拉程序为：

夹片式锚具低松弛钢绞线：0→初应力→σcon（持荷2min锚固）

钢筋、钢筋束：0→初应力→1.05σcon（持荷2min）→σcon（锚固）

4 预应力筋张拉理论伸长值的计算

预应力筋的理论伸长值△L（mm）计算公式为：L=（PpL）/（ApEp）

其中，预应力筋的平均张拉力Pp=P（1-e-(kx+uθ)）/（kx+uθ ）

式中：L——预应力筋的长度，mm；

Ap——预应力筋的截面面积，mm2；

Ep——预应力筋的弹性模量，MPa；

P——预应力筋张拉端的拉力，N；

x——从张拉端至计算截面的孔道长度，可近似取该段管道在构件纵轴上的投影长度；

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，1/m；

u——预应力筋与孔道壁之间的摩擦系数。

5 预应力筋实测伸长值及校核

5.1 预应力筋从调整到初应力后再正式分级张拉，实际伸长值也从初应力时开始量测，总伸长值除量测的数值外，还应加上初应力以下的推算值，以与理论伸长值对应。由于最初张拉时各根（束）预应力筋的松紧、弯直程度不一致，因此，初应力以下的伸长值不宜采用量测方法，而采用相邻级的伸长值进行推算。如，初应力为 10%σcon时，其伸长值可采用由10%张拉到20%的伸长值。

5.2 当预应力筋伸长值超过千斤顶张拉行程时，应采用分级张拉（倒顶）。倒顶时要注意两点：a.倒顶时的分级张拉力应控制其伸长值在千斤顶张拉行程以内，对压力表刻划精度为 1MPa的，分级应力百分比不必是整数，而最好采用对应压力表上某一刻划线的应力值，这样在倒顶时便于准确控制，减小实测伸长值累计误差；b.张拉到达分级应力时，千斤顶回油锚固，由于夹片回缩，预应力值降低。开始下一级张拉时，先张拉到σk对应的油表值，此时量测的伸长值应作为减数计入总累计伸长值。

5.3 目前，预应力筋张拉采用应力控制、 伸长值校核，即“双控”。实测伸长值与理论伸长值的差值应符合设计要求，设计未规定的，按 6%以内控制。在工程实践中，预应力筋的实际伸长值与计算值之间难免会存在一定的误差，这是由于：a.预应力筋实际弹性模量与计算取值不一致，即使采取抽样检验，其数值也会有偏差；b.千斤顶输出力不准确，尤其是使用一段时期而尚未重新校验，或千斤顶张拉力与油表值对应曲线内差存在误差；c.由于施工因素的影响，各个构件孔道摩阻损失存在差异；d.预应力筋的截面面积存在偏差，厂家为保证强度满足要求，力筋的面积普遍偏大一些。施工中当伸长值偏差较大时，应暂停张拉，查明原因并采取调整措施。 因此，伸长值的校核可以综合反映张拉力是否足够，孔道摩阻是否偏差较大，以及预应力筋是否存在异常现象等。

6 其它注意事项

6.1 先张法预应力放张。先张法构件放张的原则，就是要防止在放张过程中构件发生翘曲、裂纹及预应力筋断折现象。放张时混凝土强度及放张顺序应符合设计要求，设计未明确时混凝土强度应达75%以上，应分级、对称交错放张，保持预应力筋放松速度均匀、渐变。

6.2 后张法预应力孔道压浆。后张孔道压浆的目的，主要是防止预应力筋锈蚀，并使凝结后的水泥提供有效的粘结力来传递预应力。孔道压浆越早越好，以防止力筋锈蚀及松弛。

预应力混凝土充分发挥了高标号混凝土的抗压性能和高强度钢绞线的抗拉性能，以其良好的受力特性而在桥梁工程中得到广泛应用。在预应力混凝土结构中，预应力筋的张拉应力控制，直接影响到预应力的效果。

参考文献：

【1】李忠清,姚大发;预应力混凝土箱梁通病分析[J];安徽建筑;2003年06期

【2】阮文军,何超然;特大圆形深基坑施工技术[J];地下空间;2005年01期