预应力束伸长量的偏差分析研究

　　摘要:本文在分析了预应力束伸长量计算公式中各种参数影响情况的基础上，结合实际工作过程中各种对预应力束伸长值量的影响因素，提出了一些控制的措施，使伸长量偏差能控制在规范要求范围内。
　　关键词:预应力束；伸长量；偏差
　　
　　1预应力束伸长值的偏差计算
　　1.1理论预应力束伸长值的计算公式
　　依据《公路桥涵施工技术规范》提出的方法，理论预应力束伸长值可以按下面的方法进行计算。
　　精确计算法：
　　
　　简化计算法：
　　
　　上式中:ΔL为理论伸长值；P为预应力筋张拉力；Ay为钢绞线截面积；Eg为钢绞线的弹性模量；k为孔道每米局部偏差对摩擦的影响系数；μ为预应力筋与孔道壁的摩擦系数；l为从张拉端到计算截面的孔道长度；θ为从张拉端到计算截面曲线孔道部分切线的夹角之和；P为预应力筋平均张拉力；e为常数。
　　从上面的计算公式可以看出，孔道长度、孔道摩擦系数、孔道偏差影响系数的取值、钢绞线截面积、钢绞线的弹性模量等都对钢绞线伸长量的计算理论值产生影响。在大量的施工计算中发现，采用精确计算法和简化计算法所得的结果相差非常小，因此在实践中常用简化计算法来计算预应力束理论值。
　　1.2实际预应力束伸长值的确定
　　在实际施工中，往往采用两端同时张拉，对张拉应力进行控制，以伸长值进行复核。预应力筋张拉时实际伸长值ΔL0是在初应力(10%～20%σCON)到控制应力(σCON)时量测的伸长值差，再加上初应力以下推算伸长值的和，得公式如下：
　　
　　式中：ΔL1为初应力至最大张拉应力间的量测伸长值；ΔL0为初应力以下的推算伸长值；C为混凝土构件弹性压缩值，工程实际常忽略不计；σCON为张拉控制应力。由于钢绞线没张拉前，在孔道内是处于松弛状态的。长管道内钢绞线还处于上下起伏状态，松散长度较长，初始张拉时有一部分伸长量并非钢绞线变形伸长而产生的，考虑初应力以消除松散伸长量。对于短束钢绞线松弛影响较小，取10%σCON预应力是满足要求的。但对于长束，松散长度影响较的大，应取20%σCON合适。
　　1.3理论伸长量各参数的影响
　　(1)钢绞线截面积和弹性模量的影响
　　从计算公式可以看出，钢绞线截面积Ag能抵消，基本上没有什么影响，但弹性模量Eg的取值会产生偏差。根据施工中的经验，厂家生产的钢绞线弹性模量有一个误差范围，最高能达到8%左右，因此弹模参数变化对伸长量计算也产生偏差。
　　(2)孔道长度的取值对伸长量影响
　　实际施工中预应力束一般都采用穿心式千斤顶进行张拉，而量测伸长量是以千斤顶油缸出缸长度来确定的，伸长量包含千斤顶内刚束的伸长量，所以计算预应力束长度时，应加上两个千斤顶的长度，计算长度应取两个千斤顶工具锚之间的距离，这样量测出的伸长量才和计算模式相符。
　　(3)孔道偏差系数和摩擦系数的影响
　　实际施工中采用的孔道成型方式各不相同，有预埋铁皮管道，橡胶管抽芯成型、预埋波纹管。不同成型孔道，计算时应取对应的k和μ值，其中摩擦系数μ值对实测伸长量的影响较大，尤其对于长束管道，线型上下起伏，由于摩阻的影响，孔道中的应力并非锚下张拉应力。摩阻越大，应力损失也就越大，其影响直接就体现在实测伸长量的缩短上。尤其对于长度大于100m的连续梁，系数μ取值对伸长量影响相当大，有时偏差可达到-15%左右。
　　2预应力束伸长量偏差控制
　　预应力束伸长量的偏差控制就是要使实测伸长量与理论伸长量之间差额幅度控制在一定范围之内，一般取±6%的范围内。
　　2.1合理选用各计算参数
　　在实际施工中，对计算伸长量有影响的参数应针对不同情况合理选用。对于弹性模量，应加大检测频率，以测定出的弹性模量取平均值进行计算。
　　2.2预应力束长度及摩擦系数等参数的选择
　　预应力束计算长度为方便计算及测定，应选取两个千斤顶工具锚之间距离为计算长度。孔道偏差系数k和孔道摩擦系数μ的取值主要和所选取的材料及布设管道线形质量有关，尤其是在100m以上现浇连续梁中，有着显著的影响。
　　通过管道定位布设中加密定位筋(直线1m，曲线0.5m)来保证管道的设计线形。对于短束、浇注混凝土时可以先套入相应直径的塑料管，浇注混凝土过程中抽动塑料管，可防止管道进浆，又可保持好的孔型。对于整体浇注的长束，浇注混凝土前一般先将钢绞线穿入管道内，然后采取好的定位措施来保持管道线形，浇注混凝土时抽动单根钢绞线保持管内畅通，可有利减小张拉摩阻。对于长束还可选用摩阻系数小的材质做孔道，如塑料波纹管μ值仅为0.12~0.15，金属波纹管μ值为0.2~0.25，所以可以选择塑料波纹管减少摩阻，减少应力损失，使伸长值偏差更有效的趋于+6%的偏差内。如若更精确，在张拉前先进行孔道摩阻试验，测出实际孔道偏差和摩阻，以实际参数计算理论伸长量，计算结果和实际更相符。
　　2.3张拉操作过程要避免人为误差
　　张拉操作过程中千斤顶要对准，使千斤顶准确的坐在工作锚限位板上。张拉前打紧夹片并调整预应力束到初应力以使钢束均匀同步受力，使伸长值更准确。量测伸长量的钢尺要标定，同时量测人员要定人，量测位置要做记号，每次量测同一位置，从而使量测的值准确。操作油泵人员应是熟练工，张拉到初始应力及控制应力接近处时，小油门慢速供油，到达初应力或控制应力时稳住油门使表指针不出现上下摆动，以便于准确量出伸长量。
　　3结束语
　　影响预应力伸长量因素很多，结合施工环境实际情况选取合适的计算参数，正确计算理论值，抓住主要因素，抓住施工中过程控制，保证参数的选择和实际相符，并正确量测实际伸长值是控制预应力伸长量偏差的关键。
　　
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