预应力筋两端张拉理论的计算与控制
预应力筋两端张拉理论的计算与控制
随着国内预应力材料与锚固技术日益成熟，预应力技术在公路桥梁等各个领域的结构工程中得到广泛的应用。本文以中国援建尼泊尔沙拉公路（沙夫鲁比西—拉苏瓦加第公路）中的一座桥梁为工程实例，介绍预应力筋两端张拉理论的计算与控制。
一、工程概况
沙拉公路是中国援建尼泊尔的工程项目，该公路全长15.7公里，设计等级为四级公路，设计有六座桥梁。其中有T型梁桥4座、空心板梁桥1座、拱型梁桥1座。K9+075桥梁（菲隆卡拉中桥）孔跨布置为1－30m预应力T梁，桥全长33.04m，桥宽8m。由4片T梁组成，梁高2米，宽1.6米。最大吊重69吨。桥梁的设计荷载为汽车公路——Ⅱ级。
二、已知条件
本工程预应力管道成孔采用ø80镀锌波纹管。采用复合GB/T5224标准的预应力钢绞线，单根钢绞线直径15.24mm，横截面积140㎜2。标准强度fpk=1860MPa, 弹性模量Ep=1.95×105Mpa，梁张拉控制应力为0.75fpk=1395Mpa, 每束为9根钢绞线，15-9锚具。
每片T梁中布设了3束9根15.24mm的钢绞线，分别为N1、N2、N3。张拉的顺序为：N1→N2和N3，N2和N3钢束宜分级张拉或同时张拉，以防止T梁侧弯。现以T梁的中梁为例介绍预应力筋两端张拉理论的计算与控制。详见图1。
三、预应力张拉控制力与油表读数关系计算
由于张拉控制力的单位是N，而油泵油表的读数是Mpa。如何判定各级张拉控制力是否达到预设力值，只有通过油表读数来控制。如此则需计算各级张拉控制力值与油表相对应的相关读数。根据《千斤顶标定试验报告》，用内插法和外插法计算我们所需要的各级控制力与油表的相关读数。根据设计要求30mT
图1
梁张拉控制应力为0.75fpk=1395Mpa。计算如下：
30m T梁钢绞线张拉控制力与油表读数关系表
备注：控制应力=1395Mpa，单根钢绞线横截面积=140㎜2。
(1)=控制应力乘0.2、0.5、1.0。(2)=(1)÷(1000N÷140㎜2)。(3)=(1)×9 。
(4)=(2)×9。(5)、(6)根据《千斤顶标定试验报告》用内插和外插法计算。
1表读数计算 ：
9根钢绞线20%段位351.54KN对应1表读数：
(463.3－226.3)÷（12－6）=39.5 KN／Mpa。 6+(351.54－226.3)÷39.5=9.17MPa。
9根钢绞线50%段位878.85KN对应1表读数.
(927.7－694.3)÷（24－18）=38.9 KN／Mpa。24－(927.7－878.85)÷38.9=22.74MPa。
9根钢绞线100%段位1757.70KN对应1表读数.
(1868.7－1627.7)÷（48－42）=40.17 KN／Mpa。 48－(1868.7－1757.70)÷40.17=45.24MPa
2表读数计算:
9根钢绞线20%段位351.54KN对应2表读数.
(469.7－229.7)÷（12－6）=40 KN／Mpa。 6+(351.54－229.7)÷40=9.05MPa。
9根钢绞线50%段位878.85KN对应的2表读数.
(918.0－687.7)÷（24－18）=38.38 KN／Mpa。24－(918.0－878.85)÷38.38=22.98MPa。
9根钢绞线100%段位1757.7KN对应的2表读数.
(1835.3－1603.0)÷（48－42）=38.72 KN／Mpa。48－(1835.3－1757.7)÷38.72=46.0MPa。
四、张拉预应力筋实际伸长值计算与控制
理论伸长值是校核控制应力的数据。在作业中实际伸长值要与之比对。实际伸长值与理论伸长值的差值应符合设计要求，如果实际伸长值与理论伸长值的差值应控制在±6%以内，否则应暂停张拉，待查明原因并采取措施予以调整后，方可继续张拉。
预应力张拉（后张法）记录表
总伸长量的计算：0-20%间伸长值的矫正计算：X=（50%的中间读数-20%的中间读数）*2/3，
实测伸长值=(100%的读数-20%的中间读数)+X（为一端），两端加上后为整个T梁钢绞线的作业实测总伸长量。
伸长率的计算：（总伸长量—理论伸长量）/理论伸长量*100%
五、结论
通过对T梁N1、N2、N3预应力筋的理论伸长值和实测伸长值的计算与控制，实际伸长值偏差为+3.6%、+1.3%、+2.7%，满足《公路工程质量检验评定标准》（JTG F80-1-2004）中“张拉伸长率允许偏差±6%”的要求。