桥梁钢绞线张拉伸长量的计算

桥梁预应力混凝土钢绞线张拉
预应力张拉就是在构件中提前加拉力，使得被施加预应力张拉构件承受压应力，进而使得其产生一定的形变，来应对结构本身所受到的荷载，包括构件自身重量的荷载、车辆荷载作用等。

一、工作原理：
预应力采用双控法，以张拉应力控制为主，伸长量进行校核。

实际伸长量应控制在±6%偏差，一般张拉顺序为中间→上面→下面，左右腹板对称张拉，具体已设计图纸为准。

预应力钢绞线张拉施力程序：0→初应力σ0→2倍初应力σ0→控制应力σk （持荷5分钟锚固）。

σk为张拉时的控制应力（包括预应力损失在内）。

张拉施工的工作顺序：穿束→安装锚具→安装千斤顶及张拉设备→张拉、锚固→拆除千斤顶及张拉设备→压浆。

智能张拉设备
千斤顶张拉
工作锚具（13孔）工作夹片（2瓣）
限位板千斤顶
工具锚工具夹片（三瓣）
千斤顶的选用：张拉千斤顶的额定张拉力宜为所需张拉力的 1.5倍，且不小于1.2倍。

千斤顶的校核：千斤顶与压力表应配套标定，当出现下列情况应重新标定①使用时间超过6个月，②张拉次数超过300次，③使用过程中千斤顶或压力表出现异常情况，④千斤顶检修或更换配件后。

初应力的选择：初应力一般设置为张拉控制应力的10%-25%。

工具锚锚塞回缩量的量测：
在钢绞线开始张拉，当千斤顶张拉力，达
到钢绞线张拉至初始拉力（设计控制拉力的10～25%），已把松弛的预应力钢绞线拉紧，此时应将千斤顶充分固定，精确量取从千斤顶工具锚锚杯外露端面至钢绞线外露端头的长度b
1
，当千斤顶张拉力，达到钢绞线预应力张拉设计控制拉力时，再量取从千斤顶工具锚锚
杯外露端面至钢绞线外露端头的长度b
2
，工具
锚锚塞回缩量b= b
1- b
2。

（b值量测见右图）
当预应力钢绞线由很多单根组成时应每根量测，取其平均值进行计算，最少不得少于三根。

此回缩的出现仅对张拉伸长值的计算有影响，对张拉力量测没有影响。

工作锚锚塞回缩量的量测：
目前钢绞线预应力张拉施工以使用YDC型
液压千斤顶为主，该千斤顶与工作锚接触处，
设有一块限制工作锚夹片在张拉过程位移的
限位板，钢绞线在张拉时工作锚夹片跟随钢绞
线的拉伸，向后移动至限位板凹槽的底部，对
钢绞线失去约束，当千斤顶将钢绞线张拉至设
计控制张拉力，在回油放松钢绞线的瞬时，钢
绞线弹性收缩，工作锚夹片跟随收缩向锚环孔
内位移，随即将钢绞线锚固，这就是工作锚锚塞回缩的全过程。

工作锚锚塞回缩位移后，将引起钢绞线张拉力的减小，减小量及补偿方法见后述。

张拉完毕卸掉千斤顶后，在工作锚处测量工作锚夹片在锚杯处的外露长度C
2
，当预应力钢绞线由很多单根组成时应每根量测，取其平均值，一般至少测量三处，千斤顶限位板
凹槽深度已知为C
1，则工作锚锚塞回缩量C= C
1
- C
2。

（c值量测见上图）工作锚
锚塞回缩量除与锚具硬度等有关外，还与钢绞线直径有关，工作锚回缩量大小与钢绞线直径大小成反比。

钢绞线张拉伸长值计算
钢绞线预应力张拉施工设计控制张拉力，是指预应力张拉完成后钢绞线在锚
夹具前的拉力。

因此，在钢绞线预应力张拉理论伸长量计算时，应以钢绞线两头锚固点之间的距离作为钢绞线的计算长度，但在预应力张拉时钢绞线的控制张拉力是在千斤顶工具锚处控制的，故为控制和计算方便，一般以钢绞线两头锚固点之间的距离，再加上钢绞线在张拉千斤顶中的工作长度，作为钢绞线预应力张拉理论伸长量的计算长度。

在钢绞线预应力张拉时,钢绞线的外露部分，大部分被锚具和千斤顶所包裹，钢绞线的张拉伸长量无法在钢绞线上直接测量，故只能用测量张拉千斤顶的活塞行程，计算钢绞线的张拉伸长值，但同时还应减掉钢绞线张拉全过程的锚塞回缩量。

（参阅《公路桥涵施工技术规范》）一般计算式为：
ΔL=ΔL 1+ΔL 2-b-c ⑴
式中:
ΔL 1：为从初始拉力L 初（桥梁施工规范规定一般
为设计控制张拉力的10%~25%）至张拉设计控
制拉力L 终间的千斤顶活塞的张拉行程；
ΔL 2：为初始拉力时的推算伸长值（按规范规定推算
求得）；
b ：工具锚锚塞回缩量；
c ：工作锚锚塞回缩量。

钢绞线理论伸长值计算
Pp---预应力筋的平均张拉力，直线段去张拉端的拉力，两端张拉的曲线段，计算方法见下式。

L---预应力筋的平均长度。

Ap---预应力筋的截面面积（mm ²），规范取值公称面积140mm ²。

Ep---预应力筋的弹性模量（N/mm ²）；一般取值195000N 。

Pcon---钢绞线张拉端的张拉力
L初:初始张拉力千斤顶活塞的张拉行程L终:终张拉力千斤顶活塞的张拉行程
X---从张拉端至计算截面的孔道长度
Θ---从张拉端计算截面曲线孔道部分切线夹角之和
孔道每米局部偏差对摩擦系数
U---钢绞线与孔道壁的摩擦系数
二、计算实例
以D匝道桥第一联现浇箱梁为例，90m后张法预应力混凝土箱梁，钢绞线直径为Φj15.24mm，每束有13根钢绞线，钢绞线公称面积Ay=140mm2、标准强度1860Mpa、实测弹性模量Eg=1.95×105，设计N2束钢绞线单端伸长量为340mm，预应力采用双控，锚下张拉控制应力Pcon=0.72Fkp。

波纹管采用塑料波纹管，u=0.17，k=0.0015。

实际伸长量均不超过理论伸长量的±6%，符合规范要求。

张拉力F=1860×0.72×140×13=1437344N=243.7T。

千斤顶选用张拉力的1.5倍，不小于张拉力的1.2倍，选择300T的千斤顶符合要求。

由于钢绞线较长，曲线幅度较大，初应力选择张拉控制应力的15%。

回归方程：P=0.012604F+0.020082（根据千斤顶校准报告）
三、常见的质量问题
①张拉后夹片错台，两瓣夹片高低不平：造成原因可能是限位板与锚具孔没有一一对应，存在偏角，钢绞线在张拉的时候夹片跟着钢绞线出来，顶着限位板，回油的时候夹片跟着钢绞线回锚具，靠近钢绞线处的一瓣先进去，另一瓣后进去，导致夹片不平整。

②钢绞线滑丝：千斤顶回油的时候，夹片夹不紧，导致钢绞线伸长后直接收缩。

可能存在夹片与锚具不匹配等原因。

③锚垫板破碎：张拉时，锚垫板承受不住压力，导致锚垫板破碎，存在原因可能是锚垫板与混凝土存在孔洞，未振捣密实，锚下加强钢筋不够，混凝土强度不足，锚垫板刚度不足。

锚垫板破碎单顶放张
锚垫板处混凝土凿平5cm厚钢板贴补
④锚垫板位置不准，导致千斤顶放不进去，由于锚垫板距离四周混凝土的宽度不足，导致千斤顶放不进去，需要进行对四周混凝土凿除。

图纸设计高度为25cm，现场实测19cm，导致高度不足，千斤顶放不进去，需要对混凝土进行凿除。

⑤锚垫板后处存在混凝土未清理干净，导致钢绞线装上锚具后，钢绞线不顺直。