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1、后张法预应力梁的施工计算后张法预应力梁在高等级公路建设中被普遍采用，近两年来，在宁杭高速公路和无锡环太湖公路的施建中，通过对预应力梁的有关计算和实际操作，对其做出系统的整理。这些内容均来自实践，对施工来说具有很好的可操作性。预应力的原理是在构件投入使用以前，预先施加外力，使其产生与正常营运中相反的内力，抵消一部分荷载的影响，从而减少构件的体积和重量。后张法预应力梁是在大梁的混凝土强度达到100%时，张拉纵向、横向穿过梁体的钢绞线，达到设计张力时予以锚固，这时梁的正弯矩区即受拉区由于钢绞线回缩而产生的压应力可以抵消梁在工作状态下的拉应力，使梁保持良好的工作状态。为了钢绞线的张拉力达到设计要求，在
2、操作中执行应力和应变“双控”。（1） 钢绞线达到规定的伸长量；（2） 油压千斤顶达到规定的张拉力。这样，钢绞线在张拉完成并锚固之后，梁就在理想的设计状态之下了。现在以实例对“双控”分别予以具体说明。一、 应变控制-钢绞线伸长量的计算： 钢绞线性主索的布置与弯起钢筋类似，布置在梁工作状态的拉应力区。混凝土中埋设波纹管，钢索在波纹管中可以自由伸缩，张拉完成后在波纹管中压浆固定。 梁中布置的钢绞线呈三维空间曲线，曲线段有平弯与立弯之分。计算时将钢线分成数个直线与曲线段分别计算，线段的长度必须准确。 钢绞索伸长量的计算公式多见于规范和书籍之中，我们在使用时简化为如下的实用方式： 锚下控制应力 k=0.
3、75Ry Ry-钢绞索允许应力,单位Mpa 伸长量 L=PL/Ag.E L-线段长度; Ag-钢绞线断面积 E-钢绞线弹性模量 P-张拉力,单位KN 计算中每段线段的起点张拉力P始，终点张拉力P终。上一段的P终就成为下一段线段的P始。又，P平均=（P始 +P终 ）/2。 因为 1MPa=0.1千克力/mm2，所以P始=0.1k .Ag P终= P始 .e-(Kl+) 其中：k-每M局部偏差对磨擦的影响系数 -钢绞线与孔道壁的磨擦系数 L= P平均 .L/Ag .E=0.1k .Ag1-e-(Kl+) .L/Ag .E 分式上下均有Ag,Ag消除,即钢绞线伸长量与其断面积无关。 以宁杭线渎边路上
4、跨桥25M预制预应力箱梁的N1钢索为例，计算程式如下(因对称，取其1/2计算)。 A C D E F线段名L（M）KL+e-(Kl+)P始P终P平均 L（cm）AB0.72100.001800.98199139.5139.248139.3740.49BC0.7850.034160.008240.99178139.248138.105138.6770.53CD2.000.0050.995138.105137.416137.7611.35DE6.1060.122170.03970.9611137.416132.097134.7424.04EF2.67300.006820.99334132.0971
5、31.189131.6281.72 AB、BC为平曲线段 合计：L=8.1 全梁=28.14=16.27说明：1、L为线段实际长度，单位为M； 2、为钢索弯起角，单位为rad； 3、k，值由设计按实测提供，此处k=0.0025，=0.2； 4、钢绞线进场后由工地实验室实测弹性模量E，一般在1.9-2.4105之间，此处为2.04105MPa，计算中取204GPa； 5、张拉力P的单位为KN P始 =0.1k Ag 因为 Ry =1860MPa k =0.75Ry=1395MPa 所以第一段线段取P始 =139.5KN P终= P始 e-(Kl+) P平均=（P始 +P终 ）/2 6、L=（ P
6、平均L）/E。 以上做法的目的是计算方便，概念明确，符合将线段长度以M计，伸长量以cm计的习惯用法。二、 应力控制-油压千斤顶的张拉力计算。以15.2高强度、低松弛预应力钢绞线为例，说明如下。1、 钢绞线标定应力值：已知锚下应力k =1395MPa，钢绞线断面积140mm2，5束。张拉力P=k Agn（束数）=13951405=976.5KN2、 千斤顶标定：张拉用的千斤顶，每次使用前须在有测试资格的实验室进行力值测试，即“千斤顶标定”。例如，2002年环太湖公路4号桥后张法预应力现浇大梁，在中国船舶工业金属结构实验检测中心的千斤顶测试报告：测试系统：YDC2500型250T千斤顶，编号03#
7、主要检测设备：传感器，编号004。（日期，室温，湿度等）以下是测试数据：压力表示值（MPa） 对应试验机压力表读值（KN）0 04 1558 31212 47316 62120 77824 94028 1093 3、建立线性方程：将以上2组数据用回归法整理成线性方程： y=40.02x-17.89 其中y为力值，x为油表读数。3、 张拉的施工顺序：规定按以下顺序张拉钢绞线：0 0.1 0.2 张拉控制应力 持荷5分钟后锚固 已知=0.75Ry=1395MPa 张拉力N=.Ag.n=13951405=976.5相应的油表读数 x=(y+17.89)/40.02相应过程 张拉力 压力表读值0.1
8、97.65 2.8870.2 195.3 5.3271.0 976.5 24.8471.03 1005.795 25.579操作中用压力表读数控制张拉应力。三、 应力与应变的实践效果。 2002年我们在无锡所做的梁湖大桥预制预应力34M长箱梁，及环太湖公路4号桥现浇40M跨度大梁，张拉过程中应力与应变值基本吻合，当压力表读值达到相应的1.0时，量测实际伸长量与计算伸长量基本吻合，误差不大于规定的6%，实现了应力、应变双控。分析原因有以下：1、 设计院提供的k，值比较正确；2、 中心实验室提供的E值比较正确；3、 计算正确；4、 操作正确。 当实际伸长量与计算伸长量大于6%时，应予松张，查明原因，重新张拉。 以上内容供施建中的预应力结构物有关操作人员参考。 2004年2月17日6
