浅谈后张法预制箱梁预应力损失的计算和控制

摘要：预应力损失的大小直接影响到已建立的预应力,当然也影响到结构的工作性能,因此,如何计算预应力损失,是预应力混凝土结构设计的一个重要内容.引起预应力损失的原因很多,而且许多因素相互制约,要进行精确计算十分困难.本文阐述了900t箱梁后张法预应力结构应力损失的计算和施工控制方法,为类似工程提供有益经验.

关键词：后张法 预应力损失 计算 控制

一、预应力损失的基本计算

预应力损失值的计算均采用分项计算然后叠加以求总的损失。全部损失由两部分组成，即瞬时损失和长期损失。其中瞬时损失包括锚具变形和预应力筋回缩，以及与孔道壁之间摩擦引起的应力损失。长期损失包括混凝土的收缩，徐变和预应力钢绞线的松弛等三项，他们需要较长时间才能完成。我国新规范采用分项计算然后按时序逐项叠加的方法。下面将进行分项讨论和计算。

1.1预应力筋由于锚具变形和预应力筋回缩引起的应力损失值

在后张法箱梁预应力结构中，当预应力筋施加应力结束开始锚固时由于受到集中压力的作用。工作锚与锚垫板之间的空隙将被压密，工作锚也将发生一定的变形，引起一部分应力损失。工作夹片在预应力筋回缩自锚时也将发生一部分应力损失。其损失值可按下式计算：

式中a—张拉端锚具变形和预应力筋回缩值(mm).

ι—张拉端至锚固端之间的距离(mm).

1.2预应力筋与孔道壁之间摩擦引起的应力损失

后张法的预应力孔道一般由直线和曲线两部分组成。www.11665.COm由于孔道位置有一定的偏差，孔道壁不光滑等原因，使预应力钢绞线与孔道壁接触引起摩擦。任意两个截面之间预应力钢绞线的应力差值就是此两截面间由摩擦引起的预应力损失。可按下式计算:

当( kx+μθ)≤0.2时可按下列近似公式计算:

x---- 从张拉端至计算截面孔道长度(m)、

θ----从张拉端至计算截面曲线孔道部分切线的夹角(rad)

k----孔道每米局部偏差对磨擦的影响系数.

μ----钢绞线与孔道壁的磨擦系数.

1.3预应力筋的应力松弛损失

当预应力筋施加应力到一固定值后，预应力筋的应力将会随时间延长而降低，这种现象就叫应力松弛。各种预应力筋松弛引起的损失可按下式计算：

1.3.1 预应力钢丝﹑钢绞线

普通松弛：

一次张拉ψ=1,超张拉ψ=0.9

低松弛:当 时

当时

1.3.2热处理钢筋

一次张拉 ;超张拉

1.4 混凝土加热养护时,受拉预应力筋与承受拉力设备之间的温差损失

这项损失只发生在采用蒸汽养护混凝土的先张法构件中。为了缩短先张法构件的生产周期，常采用蒸汽加热混凝土养护。在升温时,混凝土与预应力筋之间尚未建立粘结力, 预应力筋将受热伸长,而张拉台座未受热不发生变化,结果预应力筋就被放松而发生应力下降,当温度降低时, 预应力筋已与混凝土粘结成整体无法恢复到原来的状态,于是发生了应力损失.可按下式计算:

△t—为混凝土进行蒸汽养护时,受张拉的预应力筋与承受拉力设备之间的温差(℃)

混凝土弹性压缩引起的应力损失

二、预应力损失的控制

2.1施工因素的控制

2.1.1预应力管道摩擦损失的控制

预埋预应力橡胶管时，应严格控制橡胶管在梁体中的位置,用φ12的钢筋以井字架的形式做成定位网片固定橡胶管,防止橡胶管在施工过程中移动,整个管道要保持圆滑顺直。在跨中橡胶管接头处应保持接口面平整,两管紧靠对齐，至少将其中一橡胶管内的钢绞线伸入另一橡胶管内50cm.接头处再用铁皮包扎严密,主要是防止漏浆.在混凝土的浇注过程中,插入式振捣器不得过分靠近橡胶管,以免将橡胶管振偏.泵送混凝土时要尽量先送至板上,再注入梁内,避免混凝土的冲击导致橡胶管的弯曲.另外采用两端同时张拉也能减小管道摩擦损失.

2.1.2 喇叭口摩擦损失的控制

喇叭口摩擦损失主要是由喇叭口内混凝土和钢绞线间的摩擦引起的,因此当橡胶管拔出后尽快将其喇叭口内的混凝土清理干净,方可减小喇叭口的摩擦损失.

2.2材料性能控制

2.2.1橡胶管的控制。对进场材料逐根检查其外观质量,表面有没有油污及裂纹.外观检查合格后,再从中抽取一定数量的橡胶管检查其直径是否达标.经过以上检查橡胶管材料合格后才能在工程中使用.橡胶管内必须穿一根钢绞线,保证橡胶管的刚度. 当混凝土初凝后用卷扬机将橡胶管拔出,拔出后整齐的放在指定的位置,严禁车辆碾压.

2.2.2锚具的控制。进场的锚具应有出厂合格证及实验报告单,并进行外观检查硬度检查和静载锚固性能试验, 试验合格后方可使用.为了减小锚具变形引起的应力损失,可以采用变形量较小的锚具,并采用超张拉的方法补充其应力损失.

2.3环境因素控制

环境因素的控制主要是混凝土收缩,徐变引起的预应力损失,可以采用普通硅酸盐水泥，控制每立方混凝土中的水泥用量及混凝土的水灰比。加强养护，等到混凝土强度等级达到设计强度时才进行张拉作业,这样可以减小混凝土收缩,徐变引起的应力损失.

参考文献：