浅谈预应力

浅谈预应力T梁反拱度的施工控制
陈治雄
福建省榕圣市政工程股份有限公司
摘要：本文通过工程实例，分析了施工中影响反拱度大小的因素，提出从施加预应力大小，T梁底模形状及钢铰线伸长值等三个方面控制反拱度大小的方法。

关键词：反拱度、预应力、伸长值
Abstract: The paper analyses the factors of influence on contrary deflection and put forward the treatment method of control the contrary deflection from prestressing, teebeam form and strain.
Keywords: contrary deflection prestressing strain
前言：
随着预应力理论的走向成熟，预应力在大型桥梁施工中得到更广泛的应用。

在预应力施工中，预应力损失包括预留孔道弯起，锚具变形，混凝土强性压缩等方面的内容。

在施工中，主要是根据张拉应力与理论伸长性（应变）进行现场控制，以观测和鉴定预应力施加法是否已满足设计所要求的使用效果。

事实上，当二者均达到要求时，路径较大的预应力混凝土构件因偏心预加力N y引起的反拱度f D对桥面铺装等后续工序施工的影响最大。

但是在施工时，往往会因为施加张拉应力，大梁模板制作时未考虑预拱度而造成实际的反拱度值与理论值有差异。

故在张拉之后，造成桥面水泥混凝土铺装层厚度不够，最后，只好通过调整下部构造或调整线路纵坡的方法来填补差值，造成工期延续和经济损失。

因此，在预应力T梁施工时，预先控制好反拱度极为重要。

本文将以我司施工的福光南路Ⅰ合同段光明港大桥T梁施工为例，从预应力T梁预制阶段对T梁模板形状的控制来控制反拱度。

以及在T梁预应力施加阶段通过对张拉力及钢铰线应变值的控制来控制反拱度值。

工程概述：
福光南路Ⅰ合同段光明港大桥桥梁总宽30.5米，斜度为100，上部结构采用6×26米预应力简支T梁，梁高1.5米。

预应力T梁用40号砼预制，预应力钢铰线采用ASTMA416-900，全称抗拉强度1860Mpa，采用两端张拉。

预应力张拉在砼强度达到
设计强度的80%后进行。

施加预应力采用张拉吨位与引伸量双控制，并在张拉后及时锚固、压浆。

T梁尺寸及预应力孔道的的布设如下图：
本文以该工程为例，从T梁预制及T梁预应力施加两个阶段对反拱度进行施工控制。

第一阶段：T梁与只时对T梁底模进行控制，其控制方法为:先进行跨中反拱度值的理论计算，根据理论计算的反拱度值，通过二次抛物线方程式来计算T梁底模的曲线。

按造二次抛物线的反拱度曲线进行模板安装，具体过程如下：
一、先进行跨中反拱度的计算
为了准确地控制好反拱度，首先需对预应力T梁张拉后的反拱度进行准确的理论计算，以便在大梁底模预制时预留一个反拱度。

我们知道，预应力构件在施工阶段主要存在由偏心预应力引起的反拱度，预应力损失引起的挠度及梁自重产生的挠度。

因此
在施工时，我们需精确计算时，预应力引起的跨中反拱度，自重产生的挠度及预应力损失引起的挠度，即可算出T 梁在安装后的反拱度。

其计算如下：
（一）计算由预加应力引起的跨中反拱度，可用如下公式计算：
∑⎰=n L x j
n p d I E m my f 1002 式中: fp2 — 由初始张拉力p2作用下的跨中短期挠度
My0 — 张拉力锚固时各根钢束的预加弯矩
M — 单位力作用在跨中时所产生的弯矩
L — 梁的计算跨径
Ij — 截面惯矩
Eh — 弹性模量
本工程中n=10，Eh=3.3×104
Mpa ，L=25.10MPa
通过计算本工程的跨中反拱度 )(5110100mm d Ii
En M my f i L x pi -=⋅⋅⋅=∑⎰= （二）计算由T 梁自重产生的跨中挠度f gi ，由T 梁自重产生的跨中挠度可由下式计算：
j h gi gi I E L M f ⋅⋅⋅=2485
条件：Mg1 — 梁自重产生的弯矩。

通过计算由T 梁自重产生的跨中挠度f g1
)(6.124852mm I E L M f j
h gi gi =⋅⋅⋅= （三）计算由于应力损失发生后的预加力P e 所引起的挠度值.可按下式计算：
mm p p f f i
e pi pe 4.7=⋅= P e — 为有效预加力
P i — 为初始预加力
故本工程的预应力T 梁反拱度为：
f1=f pi ＋f pe +f gi =-51+12.6+7.4=-30（mm ）
二、根据理论计算的跨中反拱度值，利用二此抛物线方程式对T 梁底模进行曲线控制具体方法如下：
本工程桥梁梁长为26米，设反拱度抛物线的顶点在跨中，二次抛物线方程式为y=kx 2。

当y=3cm ，x=13m 时，故00018.0131303.0=⨯=K 以跨中为起点值两边对称设置y 值，则：
x=0（m ） y=0（cm ）
x=3（m ） y=0.5（cm ）
x=6（m ） y=0.65（cm ）
x=12（m ） y=2.6（cm ）
x=13（m ） y=3.0（cm ）
故底板设置时可按如下反拱度曲线示意图来布设。

第二阶段：在T梁预应力施加时通过控制张拉力及钢铰线的应变值来控制反拱度，其具体措施如下：
1、首先施工中应做好张拉力的计算：
根据设计图纸，光明港大桥强钢丝标准强度为R b y=1860Mpa，张拉控制应力[δ]=1395Mpa，每份∮5丝A g=294.525mm2， E h=3.3×104Mpa，则：
张拉力P=A g [δ]=410.86KN/n
施工中选用两套YZ-85型的油压千斤顶和2B-500型的电动油泵，两端同时施加预应力至结束。

假设各套机具的回归议程式为：
y1=1.25+0.1169x1，γ1=0.999. 996
y2=0.6+0.12x2，γ1=0.999. 995
式中：y1、y2—油表续数（Mpa）
x1、x2—各阶段要求达到的张拉力（KW）按照上列公式我们可用表列出，张拉力、油表1、油表2之间的关系数值，其表如下：
现场拉制张拉力、油表读数一览表：
2、现场预应力施加，我们在施工时根据上表的计算结果，根据实验室提供的混凝土强度报告，T梁的砼强度达到80%时，即可进行T梁预应力的施加，预应力预应应严格按张拉方法进行，两端同时均匀施加应力达到105% [δ]时。

即油表读数分别为51.68与52.37时，应停止加载，持荷3～5min后，油表指针自动回落
至100%～101% [δ]之间，可放松油泵，即预应力施加结束。

3、通过计算理论伸长值来控制施工应变以达到控制反拱度的方法。

现在常有的理论伸长值计算公式主要有以两种：
（1）《公路桥涵施工技术规范》JTJ040-89
μθ
δμθ+-⨯=∆+-kx e E KL L kx g )
(1 （2）日本《预应力混凝土结构》提供的经验公式：
μθ
μθδ++++⨯=∆kx kx E KL
L g 122 式（1）、式（2）中：
My0 — 钢丝末有效长度（m ）
μ — 预应力钢材系数，式（1）为0.55，式（2）中为0.30 ；
θ — 预留孔道弯起弧度（rad ）
k — 成孔器系数，式（1）中取0.0015，式（2）中取0.004 根据泉厦高速公路A 合同段玉兰中桥3×25m 后张预应力混凝土T 梁桥施工统计24.5的结果来看：（施工统计数据略具体详见《泉厦高速公路论文案》施工集），从该工程提供的数据看，实现与理论公式（1）计算所得的偏差在6%之间的共11点，占45%，在7%之间的共14点，占58.33%，而公式（2）计算结果所得的偏差在6%之间的为14点，占58.33%，偏差在7%之间的为20点，占83.33%。

从理论计算与实测数据的对比来看，公式（2）
更接近与施工现场（规范要求允许偏差为6%）。

因此在现场施工时采用且本《预应力混凝土结构》，提供的经验公式将更有利于现场施工。

综上所述，预应力T梁的反拱度控制。

在预应力理论较为成熟的今天，我们施工队伍要有操作娴熟的施工工人，选用性能预应力材料，在设计人员精心设计、富有经验的业主、监理、承包商多方共同努力密切配合下，从预应力的精确理论计算来控制现场的严格按规范施工。

预加应力控制过程中的反拱度将不成影响施工的一个难题。

参考文献：
《桥梁计算示例集》人民交通出版社 1991年《泉厦高速公路论文集》人民交通出版社 1998年《结构设计原理》人民交通出版社 1997年《桥梁工程施工手册》人民交通出版社 1998年《城市道路与桥梁设计规范》中国建筑工业出版社 1997年。