劉 罡

（銅陵市建筑設(shè)計(jì)院，安徽 銅陵 244000）

一、引言

本文所述的預(yù)應(yīng)力張拉方式，是指采用一端張拉與兩端張拉。施工規(guī)范（JTJ041-2000）規(guī)定“對(duì)曲線預(yù)應(yīng)力筋或長(zhǎng)度大于等于25米的直線預(yù)應(yīng)力筋，宜在兩端張拉”。也常有人簡(jiǎn)單地認(rèn)為兩端張拉總是優(yōu)于一端張拉。實(shí)際上，應(yīng)采用一端張拉，還是兩端張拉，取決于張拉錨固后預(yù)應(yīng)力束的有效預(yù)應(yīng)力大小及其分布特征，一般應(yīng)使預(yù)應(yīng)力損失小，有效預(yù)應(yīng)力沿長(zhǎng)度分布均勻。

采用一端張拉，施工簡(jiǎn)便，僅一端存在錨固回縮，總錨固損失小，但固定端張拉摩擦損失大。采用兩端張拉，施工難度增大，兩端均存在錨固回縮，總錨固損失大，但張拉摩擦損失小。

兩種張拉方式各有其特點(diǎn)和適用條件，這些適用條件涉及預(yù)應(yīng)力束的長(zhǎng)度、曲線筋的曲率轉(zhuǎn)角、錨具種類(lèi)及預(yù)留孔道的成型方式等。其中預(yù)留孔道的成型方式與摩擦系數(shù)k、μ 的取值相關(guān)，盡管設(shè)計(jì)規(guī)范已給出了摩擦系數(shù)的取值，但由于摩擦系數(shù)的各種試驗(yàn)結(jié)果差異較大，所以對(duì)摩擦系數(shù)的取值仍存在爭(zhēng)議。不同的摩擦系數(shù)取值將對(duì)設(shè)計(jì)和張拉方式產(chǎn)生影響。對(duì)于金屬波紋管孔道與鋼鉸線，規(guī)范對(duì)摩擦系數(shù)取值為k=0.0015，μ=0.25。對(duì)于無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力束k=0.004，μ=0.12。

本文針對(duì)簡(jiǎn)支梁橋上部結(jié)構(gòu)中的預(yù)應(yīng)力混凝土30米跨T梁，通過(guò)錨具回縮量的施工實(shí)測(cè)，并根據(jù)錨固損失的理論計(jì)算，提出采用一端張拉優(yōu)于兩端張拉的施工建議。

二、預(yù)應(yīng)力束布置

30米T形截面梁如圖1。其中預(yù)應(yīng)力束布置曲線有三種，本文以在梁端升起高度最大的預(yù)應(yīng)力束為例，進(jìn)行錨固損失的影響計(jì)算，該束曲線段的彎曲轉(zhuǎn)角最大，θ=0.215rad,相應(yīng)地摩擦損失最大，錨固損失的影響長(zhǎng)度也最短。若該束計(jì)算應(yīng)采用一端張拉，則其它束更應(yīng)如此。該束兩端曲線段的水平投影長(zhǎng)度均為11.7m，中部水平直線段長(zhǎng)6.54m。

圖1. 梁預(yù)應(yīng)力束布置

三、錨固回縮量實(shí)測(cè)

預(yù)應(yīng)力張拉施工中要求進(jìn)行錨具回縮量實(shí)測(cè)。回縮量大則預(yù)應(yīng)力損失大，其值與錨具種類(lèi)及張拉工藝有關(guān)，是在一定范圍內(nèi)波動(dòng)的。新設(shè)計(jì)規(guī)范對(duì)各類(lèi)錨具回縮量的取值范圍在1-8mm。本文工程采用YM15－6、7型錨具，新規(guī)范的回縮量取值為6-8mm。根據(jù)本工程張拉錨固過(guò)程中的實(shí)測(cè)，穿心式千斤頂張拉力由最大降至零過(guò)程中，活塞內(nèi)縮量的實(shí)測(cè)值在11-15mm不等，該實(shí)測(cè)值包括錨具回縮量，也包括工作錨與工具錨之間鋼絞線的彈性恢復(fù)變形。工作錨與工具錨之間鋼絞線的長(zhǎng)度mm，則其彈性恢復(fù)變形可按下式計(jì)算。

則錨具回縮量α=δ-αe=5.3-9.3mm，下面取平均值進(jìn)行計(jì)算，即取α=7.3mm。該實(shí)測(cè)值大于舊規(guī)范取值，與現(xiàn)行設(shè)計(jì)規(guī)范較吻合。

四、錨固損失的影響長(zhǎng)度

錨固損失由錨具回縮引起。當(dāng)無(wú)孔道摩擦?xí)r，錨固損失由預(yù)應(yīng)力束全長(zhǎng)均勻承擔(dān)。實(shí)際上，由于孔道摩擦的存在，錨固損失在張拉端最大，然后沿束長(zhǎng)逐漸減小，直至消失；孔道摩擦使錨固損失的影響范圍縮小。從張拉端至錨固損失消失的范圍，稱為錨固損失的影響長(zhǎng)度，記為L(zhǎng)f。錨固損失的影響長(zhǎng)度與孔道摩擦系數(shù)、曲線束轉(zhuǎn)角、錨具回縮量相關(guān)。錨固損失的影響長(zhǎng)度與張拉方式的關(guān)系如下：

錨固損失影響長(zhǎng)度的計(jì)算原理，是根據(jù)錨具回縮量與其影響長(zhǎng)度范圍內(nèi)鋼絞線的總變形相協(xié)調(diào)，建立變形協(xié)調(diào)方程。即：

式中：ω—錨固損失的應(yīng)力圖形面積。

假設(shè)本文所述T梁鋼絞線錨固損失消失于中部水平段，則預(yù)應(yīng)力束錨固損失計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖2。圖中m1、m2分別表示曲線和直線段孔道摩擦損失的斜率，計(jì)算公式如下：

圖2. 錨固損失計(jì)算簡(jiǎn)圖

錨固損失的應(yīng)力圖形面積按下式計(jì)算：

對(duì)于金屬波紋管孔道與鋼鉸線，將k=0.0015，μ=0.25，α=7.3×10-3m，L1=11.7m，θ=0.215rad，σcom=1395MPa等，均代入上式，計(jì)算得：Lf＝16.4m。

對(duì)于無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力束，將k=0.04，μ=0.12，α=7.3×10-3m，L1=11.7m，θ=0.215rad，σcom=1395MPa等，均代入上式，計(jì)算得：Lf＝13.5m。

顯然，對(duì)于金屬波紋管孔道的有粘結(jié)鋼鉸線，計(jì)算結(jié)果＞＝15m，即實(shí)際錨固損失影響范圍已超過(guò)中部預(yù)應(yīng)力束的水平段，進(jìn)入遠(yuǎn)離張拉端的曲線段。如若采用兩端張拉方式，則不僅增加施工難度，且跨中預(yù)應(yīng)力束將受到來(lái)自兩端錨固損失的共同影響，使跨中截面錨固損失增加一倍，其有效預(yù)應(yīng)力進(jìn)一步降低。所以，采用一端張拉方式優(yōu)于兩端張拉。

對(duì)于無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力束，Lf＝13.5m，錨固損失的影響范圍，對(duì)于30m的梁，接近跨中，也可采取一端張拉；對(duì)于25m的梁，已超過(guò)跨中，宜采取一端張拉。

上述計(jì)算分析是針對(duì)無(wú)反彎點(diǎn)的曲線預(yù)應(yīng)力束，當(dāng)于有反彎點(diǎn)的情況，θ 值增加，錨固損失的影響范圍隨之縮小，適合一端張拉的預(yù)應(yīng)力束的長(zhǎng)度也相應(yīng)縮短。反之，對(duì)于直線束，適宜采用一端張拉的預(yù)應(yīng)力束的長(zhǎng)度將更長(zhǎng)。

五、結(jié)論

從預(yù)應(yīng)力錨固損失的影響范圍，及合理減少?gòu)埨┕るy度和工作量考慮，適宜采用一端張拉的預(yù)應(yīng)力梁的長(zhǎng)度可適當(dāng)放寬，即對(duì)于30m長(zhǎng)無(wú)反彎點(diǎn)的曲線預(yù)應(yīng)力束，有粘結(jié)鋼鉸線宜采用一端張拉方式，無(wú)粘結(jié)鋼鉸線可采用一端張拉方式。

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