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【摘要】：笔者从工程实际出发，阐述了张拉设备选择、张拉理论伸长量计算及实际伸长量量测三个预应力张拉关键点在具体操作中的控制方法。
【关键词】：张拉；理论伸长量；张拉设备；实际伸长量；
【 Abstract 】 : From the engineering practice, this paper expounds the tension equipment selection, tension theory elongation calculation and actual elongation measure three prestressed tensions in the control key points specific operation method.
【 Key Words 】 : tension; theoretical elongation; tension equipment; actual elongation
中图分类号：TU757.1+4 文献标识码：A 文章编号：
前言:
后张法预应力施工工艺由于其设备简单、程序便捷等众多优点，得到了广泛的推广和应用。在后张法预应力结构施工中，由于采用先预埋管道，再浇筑混凝土，后穿束张拉的工艺，因此张拉的质量控制是预应力结构成败的关键。张拉质量控制的主要工作有：张拉设备的选择、张拉理论伸长量的计算和实际伸长量的量测。针对以上问题，文章结合笔者在承秦高速公路秦皇岛段11合同及田德铁路T1合同中方家沟2号大桥40m后张法预应力T梁及右江特大桥连续梁张拉的实际施工经验，浅谈下这三个方面的施工质量控制。
后张法张拉施工质量控制要求；
在施工过程中，为了保证张拉施工质量，预应力张拉要求采用双控，即应力控制为主，伸长量控制为辅，计算伸长量与实际伸长量差值应控制在±6%范围内。
（1）应力控制的要求有：①张拉前应对张拉设备、油压表进行配套标定校核；②张拉过程中若采用两端张拉应同步进行；③张拉完成后应力应达到设计要求；
（2）伸长量控制要求有：①理论伸长量的计算应根据钢束布置、钢束实际弹性模量、钢束截面面积、孔道摩阻等进行计算；②实际伸长量的量测应准确；③计算伸长量与实际伸长量差值应控制在±6%范围内；
后张法张拉质量控制
在后张法预应力结构施工中，由于采用先预埋管道，再浇筑混凝土，后穿束张拉的工艺,因此影响张拉施工质量的因素主要有：①混凝土：混凝土强度及弹性模量、养护龄期；②管道：管道坐标及管道摩阻、管道内清洁度；③钢束：钢束性能（弹性模量及截面面积）；④锚（夹）具：锚（夹）具性能、喇叭口处清洁度；⑤张拉设备：张拉设备型号、标定校核；⑥张拉施工：同步控制及应力控制、理论伸长量计算及量测；其中张拉设备的选择及标定校核、理论伸长量的计算、实际伸长量的量测为张拉施工质量控制的三个关键点，以下对这三个关键点根据笔者的实际施工经验进行分析。
（一）张拉设备的选择与校验标定
1、张拉设备的选择
桥梁工程中的张拉设备通常采用液压千斤顶和配套的高压油泵、压力表及外接油管组成，目前桥梁中多采用OVM系梁锚具，与之配套的为YCD型系列千斤顶、2B系列油泵。根据锚固形式与张拉力大小、张拉伸长量选择千斤顶的型号。一般千斤顶的最大张拉力为最大控制张拉力的1.5倍，行程为钢束张拉伸长量加3～5cm。
2、校验标定
张拉设备在使用前进行全面标定校验，一般在使用超过6个月或200次后需重新进行标定。校验时千斤顶及其配套的油泵、油压表要一一编号，一起配套校验，通过校验可以得到张拉力与压力表之间的关系曲线。校验时通过逐级向千斤顶内充油升压，分别记录油压表读数与压力读数，通过电脑进行回归分析，求得回归线型方程y=ax+b，其中x 为千斤顶负荷，y为油表读数，相关系数γ越接近1，回归方程的可行性越大。
3、实例应用
承秦高速公路秦皇岛段11合同方家沟2号大桥40m后张法预应力T梁中跨N1钢束的最大张拉控制力：P=nApσ控=7×139×0.73×1860×103=1321.1KN，根据千斤顶为最大控制张拉力的1.5倍原则，选用2台YCD200千斤顶进行两端张拉，最大负荷2000KN，通过2台千斤顶（编号分别为1#、2#）与配套的2个油压表（编号分别为0J1006714、1283），进行配套检验，得出2个回归方程：y=0.026x-0.782,γ=0.9999（千斤顶1#与油压表0J1006714配套）；y=0.0278x+0.0796,γ=1.0000（千斤顶2#与油压表1283配套）。张拉程序为： 0→10%σ控→20%σ控→100%σ控（持荷5min）→锚固。为此，通过回归线性方程，得出中跨N1束的千斤顶张拉油压表数据（见表3所列）。
表3 千斤顶张拉力与油压表读数对应表
（二）张拉理论伸长量的计算
1、张拉理论伸长量计算公式
一般施工图纸中已经给出了钢束的理论伸长值，但在施工前应根据桥涵施工规范与设计图纸中的钢束布置图进行复核计算。
依据桥涵施工规范，预应力筋的理论伸长量计算公式为:
△L=PpL/ApEp,
式中：Pp—预应力筋的平均张拉力（N），直线筋取张拉端的拉力，两端张拉的曲线筋计算方法见下：
Pp=P[1-e-(kx+θ)]/(kx+θ)P=σ控×Ap
所以△L= P[1-e-(kx+θ)]×L/(kx+θ)ApEp=[1-e-(kx+θ)]σ控L/ (kx+θ)Ep
式中： L—预应力筋的长度(计算长度);
Ap—预应力筋的截面面积;
Ep—预应力筋的弹性模量(N/mm2),钢绞线E=195±10Gpa;
P—预应力筋的张拉端至张拉力p=σ控Ap;
X—从张拉端至计算截面的孔道长度;
θ—从张拉端至计算截面曲线孔道部分切线的夹角之和(rad);
k—孔道每米局部偏差對摩擦的影响系数;
—预应力筋于孔道壁的摩擦系数；
2、分段计算
后张法预应力筋线型多为直线与曲线组合布置。钢绞线在张拉过程中，由于管道曲线等引起的摩擦力，导致张拉时锚下控制力沿管壁向跨中方向逐渐减少，各段落在计算平均张拉力PP时，张拉端控制力不能都采用控制应力P，而应采用克服摩阻力后的剩余力，所以，各区段的张拉端张拉力为：
P1=P
P2=P1×e-(kx+θ)
……
Pi=Pi-1×e-(kx+θ)
将Pi代入理论公式即可分别算出每段的预应力筋伸长值。通过将整根钢绞线依据设计线型，分为曲线连续段和直线段，来计算每一段的平均张拉力，从而求得每一段的理论伸长值，最后累计求得整根钢绞线的理论伸长值。
3、应用实例
（1）对称曲线
承秦高速公路秦皇岛段11合同方家沟2号大桥40m后张法预应力T梁中跨N1钢束线型为：
通过钢绞线外委试验报告得出：Ap=139mm2，Ep=195.333MPa,设计图纸中给出k=0.0015，=0.25，根据公式编制表格-表1（由于采用两端张拉，钢绞线对称布置，因此可按公式分段计算至跨中，然后乘以2即可）。
理论伸长值为274.5mm ,设计给出的理论伸长值为271.7mm,可见误差很小。通过理论计算校核，采用公式求得的理论伸长值274.5mm来控制张拉伸长量。
（2）非对称曲线
田德铁路右江特大桥右江联（72m+120m+72m）跨连续梁B1钢束布置线型为：
通过钢绞线外委试验报告得出：Ap=140mm2，Ep=195MPa,设计图纸中给出k=0.0025，=0.17，根据公式编制表格-表2，由于钢束采用非对称布置，两端张拉，理论伸长量的计算应从两端分别计算至计算跨中，计算跨中位置为左侧终点应力≈右侧终点应力处，然后将两侧伸长量相加。
求得理论伸长值为209.8mm ,设计给出的理论伸长值为207.1mm,可见误差很小。通过理论计算校核，采用公式求得的理论伸长值207.1mm来控制张拉伸长量。
（三）张拉实际伸长量的量测
1、实际伸长量的计算公式
预应力筋张拉前，应先调整到初应力（10%σ控），再开始张拉和量测伸长值。实际伸长值除张拉时量测的伸长值外，还应加上初应力的推算伸长值。在实际操作中，预应力筋的实际伸长量是从千斤顶的行程上量测计算而来的，具体方法是先调整到初应力（10%σ控），然后加载到20%σ控，最后加载到100%σ控，持荷5min锚固。伸长量计算公式为：ΔL=（ΔL3-ΔL1）+（ΔL2-ΔL1）,式中ΔL1、ΔL2、ΔL3分别为10%、20%、100%张拉力时预应力筋的实际伸长量，其中（ΔL2-ΔL1）为0→10%σ控的推算伸长值。在施工过程中，为保证施工质量，预应力张拉要求采用双孔，即应力控制为主，伸长量控制为辅，计算伸长量與实际伸长量差值应控制在±6%范围内,否则应暂停张拉，待查明原因并采取措施加以调整后，再继续进行张拉。
2、实例应用
承秦高速公路秦皇岛段11合同方家沟2号大桥40m后张法预应力T梁中跨N1钢束的张拉数据见表4；
实测伸长值为273mm,计算伸长值为274.5mm，实测偏差率为-0.55%，在±6%范围内，该钢束的张拉满足设计文件与规范要求。
总结：
预应力张拉是后张法预应力施工中的一个核心工序，直接影响到结构的质量与安全。只有对张拉理论伸长量的精确计算，预应力张拉设备的精心选择，实际伸长值的精确量测与校核，才能确保预应力张拉的施工质量，从而确保整个结构的长久安全与使用。
参考文献：
1、预应力钢绞束伸长量的计算与分析江星 《中国市政工程》2006第6期
2、《公路工程质量检验评定标准》(JTG80/1-2004) 人民交通出版社
3、空间预应力束伸长量的简化计算方法李刚 《山西建筑》 2010第14期
4、非对称预应力连续箱梁钢绞线理论伸长值的计算 刘学康《城市建设理论研究（电子版）2011年17期
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。
【关键词】：张拉；理论伸长量；张拉设备；实际伸长量；
【 Abstract 】 : From the engineering practice, this paper expounds the tension equipment selection, tension theory elongation calculation and actual elongation measure three prestressed tensions in the control key points specific operation method.
【 Key Words 】 : tension; theoretical elongation; tension equipment; actual elongation
中图分类号：TU757.1+4 文献标识码：A 文章编号：
前言:
后张法预应力施工工艺由于其设备简单、程序便捷等众多优点，得到了广泛的推广和应用。在后张法预应力结构施工中，由于采用先预埋管道，再浇筑混凝土，后穿束张拉的工艺，因此张拉的质量控制是预应力结构成败的关键。张拉质量控制的主要工作有：张拉设备的选择、张拉理论伸长量的计算和实际伸长量的量测。针对以上问题，文章结合笔者在承秦高速公路秦皇岛段11合同及田德铁路T1合同中方家沟2号大桥40m后张法预应力T梁及右江特大桥连续梁张拉的实际施工经验，浅谈下这三个方面的施工质量控制。
后张法张拉施工质量控制要求；
在施工过程中，为了保证张拉施工质量，预应力张拉要求采用双控，即应力控制为主，伸长量控制为辅，计算伸长量与实际伸长量差值应控制在±6%范围内。
（1）应力控制的要求有：①张拉前应对张拉设备、油压表进行配套标定校核；②张拉过程中若采用两端张拉应同步进行；③张拉完成后应力应达到设计要求；
（2）伸长量控制要求有：①理论伸长量的计算应根据钢束布置、钢束实际弹性模量、钢束截面面积、孔道摩阻等进行计算；②实际伸长量的量测应准确；③计算伸长量与实际伸长量差值应控制在±6%范围内；
后张法张拉质量控制
在后张法预应力结构施工中，由于采用先预埋管道，再浇筑混凝土，后穿束张拉的工艺,因此影响张拉施工质量的因素主要有：①混凝土：混凝土强度及弹性模量、养护龄期；②管道：管道坐标及管道摩阻、管道内清洁度；③钢束：钢束性能（弹性模量及截面面积）；④锚（夹）具：锚（夹）具性能、喇叭口处清洁度；⑤张拉设备：张拉设备型号、标定校核；⑥张拉施工：同步控制及应力控制、理论伸长量计算及量测；其中张拉设备的选择及标定校核、理论伸长量的计算、实际伸长量的量测为张拉施工质量控制的三个关键点，以下对这三个关键点根据笔者的实际施工经验进行分析。
（一）张拉设备的选择与校验标定
1、张拉设备的选择
桥梁工程中的张拉设备通常采用液压千斤顶和配套的高压油泵、压力表及外接油管组成，目前桥梁中多采用OVM系梁锚具，与之配套的为YCD型系列千斤顶、2B系列油泵。根据锚固形式与张拉力大小、张拉伸长量选择千斤顶的型号。一般千斤顶的最大张拉力为最大控制张拉力的1.5倍，行程为钢束张拉伸长量加3～5cm。
2、校验标定
张拉设备在使用前进行全面标定校验，一般在使用超过6个月或200次后需重新进行标定。校验时千斤顶及其配套的油泵、油压表要一一编号，一起配套校验，通过校验可以得到张拉力与压力表之间的关系曲线。校验时通过逐级向千斤顶内充油升压，分别记录油压表读数与压力读数，通过电脑进行回归分析，求得回归线型方程y=ax+b，其中x 为千斤顶负荷，y为油表读数，相关系数γ越接近1，回归方程的可行性越大。
3、实例应用
承秦高速公路秦皇岛段11合同方家沟2号大桥40m后张法预应力T梁中跨N1钢束的最大张拉控制力：P=nApσ控=7×139×0.73×1860×103=1321.1KN，根据千斤顶为最大控制张拉力的1.5倍原则，选用2台YCD200千斤顶进行两端张拉，最大负荷2000KN，通过2台千斤顶（编号分别为1#、2#）与配套的2个油压表（编号分别为0J1006714、1283），进行配套检验，得出2个回归方程：y=0.026x-0.782,γ=0.9999（千斤顶1#与油压表0J1006714配套）；y=0.0278x+0.0796,γ=1.0000（千斤顶2#与油压表1283配套）。张拉程序为： 0→10%σ控→20%σ控→100%σ控（持荷5min）→锚固。为此，通过回归线性方程，得出中跨N1束的千斤顶张拉油压表数据（见表3所列）。
表3 千斤顶张拉力与油压表读数对应表
（二）张拉理论伸长量的计算
1、张拉理论伸长量计算公式
一般施工图纸中已经给出了钢束的理论伸长值，但在施工前应根据桥涵施工规范与设计图纸中的钢束布置图进行复核计算。
依据桥涵施工规范，预应力筋的理论伸长量计算公式为:
△L=PpL/ApEp,
式中：Pp—预应力筋的平均张拉力（N），直线筋取张拉端的拉力，两端张拉的曲线筋计算方法见下：
Pp=P[1-e-(kx+θ)]/(kx+θ)P=σ控×Ap
所以△L= P[1-e-(kx+θ)]×L/(kx+θ)ApEp=[1-e-(kx+θ)]σ控L/ (kx+θ)Ep
式中： L—预应力筋的长度(计算长度);
Ap—预应力筋的截面面积;
Ep—预应力筋的弹性模量(N/mm2),钢绞线E=195±10Gpa;
P—预应力筋的张拉端至张拉力p=σ控Ap;
X—从张拉端至计算截面的孔道长度;
θ—从张拉端至计算截面曲线孔道部分切线的夹角之和(rad);
k—孔道每米局部偏差對摩擦的影响系数;
—预应力筋于孔道壁的摩擦系数；
2、分段计算
后张法预应力筋线型多为直线与曲线组合布置。钢绞线在张拉过程中，由于管道曲线等引起的摩擦力，导致张拉时锚下控制力沿管壁向跨中方向逐渐减少，各段落在计算平均张拉力PP时，张拉端控制力不能都采用控制应力P，而应采用克服摩阻力后的剩余力，所以，各区段的张拉端张拉力为：
P1=P
P2=P1×e-(kx+θ)
……
Pi=Pi-1×e-(kx+θ)
将Pi代入理论公式即可分别算出每段的预应力筋伸长值。通过将整根钢绞线依据设计线型，分为曲线连续段和直线段，来计算每一段的平均张拉力，从而求得每一段的理论伸长值，最后累计求得整根钢绞线的理论伸长值。
3、应用实例
（1）对称曲线
承秦高速公路秦皇岛段11合同方家沟2号大桥40m后张法预应力T梁中跨N1钢束线型为：
通过钢绞线外委试验报告得出：Ap=139mm2，Ep=195.333MPa,设计图纸中给出k=0.0015，=0.25，根据公式编制表格-表1（由于采用两端张拉，钢绞线对称布置，因此可按公式分段计算至跨中，然后乘以2即可）。
理论伸长值为274.5mm ,设计给出的理论伸长值为271.7mm,可见误差很小。通过理论计算校核，采用公式求得的理论伸长值274.5mm来控制张拉伸长量。
（2）非对称曲线
田德铁路右江特大桥右江联（72m+120m+72m）跨连续梁B1钢束布置线型为：
通过钢绞线外委试验报告得出：Ap=140mm2，Ep=195MPa,设计图纸中给出k=0.0025，=0.17，根据公式编制表格-表2，由于钢束采用非对称布置，两端张拉，理论伸长量的计算应从两端分别计算至计算跨中，计算跨中位置为左侧终点应力≈右侧终点应力处，然后将两侧伸长量相加。
求得理论伸长值为209.8mm ,设计给出的理论伸长值为207.1mm,可见误差很小。通过理论计算校核，采用公式求得的理论伸长值207.1mm来控制张拉伸长量。
（三）张拉实际伸长量的量测
1、实际伸长量的计算公式
预应力筋张拉前，应先调整到初应力（10%σ控），再开始张拉和量测伸长值。实际伸长值除张拉时量测的伸长值外，还应加上初应力的推算伸长值。在实际操作中，预应力筋的实际伸长量是从千斤顶的行程上量测计算而来的，具体方法是先调整到初应力（10%σ控），然后加载到20%σ控，最后加载到100%σ控，持荷5min锚固。伸长量计算公式为：ΔL=（ΔL3-ΔL1）+（ΔL2-ΔL1）,式中ΔL1、ΔL2、ΔL3分别为10%、20%、100%张拉力时预应力筋的实际伸长量，其中（ΔL2-ΔL1）为0→10%σ控的推算伸长值。在施工过程中，为保证施工质量，预应力张拉要求采用双孔，即应力控制为主，伸长量控制为辅，计算伸长量與实际伸长量差值应控制在±6%范围内,否则应暂停张拉，待查明原因并采取措施加以调整后，再继续进行张拉。
2、实例应用
承秦高速公路秦皇岛段11合同方家沟2号大桥40m后张法预应力T梁中跨N1钢束的张拉数据见表4；
实测伸长值为273mm,计算伸长值为274.5mm，实测偏差率为-0.55%，在±6%范围内，该钢束的张拉满足设计文件与规范要求。
总结：
预应力张拉是后张法预应力施工中的一个核心工序，直接影响到结构的质量与安全。只有对张拉理论伸长量的精确计算，预应力张拉设备的精心选择，实际伸长值的精确量测与校核，才能确保预应力张拉的施工质量，从而确保整个结构的长久安全与使用。
参考文献：
1、预应力钢绞束伸长量的计算与分析江星 《中国市政工程》2006第6期
2、《公路工程质量检验评定标准》(JTG80/1-2004) 人民交通出版社
3、空间预应力束伸长量的简化计算方法李刚 《山西建筑》 2010第14期
4、非对称预应力连续箱梁钢绞线理论伸长值的计算 刘学康《城市建设理论研究（电子版）2011年17期
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。