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預(yù)制箱梁的張拉強(qiáng)度計算
信息來源：www.juntt.cn | 發(fā)布時間：2025年04月15日
## 一、張拉強(qiáng)度計算的重要性
預(yù)制箱梁在承受荷載時，其內(nèi)部應(yīng)力分布復(fù)雜。張拉作業(yè)通過對預(yù)應(yīng)力鋼束施加拉力，使箱梁產(chǎn)生預(yù)壓應(yīng)力，從而提高箱梁的抗裂性能和承載能力。如果張拉強(qiáng)度計算不準(zhǔn)確，可能會出現(xiàn)以下問題：
1. **強(qiáng)度不足**：導(dǎo)致箱梁在使用過程中過早出現(xiàn)裂縫，影響結(jié)構(gòu)的耐久性和安全性。
2. **過度張拉**：不僅會增加施工成本，還可能對箱梁結(jié)構(gòu)造成損傷，降低其使用壽命。
因此，準(zhǔn)確的張拉強(qiáng)度計算是保證預(yù)制箱梁質(zhì)量的基礎(chǔ)，嚴(yán)格按照相關(guān)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。
## 二、張拉強(qiáng)度計算的依據(jù)與參數(shù)
1. **設(shè)計文件**：設(shè)計圖紙中明確規(guī)定了預(yù)制箱梁的各項設(shè)計參數(shù)，如混凝土強(qiáng)度等級、預(yù)應(yīng)力鋼束的規(guī)格和布置等，這些是張拉強(qiáng)度計算的基本依據(jù)。
2. **材料性能**：混凝土的抗壓強(qiáng)度、彈性模量以及預(yù)應(yīng)力鋼束的抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值等材料性能指標(biāo)，對張拉強(qiáng)度計算結(jié)果有著直接影響。
3. **施工工藝**：包括張拉設(shè)備的精度、張拉程序等施工工藝因素，也需要在計算中予以考慮。
## 三、張拉強(qiáng)度計算的方法與步驟
1. **確定張拉控制應(yīng)力**：根據(jù)設(shè)計要求和相關(guān)規(guī)范，確定預(yù)應(yīng)力鋼束的張拉控制應(yīng)力值。張拉控制應(yīng)力不宜過高或過低，過高可能導(dǎo)致鋼束脆斷，過低則無法有效發(fā)揮預(yù)應(yīng)力的作用。
2. **計算預(yù)應(yīng)力損失**：預(yù)應(yīng)力損失包括錨具變形和鋼筋內(nèi)縮引起的損失、預(yù)應(yīng)力筋與孔道壁之間的摩擦損失、混凝土加熱養(yǎng)護(hù)時受張拉的預(yù)應(yīng)力筋與承受拉力的設(shè)備之間的溫差損失等。準(zhǔn)確計算各項預(yù)應(yīng)力損失，對于確定實(shí)際的張拉強(qiáng)度至關(guān)重要。
3. **計算有效預(yù)應(yīng)力**：有效預(yù)應(yīng)力等于張拉控制應(yīng)力減去預(yù)應(yīng)力損失。它是作用在箱梁上的實(shí)際預(yù)應(yīng)力值，用于后續(xù)的結(jié)構(gòu)分析和強(qiáng)度計算。
4. **進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析**：根據(jù)箱梁的結(jié)構(gòu)形式、尺寸以及所承受的荷載情況，采用合適的結(jié)構(gòu)分析方法，如有限元分析或結(jié)構(gòu)力學(xué)計算，確定箱梁在預(yù)應(yīng)力作用下的應(yīng)力分布和變形情況。
5. **強(qiáng)度驗算**：將計算得到的有效預(yù)應(yīng)力與箱梁在使用階段可能承受的荷載產(chǎn)生的應(yīng)力疊加，進(jìn)行強(qiáng)度驗算。確保箱梁在各種工況下的應(yīng)力均滿足設(shè)計要求，即不超過混凝土的抗壓強(qiáng)度設(shè)計值和預(yù)應(yīng)力鋼束的抗拉強(qiáng)度設(shè)計值。
## 四、計算實(shí)例
以某預(yù)制箱梁工程為例，其設(shè)計參數(shù)如下：
- 混凝土強(qiáng)度等級：C5，混凝土抗壓強(qiáng)度設(shè)計值$f_{cd}=22.4MPa$
- 預(yù)應(yīng)力鋼束采用高強(qiáng)度低松弛鋼絞線，規(guī)格為$186MPa$級，公稱直徑$15.2mm$，單根鋼絞線截面積$A_{p}=14mm^{2}$
- 箱梁跨徑$L=3m$，梁高$h=2m$，腹板厚度$t_{w}=.2m$，頂板厚度$t_{c}=.25m$，底板厚度$t_{b}=.2m$
1. **確定張拉控制應(yīng)力**：根據(jù)規(guī)范要求，張拉控制應(yīng)力$\sigma_{con}$取$.75f_{ptk}=.75\times186 = 1395MPa$
2. **計算預(yù)應(yīng)力損失**：
- 錨具變形和鋼筋內(nèi)縮引起的損失$\sigma_{l1}$：根據(jù)錨具類型和鋼束長度，計算得到$\sigma_{l1}=2MPa$
- 預(yù)應(yīng)力筋與孔道壁之間的摩擦損失$\sigma_{l2}$：通過計算孔道長度、曲率等參數(shù)，得出$\sigma_{l2}=3MPa$
- 混凝土加熱養(yǎng)護(hù)時受張拉的預(yù)應(yīng)力筋與承受拉力的設(shè)備之間的溫差損失$\sigma_{l3}$：考慮到實(shí)際施工情況，取$\sigma_{l3}=15MPa$
- 預(yù)應(yīng)力損失總和$\sigma_{l}=\sigma_{l1}+\sigma_{l2}+\sigma_{l3}=2 + 3 + 15 = 65MPa$
3. **計算有效預(yù)應(yīng)力**：有效預(yù)應(yīng)力$\sigma_{pe}=\sigma_{con}-\sigma_{l}=1395 - 65 = 133MPa$
4. **進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析**：采用有限元軟件對箱梁進(jìn)行建模分析，考慮箱梁自重、二期恒載以及活載等作用，計算得到箱梁在跨中截面的應(yīng)力分布情況。
5. **強(qiáng)度驗算**：跨中截面在預(yù)應(yīng)力和外荷載共同作用下的大壓應(yīng)力為$\sigma_{c}=18MPa$，小于混凝土抗壓強(qiáng)度設(shè)計值$f_{cd}=22.4MPa$；大拉應(yīng)力為$\sigma_{t}=3MPa$，滿足設(shè)計要求。
通過以上計算實(shí)例可以看出，嚴(yán)格按照張拉強(qiáng)度計算的方法和步驟進(jìn)行操作，能夠確保預(yù)制箱梁的張拉施工符合設(shè)計要求，保證結(jié)構(gòu)的安全可靠。
## 五、結(jié)論
預(yù)制箱梁的張拉強(qiáng)度計算是一個復(fù)雜而嚴(yán)謹(jǐn)?shù)倪^程，涉及到多個方面的因素。在實(shí)際工程中，高度重視張拉強(qiáng)度計算工作，依據(jù)準(zhǔn)確的設(shè)計文件和材料性能參數(shù)，采用科學(xué)合理的計算方法，嚴(yán)格按照規(guī)范要求進(jìn)行計算和驗算。只有這樣，才能保證預(yù)制箱梁的張拉施工質(zhì)量，為整個橋梁工程的安全與穩(wěn)定奠定堅實(shí)基礎(chǔ)。施工單位應(yīng)加強(qiáng)技術(shù)管理，提高計算人員的專業(yè)素質(zhì)，確保張拉強(qiáng)度計算工作的準(zhǔn)確性和可靠性。同時，監(jiān)理單位和質(zhì)量監(jiān)督部門也應(yīng)加強(qiáng)對張拉強(qiáng)度計算過程和結(jié)果的監(jiān)督檢查，共同保障工程質(zhì)量。
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