[科普中国]-钢腱伸长

钢腱伸长量多指预应力下每根钢腱的伸长量。伸长量的计算可分为两个部分：不考虑沿钢腱的摩擦损失和考虑沿钢腱上的摩擦损失。

概念钢腱伸长量指每根钢腱在预应力的作用下的伸长量。在工程上，必须预先计算知道钢腱的伸长量。伸长量的计算分为两种情况：不考虑摩擦力和考虑摩擦力。1

钢腱伸长量的计算不考虑沿钢腱的摩擦损失若钢腱均均一应力 沿其全长 的伸长量可由下式计算得到：

在预力超过该纲腱比例限值时。上式就不可应用，需另参考应力-应变图，求出 的相对应值。

在钢腱施预拉以前。常有若干定量的松弛。如用填隙版的Prescon系统，常计算填隙片长度此松弛必需酌减。再者可能要扣除干缩于在预拉时混凝土的弹性缩短。故填隙片的长度，必等于纲腱的弹性伸长，再加钢腱内的松弛量，以及预力转移时的混凝土缩短。相反，钢腱的弹性伸长量，必由外表伸畏量(apparent elongation)，减去初始松弛(initial slack)以及混凝士的弹性缩短而得。

此钢腱内的松弛量极不易准确决定。因此，通常给出初始拉力 ，然后测得其伸长量 。其次不考虑混凝土的缩短作用，而钢腱的总弹性伸长量可由下式计算1：

伸长量=

例题：

一Prescon纲索18.3m长(见图1)，在一端预拉，其初始预力，刚在预力转移时，达到1035MPa。假定在钢索内并无松弛。在预力转移时混凝土干缩为0.0002。并在混凝土中的平均压缩沿钢腱全长为5.5MPa。用 =26，000 MPa， =200，000 MPa。计算所需填隙片的长度，并忽略填隙片的弹性缩短，与沿钢腱的摩擦力。

解：

钢材的弹性伸长量为：

由干缩所引起的混泥土缩短为：

填隙片的长度为：

若需102mm长的填隙片插入端锚中，在预应力转移后，钢腱仅剩1035MPa的初始预力。1

考虑沿钢腱上的摩擦损失具一定半径R的一根弯曲钢腱，在离开千斤顶端某距离的骷点上，其应力为：

由变化到的应力，在弯曲钢腱全长上的平均应力为：

上式在图2中，用圆解分析，其中虚线给出了的值。

钢腱全长L上的全拉伸量为：

若作近似值解答，与的中值，可用来计算其伸长量；于是得：

例题：

一钢腱24.4 m长，若沿该圆形曲线上施预拉（图2），R为31m。1240MPa的单位预应力经由千斤顶端施加，并获得其总伸长量为122mm。已知=210，000MPa，试计算该钢腱远端处的应力。

解：

近似法钢腱中平均应力为：

因最大应力为1240MPa，假定应力依均一减小，则其最小应力为860MPa。

正确解法给出。1

钢腱施拉钢腱施拉之前，必须检视所有抓握器等是否装置妥善，否则，冒然施拉。极易造成危险。校正施拉机上拉力表之准确性，使于钢腱伸长量计算之拉力误差在5%以内。

检查无误后，即可将施拉械放至梁施拉端的锚柱外，将穿有钢腱并已装妥抓握器(或铆钉头)的钢钣于施拉械前端的端钣或环钣锁牢。即可准备施拉。

施拉作业，最好于当地气温与梁身混凝土温度相若时施行，如气温低于混凝土温度甚多时。则在前算钢腱伸长量外，虑另加因温度差而增加的伸长量。应注意施拉时钢腱的应力不得超过最低终极强度的80%。

施拉械(tensioning machine)多为油压动力，亦如一般的油压千斤顶(oil jack)，其上附有压力表。用以显示施拉的拉力。

在进行预力施拉之前。应先将各钢钢腱拉紧，使其无松弛(slack)或下垂(sag)现象。然后于各钢腱紧贴梁端端模处以油漆作一标记，作为将来计算钢腱伸长量的基准线，同时记录此时施拉械上压力表的拉力读数。作为初读数，并予以推算施拉至应有拉力时的末读数，作属为将来施拉时控制拉力之需。

前述各项作业完成后，始可进行施拉。施拉时启动油压机开关阀。千斤顶即缓缓拉动贴于锚柱面上的钢腱(个别施拉法)或穿有钢腱的厚钢钣，由于各钢腱已与钢钣锁紧，因而施拉之拉力，即透过厚钢钣而均匀分布于各钢腱承受，钢腱受拉时，因其弹性的特性而伸长，此畴时必须贯注全神于施拉械之压力表。待其读数到达预先计算之末读数时。应即停止施拉。并将拉力固定于此末读数上，随即于梁端端模处依前在钢腱上标示之基线，量取其伸长量，以其与事先由拉力与应变曲线上计算所得的伸长量相印证，如两者无误或极为接近时，应即视属为恰当，倘未达预定伸长量时，应再施加拉力，直至达到钢腱有足够的伸长量时为止(所施拉力已达计算所需而其伸长量未达预定长度的原因，是因钢腱伸长时可能遭遇若干装置摩擦而产生拉力损耗之故)。至此，则即认定钢腱上承受的拉力已达预先计算的所需，应即完全停止施拉。如施拉端使用抓握器，应即将锥型梢全力推挤至套筒中空之内，以至完全将钢腱锁紧为止，一般多于千斤顶上装设推挤装置，在施拉的同时自动推挤。如是铆钉头松懈时，则铆钉头即因施拉而自动锁紧于钢钣之上。待抓握器完全锁紧后，始可松脱施拉器，完成施拉作业。此时的钢腱即在两端抓握器锁固下，维持施拉时的拉力。2

本词条内容贡献者为:

何星 - 副教授 - 上海交通大学