## 一、张拉强度计算的重要性
预制箱梁在承受荷载时，其内部应力分布复杂。张拉作业通过对预应力钢束施加拉力，使箱梁产生预压应力，从而提高箱梁的抗裂性能和承载能力。如果张拉强度计算不准确，可能会出现以下问题：
1. **强度不足**：导致箱梁在使用过程中过早出现裂缝，影响结构的耐久性和安全性。
2. **过度张拉**：不仅会增加施工成本，还可能对箱梁结构造成损伤，降低其使用寿命。
因此，准确的张拉强度计算是保证预制箱梁质量的基础，严格按照相关规范和标准进行。
## 二、张拉强度计算的依据与参数
1. **设计文件**：设计图纸中明确规定了预制箱梁的各项设计参数，如混凝土强度等级、预应力钢束的规格和布置等，这些是张拉强度计算的基本依据。
2. **材料性能**：混凝土的抗压强度、弹性模量以及预应力钢束的抗拉强度标准值等材料性能指标，对张拉强度计算结果有着直接影响。
3. **施工工艺**：包括张拉设备的精度、张拉程序等施工工艺因素，也需要在计算中予以考虑。
## 三、张拉强度计算的方法与步骤
1. **确定张拉控制应力**：根据设计要求和相关规范，确定预应力钢束的张拉控制应力值。张拉控制应力不宜过高或过低，过高可能导致钢束脆断，过低则无法有效发挥预应力的作用。
2. **计算预应力损失**：预应力损失包括锚具变形和钢筋内缩引起的损失、预应力筋与孔道壁之间的摩擦损失、混凝土加热养护时受张拉的预应力筋与承受拉力的设备之间的温差损失等。准确计算各项预应力损失，对于确定实际的张拉强度至关重要。
3. **计算有效预应力**：有效预应力等于张拉控制应力减去预应力损失。它是作用在箱梁上的实际预应力值，用于后续的结构分析和强度计算。
4. **进行结构分析**：根据箱梁的结构形式、尺寸以及所承受的荷载情况，采用合适的结构分析方法，如有限元分析或结构力学计算，确定箱梁在预应力作用下的应力分布和变形情况。
5. **强度验算**：将计算得到的有效预应力与箱梁在使用阶段可能承受的荷载产生的应力叠加，进行强度验算。确保箱梁在各种工况下的应力均满足设计要求，即不超过混凝土的抗压强度设计值和预应力钢束的抗拉强度设计值。
## 四、计算实例
以某预制箱梁工程为例，其设计参数如下：
- 混凝土强度等级：C5，混凝土抗压强度设计值$f_{cd}=22.4MPa$
- 预应力钢束采用高强度低松弛钢绞线，规格为$186MPa$级，公称直径$15.2mm$，单根钢绞线截面积$A_{p}=14mm^{2}$
- 箱梁跨径$L=3m$，梁高$h=2m$，腹板厚度$t_{w}=.2m$，顶板厚度$t_{c}=.25m$，底板厚度$t_{b}=.2m$
1. **确定张拉控制应力**：根据规范要求，张拉控制应力$\sigma_{con}$取$.75f_{ptk}=.75\times186 = 1395MPa$
2. **计算预应力损失**：
- 锚具变形和钢筋内缩引起的损失$\sigma_{l1}$：根据锚具类型和钢束长度，计算得到$\sigma_{l1}=2MPa$
- 预应力筋与孔道壁之间的摩擦损失$\sigma_{l2}$：通过计算孔道长度、曲率等参数，得出$\sigma_{l2}=3MPa$
- 混凝土加热养护时受张拉的预应力筋与承受拉力的设备之间的温差损失$\sigma_{l3}$：考虑到实际施工情况，取$\sigma_{l3}=15MPa$
- 预应力损失总和$\sigma_{l}=\sigma_{l1}+\sigma_{l2}+\sigma_{l3}=2 + 3 + 15 = 65MPa$
3. **计算有效预应力**：有效预应力$\sigma_{pe}=\sigma_{con}-\sigma_{l}=1395 - 65 = 133MPa$
4. **进行结构分析**：采用有限元软件对箱梁进行建模分析，考虑箱梁自重、二期恒载以及活载等作用，计算得到箱梁在跨中截面的应力分布情况。
5. **强度验算**：跨中截面在预应力和外荷载共同作用下的大压应力为$\sigma_{c}=18MPa$，小于混凝土抗压强度设计值$f_{cd}=22.4MPa$；大拉应力为$\sigma_{t}=3MPa$，满足设计要求。
通过以上计算实例可以看出，严格按照张拉强度计算的方法和步骤进行操作，能够确保预制箱梁的张拉施工符合设计要求，保证结构的安全可靠。
## 五、结论
预制箱梁的张拉强度计算是一个复杂而严谨的过程，涉及到多个方面的因素。在实际工程中，高度重视张拉强度计算工作，依据准确的设计文件和材料性能参数，采用科学合理的计算方法，严格按照规范要求进行计算和验算。只有这样，才能保证预制箱梁的张拉施工质量，为整个桥梁工程的安全与稳定奠定坚实基础。施工单位应加强技术管理，提高计算人员的专业素质，确保张拉强度计算工作的准确性和可靠性。同时，监理单位和质量监督部门也应加强对张拉强度计算过程和结果的监督检查，共同保障工程质量。
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