预应力钢绞线引伸量和张拉力计算书.docx
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预应力钢绞线引伸量和张拉力计算书
鄂州市城市中轴线西段工程长港大桥
长港钢绞线张拉力和引伸量计算
中建七局中轴线项目部
二零一零年九月
长港箱梁(430米)预应力钢绞线引伸量和张拉力计算
一、以长港(430米)为例计算腹板F1a钢绞线引伸量:
由图纸设计说明知,预应力钢绞线采用15.2高强度低松弛钢绞线,标准强度为1860MPa,Ep=1.95MPa,钢绞线锚下张拉控制应力为=1395MPa
1、根据施工方法确定计算参数:
预应力管道成孔方法采用金属螺旋管成孔,查下表确定K、μ取值:
孔道成型方式
K值
μ值
钢绞线
带肋钢筋
精轧螺纹钢
预埋铁皮管道
0.003
0.35
0.4
-
抽芯成型管道
0.0015
0.55
0.6
-
预埋金属螺旋管道
0.0015
0.2~0.25
-
0.5
管道摩擦系数μ=0.23,管道偏差系数k=0.0015,钢筋回缩和锚具变形为6㎜。
2、理论引伸量计算:
后张法预应力钢绞线在张拉过程中,主要受到以下两方面的因素影响:
一是管道弯曲影响引起的摩擦力,二是管道偏差影响引起的摩擦力;两项因素导致钢绞线张拉时,锚下控制应力沿着管壁向跨中逐渐减小,因而每一段的钢绞线的伸长值也是不相同的。
2.1、计算公式:
《公路桥梁施工技术规范》(JTJ041-2000)中关于预应筋伸长值ΔL的计算按照以下公式1:
ΔL=
Pp×L
ApEp
ΔL—各分段预应力筋的理论伸长值(mm);
Pp—各分段预应力筋的平均张拉力(N);
L—预应力筋的分段长度(mm);
Ap—预应力筋的截面面积(mm2);
Ep—预应力筋的弹性模量(Mpa);
《公路桥梁施工技术规范》(JTJ041-2000)附录G-8中规定了Pp的计算公式
(2):
Pp=
P×(1-e-(kx+μθ))
kx+μθ
P—预应力筋张拉端的张拉力,将钢绞线分段计算后,为每分段的起点张拉力,即为前段的终点张拉力(N);
θ—从张拉端至计算截面曲线孔道部分切线的夹角之和,分段后为每分段中每段曲线段的切线夹角(rad);
x—从张拉端至计算截面的孔道长度,分段后为每个分段长度或为公式1中L值;
k—孔道每束局部偏差对摩擦的影响系数(1/m),管道内全长均应考虑该影响;
μ—预应力筋与孔道壁之间的磨擦系数,只在管道弯曲部分考虑该系数的影响。
3、将钢束分为以下计算段
千斤顶工作长度段、直线段、竖弯曲线分别计算。
3.1工作长度:
工具锚到工作锚之间的长度,在腹板F1a中两端张拉工作段长度为:
50cm,计算时不考虑μ、θ,采用公式1直接进行计算,Pp=千斤顶张拉力;
根据锚下(张拉)控制力为Δk=0.75fpk=1395Mpa及锚圈口摩阻损失(一般规定不大于3%,也可根据《公路桥梁施工技术规范》(JTJ041-2000)附录G-9测得,这里计算取3%)计算千斤顶张拉力P=1395×140×(1+3%)=201159N(每根);
计算工作长度(AB)段的伸长量:
Δ1=
201159×0.50
140×1.95×105
Δ1=3.68mm
3.2波纹管内长度:
根据下图所示共分为:
Δ1(工作长度)、Δ2、Δ3、Δ4、Δ5、Δ6、Δ7、Δ8、Δ9、Δ10、Δ11、Δ12、Δ13、Δ14、Δ15、Δ16共16段进行计算。
F1a(腹板)
分段
x(mm)
θ
k
µ
AP(mm2)
EP(MPA)
kx+µθ
e-(kx+µθ)
起点力Pp
终点力Pz
平均Pp
ΔL(m)
备注
Δ1
0.5
0
0.0015
0.23
140
195000
-
-
201159
-
201159
0.0037
钢绞线工作长度50cm
Δ2
0.448
0
0.0015
0.23
140
195000
0.0007
0.99933
201091.43
200956.34
201023.88
0.0033
Δ3
3.486
0.218
0.0015
0.23
140
195000
0.0554
0.94614
195494.24
184964.13
190229.18
0.0243
Δ4
11.352
0
0.0015
0.23
140
195000
0.0170
0.98312
183398.24
180301.78
181850.01
0.0756
Δ5
0.977
0.061
0.0015
0.23
140
195000
0.0155
0.98462
178912.03
176161.07
177536.55
0.0064
Δ6
6.798
0
0.0015
0.23
140
195000
0.0102
0.98985
175265.95
173487.85
174376.9
0.0434
Δ7
0.977
0.061
0.0015
0.23
140
195000
0.0155
0.98462
172150.62
169503.63
170827.13
0.0061
Δ8
7.021
0
0.0015
0.23
140
195000
0.0105
0.98952
168614.19
166847.74
167730.97
0.0431
Δ9
0.977
0.061
0.0015
0.23
140
195000
0.0155
0.98462
165561.7
163016.01
164288.86
0.0059
Δ10
6.747
0
0.0015
0.23
140
195000
0.0101
0.98993
162193.89
160560.68
161377.29
0.0399
Δ11
0.977
0.061
0.0015
0.23
140
195000
0.0155
0.98462
159323.1
156873.34
158098.22
0.0057
Δ12
5.584
0
0.0015
0.23
140
195000
0.0084
0.99166
156218.18
154915.16
155566.67
0.0318
Δ13
0.977
0.061
0.0015
0.23
140
195000
0.0155
0.98462
153721.1
151357.47
152539.28
0.0055
Δ14
6.798
0
0.0015
0.23
140
195000
0.0102
0.98985
150588.39
149060.64
149824.52
0.0373
Δ15
0.977
0.061
0.0015
0.23
140
195000
0.0155
0.98462
147911.7
145637.4
146774.55
0.0053
Δ16
3.511
0
0.0015
0.23
140
195000
0.0053
0.99475
145254.57
144491.6
144873.09
0.0186
两段张拉
Σ
0.3558
0.712
说明
Pp=P×(1-e-(kx+μθ))/kx+μθΔL=(Pp×L)/(Ap×Ep)
Pz=Pq×e-(KX+μθ)
另外,按规定对每批钢绞线抽检强度、弹性模量、截面积,对实测的弹性模量和截面积进行引伸量修正。
引伸量修正公式为:
△∣=EA/E∣A∣*△=(140×195000/(196000×140))×352.1=350.3mm(左引伸量修正)
式中:
E∣、A∣为实测弹性模量及截面积;E、A为计算弹性模量及截面积;
△为计算引伸量值,△∣为修正后的引伸量值。
钢束编号
编号
规格
计算理论伸长量
△L(mm)
千斤顶工作长度△L0(mm)
引伸修正量
△∣(mm)
钢筋回缩和
锚具变形
(mm)
实际伸长量
△L∣(mm)
备注
左伸长量
右伸长量
左伸长量
右伸长量
左伸长量
右伸长量
左伸长量
右伸长量
腹板
F1a
15-Φs15.2
352.1
352.1
3.7
3.7
350.30
350.30
6
360.00
360.00
纵向两端张拉
F2a
15-Φs15.2
358.1
358.1
3.7
3.7
356.27
356.27
6
365.97
365.97
纵向两端张拉
F3a
15-Φs15.2
364.1
364.1
3.7
3.7
362.24
362.24
6
371.94
371.94
纵向两端张拉
F1b
15-Φs15.2
352.6
352.6
3.7
3.7
350.80
350.80
6
360.50
360.50
纵向两端张拉
F2b
15-Φs15.2
358.7
358.7
3.7
3.7
356.87
356.87
6
366.57
366.57
纵向两端张拉
F3b
15-Φs15.2
364.6
364.6
3.7
3.7
362.74
362.74
6
372.44
372.44
纵向两端张拉
顶板
T1
12-Φs15.2
659.6
3.7
656.23
6
665.93
纵向右端张拉
T2
12-Φs15.2
659.6
3.7
656.23
6
665.93
纵向左端张拉
底板
B1
12-Φs15.2
691.5
3.7
687.97
6
697.67
纵向右端张拉
B2
12-Φs15.2
691.5
3.7
687.97
6
697.67
纵向左端张拉
横向顶板
H1
3-Φs15.2
88.9
3.7
88.4
6
98.1
横向一端张拉
二、在张拉中预应力采用引伸量和张拉力双控,以张拉力为主,引伸量为辅,下面油压表计算:
(千斤顶通过检测提供压力表的回归方程)
油压表读数(YDC4000)纵向(腹板)
千斤顶号01压力表号:
2164
千斤顶号02压力表号:
2155
千斤顶号03压力表号:
2195
千斤顶号04压力表号:
2186
张拉应力σk(MPa)
截面积Ap(mm2)
张拉力(N)
腹板部位(15根)(KN)
0.0136X+0.1333
0.0132X+0.3947
0.0132X+0.3459
0.0132X+0.2083
1395
140
195300
2929.5
39.97
39.
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