白马河立交工程主线桥现浇箱梁预应力张拉计算书.docx

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白马河立交工程主线桥现浇箱梁预应力张拉计算书

白马河立交工程主线桥现浇箱梁预应力张拉计算书

计算：

复核：

审核：

中铁港航局西咸新区沣西新城第一项目部

2013年5月

一、工程概况

白马河立交工程主线桥为分离式立体交叉，东、西两条主线以桥梁形式上跨西宝高速及两侧辅道。

全桥长均为457.44m。

桥梁面积：

10978.6平方米。

主线桥第一、二、四、五联为预应力混凝土现浇箱梁。

单幅桥梁采用单箱双室断面。

箱梁梁高1.7米，悬臂长1.75米，桥面宽度为12m，底板宽度为8.5m，顶板厚0.22米，底板厚0.20～0.40米，腹板厚0.45～0.6（0.8）米。

总体跨径布置为（25+30+25）米+（30+2×33+30）米（上跨西宝高速南辅道）+（2×30）米（预制箱梁上跨西宝高速）+（2×23.5+33+30）米（上跨西宝高速北辅道）+（25+30+25）米。

单幅桥面宽为12m，梁底面宽为8.5m。

预应力采用湖南英格瑞斯金属材料科技有限公司生产的符合GB/T5224-2003标准生产的低松弛高强度预应力钢绞线，单根钢绞线直径为φs15.20mm,钢绞线面积A=140mm2,钢绞线强度等级fpk=1860MPa,弹性模量Ey=1.95×105MPa。

现浇混凝土强度达到设计要求后，方可进行张拉，张拉时采用对称、双控张拉，钢绞线每端工作长度为100cm，锚下控制应力为0.75fpk，张拉顺序为：

先张拉中层束（2#、3#束）---再张拉下层束（4#束）---最后张拉上层束（1#束）。

锚具采用四川省奥莱特路桥机械有限公司生产的YJM15、BJM15型锚具和配套设备，预应力管道采用塑料波纹管。

张拉所用千斤顶采用4台500T和一台25T，编号分别为1#、2#、3#、4#、5#千斤顶，且已校核完成。

钢束张拉采用伸长值与张拉应力双控（应力控制为主，伸长量控制为辅）。

实际伸长值与理论伸长值相差应控制在±6%以内。

张拉施工工艺流程为：

混凝土施工完后清理锚固垫板→安装工具锚、千斤顶、工作锚→张拉、记录测量数据→回油、张拉结束→检查断丝、滑丝情况。

二、预应力计算的有关数据

1、根据陕西省计量科学研究院出具的千斤顶标定试验报告，1#号千斤顶规格为：

5000KN，油表编号为：

12.07.8811，回归关系式：

P=0.010564F+0.0114371（Mpa），相关系数：

r=0.999952；

2#号千斤顶规格为：

5000KN，油表编号为：

12.07.8784，回归关系式：

P=0.010612F+0.2041248（Mpa），相关系数：

r=0.999778；

3#号千斤顶规格为：

5000KN，油表编号为：

12.07.8750，回归关系式：

P=0.01053F+0.01851517（Mpa），相关系数：

r=0.999937；

4#号千斤顶规格为：

5000KN，油表编号为：

12.07.8712，回归关系式：

P=0.010519F+0.2930262（Mpa），相关系数：

r=0.99987；

5#号千斤顶规格为：

250KN，油表编号为：

09060271，回归关系式：

P=0.230729F+0.6260723（Mpa），相关系数：

r=0.999986；

2、现浇箱梁为C50级。

所以在张拉钢绞线时不考虑混凝土的弹性变形。

3、根据《桥梁施工技术规范》预应力钢绞线张拉理论伸长值计算公式：

▽L=PpL/ApEp和预应力平均张拉力计算公式：

Pp=P（1-e-（kx+μθ））/（kx+μθ）其中：

Pp——预应力钢绞线平均张拉力（N），L——预应力钢绞线的长度（mm），Ap——预应力钢绞线的截面面积（mm2），Ep——预应力钢绞线的弹性模量（N/mm2），P——预应力钢绞线张拉端的张拉力（N），X——从张拉端至计算截面的孔道长度（m）,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——孔道每米局部偏差对摩擦的影响系数，本次计算取0.0015，μ——预应力钢绞线与孔道壁的摩擦系数，本次计算取0.17。

4、张拉千斤顶锚固点到锚垫板的长度75cm。

三、钢绞线的张拉控制应力计算

1、单根张拉控制应力195.3KN。

2、根据《桥涵施工技术规范》要求，控制张拉应力不得超过钢绞线屈服强度的80%，因此本次计算按设计图纸规定锚下控制张拉应力=75%×1860=1395MPa。

3、初张拉应力=15%×1395=209.25MPa。

四、应力张拉操作程序

初张拉至0.15δcon，再一次张拉到0.3δcon，，最后张拉到δcon（持荷3~5分钟），进油张拉到δcon锚固。

不再采用超张拉工艺。

张拉同一方向时按照同一方向应先外侧后内侧对称张拉。

五、张拉应力油表读数

（一）19束计算数据（以1#、2#千斤顶进行计算）

（1）15%张拉应力：

15%×1395=209.25MPa

初张拉力：

F=209.25*140*19=556605N=556.605KN

控制应力油表修正值：

南端采用1#号千斤顶，12.07.8811油表修正值为：

P=0.010564F+0.0114371=5.9Mpa，北端采用2#号千斤顶，12.07.8784#号油表修正值为：

P=0.010612F+0.2041248=6.1MPa

（2）30%张拉应力：

30%×1395=418.5Mpa

控制张拉力：

P=418.5*140*19=1113210N=1113.21KN

控制应力油表修正值：

南端采用1#号千斤顶，12.07.8811油表修正值为：

P=0.010564F+0.0114371=11.8Mpa，北端采用2#号千斤顶，12.07.8784#号油表修正值为：

P=0.010612F+0.2041248=12MPa

（3）100%控制张拉应力：

1395MPa

控制张拉力：

P=1395*140*19=3710700=3710.7KN

控制应力油表修正值：

南端采用1#号千斤顶，12.07.8811油表修正值为：

P=0.010564F+0.0114371=39.2Mpa，北端采用2#号千斤顶，12.07.8784#号油表修正值为：

P=0.010612F+0.2041248=39.6MPa

（二）15束计算数据（以3#、4#千斤顶进行计算）

（1）15%张拉应力：

15%×1395=209.25MPa

初张拉力：

F=209.25*140*15=439425N=439.425KN

控制应力油表修正值：

南端采用3#号千斤顶，12.07.8750油表修正值为：

P=0.01053F+0.1851517=4.8Mpa，北端采用4#号千斤顶，12.07.8712#号油表修正值为：

P=0.010519F+0.2930262=4.9MPa

（2）30%张拉应力：

30%×1395=418.5Mpa

控制张拉力：

P=418.5*140*15=878850N=878.85KN

控制应力油表修正值：

南端采用3#号千斤顶，12.07.8750油表修正值为：

P=0.01053F+0.1851517=9.4Mpa，北端采用4#号千斤顶，12.07.8712#号油表修正值为：

P=0.010519F+0.2930262=9.5MPa

（3）100%控制张拉应力：

1395MPa

控制张拉力：

P=1395*140*15=2929500=2929.5KN

控制应力油表修正值：

南端采用3#号千斤顶，12.07.8750油表修正值为：

P=0.01053F+0.1851517=31.0Mpa，北端采用4#号千斤顶，12.07.8712#号油表修正值为：

P=0.010519F+0.2930262=31.1MPa

（三）扁束计算数据（以5#千斤顶进行计算，单根进行张拉）

（1）15%张拉应力：

15%×1395=209.25MPa

初张拉力：

F=209.25*140*1=29295N=29.295KN

控制应力油表修正值：

采用5#号千斤顶，09060271油表修正值为：

，P=0.230729F+0.6260723=7.4MPa

（2）30%张拉应力：

30%×1395=418.5MPa

控制张拉力：

F=418.5*140*1=58590N=58.590KN

控制应力油表修正值：

采用5#号千斤顶，09060271油表修正值为：

，P=0.230729F+0.6260723=14.1MPa

（3）100%张拉应力：

100%×1395=1395MPa

控制张拉力：

F=1395*140*1=195300N=195.3KN

控制应力油表修正值：

采用5#号千斤顶，09060271油表修正值为：

，P=0.230729F+0.6260723=45.7MPa

具体油表读数见下表：

控制张拉力与油表读数关系表

钢绞线型号

千斤顶编号

千斤顶型号

油表号

控制张拉力（KN）

对应油表读数（Mpa）

19束

1

5000KN

12.07.8811

3710.7

张拉控制力15%

556.605

5.9

张拉控制力30%

1113.21

11.8

张拉控制力100%

3710.7

39.2

2

5000KN

12.07.8784

3710.7

张拉控制力15%

556.605

6.1

张拉控制力30%

1113.21

12.0

张拉控制力100%

3710.7

39.6

3

5000KN

12.07.8750

3710.7

张拉控制力15%

556.605

6.0

张拉控制力30%

1113.21

11.9

张拉控制力100%

3710.7

39.3

4

5000KN

12.07.8712

3710.7

张拉控制力15%

556.605

6.1

张拉控制力30%

1113.21

12.0

张拉控制力100%

3710.7

39.3

15束

1

5000KN

12.07.8811

2929.5

张拉控制力15%

439.425

4.7

张拉控制力30%

878.85

9.3

张拉控制力100%

2929.5

31.0

2

5000KN

12.07.8784

2929.5

张拉控制力15%

439.425

4.9

张拉控制力30%

878.85

9.5

张拉控制力100%

2929.5

31.3

3

5000KN

12.07.8750

2929.5

张拉控制力15%

439.425

4.8

张拉控制力30%

878.85

9.4

张拉控制力100%

2929.5

31.0

4

5000KN

12.07.8712

2929.5

张拉控制力15%

439.425

4.9

张拉控制力30%

878.85

9.5

张拉控制力100%

2929.5

31.1

扁束

5

250KN

9060271

195.3

张拉控制力15%

29.295

7.4

张拉控制力30%

58.59

14.1

张拉控制力100%

195.3

45.7

六、伸长量计算

具体理论伸长量计算如下计算表所示。

七、附件

1.千斤顶检验证书

2.混凝土试件强度报告

白马河现浇箱梁预应力理论伸长量计算表

预应力钢绞线张拉理论伸长量计算公式

ΔL＝（Pp×L）/（Ap×Ep）

平均张拉力计算公式Pp＝P（1－e-（kx+μθ））／（kx＋μθ）

公式中Pp：

平均张拉力（N）

A：

钢绞线截面积140mm2

P：

预应力筋张拉端张拉力（N）

μ：

孔道摩擦系数0.14

X：

从张拉端至计算截面的孔道长度（m）

K：

管道偏差系数0.0015

θ：

从张拉端至计算截面曲线孔道部分切线的夹角之和（rad）

e：

为常数

2.718281828

E：

预应力筋的弹性模量1.95×105Mpa

L：

预应力筋的长度（mm）

DZ、XZ第一、五联预应力理论伸长量计算表

DZ、XZ第一、五联N1、N2、N3-1

张拉控制应力P＝0.75fpk*140*19=0.75*1860*140*19=3710700N

段落

x（m）

y（m）

Y/X

加长

总长

角度

弧度θ（rad）

∑θ（rad）

（kx＋μθ）

e-（kx+μθ）

平均张拉应力

理论伸长量

A*E

1

8.5

0.55

0.064705882

0.01777

8.51777

3.702

0.0646

0.0646

0.0218223

0.978414038

3670504.823

0.060274756

518700000

2

4.26

0

0

0

4.26

0

0.0000

0.0646

0.0154357

0.984682827

3682208.174

0.030241386

518700000

3

7.5

0.63

0.084

0.02641

7.52641

4.8015

0.0838

0.1484

0.0320676

0.968441128

3651834.311

0.05298863

518700000

4

9

0

0

0

9

0

0.0000

0.1484

0.034278

0.966302864

3647822.85

0.06329363

518700000

5

7.5

0.85

0.113333333

0.048

7.548

6.4657

0.1128

0.2613

0.0478987

0.953230387

3623233.299

0.052724436

518700000

6

6

0

0

0

6

0

0.0000

0.2613

0.0455767

0.95544636

3627409.512

0.041959624

518700000

7

7.5

0.85

0.113333333

0.048

7.548

6.4657

0.1128

0.3741

0.0636973

0.938288939

3594988.954

0.052313431

518700000

8

9

0

0

0

9

0

0.0000

0.3741

0.0658753

0.936247569

3591118.365

0.062309746

518700000

9

7.5

0.63

0.084

0.02641

7.52641

4.8015

0.0838

0.4579

0.0753972

0.927375029

3574262.191

0.051863047

518700000

10

4.26

0

0

0

4.26

0

0.0000

0.4579

0.0704976

0.93192996

3582922.472

0.029425968

518700000

11

8.5

0.55

0.064705882

0.01777

8.51777

3.702

0.0646

0.5225

0.08593

0.917658497

3555740.009

0.058390159

518700000

合计

0.555784813

DZ、XZ第一、五联N1、N2、N3-2

张拉控制应力P＝0.75fpk*140*19=0.75*1860*140*19=3710700N

段落

x（m）

y（m）

Y/X

加长

总长

角度

夹角θ（rad）

∑θ（rad）

（kx＋μθ）

e-（kx+μθ）

平均张拉应力

理论伸长量

A*E

1

7

0.55

0.078571429

0.02157

7.02157

4.4925

0.0784

0.0784

0.0215096

0.978720079

3671076.76

0.049694857

518700000

2

7.26

0

0

0

7.26

0

0.0000

0.0784

0.0218672

0.978370107

3670422.72

0.051373181

518700000

3

7

0.63

0.09

0.02829

7.02829

5.1428

0.0898

0.1682

0.0340858

0.966488561

3648171.341

0.049432054

518700000

4

7

0

0

0

7

0

0.0000

0.1682

0.0340434

0.966529575

3648248.308

0.04923412

518700000

5

7

0.85

0.121428571

0.05141

7.05141

6.9235

0.1208

0.2890

0.0510377

0.950242869

3617597.868

0.049179036

518700000

6

9

0

0

0

9

0

0.0000

0.2890

0.0539606

0.947469473

3612361.008

0.062678329

518700000

7

7

0.85

0.121428571

0.05141

7.05141

6.9235

0.1208

0.4098

0.0679549

0.934302652

3587428.01

0.048768895

518700000

8

7

0

0

0

7

0

0.0000

0.4098

0.0678777

0.934374703

3587564.77

0.048415179

518700000

9

7

0.63

0.09

0.02829

7.02829

5.1428

0.0898

0.4996

0.0804863

0.922667537

3565296.742

0.048309118

518700000

10

7.26

0

0

0

7.26

0

0.0000

0.4996

0.0808339

0.922346905

3564685.537

0.049893227

518700000

11

7

0.55

0.078571429

0.02157

7.02157

4.4925

0.0784

0.5780

0.0914535

0.912603773

3546078.215

0.048002769

518700000

合计

0.554980764

DZ、XZ第一、五联N1、N2、N3-3

张拉控制应力P＝0.75fpk*140*19=0.75*1860*140*19=3710700N

段落

x（m）

y（m）

Y/X

加长

总长

角度

夹角θ（rad）

∑θ（rad）

（kx＋μθ）

e-（kx+μθ）

平均张拉应力

理论伸长量

A*E

1

5.5

0.55

0.1

0.02738

5.52738

5.7106

0.0997

0.0997

0.0222447

0.978000915

3669732.676

0.039105469

518700000

2

10.26

0

0

0

10.26

0

0.0000

0.0997

0.0293436

0.97108274

3656785.976

0.07233203

518700000

3

6.5

0.63

0.096923077

0.03045

6.53045

5.536

0.0966

0.1963

0.0372762

0.963409977

3642390.946

0.045857821

518700000

4

5

0

0

0

5

0

0.0000

0.1963

0.0349806

0.965624193

3646549.017

0.035150848

518700000

5

6.5

0.85

0.130769231

0.05534

6.55534

7.4502

0.1300

0.3263

0.0555179

0.945995058

3609574.846

0.045617872

518700000

6

12

0

0

0

12

0

0.0000

0.3263

0.0636849

0.938300589

3595011.034

0.083169717

518700000

7

7

0.85

0.121428571

0.051418

7.051418

6.9234

0.1208

0.4472

0.0731792

0.929434255

3578179.166

0.048643218

518700000

8

5

0

0

0

5

0

0.0000

0.4472

0.0701021

0.932298647

3583622.83

0.034544273

518700000

9

6.5

0.63

0.096923077

0.03045

6.53045

5.536

0.0966

0.5438

0.0859247

0.917663324

3555749.226

0.044766999

518700000

10

10.26

0

0

0

10.26

0

0.0000

0.5438

0.091519

0.91254395

3545963.76

0.070139942

518700000

11

5.5

0.55

0.1

0.02738

5.52738

5.7106

0.0997

0.6434

0.0983737

0.906310149

3534022.986

0.037659317

518700000

合计

80.02

80.24242

0.556987509

DZ、XZ第一、五联N1、N2、N3-4

张拉控制应力P＝0.75fpk*140*19=0.75*1860*140*19=3710700N

段落

x（m）

y（m）

Y/X

加长

总长

角度

夹角θ（rad）

∑θ（rad）

（kx＋μθ）

e-（kx+μθ）

平均张拉应力

理论伸长量

A*E

1

4