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预应力空心板梁张拉计算书
嘉兴电厂二期工程运灰道路工程
预应力空心板梁张拉计算书
嘉兴电厂二期工程运灰道路1标段项目部
2005年8月
嘉兴电厂二期工程运灰道路工程
预应力空心板梁张拉计算书(后张法)
一、工程概况
嘉兴发电厂运灰道路工程I标段,位于平湖市黄山乡境地内,杭州湾以北的六里湾,分为乍全公路拓宽段及六里湾大道新建段,变更后本标段共有两座桥梁,一号桥K0+378.3,结构形式为:
3-16m+20m+16m,交角80度;四号桥K0+825,结构形式为:
1-20m,交角135度。
桥梁上部结构均为预应力混凝土空心板梁,设置端部弯起的预应力钢绞线和OVM锚具,工地现场预制,后张法施工。
梁高分别为80cm和90cm,中板宽均为99cm,边板宽均为99.5+25=124.5cm,本标段共有板梁68片,其中20m中板28片,边板6片,16m中板28片,边板6片。
全桥梁板主要工程数量如下:
1、Φj15.24钢绞线:
21252.72kg
2、50号混凝土:
563.54m3
3、Ⅰ级钢筋:
1597.23kg
4、Ⅱ级钢筋:
4460.57kg
5、OVM15-3锚具:
224套
6、OVM15-4锚具:
272套
7、OVM15-5锚具:
48套
8、D内径=56mm波纹管:
4490.64m
9、D内径=67mm波纹管:
504.3m
张拉设备的配置及标定情况:
配备两套张拉设备,第一套:
100T1#(3126#)油压表编号为“4598”,第二套:
100T2#(3122#)油压表编号为:
“4716”,张拉设备均由浙江省嘉兴市计量检定测试所进行校验,校验设备采用YE-5000KN型压力机,100T3126#千斤顶与4598油压表配合使用,100T3122#千斤顶与4716油压表配合使用。
标定报告祥见附表。
二、下料长度
根据图纸要求钢绞线下料预留65cm工作长度,则16m空心板下料长度为:
N1=848.1cm,N2=853.45cm,20m空心板下料长度为:
N1=1048.1cm, N2=1053.15cm。
三、张拉工艺
全桥预应力采用低松弛高强钢绞线体系,低松弛高强度预应力钢绞线应符合ASTMA416-86a标准,采用OVM锚固体系,单根钢绞线直径Φj15.24mm,其标准强度:
Rby=1860Mpa,弹性模量Ey=1.95*105Mpa,钢束采用两端张拉,张拉控制应力分别为:
16m边板每束4根钢绞线781.2KN,16m中板每束3根钢绞线585KN,20m边板每束5根钢绞线976.5KN,20m边板每束4根钢绞线781.2KN。
按照 施工图及《公路桥涵施工技术规范》的规定,对于夹片式等具式序为:
0初应力 20%初应力100σk(持荷2min锚固)。
具张拉作业程序:
1、预拉
将千斤顶用三脚架吊起,并把千斤顶对准安装好锚具的锚垫板,开动高压油泵使千斤顶大缸进油随时调整锚圈及千斤顶的位置,使其对准孔道轴线,钢绞线长短、松紧不一时,应及时调整。
2、张拉
初始张拉:
预拉后继续张拉到初始应力时(查表中的初应力时油表读数)测量两端缸的伸长值A1、A1/。
继续张拉至20%初应力时,测量两端缸的伸长值A2、A2/。
钢绞线达到临时超张拉应力时,油泵不能关闭,使油泵保持2分钟以补偿钢绞线松弛产生的应力损失,持荷2分钟后使油表读数达到张拉应力,油表稳定后测量两端缸的伸长值A3、A3/。
回油至0时测定预应力筋的回缩量与锚具变形量,若有滑丝测出滑丝长度A4、A4/。
3、比较
算伸长量并与理论伸长值比较,差值在±6%范围内,否则采取措施或重新校验设备、对预应力材料作弹性模量试验或重新张拉补足伸长量或其它方法。
4、伸长量控制
实际伸长量计算:
△L=(A3、A3/)-(A1、A1/)+(A2、A1+A2/-A1/)
5、压浆及锚固
压浆:
压浆在张拉完毕后10小时左右、观察预应力钢绞线和锚具稳定后,即可进行,水泥浆按试验配合比严格控制,压浆前应先将灰浆泵试开一次,运转正常,压力达到0.5~0.7Mpa为宜.压浆前后用压力水冲洗孔道,压浆时从一端先后各压两次,两次的间隔时间达到先压注的水泥既充分泌水又未初凝为度,一般宜为30~45分钟,当构件两端的排气孔分别排出空气、水、稀浆及浓浆时,用木塞塞住,压浆过程中及压浆后期8小时内,结构砼温度不低于50C如在压浆途中发生故障,不能连续一次压滿时,应立即用水冲洗干净,故障处理后再压浆。
6、封锚
埋置在构件内的锚具,压浆后应先将周围冲洗干净,凿毛,然后按设计加工钢筋,并浇筑封锚混凝土。
四、张拉原则
1、混凝土达到设计标号的90%后,方可张拉钢绞线。
2、采和张拉力和伸长量双控。
实际伸长量和理论伸长量的差值控制在±6%范围内。
3、张拉应对称进行。
两端同时张拉。
4、每个断面断丝之和不得超过该断面钢丝总数的1%。
5、张拉钢绞线过程中必须随时注意上拱度的变化,张拉时弹性上拱误差控制在《规范》允许范围内。
6、存梁期控制在一个月内,存梁期密切注意梁的累计上拱值,若超过3cm,则采取堆载与桥面铺装等载预压来加以控制。
五、伸长值计算
后张法预应力钢绞线张拉伸长值计算公式如下:
△L=P*L/(Eg*Ay)
P=p*[1-e-(kL+μθ)]/(kL+μθ)
Ay-预应力钢绞线的公称截面积mm2,取140mm2。
△L-预应力钢筋理论伸长值(cm)
Eg-预应力筋弹性模量
P-预应力筋平均张拉力(N)
L-从张拉端至计算截面孔道长度(m)
P-预应力筋张拉端的张拉力(N)
θ-从张拉端至计算截面曲线孔道部分切线夹角之和(rad)
k-孔道每米局部偏差对摩擦的影响系数,取0.0015
μ-预应力筋孔道壁的摩擦系数,取0.23
20m预应力板梁中板
1、N1号钢绞线
(1)计算参数达到确定
P=781.2KN;K=0.0015;μ=0.23
钢绞线截面积:
Ay=140mm2,Eg=1.95*105Mpa
二端曲线段长度各为:
L1=(50+90+439.8)cm=579.8cm
中间直线段长度:
L2=9.167m
θ=3.14*12/180=0.21rad
(2)曲线段平均张拉力Pp=p*[1-e-(kL+μθ)]/(kL+μθ)
=781200*[1-e-(0.0015*5.798+0.23*0.21)]/(0.0015*5.798+0.23*0.21)=759353.9881N
(3)曲线段理论伸长量△L1:
△L1=PpL1/AgEp=759353.9881*5798/(140*4*195000)=40.318mm.
(4)交界点的张拉力Px=p*[e-(kL+μθ)]=781200*e-(0.0015*5.798+0.23*0.21)
=737919.1N
(5)直线段平均张拉力Pp/=px*[1-e-(kL+μθ)]/(kL+μθ)
=737919.1*[1-e-(0.0015*4.5835)]/(0.0015*4.5835)=735388.215N
(6)直线段理论伸长量△L2:
△L2=PpL2/AgEp=735388.2151*9167/(140*4*195000)=61.734mm
(7)理论伸长量△L:
△L=△L1*2+△L2=40.318*2+61.734=142.37mm
20m预应力板梁中板
2、N2号钢绞线
(1)计算参数达到确定
P=781.2KN;K=0.0015;μ=0.23
钢绞线截面积:
Ay=140mm2,Eg=1.95*105Mpa
二端曲线段长度各为:
L1=(50+76.7+87.3)cm=214cm
中间直线段长度:
L2=16.382m
θ=3.14*2/180=0.035rad
(2)曲线段平均张拉力Pp=p*[1-e-(kL+μθ)]/(kL+μθ)
=781200*[1-e-(0.0015*2.14+0.23*0.035)]/(0.0015*2.14+0.23*0.035)=776818.305N
(3)曲线段理论伸长量△L1:
△L1=PpL1/AgEp=776818*2140/(140*4*195000)=15.223mm.
(4)交界点的张拉力Px=p*[e-(kL+μθ)]=781200*e-(0.0015*2.14+0.23*0.035)
=772453.0259N
(5)直线段平均张拉力Pp/=px*[1-e-(kL+μθ)]/(kL+μθ)
=772453.0259*[1-e-(0.0015*8.191)]/(0.0015*8.191)=767727.029N
(6)直线段理论伸长量△L2:
△L2=PpL2/AgEp=767727.029*16382/(140*4*195000)=115.17mm
(7)理论伸长量△L:
△L=△L1*2+△L2=15.22*2+115.17=145.62mm
20m预应力板梁边板
3、N1号钢绞线
(1)计算参数达到确定
P=976.5KN;K=0.0015;μ=0.23
钢绞线截面积:
Ay=140mm2,Eg=1.95*105Mpa
二端曲线段长度各为:
L1=(50+90+439.8)cm=579.8cm
中间直线段长度:
L2=9.167m
θ=3.14*12/180=0.21rad
(2)曲线段平均张拉力Pp=p*[1-e-(kL+μθ)]/(kL+μθ)
=976500*[1-e-(0.0015*5.798+0.23*0.21)]/(0.0015*5.798+0.23*0.21)=949192.4851N
(3)曲线段理论伸长量△L1:
△L1=PpL1/AgEp=949192.4851*5798/(140*5*195000)=40.32mm.
(4)交界点的张拉力Px=p*[e-(kL+μθ)]=976500*e-(0.0015*5.798+0.23*0.21)
=922398.8759N
(5)直线段平均张拉力Pp/=px*[1-e-(kL+μθ)]/(kL+μθ)
=922398.8759*[1-e-(0.0015*4.5835)]/(0.0015*4.5835)=919235.2688N
(6)直线段理论伸长量△L2:
△L2=PpL2/AgEp=919235.2688*9167/(140*5*195000)=61.73mm
(7)理论伸长量△L:
△L=△L1*2+△L2=40.32*2+61.73=142.37mm
20m预应力板梁边板
4、N2号钢绞线
(1)计算参数达到确定
P=976.5KN;K=0.0015;μ=0.23
钢绞线截面积:
Ay=140mm2,Eg=1.95*105Mpa
二端曲线段长度各为:
L1=(50+76.7+87.3)cm=214cm
中间直线段长度:
L2=16.382m
θ=3.14*2/180=0.035rad
(2)曲线段平均张拉力Pp=p*[1-e-(kL+μθ)]/(kL+μθ)
=976500*[1-e-(0.0015*2.14+0.23*0.035)]/(0.0015*2.14+0.23*0.035)=971022.8817N
(3)曲线段理论伸长量△L1:
△L1=PpL1/AgEp=971022.8817*2140/(140*5*195000)=15.223mm.
(4)交界点的张拉力Px=p*[e-(kL+μθ)]=976500*e-(0.0015*2.14+0.23*0.035)
=965566.2824N
(5)直线段平均张拉力Pp/=px*[1-e-(kL+μθ)]/(kL+μθ)
=965566.2824*[1-e-(0.0015*8.191)]/(0.0015*8.191)=959658.7862N
(6)直线段理论伸长量△L2:
△L2=PpL2/AgEp=959658.7862*16382/(140*5*195000)=115.17mm
(7)理论伸长量△L:
△L=△L1*2+△L2=15.22*2+115.17=145.62mm
16m预应力板梁中板
5、N1号钢绞线
(1)计算参数达到确定
P=585KN;K=0.0015;μ=0.23
钢绞线截面积:
Ay=140mm2,Eg=1.95*105Mpa
二端曲线段长度各为:
L1=(50+99.8+250.5)cm=400.3cm
中间直线段长度:
L2=8.763m
θ=3.14*14/180=0.24rad
(2)曲线段平均张拉力Pp=p*[1-e-(kL+μθ)]/(kL+μθ)=585000*[1-e-(0.0015*4.003+0.23*0.24)]/(0.0015*4.003+0.23*0.24)
=567457.3971N
(3)曲线段理论伸长量△L1:
△L1=PpL1/AgEp=567457.3971*4003/(140*3*195000)=27.735mm.
(4)交界点的张拉力Px=p*[e-(kL+μθ)]=585000*e-(0.0015*4.003+0.23*0.24)
=550269.0537N
(5)直线段平均张拉力Pp/=px*[1-e-(kL+μθ)]/(kL+μθ)
=550269.0537*[1-e-(0.0015*4.382)]/(0.0015*4.382)=548464.5503N
(6)直线段理论伸长量△L2:
△L2=PpL2/AgEp=548464.5503*8763/(140*3*195000)
=58.684mm
(7)理论伸长量△L:
△L=△L1*2+△L2=27.735*2+58.684=114.154mm
16m预应力板梁中板
6、N2号钢绞线
(1)计算参数达到确定
P=585KN;K=0.0015;μ=0.23
钢绞线截面积:
Ay=140mm2,Eg=1.95*105Mpa
二端曲线段长度各为:
L1=(50+76.7+87.3)cm=214cm
中间直线段长度:
L2=12.382m
θ=3.14*2/180=0.0349rad
(2)曲线段平均张拉力Pp=p*[1-e-(kL+μθ)]/(kL+μθ)=585000*[1-e-(0.0015*2.14+0.23*0.0349)]/(0.0015*2.14+0.23*0.0349)
=581725.4543N
(3)曲线段理论伸长量△L1:
△L1=PpL1/AgEp=581725.4543*2140/(140*3*195000)=15.200mm.
(4)交界点的张拉力Px=p*[e-(kL+μθ)]=585000*e-(0.0015*2.14+0.23*0.0349)
=578463.1511N
(5)直线段平均张拉力Pp/=px*[1-e-(kL+μθ)]/(kL+μθ)
=578463.1511*[1-e-(0.0015*6.191)]/(0.0015*6.191)=575785.4972N
(6)直线段理论伸长量△L2:
△L2=PpL2/AgEp=575785.4972*12382/(140*3*195000)
=87.050mm
(7)理论伸长量△L:
△L=△L1*2+△L2=15.200*2+87.050=117.45mm
16m预应力板梁边板
7、N1号钢绞线
(1)计算参数达到确定
P=781.2KN;K=0.0015;μ=0.23
钢绞线截面积:
Ay=140mm2,Eg=1.95*105Mpa
二端曲线段长度各为:
L1=(50+99.8+250.5)cm=400.3cm
中间直线段长度:
L2=8.763m
θ=3.14*14/180=0.24rad
(2)曲线段平均张拉力Pp=p*[1-e-(kL+μθ)]/(kL+μθ)=781200*[1-e-(0.0015*4.003+0.23*0.24)]/(0.0015*4.003+0.23*0.24)
=757773.8779N
(3)曲线段理论伸长量△L1:
△L1=PpL1/AgEp=757773.8779*4003/(140*4*195000)=27.778mm.
(4)交界点的张拉力Px=p*[e-(kL+μθ)]=781200*e-(0.0015*4.003+0.23*0.24)
=734820.8287N
(5)直线段平均张拉力Pp/=px*[1-e-(kL+μθ)]/(kL+μθ)
=734820.8287*[1-e-(0.0015*4.382)]/(0.0015*4.382)=732411.1226N
(6)直线段理论伸长量△L2:
△L2=PpL2/AgEp=732411.1226*8763/(140*4*195000)
=58.774mm
(7)理论伸长量△L:
△L=△L1*2+△L2=27.778*2+58.774=114.33mm
16m预应力板梁边板
8、N2号钢绞线
(1)计算参数达到确定
P=781.2KN;K=0.0015;μ=0.23
钢绞线截面积:
Ay=140mm2,Eg=1.95*105Mpa
二端曲线段长度各为:
L1=(50+76.7+87.3)cm=214cm
中间直线段长度:
L2=12.382m
θ=3.14*2/180=0.0349rad
(2)曲线段平均张拉力Pp=p*[1-e-(kL+μθ)]/(kL+μθ)=781200*[1-e-(0.0015*2.14+0.23*0.0349)]/(0.0015*2.14+0.23*0.0349)
=776827.2221N
(3)曲线段理论伸长量△L1:
△L1=PpL1/AgEp=776827.2221*2140/(140*4*195000)=15.224mm.
(4)交界点的张拉力Px=p*[e-(kL+μθ)]=781200*e-(0.0015*2.14+0.23*0.0349)
=772470.7925N
(5)直线段平均张拉力Pp/=px*[1-e-(kL+μθ)]/(kL+μθ)
=772470.7925*[1-e-(0.0015*6.191)]/(0.0015*6.191)=768895.0946N
(6)直线段理论伸长量△L2:
△L2=PpL2/AgEp=768895.0946*12382/(140*4*195000)
=87.184mm
(7)理论伸长量△L:
△L=△L1*2+△L2=15.224*2+87.184=117.632mm
根据标定结果,经内插计算,各阶段油压表读数如下表:
七、安全质量措施
1、安全
(1)张拉工必须熟悉张拉程序,具备预应力施工知识和正确的操作能力。
禁止非操作人员进入场地。
(2)张拉过程中构件两端严禁站人,操作人员要戴防护目镜,防止油管破裂及接头喷油伤眼。
(3)操作人员站在侧面,严禁正面站人,佩戴安全帽,以免滑丝时夹片及钢绞线飞出伤人。
(4)油泵不许超负荷工作,安全阀必须按额定油压或实际油压调整。
(5)张拉时尽量避过雨天进行,如遇雨天张拉时,应搭设雨棚,防止机具淋湿。
(6)张拉油泵使用完毕后,各液压缸回程到底,保持进出口油路清洁,并妥善保管在干燥处。
2、质量
(1)必须采用两端对称张拉,并且对称于构件截面张拉,避免截面偏心受压过大。
(2)张拉时千斤顶张拉力作用线应与预应力钢材的轴线一致,当端头与孔道中心不垂直时,可在锚环下另加斜垫板调整准确,
(3)钢绞线在张拉控制应力达到稳定后,方可锚固。
(4)当千斤顶一次张拉行程不能满足预应力要求时,可两端再次张拉或多次重复张拉。
(5)顶压过程中应注意工作锚夹片移动情况,发现不正常时,可将顶压油缸回油,用小钢针插入夹片缝隙,再将张拉油泵回油,取出夹片,找出原因后重新张拉。
(6)张拉前清除锚垫板外露部分的焊渣、毛刺、混凝土殘渣,尤其注意梁体砼强度达到90%后方可张拉。
(7)张拉完毕后抽1~2根检查其张拉力是否达到控制应力,其偏差不得超过按一个构件全部力筋预应力总值的5%。
(8)预应力筋张拉完毕后,预应力筋重心与设计位置的偏差不得大于6mm。
(9)预应力筋的锚固应在张拉控制应力稳定状态下进行,锚固阶段张拉端预应力筋的内缩量不得大于6mm,预应力筋锚固外露长度不宜小于30mm,锚固完毕并经检验合格后即可用切割端头多余的预应力筋,严禁用电弧焊切割,强调用砂轮机切割。
嘉兴电厂二期工程运灰道路1标段
2005年8月15日
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