箱梁張拉計(jì)算實(shí)例-

1、一結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)形式第五聯(lián)現(xiàn)澆預(yù)應(yīng)力箱梁采用單箱三室直腹板斷面,梁高1.6m,混凝土設(shè)計(jì)標(biāo)號(hào)為C50?？v向預(yù)應(yīng)力束采用低松弛鋼絞線配OVM15-15型錨具和OVM15-15L型連接器,鋼絞線N1、N2、N3、N7、N8、N9采用單端張拉,N4、N5、N6采用雙端張拉,橫向預(yù)應(yīng)力束采用低松弛鋼絞線配OVM15-15型錨具和OVM15-15P型固定P 錨,鋼絞線N1、N2采用單端張拉。(二后張法鋼絞線理論伸長值計(jì)算公式說明及計(jì)算示例后張法預(yù)應(yīng)力鋼絞線在張拉過程中,主要受到以下兩方面的因素影響:一是管道彎曲影響引起的摩擦力,二是管道偏差影響引起的摩擦力,導(dǎo)致鋼絞線張拉時(shí),錨下控制應(yīng)力沿著管壁向梁跨中逐漸減

2、小,因而每一段的鋼絞線的伸長值也是不相同的。公路橋梁施工技術(shù)規(guī)范(JTJ 041-2000中關(guān)于預(yù)應(yīng)筋伸長值的計(jì)算按照以下公式:L=(1Pp=(2式中:L各分段預(yù)應(yīng)力筋的理論伸長值(mm;Pp各分段預(yù)應(yīng)力筋的平均張拉力,注意不等于各分段的起點(diǎn)力與終點(diǎn)力的平均值(N;L預(yù)應(yīng)力筋的分段長度(mm;Ap預(yù)應(yīng)力筋的截面面積(mm2;Ep預(yù)應(yīng)力筋的彈性模量(Mpa;P預(yù)應(yīng)力筋張拉端的張拉力,將鋼絞線分段計(jì)算后,為每分段的起點(diǎn)張拉力,即為前段的終點(diǎn)張拉力(N;從張拉端至計(jì)算截面曲線孔道部分切線的夾角之和,分段后為每分段中各曲線段的切線夾角和(rad;x從張拉端至計(jì)算截面的孔道長度,整個(gè)分段計(jì)算時(shí)x等于L(

3、m;k孔道每束局部偏差對(duì)摩擦的影響系數(shù)(1/m,管道彎曲及直線部分全長均應(yīng)考慮該影響;預(yù)應(yīng)力筋與孔道壁之間的磨擦系數(shù),只在管道彎曲部分考慮該系數(shù)的影響。從公式(1可以看出,鋼絞線的彈性模量Ep是決定計(jì)算值的重要因素,它的取值是否正確,對(duì)計(jì)算預(yù)應(yīng)力筋伸長值的影響較大。Ep的理論值為Ep=(1.91.95×105Mpa,而將鋼絞線進(jìn)行檢測(cè)試驗(yàn),彈性模量則常出現(xiàn)Ep= (1.962.04×105Mpa的結(jié)果,這是由于實(shí)際的鋼絞線的直徑都偏粗,而進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)并未用真實(shí)的鋼絞線面積進(jìn)行計(jì)算,采用的是偏小的理論值代入公式進(jìn)行計(jì)算,根據(jù)公式Ep=可知,若Ap偏小,則得到了偏大的Ep值,雖然

4、Ep并非真實(shí)值,但將其與鋼絞線理論面積相乘所計(jì)算出的L卻是符合實(shí)際的,所以要按實(shí)測(cè)值Ep進(jìn)行計(jì)算。公式(2中的k和是后張法鋼絞線伸長量計(jì)算中的兩個(gè)重要的參數(shù),這兩個(gè)值的的大小取決于多方面的因素:管道的成型方式、力筋的類型、表面特征是光滑的還是有波紋的、表面是否有銹斑,波紋管的布設(shè)是否正確,偏差大小,彎道位置及角度等等,各個(gè)因素在施工中的變動(dòng)很大,還有很多是不可能預(yù)先確定的,因此,摩擦系數(shù)的大小很大程度上取決于施工的精確程度。在工程實(shí)施中,最好對(duì)孔道磨擦系數(shù)進(jìn)行測(cè)定,并對(duì)施工中影響磨擦系數(shù)的方面進(jìn)行認(rèn)真的檢查,如波紋管的三維位置是否正確等等,以確保摩擦系數(shù)的大小基本一致。進(jìn)行分段計(jì)算時(shí),靠近張拉

5、端第一段的終點(diǎn)力即為第二段的起點(diǎn)力,每段的終點(diǎn)力與起點(diǎn)力的關(guān)系如下式:Pz=Pqe-(KX+(3Pz分段終點(diǎn)力(NPq分段的起點(diǎn)力(N、x、k、意義同上其他各段的起終點(diǎn)力可以從張拉端開始進(jìn)行逐步的計(jì)算。下面以現(xiàn)澆箱梁22-23跨鋼絞線的伸長量計(jì)算為例,進(jìn)一步說明伸長量的計(jì)算方法?？v向鋼絞線N4、N5、N6,橫向橫隔梁鋼絞線N1、N2鋼束大樣圖(圖1及N4坐標(biāo)表如下(表1:(其余略圖1表1鋼束編號(hào) N4(半幅導(dǎo)線點(diǎn)號(hào) A B C F E F G坐標(biāo) x(cm 3442 3692 4192 4842 5842 6492 6992y(cm 125 147 147 80 80 147 147轉(zhuǎn)交

6、76;(逆時(shí)針為正 5.0291 -5.0291 -5.8851 5.8851 5.8851 -5.8851-5.8851圓弧半徑R(cm 3000 3000 3000 3000 3000 3000圓弧長LR(cm 263.3 308.1 308.1 308.1 308.1 308.1切線長T(cm 131.7 154.2 154.2 154.2 154.2 154.2外矢距E(cm 2.9 4 4 4 4 4根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙及規(guī)范和實(shí)測(cè)數(shù)據(jù),已知以下參數(shù)(表2:表2項(xiàng)目名稱取值張拉控制應(yīng)力k 1395 Mpa鋼絞線面積Ag 140 mm2彈性模量Eg 2.02×105Mpa管道摩阻系數(shù)

7、 0.25管道偏差系數(shù)k 0.0015張拉端的張拉力 195.3KN根據(jù)鋼絞線要素(圖1和表1,可以計(jì)算出各分段長度,根據(jù)公式計(jì)算出伸長量,N4、N5、N6采用計(jì)算一半鋼絞線的伸長值然后乘以二的方法,見表3;橫隔梁鋼絞線N1、N2采用鋼絞線全長計(jì)算的方法,見表4:表3鋼絞線編號(hào)分段 L(m (rad KX+ e-(KX+ Pq(KN Pz(KN Pp(KN L(mm 總伸長量(cmN4 ab 2.192 0 0.003288 0.996717 195.3 194.66 194.98 15.11 43.15bc 2.633 0.087774 0.025893 0.974439 194.66 18

8、9.68 192.16 17.89cd 2.141 0 0.003212 0.996793 189.68 189.07 189.38 14.34de 3.081 0.102714 0.030300 0.970154 189.07 183.43 186.23 20.29ef 3.45 0 0.005175 0.994838 183.43 182.48 182.96 22.32fg 3.081 0.102714 0.030300 0.970154 182.48 177.03 179.74 19.58gh 6.916 0 0.010374 0.989680 177.03 175.2 176.11 4

9、3.07hi 3.081 0.102714 0.030300 0.970154 175.2 169.97 172.57 18.8ij 3.45 0 0.005175 0.994838 169.97 169.09 169.53 20.68jk 3.081 0.102714 0.030300 0.970154 169.09 164.04 166.55 18.14kl 0.958 0 0.001437 0.998564 164.04 163.8 163.92 5.55N5 ab 3.316 0 0.004974 0.995038 195.3 194.33 194.82 22.84 42.89bc 2

10、.389 0.119429 0.033441 0.967112 194.33 187.94 191.12 16.15cd 0.776 0 0.001164 0.998837 187.94 187.72 187.83 5.15de 2.054 0.102714 0.028760 0.971650 187.72 182.4 185.05 13.44ef 4.479 0 0.006719 0.993304 182.4 181.18 181.79 28.79fg 2.054 0.102714 0.028760 0.971650 181.18 176.04 178.6 12.97gh 9.944 0 0

11、.014916 0.985195 176.04 173.43 174.73 61.44hi 2.05 0.102714 0.028754 0.971655 173.43 168.51 170.96 12.39ij 4.479 0 0.006719 0.993304 168.51 167.38 167.95 26.6jk 2.05 0.102714 0.028754 0.971655 167.38 162.64 165 11.96kl 0.472 0 0.000708 0.999292 162.64 162.52 162.58 2.71N6 ab 28.36 0 0.042537 0.95835

12、5 195.3 187.17 191.2 191.73 43.97bc 1.283 0.085505 0.023301 0.976968 187.17 182.86 185.01 8.39cd 0.947 0 0.001421 0.998580 182.86 182.6 182.73 6.12de 1.283 0.085505 0.023301 0.976968 182.6 178.39 180.49 8.19ef 0.858 0 0.001287 0.998714 178.39 178.16 178.27 5.41表4鋼絞線編號(hào)分段 L(m (rad KX+e-(KX+ Pq(KN Pz(K

13、N Pp(KN L(mm 總伸長量(cm橫隔梁N1、N2 ab 3.495 0 0.005243 0.994771 195.3 194.28 194.79 24.07 7.87 bc 1.06 0.132558 0.034730 0.965866 194.28 187.65 190.95 7.16cd 4.146 0 0.006219 0.993800 187.65 186.49 187.07 27.43de 2.48 0.310058 0.081235 0.921977 186.49 171.94 179.12 15.71ef 0.716 0 0.001074 0.998927 171.94

14、 171.76 171.85 4.35(四張拉時(shí)鋼絞線實(shí)際伸長量的測(cè)量方法鋼絞線實(shí)際伸長量的測(cè)量方法有多種多樣,目前使用較多的是直接測(cè)量張拉端千斤頂活塞伸出量的方法,筆者認(rèn)為這樣的測(cè)量方法存在一定的誤差,這是因?yàn)楣ぞ咤^端夾片張拉前經(jīng)張拉操作人員用鋼管敲緊后,在張拉到10%k時(shí)因鋼絞線受力,夾片會(huì)向內(nèi)滑動(dòng),張拉到20%k時(shí),夾片又會(huì)繼續(xù)向內(nèi)滑動(dòng),這樣通過測(cè)量千斤頂?shù)纳扉L量而得到的10%20%k的伸長量比鋼絞線的實(shí)際伸長值長12mm,若以10%20%k的伸長量作為0%10%k的伸長量,哪么在0%20%k 的張拉控制段內(nèi),鋼絞線的伸長量就有23mm的誤差。從20%k張拉到100%k時(shí),鋼絞線的夾片又

15、有23mm的滑動(dòng),按最小值滑動(dòng)量計(jì)算單端鋼絞線的伸長量就有34mm的誤差,兩側(cè)同時(shí)張拉時(shí)共計(jì)有約68mm的誤差(誤差值的大小取決于工具錨夾片打緊程度。對(duì)于單項(xiàng)張拉的N1、N2橫隔梁鋼鉸線的理論伸長量按7.87cm計(jì)算,4mm的測(cè)量誤差為5.1%,已接近達(dá)到±6%的理論值與實(shí)測(cè)值的允許的偏差值。因此用測(cè)量千斤活塞的方法一般測(cè)出來的值都是偏大的。因此,對(duì)于鋼束實(shí)際伸長值的測(cè)量,建議采用量測(cè)鋼絞線絕對(duì)伸長值的方法,而不使用量測(cè)千斤頂活塞伸出量的方法,后者測(cè)得的伸長值須考慮工具錨處鋼束回縮及夾片滑移等影響,尤其是在鋼絞線較長,必須進(jìn)行分級(jí)張拉時(shí),更為繁瑣,若直接通過測(cè)量千頂活塞的伸出量,則誤差累計(jì)更大。推存的測(cè)量方法如圖二所示,使用一個(gè)標(biāo)尺固定在鋼絞線上,不論經(jīng)過幾個(gè)行程,均以此來量測(cè)分級(jí)鋼絞線的長度,累計(jì)的結(jié)果就是初應(yīng)力與終應(yīng)力之間的實(shí)測(cè)伸長值。圖2(五結(jié)束語理論伸長值計(jì)算中,鋼絞線N4、N5、N6采取的是兩端張拉,所以在進(jìn)行伸長量計(jì)算時(shí)是計(jì)算一半鋼絞線的伸長值然后乘以二的方法;橫隔梁鋼絞線N1、N2是單端張拉則要進(jìn)行全長計(jì)算;而對(duì)于非對(duì)稱結(jié)構(gòu),在計(jì)算鋼絞線的伸長值時(shí),計(jì)算原則是從兩側(cè)向中間分段計(jì)