预应力张拉伸长量计算与分析

预应力张拉伸长量计算与分析 后张法预应力张拉伸长量计算与测定分析 舒琳智 成都市城市建设科学研究院 摘 要:举例介绍后张法预应力施工理论伸长量计算方法～以及在量测实际伸长过程中较为适合现场的计算方法。 关键词:预应力 张拉伸长量 计算 测定 预应力混凝土结构由于其明显优势已广泛应(2)计算理论伸长值，要先确定预应力筋的工作用于了我国桥梁结构中，桥梁预应力张拉作为影响长度和线型段落的划分。后张法钢绞线型既有直线桥梁结构的重要因素，更应值得我们注意。为了保又有曲线，由于不同线型区间的平均应力会有很大证施工质量，规范要求采用双控，即除应力控制外差异，因此需要分段计算伸长值，然后累加。于是还要进行伸长值的校核。本文主要结合成都北新高上式中: 架桥监理过程中的体会和有关资料，对后张法 ,L,,L，,L，？,L12i张拉应力伸长值的计算与测定作一些介绍。 PLpii L,,一、理论伸长量计算 iAEPP1、理论公式: (1)根据《公路桥涵施工技术规范》P值不是定值，而是克服了从张拉端至第i —1段p (JTJ041—2000)，钢绞线理论伸长量计算公式如的摩阻力后的剩余有效拉力值，所以表示成“Pp”i下: 更为合适; (3)计算时也可采取应力计算方法，各点应力公PLP ? ,L,式如下: AEPP，，,,,，kx，，，，i,1i,1,,,，e ，，1ii,，，,kx，,,P,e，，1各点平均应力公式为: P, ? Pkx，,,kx,，，，,,ii,,e，，1i, ,式中:P——预应力筋的平均张拉力(N)，直线筋Ppikx，,,ii取张拉端的拉力，曲线筋计算方法 各点伸长值计算公式为: 见?式; L——预应力筋的长度; xi2 L,,, A——预应力筋的截面面积(mm); PipiEp2E——预应力筋的弹性模量(N/mm); P P——预应力筋张拉端的张拉力(N); 2、根据规范中理论伸长值的公式，举例说明计算 ——从张拉端至计算截面的孔道长度(m); x方法: 成都市北新大道高架桥为后张预应力连续箱——从张拉端至计算截面的孔道部分切线, 的夹角之和(rad); 梁，其中4*25米联内既有单端张拉，也有两端张 拉。箱梁中预应力钢束采用高强度低松弛钢绞线——孔道每米局部偏差对摩擦的影响系k 数; (Φ15.24)，极限抗拉强度f=1860Mpa，锚下控制p ——预应力筋与孔道壁的摩擦系数。 ,应力б=0.75f=1395Mpa。K取0.0015/m，µ=0.25。 0p 1 (2)单端张拉预应力筋理论伸长值计算: 预应力筋分布图(1) 伸长值计算如下表: 分段 钢绞线长切线角度偏差系摩阻系伸长值 σ kl+μθ σ σ 平均ii+1编号 度L(m) θ(rad) 数k 数µ ΔL(mm) AB 1395 1.021 0 0.0015 0.25 0.0015315 1392.865 1393.932 7.30 BC 1392.865 4.323 0.36652 0.0015 0.25 0.0981145 1262.695 1326.716 29.41 CD 1262.695 8.057 0 0.0015 0.25 0.0120855 1247.527 1255.096 51.86 DE 1247.527 2.902 0.244346 0.0015 0.25 0.0654395 1168.503 1207.584 17.97 EF 1168.503 1.72 0 0.0015 0.25 0.00258 1165.492 1166.997 10.29 FG 1165.492 2.902 0.244346 0.0015 0.25 0.0654395 1091.665 1128.176 16.79 GH 1091.665 2.942 0 0.0015 0.25 0.004413 1086.858 1089.26 16.43 HI 1086.858 3.181 0.2618 0.0015 0.25 0.0702215 1013.155 1049.575 17.12 IJ 1013.155 2.207 0 0.0015 0.25 0.0033105 1009.807 1011.48 11.45 伸长值 178.63 (1) 两端非对称张拉计算: 预应力筋分布图(2) 伸长值计算如下表: 分段编号 σ 钢绞线长切线角度偏差摩阻kl+μθ σ σ 伸长值平均ii+1 2 度L(m) θ(rad) 系数k 系数µ ΔL(mm) AB 1395 1.306 0 0.0015 0.25 0.001959 1392.27 1393.6345 9.33 BC 1392.27 4.277 0.34907 0.0015 0.25 0.093683 1267.761 1329.0436 29.15 CD 1267.761 9.373 0 0.0015 0.25 0.0140595 1250.062 1258.8907 60.51 DE 1250.062 2.622 0.22689 0.0015 0.25 0.0606555 1176.492 1212.9052 16.31 EF 1176.492 2.49 0 0.0015 0.25 0.003735 1172.106 1174.298 14.99 FG 1172.106 2.622 0.22689 0.0015 0.25 0.0606555 1103.125 1137.2669 15.29 GH 1103.125 1.368 0 0.0015 0.25 0.002052 1100.864 1101.9938 7.73 HI 1100.864 2.622 0.22689 0.0015 0.25 0.0606555 1036.075 1068.1417 14.36 H-平衡点O 1100.864 1.512 0.13614 0.0015 0.25 0.036303 1061.616 1081.1208 8.38 左端合计 25.57 0.93899 161.70 NM 1395 1.306 0 0.0015 0.25 0.001959 1392.27 1393.6345 9.33 ML 1392.27 4.277 0.34907 0.0015 0.25 0.093683 1267.761 1329.0436 29.15 LK 1267.761 59.431 0 0.0015 0.25 0.0891465 1159.636 1212.8953 369.66 KJ 1159.636 2.622 0.22689 0.0015 0.25 0.0606555 1091.388 1125.167 15.13 JI 1091.388 2.49 0 0.0015 0.25 0.003735 1087.319 1089.3525 13.91 IH 1087.319 2.622 0.22689 0.0015 0.25 0.0606555 1023.328 1055.0002 14.19 I-平衡点O 1087.319 1.11 0.09076 0.0015 0.25 0.024355 1061.157 1074.185 6.11 右端合计 71.236 0.66672 443.30 左右两端合计 96.806 1.60571 605.00 若预应力钢筋为两端对称张拉，则只需计算出以下两个钢绞线实测伸长值的经验公式: =(L—L)/0.8—L(1) 一半预应力筋的伸长值，然后乘以2即得总的伸长L实无阻ba L=[(L—L)+(L—L)] —L(2) 量。 实无阻baac L——钢绞线实际伸长量 注:由于采用1500KN千斤顶张拉，根据实测伸长实 L——张拉应力为20%б时，梁段两端千斤顶值为量测大缸外露长度的方法，则计算理论伸长值0a 活塞行程之和; 时应加缸内长度约500mm。而锚固端长约470mm， L——张拉应力为100%б时，梁段两端千斤应在计算理论伸长值时扣除。由于两数对于伸长值0b 顶活塞行程之和; 的计算相差甚微，可以抵消，因此在计算中未记如。 L——张拉应力为10%б时，梁段两端千斤顶 0c 活塞行程之和; 二、实测伸长值的测定 L——梁段两端千斤定内钢绞线的无阻伸长1、预应力钢筋张拉时的实际伸长值?L，应在无阻 量，即: 建立初应力后开始量测，测得的伸长值还应加上初 L=PL/EA 应力以下的推算伸长值。即: 无阻PP +?L对于以上公式，当钢绞线较短，角度较小时，?L=?L12 式中:?L——从初应力到最大张拉应力间的实测用(2)式计算更接近伸长量;当钢绞线较长，1 伸长值(m ); 角度较大时，用(1)式计算更接近设计伸长量。 ?L——初应力以下的推算伸长值(m )。 这是由于预应力筋的长度及弯起角度决定实测伸2 关于初应力的取值，根据《公路规》的规定，长量的计算公式，钢绞线较短、弯起角度较小时，一般可取张拉控制应力的10%~25%。初应力钢筋摩阻力所引起的预应力损失也较小，10%~20%Σ控的实际伸长值，应以实际伸长值与实测应力之间的钢绞线的伸长量基本上反映了真实变化，0~10%的关系线为依据，也可采用相邻级的伸长值。 伸长量可按相邻级别10%~20%推算。钢绞线较长、 2、经北新高架桥施工张拉资料分析后出弯起角度较大时，摩阻力所引起的预应力损失也较 3 用20%~100%推算张拉操作人员用钢管敲紧后，在张拉到约10%б大，故初应力采用20%Σ控00~10%的伸长量更准确。 开始到100%б时，因钢绞线受力，夹片会向内滑0 3、在北新高架施工过程中我们曾使用直接测动，这样通过测量千斤顶的伸长量而得到的量比钢 量张拉端千斤顶活塞伸出量的方法，但这种测量方绞线的实际伸长量偏大。 法存在一定误差，这是因为工具锚端夹片张拉前经 因此，我们采用了量测钢绞线绝对伸长值的方片滑移等影响，测量方法如下图(3)所示: 法，测得的伸长值须考虑工具锚处钢绞线回缩及夹 4、现以图(2)所示的预应力钢绞线为列介绍北新 高架桥的实际伸长值计算方法: 对于多束群锚式钢绞线我们采用分级群张法， 图(2)中钢绞线为7束，采用1500KN千斤顶， 根据不同应力下实测伸长值的量测，最后得出总伸 长值及与设计伸长值的偏差(如下表)，并且用与 设计伸长值的偏差是否在?6%之内来校核。 图(3) 左端 右端 左端 右端 预应力钢理论伸长实测伸长伸长值偏筋编号 值(mm) 值(mm) 差(%) 20%б控/50%б控 б控 50%б控/б控 1(1) 605 69/94 54/183 195 21/244 597.5 -1.24 1(2) 605 67/97 61/179 199 19/266 621.25 2.69 1(3) 605 63/91 58/181 197 18/239 597.5 -1.24 1(4) 605 65/98 51/178 198 22/238 595 -1.65 注:由于钢绞线右端伸长值大于200mm，千斤顶需50%б控时的读数和千斤顶倒顶后张拉到50%б控要倒一次顶才能完成张拉，因此右端出现了在50%时的读数。 б控时的两个读数，分别表示在从初应力张拉到 三、问题与思考 损失计算与实际不符;量测误差等。特别是弹性模 经北新高架桥张拉实践发现，预应力钢筋的实量的取值是否正确，对伸长值的计算影响较大。必际伸长值与理论伸长值之间有一定的误差，究其原要时，预应力钢筋的弹性模量、锚圈口及孔道摩阻因，主要有:预应力钢筋的实际弹性模量与计算时损失应通过试验测定，计算时予以调整。的取值不一致;千斤顶的拉力不准确;孔道的摩擦 4