后張法預(yù)應(yīng)力鋼絞線張拉伸長值的計算

/連霍高速〔G30新疆境內(nèi)小草湖至烏魯木齊改擴建項目第一合同段20米、30米、40米預(yù)制梁后張法預(yù)應(yīng)力鋼絞線張拉伸長值計算新疆交通建設(shè)集團股份有限公司二○一七年六月小烏一標20米、30米、40米預(yù)制梁后張法預(yù)應(yīng)力鋼絞線張拉伸長值計算一、工程概況我項目20m預(yù)應(yīng)力混凝土空心板共計18片,30m預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁共計182片,40m預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁共計91片,,20m預(yù)應(yīng)力箱梁21片,30m〔40°預(yù)應(yīng)力箱梁24片,由本合同段K3472+000預(yù)制廠統(tǒng)一集中預(yù)制,混凝土由預(yù)制廠拌和樓集中拌制供應(yīng)。二、預(yù)制梁結(jié)構(gòu)設(shè)計形式20米空心板高0.9m,混凝土設(shè)計標號為C50,縱向預(yù)應(yīng)力束采用低松弛鋼絞線配OVM型錨具,鋼絞線N1、N2采用雙端張拉。30米箱梁高1.6m,混凝土設(shè)計標號為C50。縱向預(yù)應(yīng)力束采用低松弛鋼絞線配OVM型錨具,鋼絞線N1、N2、N3、N4采用雙端張拉。40米箱梁高2.0m,混凝土設(shè)計標號為C50。縱向預(yù)應(yīng)力束采用低松弛鋼絞線配OVM型錨具,鋼絞線N1、N2、N3、N4、N5、N6采用雙端張拉。20米箱梁高1.2m,混凝土設(shè)計標號為C50?？v向預(yù)應(yīng)力束采用低松弛鋼絞線配OVM型錨具,鋼絞線N1、N2、N3、N4采用雙端張拉。30米〔40°箱梁高1.6m,混凝土設(shè)計標號為C50?？v向預(yù)應(yīng)力束采用低松弛鋼絞線配OVM型錨具,鋼絞線N1、N2、N3、N4、N5采用雙端張拉。預(yù)應(yīng)力鋼束采用低松弛鋼絞線,其標準強度為Rby＝1860Mpa,錨下張拉控制力為Δk=0.75RbyMpa。三、分段計算鋼絞線理論伸長值的計算方法伸長量計算方法采用分段計算方式。后張法鋼絞線理論伸長值分段計算方法計算公式說明及計算示例如下：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,錨下控制應(yīng)力沿著管壁向梁跨中逐漸減小,因而每一段的鋼絞線的伸長值也是不相同的?！豆窐蛄菏┕ぜ夹g(shù)規(guī)范》<JTG/TF50-2011>中關(guān)于預(yù)應(yīng)筋伸長值的計算按照以下公式：ΔL=PpL/ApEp〔1Pp=P<1-e-<KX+μθ>>/<kx+μθ>〔2式中：ΔL—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力與終點力的平均值〔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,將鋼絞線分段計算后,為每分段的起點張拉力,即為前段的終點張拉力〔N；θ—從張拉端至計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—從張拉端至計算截面的孔道長度,整個分段計算時x等于L〔m；k—孔道每米局部偏差對摩擦的影響系數(shù)〔1/m,管道彎曲及直線部分全長均應(yīng)考慮該影響；μ—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是決定計算值的重要因素,它的取值是否正確,對計算預(yù)應(yīng)力筋伸長值的影響較大。本項目Ep取試驗數(shù)據(jù)的平均值：1.96666×105Mpa〔見試驗報告。公式〔2中的k和μ是后張法鋼絞線伸長量計算中的兩個重要的參數(shù),這兩個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,各個因素在施工中的變動很大,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。本項目k取0.0015、μ取0.27。進行分段計算時,靠近張拉端第一段的終點力即為第二段的起點力,每段的終點力與起點力的關(guān)系如下式：Pz=Pqe-<KX+μθ>〔3Pz—分段終點力〔NPq—分段的起點力〔Nθ、x、k、μ—意義同上其他各段的起終點力可以從張拉端開始進行逐步的計算。下面以13米梁N1鋼絞線的伸長量計算為例,進一步說明伸長量的計算方法,鋼束坐標系以梁端端頭頂面建立坐標系,延梁長方向為X軸,豎向為Y軸?？v向鋼絞線N1鋼束大樣圖〔圖1及N1坐標表如下〔表1：〔其余略圖1表1鋼束編號N1導(dǎo)線點號①②③坐標X〔cm17.432366.085998Y〔cm-20-69-69交點間距3.5207941496.31915arctg<z2-z1/x2-x1>—-8.0000027730偏角〔逆時針為正—8.0000027730圓心角—8.0000027730圓弧半徑R〔m—10.210672330圓弧長LR〔m—1.4256792780切線長T〔m—0.7140外矢距E〔m—0.0249334380根據(jù)設(shè)計圖紙及規(guī)范和實測數(shù)據(jù)其中鋼絞線彈性模量按試驗數(shù)據(jù)的平均數(shù)取值,本項目鋼絞線張拉已知參數(shù)見下表〔表2：表2項目名稱取值張拉控制應(yīng)力〔Mpa1395鋼絞線面積〔mm2140彈性模量〔Mpa196666管道摩阻系數(shù)μ0.17管道偏差系數(shù)k0.0015張拉端張拉力<N>195300根據(jù)鋼絞線要素〔圖1和表1,可以計算出各分段長度；再根據(jù)伸長量計算公式計算出鋼束理論伸長量。N1采用計算一半鋼絞線的伸長值然后乘以二的方法得出鋼束的總伸長量,見表3：表3其余各束鋼絞線伸長量計算表見附件。四、張拉時鋼絞線伸長量的測量預(yù)應(yīng)力筋的實際伸長值是從張拉千斤頂?shù)男谐躺蠝y量推算而來的,具體方法如下:對預(yù)應(yīng)力筋按10%、20%、30%……100%的級差進行張拉,分別量出對應(yīng)的千斤頂行程△1、△2、△10,由于△10中包含了預(yù)應(yīng)力筋彈性變形以外諸如錨具壓實、預(yù)應(yīng)力筋抻展的千斤頂行程,所以應(yīng)該減去,這就需要認真分析測量結(jié)果,推算出真正的彈性伸長值,一般情況下,通過一組△數(shù)據(jù)可以看出,其值從△i開始就基本上按正比例關(guān)系開始遞增,這說明第i級之前的幾個行程中,既有彈性伸長,又有非彈性位移,在拉力成比例增長時,其彈性變形也應(yīng)按同樣的比例遞增,因此伸長值的推算公式可以寫成:△L=△10-△i+〔△2i-△i式中的△2i-△i是指第2i級與第i級時的預(yù)應(yīng)力筋的伸長值差,它與0～i級的彈性伸長值差應(yīng)該是相等的。所以,上式也可以表示為:L=△10-2△i+△2i五、存在的問題在實際很多情況下,當預(yù)應(yīng)力管道在20m～40m時,實測伸長值與理論計算較相吻合,而當管長超過40m時,所測數(shù)值往往偏小,增長持荷時間效果也不明顯;對于超過80m的預(yù)應(yīng)力筋,且鋼束的彎度較小或彎曲較多時實測值僅能達到理論的90%左右;相反對于小于20m的短束,實測值往往偏大,經(jīng)常超過6%,這一現(xiàn)象說明對于長度較小的預(yù)應(yīng)力束,由于其總伸長值較小,受施工操作、讀數(shù)誤差等因素的影響明顯,在實測時應(yīng)充分考慮誤差因素。六、附件附件1：20米、30米、40米梁理論計算伸長值與設(shè)計對比表附件2：20米預(yù)制空心板鋼絞線N1伸長量分段計算表附件3：20米預(yù)制空心板鋼絞線N2伸長量分段計算表附件4：30米預(yù)制梁鋼絞線N1伸長量分段計算表〔中跨附件5：30米預(yù)制梁鋼絞線N2伸長量分段計算表〔中跨附件6：30米預(yù)制梁鋼絞線N3伸長量分段計算表〔中跨附件7：30米預(yù)制梁鋼絞線N4伸長量分段計算表〔中跨附件8：30米預(yù)制梁鋼絞線N1伸長量分段計算表〔邊跨附件9：30米預(yù)制梁鋼絞線N2伸長量分段計算表〔邊跨附件10：30米預(yù)制梁鋼絞線N3伸長量分段計算表〔邊跨附件11：30米預(yù)制梁鋼絞線N4伸長量分段計算表〔邊跨附件12：40米預(yù)制梁鋼絞線N1伸長量分段計算表〔中跨附件13：40米預(yù)制梁鋼絞線N2伸長量分段計算表〔中跨附件14：40米預(yù)制梁鋼絞線N3伸長量分段計算表〔中跨附件15：40米預(yù)制梁鋼絞線N4伸長量分段計算表〔中跨附件16：40米預(yù)制梁鋼絞線N5伸長量分段計算表〔中跨附件17：40米預(yù)制梁鋼絞線N6伸長量分段計算表〔中跨附件18：40米預(yù)制梁鋼絞線N1伸長量分段計算表〔邊跨附件19：40米預(yù)制梁鋼絞線N2伸長量分段計算表〔邊跨附件20：40米預(yù)制梁鋼絞線N3伸長量分段計算表〔邊跨附件21：40米預(yù)制梁鋼絞線N4伸長量分段計算表〔邊跨附件22：40米預(yù)制梁鋼絞線N5伸長量分段計算表〔邊跨附件23：40米預(yù)制梁鋼絞線N6伸長量分段計算表〔邊跨附件24:20m箱梁鋼絞線N1伸長量分段計算表附件25:20m箱梁鋼絞線N2伸長量分段計算表附件26:20m箱梁鋼絞線N3伸長量分段計算表附件27:20m箱梁鋼絞線N4伸長量分段計算表附件28:30m箱梁〔40°鋼絞線N1伸長量分段計算表附件29:30m箱梁〔40°鋼絞線N2伸長量分段計算表附件30:30m箱梁〔40°鋼絞線N3伸長量分段計算表附件31:30m箱梁〔40°鋼絞線N4伸長量分段計算表附件32:30m箱梁〔40°鋼絞