后张法预应力张拉计算书
后张法预应力钢绞线在张拉过程中,主要受到以下两方面的因素影响:一是管道弯曲影响引起的摩擦力,二是管道偏差影响引起的摩擦力;两项因素导致钢绞线张拉时,锚下控制应力沿着管壁向跨中逐渐减小,因而每一段的钢绞线的伸长值也是不相同的。
1、计算公式
(1)预应筋伸长值ΔL的计算按照以下公式:
ΔL=
Pp×L Ap×Ep
ΔL—各分段预应力筋的理论伸长值(mm);
Pp—各分段预应力筋的平均张拉力(N);
L—预应力筋的分段长度(mm);
Ap—预应力筋的截面面积(mm2);
Ep—预应力筋的弹性模量(Mpa);
(2)《公路桥梁施工技术规范》(JTJ 041-2000)附录G-8中规定了Pp的计算公式
Pp=P×(1-e-(kx+μθ))
kx+μθ
P—预应力筋张拉端的张拉力,将钢绞线分段计算后,为每分段的起点张
拉力,即为前段的终点张拉力(N);
θ—从张拉端至计算截面曲线孔道部分切线的夹角之和,对于圆曲线,
为该段的圆心角,如果孔道在竖直面和水平面同时弯曲时,则θ为
双向弯曲夹角之矢量和。
设水平角为α,竖直角为β,则θ=Arccos
(cosα×cosβ)。
x—从张拉端至计算截面的孔道长度,分段后为每个分段长度。
k—孔道每束局部偏差对摩擦的影响系数(1/m),管道内全长均应考虑
该影响;
μ—预应力筋与孔道壁之间的磨擦系数,只在管道弯曲部分考虑该系数
的影响。
注: a、钢绞线的弹性模量Ep是决定计算值的重要因素,它的取值是否正确,对计算预应力筋伸长值的影响较大。
所以钢绞线在使用前必须进行检测试验,计算时按实测值Ep’进行计算。
b、 k和μ是后张法钢绞线伸长量计算中的两个重要的参数,其大小取决于多方面的因素:管道的成型方式、预应力筋的类型、表面特征是光滑的还是有波纹的、表面是否有锈斑,波纹管的布设是否正确,弯道位置及角度是否正确,成型管道内是否漏浆等,计算时根据设计图纸确定。
2、划分计算分段
2.1 工作长度:工具锚到工作锚之间的长度,Pp=千斤顶张拉力;
2.2 波纹管内长度:计算时要考虑μ、θ,计算一段的起点和终点力。
每一段的终点力就是下一段的起点力,例如靠近张拉端第一段BC的终点C点力即为第二段CD的起点力,每段的终点力与起点力的关系如下式:
Pz=Pq×e-(KX+μθ)(公式3)
Pz—分段终点力(N)
Pq—分段的起点力(N),θ、x、k、μ—意义同上
各段的起终点力可以根据上述公式从张拉端开始进行逐步的计算。
2.3 根据每一段起点力Pq代入公式2中求出每一段平均张拉力Pp。
2.4 根据Pp代入公式计算出每一段的伸长值ΔL,相加后得出全长钢绞线伸长量。
3、计算跨龙门特大桥钢绞线理论伸长量
跨龙门特大桥线路(水平方向)曲线半径为600m,钢绞线沿竖直方向采用曲线段钢束半径6m,预应力筋采用Φ15.24的钢绞线束,f pk=1860Mpa,锚下(张拉)控制力为Δk=0.75 f pk=1302Mpa,Ep=1.95×105 Mpa,孔道采用金属螺旋管。
钢绞线w1示意图如下:
共分为:AB、BC、CD、DE、EF、GH共6段进行计算.
对于AB段,水平角α=0.822/600=0.001,竖直角β=0.故θ=Arccos(cosα×cosβ)=0.001. 对于BC段,水平角α=1.634/600=0.002,竖直角β=1.634/6=0.279,故θ=0.279.
其他同理计算。
初始力Pq=1302×140=182280.
计算数据如下表所示:
其中K=0.0025,μ=0.23(根据设计图纸确定)
总伸长量ΔL=4.8+10.53+51.84+12.5+3.91+11.44+24.78=119.79mm。
同理钢绞线w4示意图如下:
A B
总伸长量ΔL=65.05+13.38+4.17+11.93+31.08=125.6mm.
4、伸长量的测量
对预应力钢绞线一般按10%-20%(具体分级由现场条件及油表最小刻度调整)-100%后持载3分钟-补压-锚固的流程进行张拉,分别量出千斤顶的行程ΔL
ΔL=L3-L1+L2-L1=L3+L2-2L1-锚具回缩量
L3-达到100%时伸长量
L2-达到10%时伸长量
L1-达到20%时伸长量
锚具回缩量-夹片式锚具容许回缩量不大于6mm。