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1、公路桥梁预应力精细化施工 陆凤翚 江苏旭方监理公司 2017.07 01 01 预应力筋理论伸长值计算预应力筋理论伸长值计算 02 02 预应力施工材料机具预应力施工材料机具 03 03 管道管道安装与锚垫板预埋安装与锚垫板预埋 04 04 预应力筋制作及穿束预应力筋制作及穿束 05 05 后张预应力筋张拉施工后张预应力筋张拉施工 06 06 预应力孔道压浆与封锚预应力孔道压浆与封锚 07 07 后后张预应力施工质量检验张预应力施工质量检验 08 08 后后张预应力施工安全环保张预应力施工安全环保 前 言 预应力混凝土现浇结构和预制构件分为先张法和后张法两种预应力施工方法。先张法是指 在浇筑混
2、凝土施工前张拉预应力筋，并将张拉的预应力筋临时固定在台座上，然后再浇筑混凝土 ，在混凝土强度达到规定值后，切割预应力筋的施工方法，一般用于小型预制混凝土工程的施工 ；后张法预应力工程是指先浇混凝土并预留预应力筋孔道的位置，待混凝土强度达到规定值后再 张拉预应力筋，并用锚具进行锚固的施工方法，一般用于大型预制混凝土以及现浇混凝土结构工 程的施工。国内公路桥梁预应力施工主要以后张法为主，采用最为广泛的预应力筋材料是17- 15.20-1860-GB/T 5224-2014标准型预应力钢绞线。 本课件根据公路桥涵施工技术规范（JTG/T F50-2011）、公路工程质量检验评定标准 （JTG F80
3、/1-2004）和公路工程施工安全技术规范( JTG F90-2015)中的有关要求，重点 针对后张法张拉施工工艺和施工控制，内容包括：后张法预应力施工的理论伸长值计算、 施工材料机具、 管道安装与锚垫板预埋、 力筋制作及穿束、 张拉施工、 孔道压浆与 封锚、 施工质量检验、 施工安全环保等，旨在精确控制有效预应力的大小及其不均匀度， 提高公路桥梁预应力张拉施工质量，使公路桥梁预应力施工规范化、精细化。 由于对预应力施工技术的研究还不够深入，加之水平和时间有限，本文有些内容还有待进一 步深入研究，错误与纰漏在所难免，恳请使用本文的各方予以指正并提出宝贵意见，以便继续研 究与探讨，不断地完善。
4、公路桥梁预应力精细化施工系列课件 目 录 公路桥梁预应力精细化施工系列课件 01 01 预应力筋理论伸长值计算预应力筋理论伸长值计算 02 02 预应力施工材料机具预应力施工材料机具 03 03 管道管道安装与锚垫板预埋安装与锚垫板预埋 04 04 预应力筋制作及穿束预应力筋制作及穿束 05 05 后张预应力筋张拉施工后张预应力筋张拉施工 06 06 预应力孔道压浆与封锚预应力孔道压浆与封锚 07 07 后后张预应力施工质量检验张预应力施工质量检验 08 08 后后张预应力施工安全环保张预应力施工安全环保 后张法预应力钢绞线理论伸长值计算 陆凤翚江苏旭方工程咨询监理有限公司 2017年7月 公
5、路桥梁预应力精细化施工系列之一 01 01 预应力筋理论伸长值计算预应力筋理论伸长值计算 02 02 预应力施工材料机具预应力施工材料机具 03 03 管道管道安装与锚垫板预埋安装与锚垫板预埋 04 04 预应力筋制作及穿束预应力筋制作及穿束 05 05 后张预应力筋张拉施工后张预应力筋张拉施工 06 06 预应力孔道压浆与封锚预应力孔道压浆与封锚 07 07 后后张预应力施工质量检验张预应力施工质量检验 08 08 后后张预应力施工安全环保张预应力施工安全环保 返回目录 后张法预应力钢绞线理论伸长值计算 一、理论伸长值计算公式 公路桥涵施工技术规范（JTG/T F50-2011）第7.6.3
6、条规定：预应力筋的理 论伸长值LL（mm）可按下列公式计算： 胡克定律（由17世纪英国物理学家罗伯特.胡克于1678年提出，也被称为郑玄-胡克定律，早于胡克1500 年前东汉的经学家和教育家郑玄（公元127-200）为考工记马人一文的“量其力，有三钧”一句作 注解时已正确地提示了力与形变成正比的关系）曾译为虎克定律，是力学弹性理论中的一条基本定律，表 述为：固体材料受力之后，材料中的应力与应变（单位变形量）之间成线性关系，即：单位伸长（或缩减 ）量（应变）在常系数E（称为弹性模量）下，与拉（或压）应力 成正比例，即：F=-kx或F=- kx 公路桥梁预应力精细化施工系列之一 后张法预应力钢绞线
7、理论伸长值计算 二、符号及取值 1 LL 预应力筋的理论伸长值，mm 直线筋直接计算；对于多曲线组成的曲线预应力筋，或由直线与曲线混合组 成的预应力筋，其伸长值宜分段计算，然后叠加。 2 PP预应力筋的平均张拉力，N 当预应力筋为直线筋且无摩阻影响时，取张拉端的拉力，即PP =P；两端张拉 的曲线筋，预应力筋平均张拉力按公路桥涵施工技术规范（JTG/T F50- 2011）附录C1给定的公式 计算。 公路桥梁预应力精细化施工系列之一 后张法预应力钢绞线理论伸长值计算 二、符号及取值 3 L 预应力筋的长度，mm 张拉前工具锚中工具夹片小端到对称面工具锚中工具夹片小端的长度。 对于多曲线组成的曲
8、线预应力筋，或由直线与曲线混合组成的预应力筋，预 应力筋的长度应分别计算。 曲线段预应力筋长度按公式 Li=Rii 计算，式中， Ri为该曲线段的起弯 半径（mm）；i为该曲线段的切线夹角（rad)。 工具锚材料为刚度硬度较高的锰钢，是张拉过程中作为张拉锚固工具形式使用的，在千斤顶后面，内含 工具夹片，精度较高，牙型较深，制作工艺复杂，体积较大些，跟千斤顶是一个整体，可多次开合工作， 反复使用。 工作锚材料一般是铸铁件，硬度刚度相对较低，是参与永久受力的预应力筋锚固件，用在锚垫板上，张 拉施工前套在钢绞线上使钢绞线强制分根，仅可单次锁紧，不可重复使用,直接一次性留在梁体上。 公路桥梁预应力精细
9、化施工系列之一 后张法预应力钢绞线理论伸长值计算 二、符号及取值 4 AP 预应力筋的截面面积，mm 一般设计采用17-15.20-1860-GB/T 5224-2014标准型预应力钢绞线，根据 预应力混凝土用钢绞线（GB/T 5224-2014），其公称截面面积为140 mm。 实际计算时可采用公称截面面积140 mm，也可采用实测值。 5 EP 预应力筋的弹性模量，N/mm 一般设计采用17-15.20-1860-GB/T 5224-2014标准型预应力钢绞线，根据 预应力混凝土用钢绞线（GB/T 5224-2014），其弹性模量为（19510） GPa，即为（1.950.10）105 N
10、/mm。力学单位换算1GPa=1000Mpa=1000N/mm。 实际计算时，对预应力钢绞线用量较少的一般桥梁工程，可采用1.95105 N/mm；对于对特大桥、大桥或重要桥梁工程，应采用测定值。 公路桥梁预应力精细化施工系列之一 后张法预应力钢绞线理论伸长值计算 二、符号及取值 6 P预应力筋张拉端的张拉力，N P = APcon ，con为张拉端控制应力（MPa），包括预应力损失值。在分 段计算时，第一计算段即锚下张拉控制应力，一般设计规定con =0.75 fPK，式 中 fPK为钢绞线公称抗拉强度（MPa），一般设计采用17-15.20-1860-GB/T 5224-2014标准型预应
11、力钢绞线，根据预应力混凝土用钢绞线（GB/T 5224- 2014）， fPK =1860 MPa，即con=1395 MPa，每根钢绞线的张拉端的张拉力 P=1401395=195300N。 在预应力筋伸长值分段计算中,为计算各分段张拉端的张拉力，另外须引入一 个概念：终点张拉力PZ，即下一计算段张拉端的张拉力，根据前述公式推算可 知: 公路桥梁预应力精细化施工系列之一 后张法预应力钢绞线理论伸长值计算 二、符号及取值 7 e自然常数，约为2.71828，在EXCEL中以“EXP()” 表示。 8 从张拉端至计算截面的孔道长度，m 分段计算的曲线筋，为上一段末至计算截面的孔道长度。 9 从张
12、拉端至计算截面曲线孔道部分切线的夹角之和，rad 1 切线的夹角，是指两条切线的外角，即两条切线的弦切角和，对于圆曲线 来说，也等于该段曲线的圆心角。 2 对于包含竖弯和平弯的曲线段，切线的夹角之和，不是一般理解的各个 夹角相加的，而应按空间曲线计算，混凝土结构设计规范(2015版)（GB 50010-2010）第10.2.4条规定：对按抛物线、圆弧曲线变化的空间曲线及可分 段后叠加的广义空间曲线，夹角之和可按下列近似公式计算： 公路桥梁预应力精细化施工系列之一 后张法预应力钢绞线理论伸长值计算 二、符号及取值 9 从张拉端至计算截面曲线孔道部分切线的夹角之和，rad 3 该切线的夹角之和为弧
13、度（rad） ， 当设计给出的是切线的弯起角（也 就是弦切角，单位）时，应按公式 “=2/180”换算；当设计给 出弧长L、圆弧半径R时，应按公式 “=L/R”计算；当设计给出的是水平距离x、竖向距离y及圆曲线半径R时，应 按公式“=2arctan(y/x)”计算。 当设计给出弧长L、圆曲线半径R以及水平距离x、竖向距离y时，考虑预应力孔 道曲线布置是以孔道坐标控制的，因此，切线的夹角之和应按公式 “=2arctan(y/x)”计算。 公路桥梁预应力精细化施工系列之一 后张法预应力钢绞线理论伸长值计算 二、符号及取值 10 孔道每米局部偏差对摩擦的影响系数 预应力筋与孔道壁的摩擦系数 对不同管
14、道成型方式，尽管公路桥涵施工技术规范（JTG/T F50-2011） 附录C1中给出了系数及值，设计也通常注明伸长量计算参数、的取值 ，但施工时，应根据实测值进行计算，实测值需注意消除非线性影响。 、的测试计算见“四、预应力损失的测试”。 公路桥梁预应力精细化施工系列之一 后张法预应力钢绞线理论伸长值计算 公路桥梁预应力精细化施工系列之一 后张法预应力钢绞线理论伸长值计算 三、理论伸长值的简单计算与精确计算 4 梁端预应力筋通常包含平弯和竖弯，且起止点不在同一断面上，预应力筋 理论伸长值精确计算时，分段较为复杂，预应力钢束的平弯比竖弯小很多，对 预应力损失影响不大，由于平弯而引起的损失在预应力
15、的储备中能消化掉，在 实际计算过程中，不考虑平弯影响，这样的精度在桥梁设计中应该能满足工程 的精度需求。真正在桥梁设计中，无论采用平面杆系还是空间理论软件计算时 都无需输入平弯参数，如桥博等都是平面程序，刚束的横向分布并不考虑，横 向上形状相同的钢束就这样通过束数合并在一起了，充其量在施工验算时根据 施工图中的平弯参数带入原文件进行验算一下。 有些桥梁的预应力钢束的平弯可能比竖弯更多，对预应力损失影响更大，所以 不是所有的预应力都不考虑平弯影响的！ 公路桥梁预应力精细化施工系列之一 后张法预应力钢绞线理论伸长值计算 四、预应力损失的测试 （一）一般规定 1 管道摩擦阻力和锚圈口摩擦阻力估算的准
16、确度直接影响到梁板的起拱度和结 构使用的安全。因此需进行现场试验以求得可靠的管道摩擦系数和管道偏差系 数以及准确评价锚圈口摩擦损失，以合理确定实际的预应力损失值。 2 预制梁生产前和生产期间，每500片梁板应进行一次管道和锚圈口摩阻测试且 每个梁场的管道和锚圈口摩阻测试不应少于2次；连续梁桥、连续刚构桥每座桥 梁管道和锚圈口摩阻测试不宜少于2次，每次不宜少于5孔。 3 扁锚的锚圈口摩阻测试应根据扁锚的类型和孔位的布置对每个孔位的锚圈口 摩阻均应进行测试。 公路桥梁预应力精细化施工系列之一 后张法预应力钢绞线理论伸长值计算 四、预应力损失的测试 （一）一般规定 4 预应力管道和锚圈口摩阻的测试方法参见公路桥涵施工技术规范（JTG/T F50-2011）附录C2和预应力筋用锚具
