预制箱梁张拉计算书

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1、预制箱梁张拉计算书预应力钢绞线施工时，采用张拉应力和伸长值双控，实际伸长值与理论伸长值误差不得超过 6，后张预应力技术一般用于预制大跨径简支连续梁、简支板结构，各种现浇预应力结构或块体 拼装结构。预应力施工是一项技术性很强的工作，预应力筋张拉是预应力砼结构的关键工序，施 工质量关系到桥梁的安全和人身安全，因此必须慎重对待。一般现行常接触到的预应力钢材主要： 有预应力混凝土用钢绞线、PC光面钢丝、刻痕钢丝、冷拔低碳钢丝、精轧螺纹钢等材料。对于后 张法预应力施工时孔道成型方法主要有：金属螺旋管、胶管抽芯、钢管抽芯、充气充水胶管抽芯 等方法。本人接触多的是混凝土预应力钢绞线(PCstrand、1X7

2、公称直径15,24mm, f k =1860Mpa, pk 270级高强底松弛),成孔方法多采用金属螺旋管成孔,本文就以此两项先决条件进行论述。1 施工准备：1.1 熟悉图纸：拿到施工图纸应先查阅施工说明中关于预应力钢绞线的规格,一般预应力钢 束采用ASTMA416-270级低松弛钢绞线，其标准强度为fk=1860Mpa, 1X7公称直径15,24mm,锚 pk下控制力为A k=0.75 f k Mpa。pk1.2 根据施工方法确定计算参数：预应力管道成孔方法采用金属螺旋管成孔，查下表确定K、卩取值：表1孔道成型方式K值卩值钢绞线带肋钢筋精轧螺纹钢预埋铁皮管道0.0030.350.4一抽芯成型

3、管道0.00150.550.6一预埋金属螺旋管道0.00150.2 0.25一0.5注：摘自公路桥涵施工技术规范(JTJ 041-2000)附录G8根据钢绞线试验结果取得钢绞线实际弹性模量Ep (般为1.92.04X105fpa)1.3 材料检测：金属螺旋管根据公路桥涵施工技术规范(JTJ 041-2000)附录G7之要求检测；锚具根据公路桥梁预应力钢绞线用YM锚具、连接器规格系列(JT/T 329.1-1997)及公 路桥梁预应力钢绞线用锚具、连接器试验方法及检验规则(JT/T 329.2-1997)之要求检测； 钢绞线根据预应力混凝土用钢绞线GB/T5224-2003之要求检测2 理论伸长

4、量计算： 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。2.1 计算公式：公路桥梁施工技术规范(JTJ 041-2000)中关于预应筋伸长值AL的计算按照以下公式(1)：PpXLAL =ApXEpAL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）；公路桥梁施工技术规范（JTJ 041-2000

5、）附录G8中规定了 Pp的计算公式（2）：PX（l e-Pp =kx+uQP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）；Q从张拉端至计算截面曲线孔道部分切线的夹角之和，分段后为每分段中每段曲线段的切 线夹角（rad）；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或为公式1中L值；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；u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。从公式（1）可以看出，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

6、以钢绞线在使用前必须进行检测试验，弹性模量则常出现 Ep =（1.962.04）X105Mpa的结果，这是由于实际的钢绞线的截面积并不是绝对的140mm2，而 进行试验时并未用真实的钢绞线截面积进行计算，根据公式（1）可知，若Ap有偏差，则得到了 一个Ep值，虽然Ep并非真实值，但将其与钢绞线理论面积相乘所计算出的AL却是符合实际 的，所以要按实测值Ep进行计算。公式2中的k和u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

7、等，各个因素在施工 中的变动很大，还有很多是不可能预先确定的，因此，摩擦系数的大小很大程度上取决于施工的 精确程度。在工程实施中，最好对孔道磨擦系数进行测定（测定方法可参照公路桥梁施工技术 规范（JTJ 041-2000）附录G9），并对施工中影响磨擦系数的方面进行认真的检查，如波纹管 的三维位置是否正确等等，以确保摩擦系数的大小基本一致。实际计算可根据表1选取参数。3 划分计算分段：整束钢绞线在进行分段计算时，首先是分段（见图1）：3.1工作长度：工具锚到工作锚之间的长度，图1中工作段AB长度=L,计算时不考虑u、Q,计算力为点力，采用公式1直接进行计算，卩卩=千斤顶张拉力；3.2波纹管内长

8、度：计算时要考虑u、Q，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=PqXe-（KX+ue）（公式 3）Pz分段终点力（N）Pq分段的起点力（N）e、x、k、u意义同上3.3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。3.4根据Pp代入公式1计算出每一段的伸长值AL,相加后得出全长钢绞线伸长量。4 算例：已知构件钢束布置如图1所示，曲线段钢束半径600cm,预应力筋米用15.24的钢绞线束， fpk =1860Mpa,锚下(张拉)控制力为 Ak=0.75 fpk

9、=1395Mpa, Ep=1.95X 105 Mpa,孔道采用 金属螺旋管。米用分段计算理论伸长量。解：根据图1所示共分为：AB、BC、CD、DE、EF、GF共6段进行计算。曲线段 CD 的 e： arc tg (19.46/151.58)=0.1277rad曲线段 EF 的 e： arc tg (19.46/151.58)=0.1277rad表 2ABBCCDDEEFFG长度x (cm)6019.94153.22100.6153.2299.03弧度e(rad)000.127700.12770根据锚下(张拉)控制力为Ak=0.75 fpk =1395Mpa及锚圈口摩阻损失(一般规定不大于3%,

10、 也可根据公路桥梁施工技术规范(JTJ 041-2000)附录G-9测得，这里计算取3%)计算千斤 顶张拉力 P=1395X140X(1 + 3%)=201159N (每根)；根据公式1计算工作长度(AB)段的伸长量201159X60AL =1140X1.95X105AL =4.42mm1根据表2中参数计算当k=0.0015,u=0.2各段伸长量：表3分段x (mm)e(rad)kx+ ee-(kx+ e)起点力Pq终点力PzPpLBC199.400.0002990.99970094195300.0195241.6195270.81.4CD1532.20.12770.0278380.97254

11、561195241.6189881.419254910.8DE100.600.0001510.99984911189881.4189852.71898670.7EF1532.20.12770.0278380.97254561189852.7184640.4187234.510.5FG990.300.0014850.99851565184640.4184366.3184503.36.7当 k = 0.0015,u=0.2 总伸长量 AL=4.42+1.4+10.8 + 0.7+10.5 + 6.735mm根据表2中参数计算当k=0.0015,u=0.25各段伸长量：表4分段x (mm)e (ra

12、d)kx+ ee-(kx+ e )起点力Pq终点力PzPp LBC199.400.0002990.99970094195300.0195241.6195270.81.4CD1532.20.12770.0342230.96635569195241.6188672.8191938.510.8DE100.600.0001510.99984911188672.8188644.4188658.60.7EF1532.20.12770.0342230.96635569188644.4182297.5185452.910.4FG990.300.0014850.99851565182297.5182027.01

13、82162.26.6当 k = 0.0015,u=0.25 总伸长量 AL = 4.42+1.4+10.8 + 0.7+10.5 + 6.634mm5 计算现场控制伸长量范围：根据公路桥梁施工技术规范(JTJ 041-2000) 12.8.3条规定“实际伸长值与理论伸长值的 差值应控制在 6%以内，否则应暂停张拉，待查明原因并采取措置予以调整后，方可继续张拉”。 从上述例题中不难看出，其它参数正确的情况下，当卩=0.2时AL = 35mm,符合规范规定的控制 范围是32.937.1mm，当卩=0.25时AL = 34mm，符合规范规定的控制范围是3236mm。但在实 际施工时由于管道成型后表面

14、特征是否光滑、表面是否有锈斑，位置偏差大小，弯道位置及角度 是否正确、成型管道内是否漏浆等因素影响，规范中提供的卩是一个变值，根据表1中提供，变 化范围为0.20.25,所以上述例题计算出的伸长量的实际控制范围应是3237mmo6 张拉时钢绞线实际伸长量的测量方法钢绞线实际伸长量的测量方法有多种多样，目前使用较多的是直接测量张拉端千斤顶活塞伸 出量的方法，我认为这样的测量方法存在一定的误差，这是因为工具锚端夹片张拉前经张拉操作 人员用钢管敲紧后，在张拉到10%ok时因钢绞线受力，夹片会向内滑动，张拉到20%ok时，夹 片又会继续向内滑动，这样通过测量千斤顶的伸长量而得到的10%20%ok的伸长量比钢绞线的 实际伸长值长12mm，若以10%20%ok的伸长量作为0%10%ok的伸长量，哪么在0%20% ok的张拉控制段内，钢绞线的伸长量就有23mm的误差。从20%ok张拉到100%ok时，钢绞 线的夹片又会向内滑动一点，按最小值滑动量计算单端钢绞线的伸长量就有34mm的误差，两侧 同时张拉时共计有约68mm的误差(误差值的大小取决于工具锚夹片打紧程度)，但是张拉力是 达到的。因此用测量千斤活塞的方法一般测出来的值都是偏大的。对于钢束实际伸长值的测量，建议采用量测钢绞线绝对伸长值的方法，而不使用量测千斤顶 活塞伸出量的方法，后者测得的伸长值须考虑工具锚处钢束回缩及夹片滑