钢绞线伸长量的计算方法

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1、(一)结构设计形式         第五联现浇预应力箱梁采用单箱三室直腹板断面,梁高1.6m,混凝土设计标号为C50。纵向预应力束采用低松弛钢绞线配OVM15-15型锚具和OVM15-15L型连接器,钢绞线N1、N2、N3、N7、N8、N9采用单端张拉,N4、N5、N6采用双端张拉,横向预应力束采用低松弛钢绞线配OVM15-15型锚具和OVM15-15P型固定P锚,钢绞线N1、N2采用单端张拉。(二)后张法钢绞线理论伸长值计算公式说明及计算示例  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

2、: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,导致钢绞线张拉时,锚下控制应力沿着管壁向梁跨中逐渐减小,因而每一段的钢绞线的伸长值也是不相同的。  《公路桥梁施工技术规范》(JTJ041-2000)中关于预应筋伸长值的计算按照以下公式:  ΔL=(1)    Pp=(2)  式中: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,注意不等于各分段的起点力与终点力的平均值(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

3、应力筋的弹性模量(Mpa);  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,分段后为每分段中各曲线  段的切线夹角和(rad);  x—从张拉端至计算截面的孔道长度,整个分段计算时x等于L(m);  k—孔道每束局部偏差对摩擦的影响系数(1/m),管道弯曲及直线部分全长均应考  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。  从公式(1)可以看出,钢绞线的弹

4、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。Ep的理论值为Ep=(1.9~1.95)×105Mpa,而将钢绞线进行检测试验,弹性模量则常出现Ep’=(1.96~2.04)×105Mpa的结果,这是由于实际的钢绞线的直径都偏粗,而进行试验时并未用真实的钢绞线面积进行计算,采用的是偏小的理论值代入公式进行计算,根据公式Ep=可知,若Ap偏小,则得到了偏大的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ΔL却是符合实际的,所以要按实测值Ep’进行计算。

5、  公式(2)中的k和μ是后张法钢绞线伸长量计算中的两个重要的参数,这两个值的的大小取决于多方面的因素:管道的成型方式、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,偏差大小,弯道位置及角度等等,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,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。  进行分段计算时,靠近张

6、拉端第一段的终点力即为第二段的起点力,每段的终点力与起点力的关系如下式:  Pz=Pqe-(KX+μθ)(3)  Pz—分段终点力(N)  Pq—分段的起点力(N)  θ、x、k、μ—意义同上  其他各段的起终点力可以从张拉端开始进行逐步的计算。  下面以现浇箱梁22-23跨钢绞线的伸长量计算为例,进一步说明伸长量的计算方法。  纵向钢绞线N4、N5、N6,横向横隔梁钢绞线N1、N2钢束大样图(图1)及N4坐标表如下(表1):(其余略)    图1  表1钢束编号N4(半幅)导线点号ABCFEFG坐标x(c

7、m)3442369241924842584264926992y(cm)1251471478080147147转交α°(逆时针为正)5.0291-5.0291-5.88515.88515.8851-5.8851-5.8851圆弧半径R(cm)——300030003000300030003000圆弧长LR(cm)——263.3308.1308.1308.1308.1308.1切线长T(cm)——131.7154.2154.2154.2154.2154.2外矢距E(cm)——2.944444  根据设计图纸及规范

8、和实测数据,已知以下参数(表2):  表2项目名称取值张拉控制应力σk1395Mpa钢绞线面积Ag140mm2弹性模量Eg2.02×105Mpa管道摩阻系数μ0.25管道偏差系数k0.0015张拉端的张拉力195.3KN  根据钢绞线要素(图1和表1),可以计算出各分段长度,根据公式计算出伸长量,N4、N5、N6采用计算一半钢绞线的伸长值然后乘以二的方法,见表3;横隔梁钢绞线N1、N2采用钢绞线全长计算的方法,见

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