现浇连续箱梁预应力张拉计算

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重庆沙滨路连续箱梁张拉计算预应力施工作业指导书编制：审核：审批：重庆拓达建设集团有限公司2011年5月21日16 目录一、张拉前的准备工作2二、张拉程序2三、张拉控制数据计算2四、张拉力与油表读数对应关系12五、伸长值的控制13六、质量保证措施14七、安全保证措施1516 预应力施工作业指导书后张法预施应力是待混凝土构件达到一定的强度后，在构件预留孔道中穿入预应力筋，使预应力筋对混凝土构件施加应力。这是一项十分重要的工作，施加预应力过多或不足都会影响预制构件质量，必须按设计要求，准确地施加预应力。一、张拉前的准备工作1、张拉前需完成梁内预留孔道、制束、制锚、穿束和张拉机具设备的准备工作。2、张拉作业上岗作业人员必须经过特种作业培训，并取得特种作业合格证书。施工前，还必须对所有作业人员进行严格的施工技术交底。3、钢绞线、锚具、张拉千斤顶、压力表等设备必须经专业检测单位检测，并取得检验合格报告。4、张拉安全防护设备已安装完毕并在作业区周边布设警示标志，由专人负责看护、挪动。二、张拉程序预应力张拉要求混凝土强度达到90%且龄期不少于7天方可张拉，张拉时需纵横向钢束交替进行，纵向钢束张拉按先长后短的原则进行作业。张拉工序为：0→初应力→控制应力（持荷2分种锚固）。三、张拉控制数据计算本作业指导书以标准段3×30m箱梁纵向和横向预应力筋伸长量计算为例进行编制。㈠、计算依据16 1、采用YJM15系列自锚性能锚具（即:YJM15-15、YJM15-7），张拉设备采用YCW250型、YCW400型配套千斤顶，已通过质量监督检验所检验合格并标定，检验证书附后。2、本桥采用低松驰高强度预应力钢绞线，单根钢绞线为15.24mm（钢绞线试验面积Ag＝140.9mm2），标准强度fpk＝1860Mpa,弹性模量Ep＝1.98×105Mpa。锚下控制应力：σcon＝0.75fpk＝0.75×1860＝1395Mpa。3、张拉时采用预应力筋的张拉力与预应力筋的伸长量双控，并以预应力筋的张拉力控制为主。4、瓯海大道西段快速路8标高架桥标准段施工图纸及《公路桥涵施工技术规范》JTJ041-2000。㈡、理论张拉伸长值的计算1、按现行桥涵施工规范，预应力筋的理论伸长值△L（mm）为：△L=Pp×L/Ap×Ep…………………………………………（1）Pp—预应力筋的平均张拉力（N）；L—预应力筋的长度（mm）；Ap—预应力筋的截面积（mm2）；Ep—预应力筋的弹性模量（N/mm2）。2、预应力筋的平均张拉力为：Pp=P（1-e-（kx+uθ））/（kx+uθ）………………………（2）P—预应力筋张拉端的张拉力（N）；x—从张拉端至计算截面的孔道长度（m）；θ—从张拉端至计算截面孔道部分切线的夹角之和（rad）；16 K—孔道每米局部偏差对摩擦的影响系数；u—预应力筋与孔道壁的摩擦系数。3、交界点张拉力计算公式为：Px=Pe-（kx+uθ）…………………………………………（3）(3)式中各符号含义上同。4、由图纸设计标准段3×30m箱梁钢绞线布置图知：纵向预应力布置参数预应力筋编号K取值μ取值预应力筋分段长度（m）张拉形式N1、N1'0.00150.151（张拉端）3.9两端张拉27.838.147.058.163.5N2、N2'0.00150.151（张拉端）4.5两端张拉210.838.144.058.165.0N3、N3'0.00150.151（张拉端）4.9两端张拉213.937.642.057.666.5N40.00150.151（张拉端）2.0单端张拉25.033.0N50.00150.151（张拉端）2.0单端张拉232.633.0N60.00150.151（张拉端）2.0单端张拉23.033.0N70.00150.151（张拉端）2.6两端张拉221.016 端横梁预应力布置参数预应力筋编号K取值μ取值预应力筋分段长度（m）张拉形式N10.00150.151（张拉端）4.3两端张拉24.0N20.00150.151（张拉端）4.8两端张拉23.5端横梁预应力布置参数预应力筋编号K取值μ取值预应力筋分段长度（m）张拉形式N10.00150.151（张拉端）4.3两端张拉24.0N20.00150.151（张拉端）4.8两端张拉23.5横向预应力布置参数预应力筋编号K取值μ取值预应力筋分段长度（m）张拉形式N0.00150.151（张拉端）2.00两端张拉20.5039.75钢绞线截面积和弹性模量则根据试验数据取：Ag=140.9mm2，Ep=1.98×105MPa,将已知数据按实际情况代人⑴、⑵、⑶公式，即可求的计算钢绞线的伸长量△L。5、3×30m箱梁纵向预应力筋N1、N1'—15φs15.24的伸长量计算：⑴：第一段张拉端张拉力：P＝（0.75×1860×140.9×15）/1000＝2948.33KN。参数kx+uθ＝0.0015×3.9+0.15×0.3668＝0.0609，参数e-（kx+uθ）＝0.9409，截面积Ap＝140.9×15＝2113.5mm2。第一段理论伸长值为：△L＝（P（1-e-（kx+uθ））×L)/(Ap×Ep×（kx+uθ））＝2948330×3900×（1-0.9409）/2113.5×198000×0.0609＝26.67（mm）16 ⑵：第二段交界点张拉力：Px＝P×e-（kx+uθ）＝2948.33×0.9884＝2914.13KN。参数kx+uθ＝0.0015×7.8+0.15×0＝0.0117，参数e-（kx+uθ）＝0.9884，截面积Ap＝140.9×15＝2113.5mm2。第二段理论伸长值为：△L＝（Px×L)/(Ap×Ep×（kx+uθ））＝2914130×7800×（1-0.9884）/2113.5×198000×0.0117＝53.85（mm）⑶：第三段交界点张拉力：Px＝P×e-（kx+uθ）＝2914.13×0.9618＝2802.92KN。参数kx+uθ＝0.0015×8.1+0.15×0.178＝0.0389，参数e-（kx+uθ）＝0.9618，截面积Ap＝140.9×15＝2113.5mm2。第三段理论伸长值为：△L＝（Px×L)/(Ap×Ep×（kx+uθ））＝2802920×8100×（1-0.9618）/2113.5×198000×0.0389＝53.28（mm）⑷：第四段交界点张拉力：Px＝P×e-（kx+uθ）16 ＝2802.92×0.9896＝2773.65KN。参数kx+uθ＝0.0015×7+0.15×0＝0.0105，参数e-（kx+uθ）＝0.9896，截面积Ap＝140.9×15＝2113.5mm2。第四段理论伸长值为：△L＝（Px×L)/(Ap×Ep×（kx+uθ））＝2773650×7000×（1-0.9896）/2113.5×198000×0.0105＝45.95（mm）⑸：第五段交界点张拉力：Px＝P×e-（kx+uθ）＝2773.65×0.9618＝2667.81KN。参数kx+uθ＝0.0015×8.1+0.15×0.178＝0.0389，参数e-（kx+uθ）＝0.9618，截面积Ap＝140.9×15＝2113.5mm2。第五段理论伸长值为：△L＝（Px×L)/(Ap×Ep×（kx+uθ））＝2667810×8100×（1-0.9618）/2113.5×198000×0.0389＝50.71（mm）⑹：第六段交界点张拉力：Px＝P×e-（kx+uθ）＝2667.81×0.9948＝2653.84KN。参数kx+uθ＝0.0015×3.5+0.15×0＝0.0053，16 参数e-（kx+uθ）＝0.9948，截面积Ap＝140.9×15＝2113.5mm2。第六段理论伸长值为：△L＝（Px×L)/(Ap×Ep×（kx+uθ））＝2653840×3500×（1-0.9948）/2113.5×198000×0.0053＝21.78（mm）综合⑴、⑵、⑶、⑷、⑸、⑹计算数据，半幅孔道内纵向预应力筋钢束理论伸长值为：△L＝26.67+53.85+53.28+45.95+50.71+21.78＝254.35mm。据此可得纵向预应力筋N1、N1'理论计算伸长值为：252.24×2＝504.48mm;重复上述计算过程，即可求得：N2、N2'—15φs15.24理论计算伸长值为：266.5×2＝533mm;N3、N3'—15φs15.24理论计算伸长值为：279.5×2＝559mm;N4—7φs15.24理论计算伸长值为：70mm;N5—7φs15.24理论计算伸长值为：247mm;N6—7φs15.24理论计算伸长值为：56mm;N7—7φs15.24理论计算伸长值为：159.5×2＝319mm;6、3×30m箱梁端横梁预应力筋N1—12φs15.24的伸长量计算：⑴：第一段张拉端张拉力：P＝（0.75×1860×140.9×12）/1000＝2358.67KN。参数kx+uθ＝0.0015×4.3+0.15×0.2304＝0.0410，参数e-（kx+uθ）＝0.9598，截面积Ap＝140.9×12＝1690.8mm2。16 第一段理论伸长值为：△L＝（P（1-e-（kx+uθ））×L)/(Ap×Ep×（kx+uθ））＝2358670×4300×（1-0.9598）/1690.8×198000×0.0410＝29.66（mm）⑵：第二段交界点张拉力：Px＝P×e-（kx+uθ）＝2358.67×0.9940＝2344.52KN。参数kx+uθ＝0.0015×4+0.15×0＝0.006，参数e-（kx+uθ）＝0.9940，截面积Ap＝140.9×15＝1690.8mm2。第二段理论伸长值为：△L＝（Px×L)/(Ap×Ep×（kx+uθ））＝2344520×4000×（1-0.9940）/1690.8×198000×0.006＝28.01（mm）综合⑴、⑵计算数据，3×30m箱梁端横梁半幅孔道内预应力筋钢束理论伸长值为：△L＝29.66+28.01＝57.67mm。据此可得端横梁预应力筋N1理论计算伸长值为：57.67×2＝115.35mm;重复上述计算过程，即可求得：N2—12φs15.24理论计算伸长值为：57.11×2＝114.22mm;7、3×30m箱梁中横梁预应力筋N1—15φs15.24的伸长量计算：⑴：第一段张拉端张拉力：P＝（0.75×1860×140.9×15）/1000＝2948.33KN。16 参数kx+uθ＝0.0015×4.3+0.15×0.2304＝0.0410，参数e-（kx+uθ）＝0.9598，截面积Ap＝140.9×15＝2113.5mm2。第一段理论伸长值为：△L＝（P（1-e-（kx+uθ））×L)/(Ap×Ep×（kx+uθ））＝2948330×4300×（1-0.9598）/2113.5×198000×0.0410＝29.66（mm）⑵：第二段交界点张拉力：Px＝P×e-（kx+uθ）＝2948.33×0.9940＝2930.7KN。参数kx+uθ＝0.0015×4+0.15×0＝0.006，参数e-（kx+uθ）＝0.9940，截面积Ap＝140.9×15＝2113.5mm2。第二段理论伸长值为：△L＝（Px×L)/(Ap×Ep×（kx+uθ））＝2930700×4000×（1-0.9940）/2113.5×198000×0.006＝28.01（mm）综合⑴、⑵计算数据，3×30m箱梁中横梁半幅孔道内预应力筋钢束理论伸长值为：△L＝29.66+28.01＝57.67mm。据此可得中横梁预应力筋N1理论计算伸长值为：57.67×2＝115.35mm;重复上述计算过程，即可求得：N2—15φs15.24理论计算伸长值为：57.11×2＝114.22mm;16 8、3×30m箱梁横向预应力筋N1—3φs15.24的伸长量计算：⑴：第一段张拉端张拉力：P＝（0.75×1860×140.9×3）/1000＝589.67KN。参数kx+uθ＝0.0015×2+0.15×0＝0.003，参数e-（kx+uθ）＝0.997，截面积Ap＝140.9×3＝422.7mm2。第一段理论伸长值为：△L＝（P（1-e-（kx+uθ））×L)/(Ap×Ep×（kx+uθ））＝589670×2000×（1-0.997）/422.7×198000×0.003＝14.09（mm）⑵：第二段交界点张拉力：Px＝P×e-（kx+uθ）＝589.67×0.9918＝584.83N。参数kx+uθ＝0.0015×0.5+0.15×0.0499＝0.0082，参数e-（kx+uθ）＝0.9918，截面积Ap＝140.9×3＝422.7mm2。第二段理论伸长值为：△L＝（Px×L)/(Ap×Ep×（kx+uθ））＝584830×500×（1-0.9918）/422.7×198000×0.0082＝3.49（mm）⑶：第三段交界点张拉力：Px＝P×e-（kx+uθ）16 ＝584.83×0.9855＝576.33N。参数kx+uθ＝0.0015×9.75+0.15×0＝0.0146，参数e-（kx+uθ）＝0.9855，截面积Ap＝140.9×3＝422.7mm2。第三段理论伸长值为：△L＝（Px×L)/(Ap×Ep×（kx+uθ））＝576330×9750×（1-0.9855）/422.7×198000×0.0146＝66.68（mm）综合⑴、⑵、⑶计算数据，3×30m箱梁横向预应力半幅孔道内预应力筋钢束理论伸长值为：△L＝14.09+3.49+66.68＝84.26mm。据此可得横向预应力筋N理论计算伸长值为：84.26×2＝168.52mm;根据工程进展，本预应力施工作业指导书主要针对标准段3×30m、4×30m、5×30m、30+40+30m跨、16m预应力空心板梁及25m预应力空心板梁。具体的伸长量计算数值详见附表。四、张拉力与油表读数对应关系预应力筋控制张拉力P=σcon×Ag×n，其中：n—为每束钢绞线根数，Ag—为实测钢绞线截面积。以标准段3×30m箱梁纵向预应力筋为例，则：1、3×15.24钢束张拉控制力为P=1395×140.9×3＝589.67KN；2、4×15.24钢束张拉控制力为P=1395×140.9×4＝786.22KN；3、7×15.24钢束张拉控制力为P=1395×140.9×7＝1375.89KN；16 4、15×15.24钢束张拉控制力为P=1395×140.9×12＝2358.67KN。5、15×15.24钢束张拉控制力为P=1395×140.9×15＝2948.33KN。张拉力与油表读数对应关系项目千斤顶编号油表编号控制张拉力(KN)σcon×Ag×n公称油压P（Mpa）线性回归方程10%20%100%3φs15.29113062735589.682.514.8421.58P=29.76×油表压力-20.25911310617589.672.584.9319.51P=29.29×油表压力-20.214φs15.29113062735786.2223.206.1527.84P=29.76×油表压力-20.25911310617786.2223.296.2926.51P=29.29×油表压力-20.217φs15.291130627351375.895.2610.0846.60P=29.76×油表压力-20.2591131006171375.895.4210.3647.51P=29.29×油表压力-20.2112φs15.210303482662358.673.476.6729.87P=80.0×油表压力-43.8210302887582358.673.316.5230.71P=77.5×油表压力-22.5715φs15.210303482662948.334.348.1537.31P=80.0×油表压力-43.8210302887582948.334.138.0838.34P=77.5×油表压力-22.57五、伸长值的控制预应力筋张拉时，应先调整到初应力σo，该初应力控制在0.1σk，伸长值应从初应力时开始量测。预力筋的实际伸长值除量测的伸长值外，必须加上初应力以下的推算伸长值。预应力值张拉的实际伸长值△L(mm)，可按下式计算：△L=△L1+△L2式中：△L1—从初应力至最大张拉力间的实测伸长值（mm）△L2—初应力以下的推算伸长值（mm），可采用相邻级的伸长值。16 张拉预应力钢绞线时，采用应力应变双控制，伸长值应使用测量精度不大于±1mm的标尺测量，测量方法为在初应力下测量外露预应力筋至固定参考点的位置，再测量控制应力下外露预应力筋至固定参考点位置，其差值减去远端工具锚具回缩值，即为初应力至终应力下的伸长值，再加上初应力以下推算伸长值即为总伸长。若两端同时张拉同时量测，则需把差值相加，即为初应力至终应力之间的伸长值。如果实际伸长值超出计算伸长值的±6%，则应暂停张拉，在采取措施后，方可继续张拉。伸长值校核应在张拉过程中同时校核。实测伸长值与理论伸长值误差应控制在±6%之内，若超出此范围应停止张拉，待查明原因，纠正后方可继续张拉。比较公式：-6%≤（δ-△L）/△L≤6%△L为修正后的伸长值。六、质量保证措施由于预应力工程属隐蔽工程，施工好后很难对施工质量进行检测，因此在工程施工前还须制定各道工序的质量保证措施，主要内容包括如下：⑴、所有原材料的材料性能检验；⑵、锚夹具性能的检验；⑶、编束、穿束质量检验⑷、张拉质量保证措施；⑸、综合施工质量评价。2、预应力工程验收时应提供的文件和记录：⑴、预应力筋及锚具出厂质量合格证件及有关性能指标资料；⑵、混凝土试件试验报告与质量评定记录；⑶、预应力筋锚具力学性能复试报告；16 ⑷、隐蔽工程验收记录；⑸、张拉设备标定记录；⑹、预应力筋张拉记录；⑺、张拉过程测试试验报告。七、安全保证措施1、单位工程开工前，必须对进场工人进行安全教育，有针对性地进行安全技术交底，双方须履行签字手续。2、严格遵守施工现场安全管理制度，正确使用个人防护用品和安全防护措施，进入施工现场必须戴好安全帽。3、钢绞线开盘料要做好防护措施，以防止钢绞线弹出伤人。4、在预应力作业中，必须特别注意安全、因为预应力持有很大的能量，万一预应力筋被拉断或锚具与张拉千斤顶失效，巨大能量急剧释放，有可能造成巨大危害。因此，在任何情况下作业人员不得站在预应力筋的两端及千斤顶后面。无关人员一律不得围观。5、操作千斤顶和测量伸长值的人员，应站在千斤顶侧面操作，严格遵守操作规程。油泵开动过程中，操作人员不得擅自离开岗位。如需离开，必须把油阀门全部松开或切断电路。6、张拉施工时，张拉操作台必须搭设牢固可靠，锚具及其机具严防高空坠落。7、严防高压油管出现死弯或扭转，发现后应立即卸除油压进行处理。8、施工用电做到一机一保，严禁乱接电线，以避免发生触电事故。工作结束应及时切断电源。16 9、工具锚和工作锚上用的夹片，使用时须分别存放，绝对不能与锚固端锚具和夹片混在一起，以防误用。10、千斤顶支撑必须与梁端垫板接触良好，位置正确、对称，严禁加多层铁垫板，以防支撑不稳定或受力不均倾倒伤人。11、检查张拉设备、工具是否符合施工及安全要求。压力表应按规定周期进行检验标定。12、油泵开动时，进、回油速度与压力表指针升降，应平稳、均匀一致。安全阀保持灵敏可靠。油泵操作人员要戴防护眼罩。16