现浇连续箱梁预应力张拉计算

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

目 录

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

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（钢绞线试验面积Ag＝），标准强度fpk＝1860Mpa,弹性模量Ep＝×105Mpa。锚下控制应力：σcon＝＝×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）；

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=P e-（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） 1（张拉端） 2 3 4 5 6 1（张拉端） 2 3 4 5 6 1（张拉端） 2 3 4 5 6 1（张拉端） 2 3 1（张拉端） 2 3 1（张拉端） 单端张拉 两端张拉 两端张拉 两端张拉 张拉形式 N1、N1' N2、N2' N3、N3' N4 N5 N6

单端张拉 单端张拉

N7 2 3 1（张拉端） 2 两端张拉 端横梁预应力布置参数 预应力筋编号 N1 N2 K取值 μ取值 预应力筋分段长度（m） 1（张拉端） 2 1（张拉端） 2 张拉形式 两端张拉 两端张拉 端横梁预应力布置参数 预应力筋编号 N1 N2 K取值 μ取值 预应力筋分段长度（m） 1（张拉端） 2 1（张拉端） 2 张拉形式 两端张拉 两端张拉 横向预应力布置参数 预应力筋编号 N K取值 μ取值 预应力筋分段长度（m） 1（张拉端） 2 3 张拉形式 两端张拉 钢绞线截面积和弹性模量则根据试验数据取：Ag=，Ep=×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'—15φ的伸长量计算： ⑴：第一段

张拉端张拉力：P＝（×1860××15）/1000＝。 参数kx+uθ＝×+×＝， 参数e-（kx+uθ）＝， 截面积Ap＝×15＝。 第一段理论伸长值为：

△L＝（P（1-e-（kx+uθ））×L)/(Ap×Ep×（kx+uθ）） ＝2948330×3900×（）/×198000× ＝（mm） ⑵：第二段

交界点张拉力：Px＝P×e-（kx+uθ）

＝×＝。

参数kx+uθ＝×+×0＝， 参数e-（kx+uθ）＝， 截面积Ap＝×15＝。 第二段理论伸长值为：

△L＝（Px×L)/(Ap×Ep×（kx+uθ）） ＝2914130×7800×（）/×198000× ＝（mm） ⑶：第三段

交界点张拉力：Px＝P×e-（kx+uθ）

＝×＝。

参数kx+uθ＝×+×＝， 参数e-（kx+uθ）＝， 截面积Ap＝×15＝。 第三段理论伸长值为：

△L＝（Px×L)/(Ap×Ep×（kx+uθ）） ＝2802920×8100×（）/×198000×

＝（mm） ⑷：第四段

交界点张拉力：Px＝P×e-（kx+uθ）

＝×＝。

参数kx+uθ＝×7+×0＝， 参数e-（kx+uθ）＝， 截面积Ap＝×15＝。 第四段理论伸长值为：

△L＝（Px×L)/(Ap×Ep×（kx+uθ）） ＝2773650×7000×（）/×198000× ＝（mm） ⑸：第五段

交界点张拉力：Px＝P×e-（kx+uθ）

＝×＝。

参数kx+uθ＝×+×＝， 参数e-（kx+uθ）＝， 截面积Ap＝×15＝。 第五段理论伸长值为：

△L＝（Px×L)/(Ap×Ep×（kx+uθ）） ＝2667810×8100×（）/×198000× ＝（mm） ⑹：第六段

交界点张拉力：Px＝P×e-（kx+uθ）

＝×＝。

参数kx+uθ＝×+×0＝， 参数e-（kx+uθ）＝， 截面积Ap＝×15＝。 第六段理论伸长值为：

△L＝（Px×L)/(Ap×Ep×（kx+uθ）） ＝2653840×3500×（）/×198000× ＝（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＝+++++＝。据此可得纵向预应力筋N1、N1'理论计算伸长值为：×2＝;

重复上述计算过程，即可求得：

N2、N2'—15φ理论计算伸长值为：×2＝533mm; N3、N3'—15φ理论计算伸长值为：×2＝559mm; N4—7φ理论计算伸长值为：70mm; N5—7φ理论计算伸长值为：247mm; N6—7φ理论计算伸长值为：56mm; N7—7φ理论计算伸长值为：×2＝319mm;

6、3×30m箱梁端横梁预应力筋N1—12φ的伸长量计算： ⑴：第一段

张拉端张拉力：P＝（×1860××12）/1000＝。

参数kx+uθ＝×+×＝， 参数e-（kx+uθ）＝， 截面积Ap＝×12＝。 第一段理论伸长值为：

△L＝（P（1-e-（kx+uθ））×L)/(Ap×Ep×（kx+uθ）） ＝2358670×4300×（）/×198000× ＝（mm） ⑵：第二段

交界点张拉力：Px＝P×e-（kx+uθ）

＝×＝。

参数kx+uθ＝×4+×0＝， 参数e-（kx+uθ）＝， 截面积Ap＝×15＝。 第二段理论伸长值为：

△L＝（Px×L)/(Ap×Ep×（kx+uθ）） ＝2344520×4000×（）/×198000× ＝（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＝+＝。据此可得端横梁预应力筋N1理论计算伸长值为：×2＝;

重复上述计算过程，即可求得： N2—12φ理论计算伸长值为：×2＝;

7、3×30m箱梁中横梁预应力筋N1—15φ的伸长量计算： ⑴：第一段

张拉端张拉力：P＝（×1860××15）/1000＝。 参数kx+uθ＝×+×＝， 参数e-（kx+uθ）＝， 截面积Ap＝×15＝。 第一段理论伸长值为：

△L＝（P（1-e-（kx+uθ））×L)/(Ap×Ep×（kx+uθ）） ＝2948330×4300×（）/×198000× ＝（mm） ⑵：第二段

交界点张拉力：Px＝P×e-（kx+uθ）

＝×＝。

参数kx+uθ＝×4+×0＝， 参数e-（kx+uθ）＝， 截面积Ap＝×15＝。 第二段理论伸长值为：

△L＝（Px×L)/(Ap×Ep×（kx+uθ）） ＝2930700×4000×（）/×198000× ＝（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＝+＝。据此可得中横梁预应力筋N1理论计算伸长值为：×2＝;

重复上述计算过程，即可求得： N2—15φ理论计算伸长值为：×2＝;

8、3×30m箱梁横向预应力筋N1—3φ的伸长量计算： ⑴：第一段

张拉端张拉力：P＝（×1860××3）/1000＝。 参数kx+uθ＝×2+×0＝， 参数e-（kx+uθ）＝， 截面积Ap＝×3＝。 第一段理论伸长值为：

△L＝（P（1-e-（kx+uθ））×L)/(Ap×Ep×（kx+uθ）） ＝5670×2000×（）/×198000× ＝（mm） ⑵：第二段

交界点张拉力：Px＝P×e-（kx+uθ）

＝×＝。

参数kx+uθ＝×+×＝， 参数e-（kx+uθ）＝， 截面积Ap＝×3＝。 第二段理论伸长值为：

△L＝（Px×L)/(Ap×Ep×（kx+uθ）） ＝584830×500×（）/×198000× ＝（mm） ⑶：第三段

交界点张拉力：Px＝P×e-（kx+uθ）

＝×＝。

参数kx+uθ＝×+×0＝， 参数e-（kx+uθ）＝， 截面积Ap＝×3＝。 第三段理论伸长值为：

△L＝（Px×L)/(Ap×Ep×（kx+uθ）） ＝576330×9750×（）/×198000× ＝（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＝++＝。据此可得横向预应力筋N理论计算伸长值为：×2＝;

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×钢束张拉控制力为P=1395××3＝； 2、4×钢束张拉控制力为P=1395××4＝； 3、7×钢束张拉控制力为P=1395××7＝； 4、15×钢束张拉控制力为P=1395××12＝。 5、15×钢束张拉控制力为P=1395××15＝。

张拉力与油表读数对应关系

千斤顶编号 控制张拉公称油压P（Mpa） 油表 力(KN) 编号 σcon×Ag×10% 20% 100% n 项目 线性回归方程 3φ 911306 2735 911310 617 P=×油表压力 P=×油表压力 P=×油表压力 P=×油表压力 P=×油表压力 P=×油表压力 P=×油表压力 P=×油表压力 P=×油表压力 P=×油表压力 4φ 911306 2735 911310 617 7φ 911306 2735 911310 0617 103034 8266 103028 8758 103034 8266 103028 8758 12φ 15φ 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σk，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。

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； 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。

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。