25米预应力混凝土箱梁张拉计算有工作段从新标定.docx
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25米预应力混凝土箱梁张拉计算有工作段从新标定
邯郸至大名（冀鲁界）高速公路S10合同段
张拉压浆
施
工
方
案
龙建路桥股份有限公司
邯大高速公路S10合同项目部
二〇一一年八月五日
25米后张法预应力混凝土箱梁张拉施工方案
施工单位：
龙建路桥股份有限公司
监理单位：
河北省交通建设监理咨询有限公司
编制依据：
1、《公路桥涵施工技术规范》（JTG/TF50--2011）
2、中交公路规划设计院有限公司设计的邯郸至大名（冀鲁界）高速公路S10合同段两阶段施工设计图纸。
3、《预应力混凝土用钢绞线》（GB/T5224--2003）
一、工程概况
本合同段赵村大桥上部构造为25米后张法预应力混凝土箱梁；均采用《邯郸至大名（冀鲁界）高速公路两阶段施工图设计桥梁通用图》施工。
预应力钢绞线采用高强度低松弛预应力钢绞线。
钢绞线：
本工程为后张法先简支后结构连续预应力混凝土箱梁，钢绞线为高强度、低松弛预应力钢绞线，公称直径15.2mm，公称面积140mm2，抗拉标准强度每束1860mpa，弹性模量197444mpa，锚具为YM15-3，YM15-4，YM15-5型锚固体系，采用圆形波纹管预埋制孔。
二、预应力钢绞线制作
1、钢绞线的运输及保管
预应力钢绞线在运输中或现场使用时，应避免造成局部弯曲和折伤，不得抛扔或拖卷。
现场保管时，下面应垫上方木，上面覆盖雨布防腐蚀。
2、钢绞线开盘
钢绞线呈圆盘状运至现场后，先平置在方木上，以防泥土、水对钢绞线的腐蚀，四周用直径为5cm的钢管将钢绞线固定，以防拉出散乱、扭曲和伤人。
打开钢绞线外包装，抽出钢绞线线头，抽拉时，一边拉，一边放松其扣，否则钢绞线会乱盘，对于有缺陷的部分，必须处理。
3、钢绞线的切割和编束
根据图纸设计尺寸，确定料长，采用砂轮锯切断，不得用电弧切割。
同一根钢绞线不得有接头，同管道内采用长度相等的钢绞线，编束时，分根理顺，绑扎牢固，防止相互缠绕。
预应力筋端部在与工作锚、工具锚接触的部位、应清除浮绣，防止张拉时打滑，如果预应力筋表面已经形成降低强度与延伸率的腐蚀坑，则不能使用。
整束预应力筋中，每根预应力筋应互相平行，不得缠绕，每1.0—1.5m绑扎一道，然后再根据图纸要求注明钢束编号。
4、穿束
穿束前，将孔道内的污物和积水清理干净，以确保孔道畅通；穿束工作采用人工直接穿束，钢绞线在孔道两端伸出的长度要大致相等且满足千斤顶工作长度要求。
三、锚具
锚具采用设计规定的YM锚具，夹片必须附有产品合格证，校对实物检验型号、规格、硬度、质量、外观要求等。
在安装锚具、夹片前，在操作锚固范围内，钢绞线表面应用毛刷、精炼油或汽油洗干净，确保锚固质量，夹片内侧齿口及表面也应刷洗干净后，予以安装。
四、张拉设备及检验
1、张拉设备的选用
设备能力计算：
3束：
P=1860*0.75*140*3/1000=585.9KN
4束：
P=1860*0.75*140*4/1000=781.2KN
5束：
P=1860*0.75*140*5/1000=976.5KN
张拉采用两端对称张拉,选用两个YDC1500型穿心液压千斤顶，其张拉力150T。
压力表的选用：
压力表选用最大读数为60MPa，千斤顶同油压表的关系必须经省级计量单位标定。
2、在下述情况下，应对油表、千斤顶进行配套校验。
油泵、千斤顶、油表之中有一件是进场后修复过，第一次使用的；使用超过六个月或连续张拉200次以上的；在运输和张拉操作中出现异常时。
五、张拉有关数量值计算
张拉时应两端同时对称张拉，张拉控制以张拉力为主，伸长值为校核控制，实际伸长值与理论伸长值控制在±6%以内。
锚下控制应力计算：
σcon=1860mpa*0.75=1395mpa。
预应力钢绞线张拉理论伸长量计算公式：
ΔL＝（PpL）/（ApEp）……………………
（1）
式中：
Pp――预应力筋的平均张拉力（N）；
当预应力筋为直线时Pp＝P；
L――预应力筋的长度（mm）；
Ap――预应力筋的截面面积（mm2）；
本工程采用每根Ap=140mm2；
Ep――预应力筋的弹性模量（N／mm2）；
本工程采用Ep=197444mpa。
预应力筋平均张拉应力按下式计算：
Pp＝P（1－e-（kx+μθ））／（kx＋μθ）………
（2）
式中：
Pp――预应力筋平均张拉力（N）；
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曲线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；由于本工程采用的是预埋金属螺旋管道，故采用0.0015；
μ――预应力筋与孔道壁的摩擦系数；本工程采用0.25。
六、张拉伸长量计算：
（一）中跨半跨计算方法如下：
1、N1#束：
分为工作段长65cm+直线长789.2cm+曲线长349.1cm（5º）+直线90.7cm；
2、N2#束：
分为工作段长65cm+直线长628.5cm+曲线长349.1cm（5º）+直线252.9cm；
3、N3#束：
分为工作段长65cm+直线长467.8cm+曲线长349.1cm（5º）+直线415.1cm；
4、N4#束：
分为工作段长65cm+直线长106.6cm+曲线长73.3cm（1.4º）+直线1040.1cm；
（二）边跨非连续端半跨计算方法如下：
1、N1#束：
分为工作段长65cm+直线长617.2cm+曲线长349.1cm（5º）+直线266.7cm；
2、N2#束：
分为工作段长65cm+直线长456.7cm+曲线长349.1cm（5º）+直线426.7cm；
3、N3#束：
分为工作段长65cm+直线长296.2cm+曲线长349.1cm（5º）+直线586.7cm；
4、N4#束：
分为工作段长65cm+直线长106.6cm+曲线长73.3cm（1.4º）+直线1050.1cm；
（三）边跨连续端半跨N4计算方法如下：
1、N4#束：
分为工作段长65cm+直线长106.6cm+曲线长73.3cm（1.4º）+直线1040.1cm；
七、张拉计算
结构名称：
邯大高速S10合同段赵村大桥25米后张法预制箱梁
（一）、中跨中梁半跨计算结果如下：
1、N1束4股预应力钢绞线特性
截面面积Ap（mm2）560，弹性模量Ep（N/mm2）195000，张拉控制力Pk（KN）781.2。
伸长量计算
分段
名称
第1段
第2段
第3段
第4段
预应力钢材长度L（mm）
650
7892
3491
907
合计总伸长量（mm）
孔道长度X（mm）
650
7892
3491
907
夹角之和θ（度）
0
0
5
0
系数K
0.0015
0.0015
0.0015
0.0015
μ值
0.25
0.25
0.25
0.25
Kx+μθ
0.000975
0.012813
0.039866
0.019410
平均张拉力
控制力Pp（N）
780819.28
775460
755325.46
733032.40
张拉力100%Pp（N）
780819.28
775460
755325.46
733032.40
张拉力15%Pp（N）
117122.892
116319
113544.694
110441.9
张拉力30%Pp（N）
234245.784
232638
227089.389
220883.7
伸长量Δ（mm）
控制力Pp（N）
4.6
56.0
24.1
6.1
90.8
张拉力100%Pp（N）
4.6
56.0
24.1
6.1
90.8
张拉力15%Pp（N）
0.7
8.4
3.6
0.9
13.6
张拉力30%Pp（N）
1.4
16.8
7.2
1.8
27.2
2、N2束4股预应力钢绞线特性
截面面积Ap（mm2）560弹性模量Ep（N/mm2）195000张拉控制力Pk（KN）781.2。
伸长量计算
分段
名称
第1段
第2段
第3段
第4段
预应力钢材长度L（mm）
650
6285
3491
2529
合计总伸长量（mm）
孔道长度X（mm）
6285
3491
2529
夹角之和θ（度）
0
0
5
0
系数K
0.0015
0.0015
0.0015
0.0015
μ值
0.25
0.25
0.25
0.25
Kx+μθ
0.000975
0.010403
0.037456
0.019433
平均张拉力
控制力Pp（N）
780819.28
776393.18
758062.18
736596.27
张拉力100%Pp（N）
780819.28
776393.18
758062.18
736596.27
张拉力15%Pp（N）
117122.892
116459
113956.25
110978.5
张拉力30%Pp（N）
234245.784
232918
227912.499
221957
伸长量Δ（mm）
控制力Pp（N）
4.6
56.1
24.2
6.1
91.0
张拉力100%Pp（N）
4.6
56.1
24.2
6.1
91.0
张拉力15%Pp（N）
0.7
8.4
3.6
0.9
13.6
张拉力30%Pp（N）
1.4
16.8
7.3
1.8
27.3
3、N3束4股预应力钢绞线特性
截面面积Ap（mm2）560弹性模量Ep（N/mm2）195000张拉控制力Pk（KN）781.2。
伸长量计算
分段
名称
第1段
第2段
第3段
第4段
预应力钢材长度L（mm）
650
4678
3491
4151
合计总伸长量（mm）
孔道长度X（mm）
4678
3491
4151
夹角之和θ（度）
0
0
5
0
系数K
0.0015
0.0015
0.0015
0.0015
μ值
0.25
0.25
0.25
0.25
Kx+μθ
0.000975
0.007992
0.035045
0.019455
平均张拉力
控制力Pp（N）
780819.28
777328.25
760808.76
740176.18
张拉力100%Pp（N）
780819.28
777328.25
760808.76
740176.18
张拉力15%Pp（N）
117122.892
116599.2
114369.174
111517.4
张拉力30%Pp（N）
234245.784
233198.5
228738.348
223034.7
伸长量Δ（mm）
控制力Pp（N）
4.6
56.2
24.3
6.1
91.4
张拉力100%Pp（N）
4.6
56.2
24.3
6.1
91.4
张拉力15%Pp（N）
0.7
8.4
3.6
0.9
13.6
张拉力30%Pp（N）
1.4
16.9
7.3
1.8
27.5
4、N4束3股预应力钢绞线特性
截面面积Ap（mm2）420弹性模量Ep（N/mm2）195000张拉控制力Pk（KN）585.9。
伸长量计算
分段
名称
第1段
第2段
第3段
第4段
预应力钢材长度L（mm）
650
1066
733
10401
合计总伸长量（mm）
孔道长度X（mm）
1066
733
10401
夹角之和θ（度）
0
0
1.4
0
系数K
0.0015
0.0015
0.0015
0.0015
μ值
0.25
0.25
0.25
0.25
Kx+μθ
0.000975
0.002574
0.009782
0.019280
平均张拉力
控制力Pp（N）
585614.46
584576.22
580977.30
572593.56
张拉力100%Pp（N）
585614.46
584576.22
580977.30
572593.56
张拉力15%Pp（N）
87842.169
87686.433
87146.595
85889.034
张拉力30%Pp（N）
175684.338
175372.866
174293.19
171778.068
伸长量Δ（mm）
控制力Pp（N）
4.6
56.3
24.8
6.3
92
张拉力100%Pp（N）
4.6
56.3
24.8
6.3
92
张拉力15%Pp（N）
0.7
8.4
3.7
1.0
13.8
张拉力30%Pp（N）
1.4
16.9
7.4
1.9
27.6
（二）、边跨非连续端半跨计算结果如下：
1、N1束4股预应力钢绞线特性
截面面积Ap（mm2）560，弹性模量Ep（N/mm2）195000，张拉控制力Pk（KN）781.2。
伸长量计算
分段
名称
第1段
第2段
第3段
第4段
预应力钢材长度L（mm）
650
6172
3491
2667
合计总伸长量（mm）
孔道长度X（mm）
6172
3491
2667
夹角之和θ（度）
0
0
5
0
系数K
0.0015
0.0015
0.0015
0.0015
μ值
0.25
0.25
0.25
0.25
Kx+μθ
0.000975
0.010233
0.037286
0.019470
平均张拉力
控制力Pp（N）
780819.28
776459.06
758255.59
736835.22
张拉力100%Pp（N）
780819.28
776459.06
758255.59
736835.22
张拉力15%Pp（N）
117122.892
116319
113544.694
110441.9
张拉力30%Pp（N）
234245.784
232638
227089.389
220883.7
伸长量Δ（mm）
控制力Pp（N）
4.6
56.1
24.2
6.1
91.0
张拉力100%Pp（N）
4.6
56.1
24.2
6.1
91.0
张拉力15%Pp（N）
0.7
8.4
3.6
0.9
13.6
张拉力30%Pp（N）
1.4
16.8
7.3
1.8
27.3
2、N2束4股预应力钢绞线特性
截面面积Ap（mm2）560弹性模量Ep（N/mm2）195000张拉控制力Pk（KN）781.2。
伸长量计算
分段
名称
第1段
第2段
第3段
第4段
预应力钢材长度L（mm）
650
4567
3491
4267
合计总伸长量（mm）
孔道长度X（mm）
4567
3491
4267
夹角之和θ（度）
0
0
5
0
系数K
0.0015
0.0015
0.0015
0.0015
μ值
0.25
0.25
0.25
0.25
Kx+μθ
0.000975
0.007826
0.034879
0.019463
平均张拉力
控制力Pp（N）
780819.28
777392.69
760998.22
740420.81
张拉力100%Pp（N）
780819.28
777392.69
760998.22
740420.81
张拉力15%Pp（N）
117122.892
116459
113956.25
110978.5
张拉力30%Pp（N）
234245.784
232918
227912.499
221957
伸长量Δ（mm）
控制力Pp（N）
4.6
56.2
24.3
6.1
91.2
张拉力100%Pp（N）
4.6
56.2
24.3
6.1
91.2
张拉力15%Pp（N）
0.7
8.4
3.6
0.9
13.6
张拉力30%Pp（N）
1.4
16.9
7.3
1.8
27.4
3、N3束4股预应力钢绞线特性
截面面积Ap（mm2）560弹性模量Ep（N/mm2）195000张拉控制力Pk（KN）781.2。
伸长量计算
分段
名称
第1段
第2段
第3段
第4段
预应力钢材长度L（mm）
650
2962
3491
5867
合计总伸长量（mm）
孔道长度X（mm）
2962
3491
5867
夹角之和θ（度）
0
0
5
0
系数K
0.0015
0.0015
0.0015
0.0015
μ值
0.25
0.25
0.25
0.25
Kx+μθ
0.000975
0.005418
0.032471
0.019455
平均张拉力
控制力Pp（N）
780819.28
778328.20
763750.81
744022.84
张拉力100%Pp（N）
780819.28
778328.20
763750.81
744022.84
张拉力15%Pp（N）
117122.892
116599.2
114369.174
111517.4
张拉力30%Pp（N）
234245.784
233198.5
228738.348
223034.7
伸长量Δ（mm）
控制力Pp（N）
4.6
56.3
24.4
6.2
91.5
张拉力100%Pp（N）
4.6
56.3
24.4
6.2
91.5
张拉力15%Pp（N）
0.7
8.4
3.7
0.9
13.7
张拉力30%Pp（N）
1.4
16.9
7.3
1.9
27.5
4、N4束5股预应力钢绞线特性
截面面积Ap（mm2）700弹性模量Ep（N/mm2）195000张拉控制力Pk（KN）976.5。
伸长量计算
分段
名称
第1段
第2段
第3段
第4段
预应力钢材长度L（mm）
650
1066
733
10501
合计总伸长量（mm）
孔道长度X（mm）
1066
733
10501
夹角之和θ（度）
0
0
1.4
0
系数K
0.0015
0.0015
0.0015
0.0015
μ值
0.25
0.25
0.25
0.25
Kx+μθ
0.000975
0.002574
0.009782
0.019425
平均张拉力
控制力Pp（N）
976024.1
974293.74
968295.63
954253.79
张拉力100%Pp（N）
976024.1
974293.74
968295.63
954253.79
张拉力15%Pp（N）
146403.615
146144.061
145244.344
143138.068
张拉力30%Pp（N）
292807.23
292288.122
290488.689
286276.137
伸长量Δ（mm）
控制力Pp（N）
4.6
56.3
24.8
6.3
92
张拉力100%Pp（N）
4.6
56.3
24.8
6.3
92
张拉力15%Pp（N）
0.7
8.4
3.7
1.0
13.8
张拉力30%Pp（N）
1.4
16.9
7.4
1.9
27.6
（三）、边跨连续端半跨N4计算结果如下：
1、N4束5股预应力钢绞线特性
截面面积Ap（mm2）700弹性模量Ep（N/mm2）195000张拉控制力Pk（KN）976.5。
伸长量计算
分段
名称
第1段
第2段
第3段
第4段
预应力钢材长度L（mm）
650
1066
733
10401
合计总伸长量（mm）
孔道长度X（mm）
1066
733
10401
夹角之和θ（度）
0
0
1.4
0
系数K
0.0015
0.0015
0.0015
0.0015
μ值
0.25
0.25
0.25
0.25
Kx+μθ
0.000975
0.002574
0.009782
0.019275
平均张拉力
控制力Pp（N）
976024.1
974293.74
968295.63
954325.14
张拉力100%Pp（N）
976024.1
974293.74
968295.63
954325.14
张拉力15%Pp（N）
146403.615
146144.061
145244.344
143148.771
张拉力30%Pp（N）
292807.23
292288.122
290488.689
286297.542
伸长量Δ（mm）
控制力Pp（N）
4.6
56.3
24.8
6.3
92
张拉力100%Pp（N）
4.6
56.3
24.8
6.3
92
张拉力15%Pp（N）
0.7
8.4
3.7
1.0
13.8
张拉力30%Pp（N）
1.4
16.9
7.4
1.9
27.6
八、25米箱梁预应力钢束材料数量及伸长量计算表
梁位
钢束号
股数
二端计算伸长量（cm）
备注
边跨
N1
4
17.96
张拉按计算伸长量值
N2
4
17.90
N3
4
17.85
N4
5
17.90
中跨
N1
4
17.98
N2
4
17.92
N3
4
17.87
N4
3
17.83
九、预应力张拉
（1）张拉的准备工作
1、张拉前检查混凝土构件的外形尺寸、外观是否符合质量标准要求，并检查千斤顶、油泵的油量是否充足，张拉时混凝土强度不低于设计强度的100%，且混凝土的龄期不小于7天。
2、检查管道轴心线是否与锚垫板垂直，不垂直的加楔形垫调整垂直；垫板下的砼是否密实，不密实的要及时处理，把不密实的部分凿掉，用环氧树脂砂浆补强；检查管道是否畅通，堵塞处立即凿除，使其畅通，以供穿束。
（2）张拉施工流程
钢束张拉次序为N1→N2→N3→N4。
操作程序：
安装工作锚板→安装夹板→安装限拉板→安装千斤顶→安装工具锚→张拉→锚固
张拉加荷程序：
0→初应力（采用张拉控制应力的σcon15%）→σcon30%→σcon（持荷5min锚固）
（3）张拉
张拉顺序按规定的束号顺序进行，张拉时，及时填写施工记录。
且张拉时要检查构件弯曲变形，如发生异常情况必须停止张拉、分析原因，待问题解决后方可继续张拉。
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