现浇连续箱梁预应力张拉计算.docx
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现浇连续箱梁预应力张拉计算
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
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=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'
1（张拉端）
两端张拉
2
3
4
5
6
N2、N2'
1（张拉端）
两端张拉
2
3
4
5
6
N3、N3'
1（张拉端）
两端张拉
2
3
4
5
6
N4
1（张拉端）
单端张拉
2
3
N5
1（张拉端）
单端张拉
2
3
N6
1（张拉端）
单端张拉
2
3
N7
1（张拉端）
两端张拉
2
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
N1
1（张拉端）
两端张拉
2
N2
1（张拉端）
两端张拉
2
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
N1
1（张拉端）
两端张拉
2
N2
1（张拉端）
两端张拉
2
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
N
1（张拉端）
两端张拉
2
3
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））
＝589670×2000×（）/×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
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%
3φ
911306
2735
P=×油表压力
911310
617
P=×油表压力
4φ
911306
2735
P=×油表压力
911310
617
P=×油表压力
7φ
911306
2735
P=×油表压力
911310
0617
P=×油表压力
12φ
103034
8266
P=×油表压力
103028
8758
P=×油表压力
15φ
103034
8266
P=×油表压力
103028
8758
P=×油表压力
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。
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。
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