白马河立交工程主线桥现浇箱梁预应力张拉计算书.docx
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白马河立交工程主线桥现浇箱梁预应力张拉计算书
白马河立交工程主线桥现浇箱梁预应力张拉计算书
计算：
复核：
审核：
中铁港航局西咸新区沣西新城第一项目部
2013年5月
一、工程概况
白马河立交工程主线桥为分离式立体交叉，东、西两条主线以桥梁形式上跨西宝高速及两侧辅道。
全桥长均为457.44m。
桥梁面积：
10978.6平方米。
主线桥第一、二、四、五联为预应力混凝土现浇箱梁。
单幅桥梁采用单箱双室断面。
箱梁梁高1.7米，悬臂长1.75米，桥面宽度为12m，底板宽度为8.5m，顶板厚0.22米，底板厚0.20～0.40米，腹板厚0.45～0.6（0.8）米。
总体跨径布置为（25+30+25）米+（30+2×33+30）米（上跨西宝高速南辅道）+（2×30）米（预制箱梁上跨西宝高速）+（2×23.5+33+30）米（上跨西宝高速北辅道）+（25+30+25）米。
单幅桥面宽为12m，梁底面宽为8.5m。
预应力采用湖南英格瑞斯金属材料科技有限公司生产的符合GB/T5224-2003标准生产的低松弛高强度预应力钢绞线，单根钢绞线直径为φs15.20mm,钢绞线面积A=140mm2,钢绞线强度等级fpk=1860MPa,弹性模量Ey=1.95×105MPa。
现浇混凝土强度达到设计要求后，方可进行张拉，张拉时采用对称、双控张拉，钢绞线每端工作长度为100cm，锚下控制应力为0.75fpk，张拉顺序为：
先张拉中层束（2#、3#束）---再张拉下层束（4#束）---最后张拉上层束（1#束）。
锚具采用四川省奥莱特路桥机械有限公司生产的YJM15、BJM15型锚具和配套设备，预应力管道采用塑料波纹管。
张拉所用千斤顶采用4台500T和一台25T，编号分别为1#、2#、3#、4#、5#千斤顶，且已校核完成。
钢束张拉采用伸长值与张拉应力双控（应力控制为主，伸长量控制为辅）。
实际伸长值与理论伸长值相差应控制在±6%以内。
张拉施工工艺流程为：
混凝土施工完后清理锚固垫板→安装工具锚、千斤顶、工作锚→张拉、记录测量数据→回油、张拉结束→检查断丝、滑丝情况。
二、预应力计算的有关数据
1、根据陕西省计量科学研究院出具的千斤顶标定试验报告，1#号千斤顶规格为：
5000KN，油表编号为：
12.07.8811，回归关系式：
P=0.010564F+0.0114371（Mpa），相关系数：
r=0.999952；
2#号千斤顶规格为：
5000KN，油表编号为：
12.07.8784，回归关系式：
P=0.010612F+0.2041248（Mpa），相关系数：
r=0.999778；
3#号千斤顶规格为：
5000KN，油表编号为：
12.07.8750，回归关系式：
P=0.01053F+0.01851517（Mpa），相关系数：
r=0.999937；
4#号千斤顶规格为：
5000KN，油表编号为：
12.07.8712，回归关系式：
P=0.010519F+0.2930262（Mpa），相关系数：
r=0.99987；
5#号千斤顶规格为：
250KN，油表编号为：
09060271，回归关系式：
P=0.230729F+0.6260723（Mpa），相关系数：
r=0.999986；
2、现浇箱梁为C50级。
所以在张拉钢绞线时不考虑混凝土的弹性变形。
3、根据《桥梁施工技术规范》预应力钢绞线张拉理论伸长值计算公式：
▽L=PpL/ApEp和预应力平均张拉力计算公式：
Pp=P（1-e-（kx+μθ））/（kx+μθ）其中：
Pp——预应力钢绞线平均张拉力（N），L——预应力钢绞线的长度（mm），Ap——预应力钢绞线的截面面积（mm2），Ep——预应力钢绞线的弹性模量（N/mm2），P——预应力钢绞线张拉端的张拉力（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，本次计算取0.0015，μ——预应力钢绞线与孔道壁的摩擦系数，本次计算取0.17。
4、张拉千斤顶锚固点到锚垫板的长度75cm。
三、钢绞线的张拉控制应力计算
1、单根张拉控制应力195.3KN。
2、根据《桥涵施工技术规范》要求，控制张拉应力不得超过钢绞线屈服强度的80%，因此本次计算按设计图纸规定锚下控制张拉应力=75%×1860=1395MPa。
3、初张拉应力=15%×1395=209.25MPa。
四、应力张拉操作程序
初张拉至0.15δcon，再一次张拉到0.3δcon，，最后张拉到δcon（持荷3~5分钟），进油张拉到δcon锚固。
不再采用超张拉工艺。
张拉同一方向时按照同一方向应先外侧后内侧对称张拉。
五、张拉应力油表读数
（一）19束计算数据（以1#、2#千斤顶进行计算）
（1）15%张拉应力：
15%×1395=209.25MPa
初张拉力：
F=209.25*140*19=556605N=556.605KN
控制应力油表修正值：
南端采用1#号千斤顶，12.07.8811油表修正值为：
P=0.010564F+0.0114371=5.9Mpa，北端采用2#号千斤顶，12.07.8784#号油表修正值为：
P=0.010612F+0.2041248=6.1MPa
（2）30%张拉应力：
30%×1395=418.5Mpa
控制张拉力：
P=418.5*140*19=1113210N=1113.21KN
控制应力油表修正值：
南端采用1#号千斤顶，12.07.8811油表修正值为：
P=0.010564F+0.0114371=11.8Mpa，北端采用2#号千斤顶，12.07.8784#号油表修正值为：
P=0.010612F+0.2041248=12MPa
（3）100%控制张拉应力：
1395MPa
控制张拉力：
P=1395*140*19=3710700=3710.7KN
控制应力油表修正值：
南端采用1#号千斤顶，12.07.8811油表修正值为：
P=0.010564F+0.0114371=39.2Mpa，北端采用2#号千斤顶，12.07.8784#号油表修正值为：
P=0.010612F+0.2041248=39.6MPa
（二）15束计算数据（以3#、4#千斤顶进行计算）
（1）15%张拉应力：
15%×1395=209.25MPa
初张拉力：
F=209.25*140*15=439425N=439.425KN
控制应力油表修正值：
南端采用3#号千斤顶，12.07.8750油表修正值为：
P=0.01053F+0.1851517=4.8Mpa，北端采用4#号千斤顶，12.07.8712#号油表修正值为：
P=0.010519F+0.2930262=4.9MPa
（2）30%张拉应力：
30%×1395=418.5Mpa
控制张拉力：
P=418.5*140*15=878850N=878.85KN
控制应力油表修正值：
南端采用3#号千斤顶，12.07.8750油表修正值为：
P=0.01053F+0.1851517=9.4Mpa，北端采用4#号千斤顶，12.07.8712#号油表修正值为：
P=0.010519F+0.2930262=9.5MPa
（3）100%控制张拉应力：
1395MPa
控制张拉力：
P=1395*140*15=2929500=2929.5KN
控制应力油表修正值：
南端采用3#号千斤顶，12.07.8750油表修正值为：
P=0.01053F+0.1851517=31.0Mpa，北端采用4#号千斤顶，12.07.8712#号油表修正值为：
P=0.010519F+0.2930262=31.1MPa
（三）扁束计算数据（以5#千斤顶进行计算，单根进行张拉）
（1）15%张拉应力：
15%×1395=209.25MPa
初张拉力：
F=209.25*140*1=29295N=29.295KN
控制应力油表修正值：
采用5#号千斤顶，09060271油表修正值为：
，P=0.230729F+0.6260723=7.4MPa
（2）30%张拉应力：
30%×1395=418.5MPa
控制张拉力：
F=418.5*140*1=58590N=58.590KN
控制应力油表修正值：
采用5#号千斤顶，09060271油表修正值为：
，P=0.230729F+0.6260723=14.1MPa
（3）100%张拉应力：
100%×1395=1395MPa
控制张拉力：
F=1395*140*1=195300N=195.3KN
控制应力油表修正值：
采用5#号千斤顶，09060271油表修正值为：
，P=0.230729F+0.6260723=45.7MPa
具体油表读数见下表：
控制张拉力与油表读数关系表
钢绞线型号
千斤顶编号
千斤顶型号
油表号
控制张拉力（KN）
对应油表读数（Mpa）
19束
1
5000KN
12.07.8811
3710.7
张拉控制力15%
556.605
5.9
张拉控制力30%
1113.21
11.8
张拉控制力100%
3710.7
39.2
2
5000KN
12.07.8784
3710.7
张拉控制力15%
556.605
6.1
张拉控制力30%
1113.21
12.0
张拉控制力100%
3710.7
39.6
3
5000KN
12.07.8750
3710.7
张拉控制力15%
556.605
6.0
张拉控制力30%
1113.21
11.9
张拉控制力100%
3710.7
39.3
4
5000KN
12.07.8712
3710.7
张拉控制力15%
556.605
6.1
张拉控制力30%
1113.21
12.0
张拉控制力100%
3710.7
39.3
15束
1
5000KN
12.07.8811
2929.5
张拉控制力15%
439.425
4.7
张拉控制力30%
878.85
9.3
张拉控制力100%
2929.5
31.0
2
5000KN
12.07.8784
2929.5
张拉控制力15%
439.425
4.9
张拉控制力30%
878.85
9.5
张拉控制力100%
2929.5
31.3
3
5000KN
12.07.8750
2929.5
张拉控制力15%
439.425
4.8
张拉控制力30%
878.85
9.4
张拉控制力100%
2929.5
31.0
4
5000KN
12.07.8712
2929.5
张拉控制力15%
439.425
4.9
张拉控制力30%
878.85
9.5
张拉控制力100%
2929.5
31.1
扁束
5
250KN
9060271
195.3
张拉控制力15%
29.295
7.4
张拉控制力30%
58.59
14.1
张拉控制力100%
195.3
45.7
六、伸长量计算
具体理论伸长量计算如下计算表所示。
七、附件
1.千斤顶检验证书
2.混凝土试件强度报告
白马河现浇箱梁预应力理论伸长量计算表
预应力钢绞线张拉理论伸长量计算公式
ΔL＝（Pp×L）/（Ap×Ep）
平均张拉力计算公式Pp＝P（1－e-（kx+μθ））／（kx＋μθ）
公式中Pp：
平均张拉力（N）
A：
钢绞线截面积140mm2
P：
预应力筋张拉端张拉力（N）
μ：
孔道摩擦系数0.14
X：
从张拉端至计算截面的孔道长度（m）
K：
管道偏差系数0.0015
θ：
从张拉端至计算截面曲线孔道部分切线的夹角之和（rad）
e：
为常数
2.718281828
E：
预应力筋的弹性模量1.95×105Mpa
L：
预应力筋的长度（mm）
DZ、XZ第一、五联预应力理论伸长量计算表
DZ、XZ第一、五联N1、N2、N3-1
张拉控制应力P＝0.75fpk*140*19=0.75*1860*140*19=3710700N
段落
x（m）
y（m）
Y/X
加长
总长
角度
弧度θ（rad）
∑θ（rad）
（kx＋μθ）
e-（kx+μθ）
平均张拉应力
理论伸长量
A*E
1
8.5
0.55
0.064705882
0.01777
8.51777
3.702
0.0646
0.0646
0.0218223
0.978414038
3670504.823
0.060274756
518700000
2
4.26
0
0
0
4.26
0
0.0000
0.0646
0.0154357
0.984682827
3682208.174
0.030241386
518700000
3
7.5
0.63
0.084
0.02641
7.52641
4.8015
0.0838
0.1484
0.0320676
0.968441128
3651834.311
0.05298863
518700000
4
9
0
0
0
9
0
0.0000
0.1484
0.034278
0.966302864
3647822.85
0.06329363
518700000
5
7.5
0.85
0.113333333
0.048
7.548
6.4657
0.1128
0.2613
0.0478987
0.953230387
3623233.299
0.052724436
518700000
6
6
0
0
0
6
0
0.0000
0.2613
0.0455767
0.95544636
3627409.512
0.041959624
518700000
7
7.5
0.85
0.113333333
0.048
7.548
6.4657
0.1128
0.3741
0.0636973
0.938288939
3594988.954
0.052313431
518700000
8
9
0
0
0
9
0
0.0000
0.3741
0.0658753
0.936247569
3591118.365
0.062309746
518700000
9
7.5
0.63
0.084
0.02641
7.52641
4.8015
0.0838
0.4579
0.0753972
0.927375029
3574262.191
0.051863047
518700000
10
4.26
0
0
0
4.26
0
0.0000
0.4579
0.0704976
0.93192996
3582922.472
0.029425968
518700000
11
8.5
0.55
0.064705882
0.01777
8.51777
3.702
0.0646
0.5225
0.08593
0.917658497
3555740.009
0.058390159
518700000
合计
0.555784813
DZ、XZ第一、五联N1、N2、N3-2
张拉控制应力P＝0.75fpk*140*19=0.75*1860*140*19=3710700N
段落
x（m）
y（m）
Y/X
加长
总长
角度
夹角θ（rad）
∑θ（rad）
（kx＋μθ）
e-（kx+μθ）
平均张拉应力
理论伸长量
A*E
1
7
0.55
0.078571429
0.02157
7.02157
4.4925
0.0784
0.0784
0.0215096
0.978720079
3671076.76
0.049694857
518700000
2
7.26
0
0
0
7.26
0
0.0000
0.0784
0.0218672
0.978370107
3670422.72
0.051373181
518700000
3
7
0.63
0.09
0.02829
7.02829
5.1428
0.0898
0.1682
0.0340858
0.966488561
3648171.341
0.049432054
518700000
4
7
0
0
0
7
0
0.0000
0.1682
0.0340434
0.966529575
3648248.308
0.04923412
518700000
5
7
0.85
0.121428571
0.05141
7.05141
6.9235
0.1208
0.2890
0.0510377
0.950242869
3617597.868
0.049179036
518700000
6
9
0
0
0
9
0
0.0000
0.2890
0.0539606
0.947469473
3612361.008
0.062678329
518700000
7
7
0.85
0.121428571
0.05141
7.05141
6.9235
0.1208
0.4098
0.0679549
0.934302652
3587428.01
0.048768895
518700000
8
7
0
0
0
7
0
0.0000
0.4098
0.0678777
0.934374703
3587564.77
0.048415179
518700000
9
7
0.63
0.09
0.02829
7.02829
5.1428
0.0898
0.4996
0.0804863
0.922667537
3565296.742
0.048309118
518700000
10
7.26
0
0
0
7.26
0
0.0000
0.4996
0.0808339
0.922346905
3564685.537
0.049893227
518700000
11
7
0.55
0.078571429
0.02157
7.02157
4.4925
0.0784
0.5780
0.0914535
0.912603773
3546078.215
0.048002769
518700000
合计
0.554980764
DZ、XZ第一、五联N1、N2、N3-3
张拉控制应力P＝0.75fpk*140*19=0.75*1860*140*19=3710700N
段落
x（m）
y（m）
Y/X
加长
总长
角度
夹角θ（rad）
∑θ（rad）
（kx＋μθ）
e-（kx+μθ）
平均张拉应力
理论伸长量
A*E
1
5.5
0.55
0.1
0.02738
5.52738
5.7106
0.0997
0.0997
0.0222447
0.978000915
3669732.676
0.039105469
518700000
2
10.26
0
0
0
10.26
0
0.0000
0.0997
0.0293436
0.97108274
3656785.976
0.07233203
518700000
3
6.5
0.63
0.096923077
0.03045
6.53045
5.536
0.0966
0.1963
0.0372762
0.963409977
3642390.946
0.045857821
518700000
4
5
0
0
0
5
0
0.0000
0.1963
0.0349806
0.965624193
3646549.017
0.035150848
518700000
5
6.5
0.85
0.130769231
0.05534
6.55534
7.4502
0.1300
0.3263
0.0555179
0.945995058
3609574.846
0.045617872
518700000
6
12
0
0
0
12
0
0.0000
0.3263
0.0636849
0.938300589
3595011.034
0.083169717
518700000
7
7
0.85
0.121428571
0.051418
7.051418
6.9234
0.1208
0.4472
0.0731792
0.929434255
3578179.166
0.048643218
518700000
8
5
0
0
0
5
0
0.0000
0.4472
0.0701021
0.932298647
3583622.83
0.034544273
518700000
9
6.5
0.63
0.096923077
0.03045
6.53045
5.536
0.0966
0.5438
0.0859247
0.917663324
3555749.226
0.044766999
518700000
10
10.26
0
0
0
10.26
0
0.0000
0.5438
0.091519
0.91254395
3545963.76
0.070139942
518700000
11
5.5
0.55
0.1
0.02738
5.52738
5.7106
0.0997
0.6434
0.0983737
0.906310149
3534022.986
0.037659317
518700000
合计
80.02
80.24242
0.556987509
DZ、XZ第一、五联N1、N2、N3-4
张拉控制应力P＝0.75fpk*140*19=0.75*1860*140*19=3710700N
段落
x（m）
y（m）
Y/X
加长
总长
角度
夹角θ（rad）
∑θ（rad）
（kx＋μθ）
e-（kx+μθ）
平均张拉应力
理论伸长量
A*E
1
4
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