预应力筋张拉方案及计算书.docx

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预应力筋张拉方案及计算书

预应力筋张拉方案及计算书

第一章工程概况及设计简介

第一节工程概况

资中县东林坝片区谷田河景观河道位于资中城北谷田河流域下游段，起自人民医院迎宾桥，终点为穿越滨江大道入沱江大道出水口，长度约1公里，全程沿规划道路布置，总体走向为人民医院门前路、体育馆东侧路，终点穿过滨江大道。

在2K00+013.542、2K0+357.969两处各拟建一座1*20m预应力混凝土空心板桥。

第二节桥梁工程设计简介

一、桥梁技术标准

1、桥梁设计荷载：

城-B级，人群荷载：

3.45kN/m2；

2、设计行车速度：

20km/h；

3、地震荷载：

按7度设防。

地震作用:

地震动峰值加速度0.1g。

4、设计基准期：

100年。

5、设计安全等级：

二级，结构重要性系数1.0

6、耐久性环境类别：

I类环境

7、区域气温分区：

温热地区

二、桥梁结构设计

1、桥面宽度

2K00+013.542桥宽2*32.25m，横坡（行车道）0.59%，2K0+357.969桥宽2*21m，横坡（行车道）2%。

2、桥型布置

3、结构设计

上部结构：

采用20m后张预应力砼空心板梁，板梁标准跨径20m，梁长19.96m，梁高0.95m。

下部结构：

桥台：

重力式桥台，桩基采用∅100cm钻孔灌注桩。

三、主要材料

a.砼：

空心板、桥面铺装：

C50；板梁封端:

C40；台身、背墙、搭板、耳墙和人行道枕梁:

C30；桩基础：

水下C30砼。

b.钢筋：

R235钢筋技术指标应符合国标《钢筋混凝土用热轧光圆钢筋》GB1499.1-2008的要求，HRB300和HRB400钢筋技术指标应符合国标《钢筋混凝土用热轧带肋钢筋》GB1499.2-2007的要求。

c.预应力钢筋：

采用符合《预应力混凝土用钢绞线》（GB/T5244-2003）规定的ΦS15.20低松弛高强预应力钢绞线，公称面积139mm2，抗拉强度标准值fpk=1860MPa，弹性模量Ep=1.95×105MPa。

d.钢材：

采用Q235钢，其技术标准应符合《碳素结构钢》GB/T700-2006的规定。

第二章编制依据

2、施工现场条件和施工环境。

3、与本工程相关的施工技术规范、验收标准和相应的法规等。

4、本公司的综合实力及类似工程施工经验。

第三章施工方案及工艺流程

第一节张拉前的准备工作

1、对进场的纲绞线、锚具、夹片等，按技术规范规定频率进行抽检、送检。

2、对现场制作的波纹管要安排技术人员跟班作业，发现问题即时解决。

3、对张拉机具提前到相关部门进行标定，以备正常施工。

4、对进场的水泥、砂、石要严把质量关，按批次、批量抽检。

第二节安装预应力钢束

1、规范规定钢绞线束除蒸汽养护构件必须后穿束外，在其它条件下可以先穿也可以后穿，但本工程钢绞线为后穿，后穿钢绞线的优点在于孔道内可以保证有足够的空隙，使得压浆顺畅。

2、后穿束时保证孔道畅通的方法：

对于圆形孔道，采用在波纹管内穿入硬质塑料管，塑料管外径比波纹管内径小1cm为宜，在混凝土浇筑完毕及时将塑料管拔出。

3、钢绞线截断宜采用切断机或砂轮锯，严禁使用电弧焊或气焊切割。

4、钢绞线编束要保证钢绞线平行，不得缠绕，1.0～1.5m每用3～5根22号铁线绑扎，距端点2米范围每0.5米绑扎一道。

钢绞线编束后，将端头点焊在一起，然后用砂轮打磨端头，使之呈鸡蛋头形，以免穿束时戳坏波纹管，造成堵孔。

5、穿束前须吹净管道内的水分等杂物，穿束时先将导线穿过孔道与预应力钢束连接在一起，以导线牵拉为主，以推为辅，穿束后检查预应力筋外露孔口情况，保证两端外露相等，并满足张拉要求，最后散开预应力钢束端头，以备安装锚具、千斤顶。

在水泥浆中掺入水泥重量0.1%-0.4%的外加剂并搅拌均匀，开始压力加到0.5MPa左右，当压力升到0.7MPa时，另一端由水变为稀浆再到浓浆时，关闭稳压阀，稳压一分钟，使水泥浆在有压状态下稳固，保证压浆饱满。

压浆应缓慢均匀进行，不得中断。

并应将所有最高点的排气孔依次一一放开和关闭，使孔道由排气畅通。

较集中的孔道和邻近的孔道，尽量先连续压浆完成。

不能连续压浆时，后压浆的孔道应在压浆前用压力水冲洗畅通。

冬季施工环境最低温度低于+5℃时，应采取保温措施。

压浆后，应从检查孔抽查压浆的密实情况，如有不实应及时处理纠正。

三、封端

压浆后，应立即将梁端用水冲洗干净，并将梁端混凝土凿毛，同时清除支承垫板、锚具及端面混凝土的污垢。

设置端部钢筋网，为固定钢筋网的位置，将部分桩筋点焊于支承垫板上。

固定封锚端模板，以免模板松动影响梁长。

立模后校核梁长，误差应在容许范围内。

浇筑混凝土时，其强度应符合设计规定，无规定时，不得底于梁体混凝土设计强度80％，浇筑时仔细操作，认真振捣，务必使锚具处混凝土的密实。

封端混凝土养生，浇筑后，洒水养护时间不少于７天。

四、堆放

当梁体砼达到强度时，用龙门吊或大吨位汽车吊吊放整齐。

场地应平整、压实，支点应正确。

并做好永久性标志、编号及制造日期。

封锚预应力张拉，压浆后，在确认各项指标均符合设计及规范要求后，应及时封锚。

封锚前应对梁板端清理干净，并对砼凿毛。

五、张拉工艺流程如下图所示：

第四章危险源辨识与监控

第一节预应力张拉施工事故的主要类型

1、锚具（或夹具）组装件破坏；

2、台座倾覆或滑移；

3、预应力钢绞线断裂或滑脱；

4、张拉设备故障；

5、不当操作事故；

6、施工机具伤人；

7、现场火灾或触电。

第二节引发事故主要原因

1、预应力钢绞线与锚具（或夹具）组件的锚固性能差；

2、预应力钢绞线质量不合格；

3、张拉机具失效；

4、在不安全的天气条件下继续施工；

5、作业面的外侧边缘与外电架空线路的边线之间没有保持安全操作距离；

6、机具使用前没有进行检修，或操作不当。

第三节危险源监控

1、对预应力钢绞线的质量进行检查，对使用的机械、工具、用具进行检查和监控。

2、预应力钢绞线与锚具（或夹具）组装件静载试验测定的锚具效率系数和达到实测极限拉力时组装件受力长度的总应变来确定预应力筋与锚具（或夹具）组装件的锚固性能，并应满足循环次数为200万次的疲劳性能试验。

3、对台座的抗倾覆与抗滑移，张拉设备的工作性能进行监控。

4、对预应力结构混凝土的强度，模板支撑体系的拆除时间进行明确的规定和监控。

5、加强安全管理，对施工环境和条件进行监控。

第四节预应力钢筋张拉工施工安全保证措施

1、必须经过专业培训，掌握预应力张拉的安全技术知识并经考核合格后方可上岗。

2、必须按照检测机构检验、编号的配套组使用张拉机具。

3、张拉作业区域应设明显警示牌，非作业人员不得进入作业区。

4、张拉时必须服从统一指挥，严格按照技术交底要求读表。

油压不得超过技术交底规定值。

发现油压异常等情况时，必须立即停机。

5、高压油泵操作人员应戴护目镜。

6、作业前应检查高压油泵与千斤顶之间的连接件，连接件必须完好、紧固，确认安全后方可作业。

7、施加荷载时，严禁敲击、调整施力装置。

8、作业前必须在张拉端设置5cm厚的防护木板。

9、操作千斤顶和测量伸长值的人员应站在千斤顶侧面操作，千斤顶顶力作用线方向不得有人。

10、张拉时千斤顶行程不得超过技术交底的规定值。

11、张拉完成后应及时灌浆、封锚。

12、孔道灌浆作业，喷嘴插入孔道后，喷嘴后面的胶皮垫圈必须紧压在孔口上，胶皮管与灰浆泵必须连续牢固。

13、堵灌浆孔时应站在孔的侧面。

附：

空心板梁预应力张拉计算书

第一章设计伸长量复核

设计采用标准强度fpk=1860Mpa的高强低松弛钢绞线，公称直径15.2mm，公称面积Ap=139mm2；弹性模量Ep=1.95×105Mpa。

为保证施工符合设计要求，施工中采用油压表读数和钢绞线拉伸量测定值双控。

理论伸长量计算采用《公路桥涵施工技术规范》（JTG_TF50-2011）中公式（7.6.3-1）预应力钢绞线理论伸长值及附表C1平均张拉力计算公式。

一、计算公式及参数：

1、预应力平均张拉力计算公式及参数：

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檫的影响系数，取0.0015；

μ—预应力筋与孔道壁的摩檫系数，取0.25；

2、预应力筋的理论伸长值计算公式及参数：

式中：

Pp—预应力筋平均张拉力（N）；

L—预应力筋的长度（mm）；

Ap—预应力筋的截面面积（mm2），取139mm2；

Ep—预应力筋的弹性模量（N/mm2），取1.95×105N/mm2；

二、伸长量计算：

1、N1束一端的伸长量：

单根钢绞线张拉的张拉力

P=0.75×1860×139=193905N

X直=7.5285m；X曲=1.396m；X直=0.878m

θ=4°×π/180=0.0698rad

kX曲+μθ=0.0015×1.396+0.25×0.0698=0.0195

Pp=193905×（1-e-0.0195）/0.0195=192026.655N

ΔL曲=PpL/（ApEp）=192026.655×1.396/（139×1.95×105）=9.89mm

ΔL直=PL/（ApEp）=193905×（7.5285+0.878）/（139×1.95×105）=60.1388mm

（ΔL曲+ΔL直）*2=（9.89mm+60.1388mm）*2=140.0576mm

2、N2束一端的伸长量：

单根钢绞线张拉的张拉力

P=0.75×1860×139=193905N

X直1=5.6035m；X曲=1.571m；X直2=2.665m

θ=9°×π/180=0.15708rad

kX曲+μθ=0.0015×1.571+0.25×0.15708=0.0416

Pp=193905×（1-e-0.0416）/0.0416=189927N

ΔL曲=PpL/（ApEp）=189927×1.571/（139×1.95×105）=11mm

ΔL直=PL/（ApEp）=193905×（5.6035+2.665）/（139×1.95×105）=59.15mm

（ΔL曲+ΔL直）×2=（11mm+59.15mm）×2=140.3mm

第二章张拉时理论伸长量计算

一、计算参数：

1、K—孔道每米局部偏差对摩擦的影响系数：

取0.0015

2、μ—预应力筋与孔道壁的摩擦系数：

取0.25

3、Ap—预应力筋的实测截面面积：

139mm2

4、Ep—预应力筋实测弹性模量：

1.95×105N/mm2

5、锚下控制应力：

σk=0.75Ryb=0.75×1860=1395N/mm2

7、单根钢绞线张拉端的张拉控制力：

P=σkAp=193905N

8、千斤顶计算长度：

35cm

9、工具锚长度：

5cm

二、张拉时理论伸长量计算：

N1束一端的伸长量：

P=0.75×1860×139=193905N

X直=7.5285m；X曲=1.396m；X直=0.878m

L直=7.5285+0.878+（0.35+0.05）=8.8065m

L曲=1.396m

θ曲=4°×π/180=0.0698rad

kX曲+μθ=0.0015×1.396+0.25×0.0698=0.0195

Pp=193905×（1-e-0.0195）/0.0195=192026.655N

ΔL曲=PpL/（ApEp）=192026.655×1.396/（139×1.95×105）=9.89mm

ΔL直=PpL直/（ApEp）=192026.655×8.8065/（139×1.95×105）=62.39mm

（ΔL曲+ΔL直）×2=（9.89mm+62.39mm）×2=144.56mm

N2束一端的伸长量为:

P=0.75×1860×139=193905N

X直=5.6035m；X曲=1.571m；X直=2.665m

L直=5.6035+2.665+（0.35+0.05）=8.6685m

L曲=1.571m

θ=9°×π/180=0.15708rad

kX曲+μθ=0.0015×1.571+0.25×0.15708=0.0416

Pp=193905×（1-e-0.0416）/0.0416=189927N

ΔL曲=PpL/（ApEp）=189927×1.571/（139×1.95×105）=11mm

ΔL直=PpL直/（ApEp）=189927×8.6685/（139×1.95×105）=60.741mm

（ΔL曲+ΔL直）×2=（11mm+60.741mm）×2=143.482mm

第三章千斤顶张拉力与对应油表读数计算

一、钢绞线的张拉控制应力：

n根钢绞线束：

P1=5×σkAp=969.525kN;P2=4×σkAp=775.620kN，P11=6×σkAp=1163.43kN。

二、5211#油顶、75128#油表：

千斤顶回归方程：

P=0.0266F+0.2667

式中：

P——油表读数（MPa）

F——千斤顶拉力（KN）

P=P1时，

（1）15%σcon=145.429kN时：

P=0.2667+0.0266F=4.14MPa

（2）30%σcon=290.858kN时：

P=0.2667+0.0266F=8.00MPa

（3）100%σcon=969.525kN时：

P=0.2667+0.0266F=26.06MPa

（4）105%σcon=1018.00kN时：

P=0.2667+0.0266F=27.35MPa

P=P2时，

（1）15%σcon=116.343kN时：

P=0.2667+0.0266F=3.36MPa

（2）30%σcon=232.686kN时：

P=0.2667+0.0266F=6.46MPa

（3）100%σcon=775.620kN时：

P=0.2667+0.0266F=20.90MPa

（4）105%σcon=814.40kN时：

P=0.2667+0.0266F=21.93MPa

P=P11时，

（1）15%σcon=174.515kN时：

P=0.2667+0.0266F=4.91MPa

（2）30%σcon=349.029kN时：

P=0.2667+0.0266F=9.55MPa

（3）100%σcon=1163.43kN时：

P=0.2667+0.0266F=31.21MPa

（4）105%σcon=1221.60kN时：

P=0.2667+0.0266F=32.76MPa

三、5212#油顶、75121#油表：

千斤顶回归方程：

P=0.0267F+0.4476

式中：

P——油表读数（MPa）

F——千斤顶拉力（KN）

P=P1时，

（1）15%σcon=145.429kN时：

P=0.4476+0.0267F=4.33MPa

（2）30%σcon=290.858kN时：

P=0.4476+0.0267F=8.21MPa

（3）100%σcon=969.525kN时：

P=0.4476+0.0267F=26.33MPa

（4）105%σcon=1018.00kN时：

P=0.4476+0.0267F=27.63MPa

P=P2时，

（1）15%σcon=116.343kN时：

P=0.4476+0.0267F=3.22MPa

（2）30%σcon=232.686kN时：

P=0.4476+0.0267F=6.66MPa

（3）100%σcon=775.620kN时：

P=0.4476+0.0267F=21.16MPa

（4）105%σcon=814.40kN时：

P=0.4476+0.0267F=22.19MPa

P=P11时，

（1）15%σcon=174.515kN时：

P=0.4476+0.0267F=5.11MPa

（2）30%σcon=349.029kN时：

P=0.4476+0.0267F=9.77MPa

（3）100%σcon=1163.43kN时：

P=0.4476+0.0267F=31.51MPa

（4）105%σcon=1221.60kN时：

P=0.4476+0.0267F=33.06MPa