大洲大桥C匝道现浇箱梁张拉计算书.docx
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大洲大桥C匝道现浇箱梁张拉计算书
省道S304线沙县大洲大桥及接线工程B合同段
大洲大桥C匝道现浇箱梁预应力钢束张拉计算书
一、预应力材料要求及设计参数要点
C匝道现浇箱梁用预应力钢绞线采用符合《预应力混凝土用钢绞线》（GB/T5224-2003）标准，其公称直径φs15.2mm，钢绞线公称截面积139mm2，抗拉强度标准值fpk＝1860MPa，张拉控制应力σ＝0.72fpk，单股张拉控制力P＝186.149kN。
理论弹性模量Ep＝1.95×105MPa，松弛系数Ⅱ级，ζ＝0.3。
本现浇箱梁的预应力钢绞线均采用φs15.2mm，腹板需用总长度为1187.1m，顶板需用长度32.6m，合计总重19785kg。
锚具采用OVM15－15/OVM15－15P,各12套，BM15-5和BM15-15P，各4套,OVM15-15L连接器12套。
波纹管采用φ内＝90mm的塑料波纹管，共需1170m，扁管90×25mm采用金属波纹管，需30m。
计算得预应力钢绞线锚下控制张拉力应为：
σcon＝0.72fpk＝1339.2Mpa。
单股钢绞线控制张拉力为186.149kN,腹板15股钢绞线控制张拉力为279.22t，顶板束单股张拉控制力18.61t。
二、张拉控制顺序及程序
箱梁砼浇筑采用两阶段施工，先施工四、五跨及0.2孔第三跨，后施工余下各孔。
当第一次砼强度达到设计强度的90%且其龄期不小于10天后方可进行第一节段预应力钢束张拉。
采用单端张拉，钢束张拉时左右腹板上对称均匀进行。
张拉封锚压浆完毕后，施工第二节段箱梁，纵向预应力两节段钢束采用连接器连接，同样顺序及程序张拉第二节段箱梁预应力钢束，最后进行封锚压浆。
张拉时采用张拉力和伸长量进行双控，以单端进行张拉，伸长量校核。
张拉控制应力σcon＝0.72fpk＝1339.2Mpa，亦即：
腹板束OVM15-15张拉控制力为279.22t，顶板束BM15-5单股张拉控制力18.61t。
预应力筋按技术规范和设计图纸进行张拉，张拉程序为0→初应力（张拉力为0.1倍设计张拉力P）→持荷2min→量测延伸量δ0→20%σK→张拉至设计吨位P→持荷5min→量测延伸量δ1→顶楔回油→量测延伸量δ2。
每侧腹板上六束（第一次为N1、N2、N3各2束，第二次为N4、N5、N6各2束）钢绞线，顶板有4束（T1～T4）钢绞线，设在2#墩顶，其张拉顺序严格按设计及规范要求进行，在墩两侧交替张拉。
具体两次腹板钢束的张拉顺序为：
N2→N3→N1，N5→N6→N4。
顶板扁束在腹板钢束张拉完成后，由箱梁两侧向中间采用单端交替张拉。
三、钢绞线下料长度计算
腹板钢绞线的下料长度按公式L＝L0＋（L1＋L2＋L3＋L4）确定。
其中：
L0—孔道长度,L1—工作锚长度,L2—千斤顶长度,L3—工具锚长度,L4—预留量，L2＋L3和为0.6m,L1＋L2＋L3＋L4长度和为0.8m。
具体下料长度按设计图中所列箱梁尺寸参数表中的各悬臂端部、根部、底板边缘、中腹板中心底缘的左右侧长度进行详细计算出各腹板的长度，再根据各腹板长度分别计算出每束钢绞线的张拉端至锚固端长度，张拉端工作长度可按0.8m计。
顶板钢绞线的下料长度按公式L＝L0＋（L1＋L2＋L3）确定。
其中：
L0—孔道长度,L1—工作锚长度,L2—工作锚与工具夹片的距离（0.25m）,L3—预留量，L1＋L2＋L3长度和为0.65m。
经计算可得，每束钢绞线下料长度为7984mm。
（腹板、顶板束钢绞线下料长度详见下表）。
钢绞线下料时用砂轮锯锯断，不得采用电弧切割。
并将端头包裹铁丝扎牢以防止钢绞线散头。
C匝道现浇箱梁预应力钢束下料长度明细表
内侧（N）
外侧（W）
N1
40475
45775
N2
40541
45839
N3
40521
45812
N4
54361
57169
N5
54477
57280
N6
54414
57219
顶板束T
8134
四、预应力钢束张拉设备及注意事项
1、张拉设备
腹板预应力张拉采用两台YCW400B液压千斤顶，编号分别为1#、2#，校准方程分别为：
Y=0.0127X和Y=0.0129X＋0.5；油泵型号为：
ZB2×2-500，压力表器号分别为：
98和09.6.23.118。
顶板预应力张拉采用两台YDC25t液压千斤顶，编号分别为1#、2#，校准方程分别为：
Y=0.2109X＋0.8和Y=0.2017X＋0.5；油泵型号为：
ZB2×2-500，压力表器号分别为：
07.01.04.5416和05.09.9163。
2、张拉注意事项
张拉须做到分级均匀加载和卸载。
张拉采用张拉力与引伸量双控制的方法，张拉到σK时，测量伸长量，检验是否与计算相符，如在规定范围内（不超过±6%），则进行锚固。
在张拉时对管道摩阻损失及锚口摩阻损失实际测定，测定方法按《公路桥涵施工技术规范》（JTJ041-2000）附录G-9中测定步骤进行。
根据实测结果对张拉控制应力作适当调整（确定超张拉百分比），确保有效应力值。
五、预应力钢束张拉计算
1、计算公式
依据《公路桥涵施工技术规范》（JTJ041－2000）可得预应力筋的理论伸长量和平均张拉力的计算公式为：
理论伸长值：
ΔL＝（Pp×L）/（Ap×Ep）
其中，平均张拉力：
Pp＝ρ×（1－е－（kL＋μθ））/（kL＋μθ）
式中：
ΔL—预应力理论伸长值；Pp—预应力筋的平均张拉力；
ρ—预应力筋张拉端的张拉力；L—从张拉端至计算截面孔道长度；
Ap—预应力筋截面面积mm2，取Ap＝139mm2；
Ep—预应力筋的弹性模量，实测值Ep＝2.0×105MPa；
θ—从张拉端至计算截面曲线孔道部分切线夹角之和，rad；
μ—预应力筋与孔道壁的摩擦系数，腹板采用塑料波纹管取μ＝0.17；顶板采用金属波纹管取μ＝0.25。
k—孔道每米局部偏差对摩擦系数.取0.0015。
2、腹板张拉控制力和理论伸长量计算
第一次张拉钢束以张拉端（3#中横梁后退4m）为起点，第二次张拉钢束以0#台端为张拉端，从张拉端向锚固端按分段进行计算，为了统一对应图纸和计算方便，以线路平面曲线线形分内外侧，N1#内侧两束钢束计作N1#N,N1#外侧两束钢束计作N1#W，其余以此类推。
同一侧的两束N1、N2、N3、N4、N5、N6只计算单束即可。
以N1#N钢束为例进行计算如下：
（1）腹板钢束分段长度计算
钢绞线端头至张拉端直线长度为0.80m，千斤顶内钢束长度0.60m（包括工具锚及工作锚垫板厚度）。
1）张拉端⑴到圆曲线1起点⑵直线段长度：
L1＝0.76m/cos3.434°＝0.761m
2）曲中为⑶的圆曲线1的长度：
L2＝π×3.434°×8/180＝0.479m
3）圆曲线1终点⑷到圆曲线2起点⑸间直线段长度：
L3＝（5.138－1.24）/cos5.206°＝3.914m
4）曲中为⑹的圆曲线2的长度：
L4＝π×5.206°×30/180＝2.726m
5）圆曲线2终点⑺到圆曲线3起点⑻间直线段长度：
L5＝（9.638－7.862）/cos5.206°＝1.783m
6）曲中为⑼的圆曲线3的长度：
L6＝π×5.206°×30/180＝2.726m
7）圆曲线3终点⑽到圆曲线4起点⑾间直线段长度：
L7＝（14.596－12.362）/cos5.206°＝2.243m
8）曲中为⑿的圆曲线4的长度：
L8＝π×5.206°×30/180＝2.726m
9）圆曲线4终点⒀到圆曲线5起点⒁间直线段长度：
L9＝（19.096－17.320）/cos5.206°＝1.783m
10）曲中为⒂的圆曲线5的长度：
L10＝π×5.206°×30/180＝2.726m
11）圆曲线5终点⒃到圆曲线6起点⒄间直线段长度：
L11＝（24.096－21.820）/cos5.206°＝2.285m
12）曲中为⒅的圆曲线6的长度：
L12＝π×5.206°×30/180＝2.726m
13）圆曲线6终点⒆到圆曲线7起点⒇间直线段长度：
L13＝（28.596－26.820）/cos5.206°＝1.783m
14）曲中为（21）的圆曲线7的长度：
L14＝π×5.206°×30/180＝2.726m
15）圆曲线7终点（22）到圆曲线8起点（23）间直线段长度：
L15＝（32.595－31.320）/cos5.206°＝1.278m
16）曲中为（24）的圆曲线8的长度：
L16＝π×3.814°×30/180＝1.997m
17）圆曲线8终点（25）到固定端（26）的长度
L17＝（39.593－34.591）m/cos3.814°＝5.013m
（2）腹板钢束张拉力计算（以单股计算）
N1#N束号各分段长度的张拉力计算如下：
1）⑴－⑵直线段起点张拉力为：
ρ1＝1860×0.72×139/1000＝186.149kN
⑴－⑵直线段平均张拉力为：
Pp1＝186.149×（1－е－（0.0015×0.761＋0.17×0））/（0.0015×0.761＋0.17×0）
＝186.149kN
2）⑶曲线段起点张拉力ρ2＝⑴－⑵直线段平均张拉力Pp1，
⑶曲线段平均张拉力为：
Pp2＝186.149×（1－е－（0.0015×0.479＋0.17×0.0599346））/（0.0015×0.479＋0.17×0.0599346）＝185.125kN
3）⑷－⑸直线段起点张拉力ρ3＝⑶曲线段平均张拉力Pp2，
⑷－⑸直线段平均张拉力为：
Pp3＝185.125×（1－е－（0.0015×3.914＋0.17×0））/（0.0015×3.914＋0.17×0）
＝184.494kN
4）⑹曲线段起点张拉力ρ4＝⑷－⑸直线段平均张拉力Pp3，
⑹曲线段平均张拉力为：
Pp4＝184.494×（1－е－（0.0015×2.726＋0.17×0.0908618））/（0.0015×2.726＋0.17×0.0908618）＝182.700kN
5）⑺－⑻直线段起点张拉力ρ5＝⑹曲线段平均张拉力Pp4，
⑺－⑻直线段平均张拉力为：
Pp5＝182.700×（1－е－（0.0015×1.783＋0.17×0））/（0.0015×1.783＋0.17×0）
＝182.700kN
6）⑼曲线段起点张拉力ρ6＝⑺－⑻直线段平均张拉力Pp5，
⑼曲线段平均张拉力为：
Pp6＝182.700×（1－е－（0.0015×2.726＋0.17×0.0908618））/（0.0015×2.726＋0.17×0.0908618）＝180.923kN
7）⑽－⑾直线段起点张拉力ρ7＝⑼曲线段平均张拉力Pp6，
⑽－⑾直线段平均张拉力为：
Pp7＝180.923×（1－е－（0.0015×2.243＋0.17×0））/（0.0015×2.243＋0.17×0）
＝180.385kN
8）⑿曲线段起点张拉力ρ8＝⑽－⑾直线段平均张拉力Pp7，
⑿曲线段平均张拉力为：
Pp8＝180.385×（1－е－（0.0015×2.726＋0.17×0.0908618））/（0.0015×2.726＋0.17×0.0908618）＝178.631kN
9）⒀－⒁直线段起点张拉力ρ9＝⑿曲线段平均张拉力Pp8，
⒀－⒁直线段平均张拉力为：
Pp9＝178.631×（1－е－（0.0015×1.783＋0.17×0））/（0.0015×1.783＋0.17×0）
＝178.631kN
10）⒂曲线段起点张拉力ρ10＝⒀－⒁直线段平均张拉力Pp9，
⒂曲线段平均张拉力为：
Pp10＝178.631×（1－е－（0.0015×2.726＋0.17×0.0908618））/（0.0015×2.726＋0.17×0.0908618）＝176.894kN
11）⒃－⒄直线段起点张拉力ρ11＝⒂曲线段平均张拉力Pp10，
⒃－⒄直线段平均张拉力为：
Pp11＝176.894×（1－е－（0.0015×2.285＋0.17×0））/（0.0015×2.285＋0.17×0）
＝176.378kN
12）⒅曲线段起点张拉力ρ12＝⒃－⒄直线段平均张拉力Pp11，
⒅曲线段平均张拉力为：
Pp12＝176.378×（1－е－（0.0015×2.726＋0.17×0.0908618））/（0.0015×2.726＋0.17×0.0908618）＝174.663kN
13）⒆－⒇直线段起点张拉力ρ13＝⒅曲线段平均张拉力Pp12，
⒆－⒇直线段平均张拉力为：
Pp13＝174.663×（1－е－（0.0015×1.783＋0.17×0））/（0.0015×1.783＋0.17×0）
＝174.663kN
14）（21）曲线段起点张拉力ρ14＝⒆－⒇直线段平均张拉力Pp13，
（21）曲线段平均张拉力为：
Pp14＝174.663×（1－е－（0.0015×2.726＋0.17×0.0908618））/（0.0015×2.726＋0.17×0.0908618）＝172.965kN
15）（22）－（23）直线段起点张拉力ρ15＝（21）曲线段平均张拉力Pp14，
（22）－（23）直线段平均张拉力为：
Pp15＝172.965×（1－е－（0.0015×1.278＋0.17×0））/（0.0015×1.278＋0.17×0）
＝172.965kN
16）（24）曲线段起点张拉力ρ16＝（22）－（23）直线段平均张拉力Pp15，
（24）曲线段平均张拉力为：
Pp16＝172.965×（1－е－（0.0015×1.997＋0.17×0.0665669））/（0.0015×1.977＋0.17×0.0665669）＝171.756kN
17）（25）－（26）直线段起点张拉力ρ17＝（24）曲线段平均张拉力Pp16，
（25）－（26）直线段平均张拉力为：
Pp17＝171.756×（1－е－（0.0015×5.013＋0.17×0））/（0.0015×5.013＋0.17×0）
＝171.071kN
则，单端张拉力计算值为，
N1#N为15股钢绞线，则端张拉力为：
P＝ρ1×15＝186.149kN×15＝2792.24kN
（3）腹板钢束理论伸长量计算
N1#N束号各分段长度的伸长值计算如下：
1）⑴－⑵直线段伸长值：
ΔL1＝（Pp1×L1）/（Ap×Ep）＝186.149×103N×761mm/（139mm2×2.0×105MPa）
＝5.1mm
2）⑶曲线段伸长值：
ΔL2＝（Pp2×L2）/（Ap×Ep）＝185.125×103N×479mm/（139mm2×2.0×105MPa）
＝3.2mm
3）⑷－⑸直线段伸长值：
ΔL3＝（Pp3×L3）/（Ap×Ep）＝184.494×103N×3914mm/（139mm2×2.0×105MPa）
＝26.0mm
4）⑹曲线段伸长值：
ΔL4＝（Pp4×L4）/（Ap×Ep）＝182.700×103N×2726mm/（139mm2×2.0×105MPa）
＝17.9mm
5）⑺－⑻直线段伸长值：
ΔL5＝（Pp5×L5）/（Ap×Ep）＝182.700×103N×1783mm/（139mm2×2.0×105MPa）
＝11.7mm
6）⑼曲线段伸长值：
ΔL6＝（Pp6×L6）/（Ap×Ep）＝180.923×103N×2726mm/（139mm2×2.0×105MPa）
＝17.7mm
7）⑽－⑾直线段伸长值：
ΔL7＝（Pp7×L7）/（Ap×Ep）＝180.385×103N×2243mm/（139mm2×2.0×105MPa）
＝14.6mm
8）⑿曲线段伸长值：
ΔL8＝（Pp8×L8）/（Ap×Ep）＝178.631×103N×2726mm/（139mm2×2.0×105MPa）
＝17.5mm
9）⒀－⒁直线段伸长值：
ΔL9＝（Pp9×L9）/（Ap×Ep）＝178.631×103N×1783mm/（139mm2×2.0×105MPa）
＝11.5mm
10）⒂曲线段伸长值：
ΔL10＝（Pp10×L10）/（Ap×Ep）＝176.894×103N×2726mm/（139mm2×2.0×105MPa）
＝17.3mm
11）⒃－⒄直线段伸长值：
ΔL11＝（Pp11×L11）/（Ap×Ep）＝176.378×103N×2285mm/（139mm2×2.0×105MPa）
＝14.5mm
12）⒅曲线段伸长值：
ΔL12＝（Pp12×L12）/（Ap×Ep）＝174.663×103N×2726mm/（139mm2×2.0×105MPa）
＝17.1mm
13）⒆－⒇直线段伸长值：
ΔL13＝（Pp13×L13）/（Ap×Ep）＝174.663×103N×1783mm/（139mm2×2.0×105MPa）
＝11.2mm
14）（21）曲线段伸长值：
ΔL14＝（Pp14×L14）/（Ap×Ep）＝172.965×103N×2726mm/（139mm2×2.0×105MPa）
＝17.0mm
15）（22）－（23）直线段伸长值：
ΔL15＝（Pp15×L15）/（Ap×Ep）＝172.965×103N×1278mm/（139mm2×2.0×105MPa）
＝8.0mm
16）（24）曲线段伸长值：
ΔL16＝（Pp16×L16）/（Ap×Ep）＝171.756×103N×1997mm/（139mm2×2.0×105MPa）
＝12.3mm
17）（25）－（26）直线段伸长值：
ΔL17＝（Pp17×L17）/（Ap×Ep）＝171.071×103N×5013mm/（139mm2×2.0×105MPa）
＝30.8mm
18）千斤顶内（包括工具锚及工作锚垫板厚度）钢束的伸长值：
ΔL18＝（P×L）/（Ap×Ep）＝186.149×103N×600mm/（139mm2×2.0×105MPa）
＝4.0mm
则可得，N1#N钢束总伸长量为：
∑△Li＝257.4mm
3、顶板钢束张拉控制力和理论伸长量计算
2#墩顶钢束共设4束，以张拉端（人孔洞）为起点，从张拉端向锚固端按分段进行计算，因4束为交错设置，设计参数相同，只计算其中一束即可，其余相同。
以一束钢束为例进行计算如下：
（1）顶板钢束分段长度计算
钢绞线端头至张拉端预留长度为0.65m，千斤顶内钢束长度0.25m（工具锚与工具夹片间的距离）。
1）张拉端⑴到圆曲线1起点⑵直线段长度：
L1＝1.5m
2）曲中为⑶的圆曲线1的长度：
L2＝π×3.814°×10/180＝0.666m
3）圆曲线1终点⑷到圆曲线2起点⑸间直线段长度：
L3＝（2.326－2.166）/cos3.814°＝0.16m
4）曲中为⑹的圆曲线2的长度：
L4＝π×3.814°×10/180＝0.666m
5）圆曲线2终点⑺到圆曲线3起点⑻间直线段长度：
L5＝（4.992－2.992）＝2.0m
6）曲中为⑼的圆曲线3的长度：
L6＝π×3.814°×10/180＝0.666m
7）圆曲线3终点⑽到圆曲线4起点⑾间直线段长度：
L7＝（5.818－5.658）/cos3.814°＝0.160m
8）曲中为⑿的圆曲线4的长度：
L8＝π×3.814°×10/180＝0.666m
9）圆曲线4终点⒀到固定端⒁的长度
L17＝（7.484－6.484）m＝1.0m
（2）顶板钢束张拉力计算（以单股计算）
顶板各分段长度的张拉力计算如下：
1）⑴－⑵直线段起点张拉力为：
ρ1＝1860×0.72×139/1000＝186.149kN
⑴－⑵直线段平均张拉力为：
Pp1＝186.149×（1－е－（0.0015×1.5＋0.25×0））/（0.0015×1.5＋0.25×0）
＝186.149kN
2）⑶曲线段起点张拉力ρ2＝⑴－⑵直线段平均张拉力Pp1，
⑶曲线段平均张拉力为：
Pp2＝186.149×（1－е－（0.0015×0.666＋0.25×0.0665669））/（0.0015×0.666＋0.25×0.05665669）＝184.566kN
3）⑷－⑸直线段起点张拉力ρ3＝⑶曲线段平均张拉力Pp2，
⑷－⑸直线段平均张拉力为：
Pp3＝184.566×（1－е－（0.0015×0.16＋0.25×0））/（0.0015×0.16＋0.25×0）
＝184.566kN
4）⑹曲线段起点张拉力ρ4＝⑷－⑸直线段平均张拉力Pp3，
⑹曲线段平均张拉力为：
Pp4＝184.566×（1－е－（0.0015×0.666＋0.25×0.0665669））/（0.0015×0.666＋0.25×0.0665669）＝182.997kN
5）⑺－⑻直线段起点张拉力ρ5＝⑹曲线段平均张拉力Pp4，
⑺－⑻直线段平均张拉力为：
Pp5＝182.977×（1－е－（0.0015×2.0＋0.25×0））/（0.0015×2.0＋0.25×0）
＝182.977kN
6）⑼曲线段起点张拉力ρ6＝⑺－⑻直线段平均张拉力Pp5，
⑼曲线段平均张拉力为：
Pp6＝182.7977×（1－е－（0.0015×0.666＋0.25×0.0665669））/（0.0015×0.666＋0.25×0.0665669）＝181.441kN
7）⑽－⑾直线段起点张拉力ρ7＝⑼曲线段平均张拉力Pp6，
⑽－⑾直线段平均张拉力为：
Pp7＝181.441×（1－е－（0.0015×0.16＋0.25×0））/（0.0015×0.16＋0.25×0）
＝181.441kN
8）⑿曲线段起点张拉力ρ8＝⑽－⑾直线段平均张拉力Pp7，
⑿曲线段平均张拉力为：
Pp8＝181.441×（1－е－（0.0015×0.666＋0.25×0.0665669））/（0.0015×0.666＋0.25×0.0665669）＝179.898kN
9）⒀－⒁直线段起点张拉力ρ9＝⑿曲线段平均张拉力Pp8，
⒀－⒁直线段平均张拉力为：
Pp9＝179.898×（1－е－（0.0015×1.0＋0.25×0））/（0.0015×1.0＋0.25×0）
＝179.898kN
则，单端张拉力计算值为，
顶板钢束为5股钢绞线，张拉时采用单股张拉，则端张拉力为：
ρ1＝186.149kN5＝18.61t
（3）顶板钢束理论伸长量计算
顶板钢束各分段长度的伸长值计算如下：
1）⑴－⑵直线段伸长值：
ΔL1＝（Pp1×L1）/（Ap×Ep）＝186.149×103N×1500mm/（139mm2×2.0×105MPa）
＝10mm
2）⑶曲线段伸长值：
ΔL2＝（Pp2×L2）/（Ap×Ep）＝184.566×103N×666mm/（139mm2×2.0×105MPa）
＝4.4mm
3）⑷－⑸直线段伸长值：
ΔL3＝（Pp3×L3）/（Ap×Ep）＝184.566×103N×160mm/（139mm2×2.0×105MPa）
＝1.1mm
4）⑹曲线段伸长值：
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