梁场25m小箱梁预应力张拉计算书.docx
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梁场25m小箱梁预应力张拉计算书
河恵莞高速公路龙川至紫荆TJ1合同段
（-K0+000～K6+800）
2#梁场25米小箱梁预应力张拉计算书
计算：
复核：
审核：
核工业华南建设工程集团有限公司
河恵莞高速公路龙川至紫荆TJ1合同段项目经理部
二〇一七年九月十日
1#梁场25米小箱梁
后张法预应力钢绞线张拉伸长值计算
桥梁预应力施工时，采用张拉应力和伸长值双控，实际伸长值与理论伸长值误差不得超过6％，所以伸长值的计算就相当重要，结合实际施工过程，通过对后张法现浇预应力小箱梁预应力钢绞线张拉伸长值的计算，适用于现场施工的伸长值计算方法。
一、工程概况
本标共398片梁，其中2#梁场主要预制25m小箱梁共168片；1#梁场预制40mT梁计230片。
1#预制场位于主线K5+800处，为线内梁场。
二、张拉工艺要求
预应力的张拉应在混凝土强度达到强度设计值的85%以后方可进行，张拉时施加预应力应采用张拉力与引伸量双控。
预制梁内正弯矩钢束锚下张拉控制应力为0.75pkf=1860*0.75=1395Mpa，预应力张拉时还需考虑钢束与锚圈口之间的摩擦损失，锚口摩阻损失采用厂家及施工单位常年积累的数据按3％考虑，即钢束锚外张拉控制应力为1395Mpa，当预应力钢束张拉达到设计张拉力时，实际引伸量值与理论引伸量值的误差应控制在±6%以内。
实际引伸量值扣除钢束的非弹性变形影响。
钢束引伸量一览表单位：
mm
N1
N2
N3
N4
N5
174
173
172
172
173
主梁预应力钢束采用两端同时张拉，以对称于构件截面的中轴线、上下左右均衡为原则，同时考虑不使构件的上、下缘混凝土应力超过容许值。
主梁正弯矩钢束张拉顺序为N1→N3→N2→N5→N4。
预应力施工应采用自动智能控制张拉系统。
预应力筋张拉后，孔道应及早压浆，一般应在24小时内灌浆完毕。
三、后张法预应力钢绞线材料规定
预应力体系：
预应力砼箱梁预应力钢束采用Φs15.2钢绞线，采用高强度低松驰7丝捻制的预应力钢绞线，公称直径为15.20mm，公称面积140mm2，标准强度fpk=1860Mpa，弹性模量Ep=1.95×105MPa，1000h后应力松驰率不大于3%，其技术性能符合中华人民共和国国家标准（GB/T5224－2003）《预应力筋用钢绞线》的规定。
锚具：
预制箱梁正弯矩钢束采用YM15-4、YM15-5圆形锚具及其配套的配件，锚具及其配套的配件必须采用工厂定型产品，并符合JT／T329—2010《公路桥梁预应力钢绞线用锚具、夹具和连接器》的要求。
预应力管道：
采用预埋圆形金属波纹管成孔,圆形金属波纹管符合JG225-2007《预应力混凝土用金属波纹管》的要求。
1、预应力钢绞线
①应按有关规定对每批钢绞线抽检强度、弹性模量、截面积、延伸量和硬度，对不合格产品严禁使用，同时应就实测的弹性模量和截面积对计算引伸量作修正。
2、锚具和垫板毛刺者应予退货，不准使用。
③所有锚具均应采用整体式锚头，不允许采用分离式锚头。
3、预应力质量的控制
①混凝土强度大于或等于85%的设计强度（龄期7天以上
①应抽样检查夹片硬度。
②应逐个检查垫板喇叭管内有无毛刺，对有）时才允许进行预应力张拉。
②预应力的张拉班组必须固定，且应在有经验的预应力张拉工长的指下进行，不允许临时工承担此项工作。
③张拉顺序：
先张拉腹板钢束由上到下，两侧对称张拉，然后张拉顶、底板长束，由两侧向中间对称张拉，再张拉顶、底板短束，由两侧向中间对称张拉。
每次张拉应有完整的原始张拉记录，且应在监理在场的情况下进行。
方锚预应力必须采用整束张拉。
④预应力采用张拉力与引伸量双控，引伸量误差应在±6%范围，每一截面的断丝率不得大于该截面总钢丝数的1%，且不允许整根钢绞线拉断。
断丝是指锚具与锚具间或锚具与死锚端部之间，钢丝在张拉时或锚固时破断。
图中所给引伸量未计钢束工作长度部分引伸量，施工时应特别注意。
⑤千斤顶在下列情况下应重新标定：
a．已使用三个月；
b．张拉次数超过施工规范规定的次数；
⑥千斤顶和油泵必须配套标定和配套使用；
⑦张拉前应检查千斤顶内摩阻是否符合有关规定要求，否则应停止使用。
⑧严禁钢铰线作电焊机导线用，且钢铰线的放置应远离电焊地区。
⑨预应力管道应在张拉后24小时内压浆，要求管道压浆密实，水灰比不大于0.4，不允许掺氯盐、铝粉，可掺减水剂，其掺量由试验决定，为减少收缩，可掺入专用膨涨剂。
压浆砼标号不低于C40（70mmx70mmx70mm立方体试件，标准养护28d测得的抗压强度不低于C40）。
压浆质量应作抽检。
四、根据施工方法确定计算参数：
预应力管道成孔方法采用金属螺旋管成孔，查下表确定K、μ取值：
表1
孔道成型方式
K值
μ值
钢丝束、钢绞线
螺纹钢筋
预埋金属波纹管
0.0015
0.20～0.25
0.50
注：
摘自《公路桥涵施工技术规范》（JTG/TF50-2011）附录G1
根据钢绞线试验结果取得钢绞线实际弹性模量Ep（一般为1.9～2.04×105Mpa）
五、后张法钢绞线理论伸长值计算
后张法预应力钢绞线在张拉过程中，主要受到以下两方面的因素影响：
一是管道弯曲影响引起的摩擦力，二是管道偏差影响引起的摩擦力；两项因素导致钢绞线张拉时，锚下控制应力沿着管壁向跨中逐渐减小，因而每一段的钢绞线的伸长值也是不相同的。
1、计算公式：
《公路桥梁施工技术规范》（JTG/TF50-2011）中关于预应筋伸长值ΔL的计算按照以下公式
（1）：
ΔL＝
Pp×L
Ap×Ep
ΔL—各分段预应力筋的理论伸长值（mm）；
Pp—各分段预应力筋的平均张拉力（N）；
L—预应力筋的分段长度（mm）；
Ap—预应力筋的截面面积（mm2）；
Ep—预应力筋的弹性模量（Mpa）；
《公路桥梁施工技术规范》（JTG/TF50-2011）附录G1中规定了Pp的计算公式
（2）：
Pp＝
P×（1－e－（kx＋μθ））
kx＋μθ
P—预应力筋张拉端的张拉力，将钢绞线分段计算后，为每分段的起点张拉力，即为前段的终点张拉力（N）；
θ—从张拉端至计算截面曲线孔道部分切线的夹角之和，分段后为每分段中每段曲线段的切线夹角（rad）；
x—从张拉端至计算截面的孔道长度，分段后为每个分段长度或为公式1中L值；
k—孔道每束局部偏差对摩擦的影响系数（1/m），管道内全长均应考虑该影响；
μ—预应力筋与孔道壁之间的磨擦系数，只在管道弯曲部分考虑该系数的影响。
2、划分计算分段：
整束钢绞线在进行分段计算时，首先是分段（见图1）：
2.1波纹管内长度：
计算时要考虑μ、θ，计算一段的起点和终点力。
每一段的终点力就是下一段的起点力，例如靠近张拉端第一段BC的终点C点力即为第二段CD的起点力，每段的终点力与起点力的关系如下式：
Pz=Pq×e-（KX+μθ）（公式3）
Pz—分段终点力（N）
Pq—分段的起点力（N）
θ、x、k、μ—意义同上
各段的起终点力可以根据公式3从张拉端开始进行逐步的计算。
箱梁横向钢束构造图（图1），纵向钢绞线N1、N2、N3、N4、N5钢束大样图（图2）：
图1
图2
3、张拉要求
（1）张拉采用两端对称张拉，采用应力控制方法张拉，并以伸长值进行校核。
量测伸长值时应考虑锚具及构件的压缩影响。
控制张拉应力σk=0.75Rby=1395Mpa。
如果张拉应力达到控制张拉应力时，伸长量仍不能满足要求，应停止张拉，查找分析原因。
（2）张拉前应清理好锚具与梁体接触面，使其表面垂直于钢绞线。
（3）按设计规定的编号及张拉顺序进行。
张拉程序为：
0→初应力（0.1σk）→0.20σk→0.50σk→σcon（持荷5min）锚固。
根据设计图纸及规范和实测数据，已知以下参数（表1）：
表1
项目名称
取值
标准强度fpx
1860Mpa
张拉控制应力σk
1395Mpa（=1860Mpa*75%）
钢绞线面积Ag
140mm2
弹性模量Eg
1.95×105Mpa
管道摩阻系数μ
0.25
管道偏差系数k
0.0015
张拉端的张拉力
195.3KN（=1395MPa*140mm2）
根据钢绞线要素（图2和表1），采用分段计算理论伸长量。
可以计算出各分段长度，根据公式计算出伸长量，N1、N2、N3、N4、N5采用计算一半钢绞线的伸长值然后乘以二的方法，见表2；
表2
编号
项目
BC
CD
N1
长度x（m）
9.684
2.646
弧度θ（rad）
0.0873
0
N2
长度x（m）
8.078
4.246
弧度θ（rad）
0.0873
0
N3
长度x（m）
6.471
5.847
弧度θ（rad）
0.0873
0
N4
长度x（m）
4.865
7.447
弧度θ（rad）
0.0873
0
N5
长度x（m）
2.386
9.915
弧度θ（rad）
0.035
0
根据锚下（张拉）控制力为Δk=0.75fpk＝1395Mpa及锚圈口摩阻损失（一般规定不大于3%，也可根据《公路桥梁施工技术规范》（JTG/TF50-2011）附录G2测得，这里计算取3%）计算千斤顶张拉力P＝1395×140＝195300N（每根）；
根据表2中参数计算当k＝0.0015，μ＝0.25各段伸长量：
表3
分段
x（mm）
θ（rad）
kx+μθ
e-（kx+μθ）
终点力Pz
△L
N1
BC
9684
0.0873
0.036351
0.96430176
195300
68.0
CD
2646
0
0.003969
0.99603887
194526
18.9
当k＝0.0015，μ＝0.25总伸长量ΔL＝（68.0＋18.9）*2=173.8mm
N2
BC
8078
0.0873
0.033942
0.96662757
195300.0
56.8
CD
4246
0
0.006369
0.99365124
194060.0
30.2
当k＝0.0015，μ＝0.2总伸长量ΔL＝（56.8＋30.3）*2=174.2mm
N3
BC
6471
0.0873
0.031532
0.96895995
195300.0
45.6
CD
5847
0
0.008771
0.99126735
193594.0
41.6
当k＝0.0015，μ＝0.2总伸长量ΔL＝（45.6＋41.6）*2=174.4mm
N4
BC
4864
0.0873
0.029121
0.97129893
195300.0
34.3
CD
7447
0
0.011171
0.98889116
193130.5
52.9
当k＝0.0015，μ＝0.2总伸长量ΔL＝（34.3＋52.9）*2=174.4mm
N5
BC
2386
0.035
0.025404
0.97491597
195300.0
16.9
CD
9915
0
0.014873
0.98523706
192416.9
70.4
当k＝0.0015，μ＝0.2总伸长量ΔL＝（17＋70.4）*2=174.8mm
六、千斤顶张拉力与对应油表读数计算
25米小箱梁后张法预应力钢绞线千斤顶使用四套设备，
千斤顶编号：
15092401油压表编号：
20157825
线性回归方程：
P=0.0334X-0.0507（X为力值，单位：
KN）（MPa）
千斤顶编号：
15092402油压表编号：
20157707
线性回归方程：
P=0.0332X+0.4496（X为力值，单位：
KN）（MPa）
千斤顶编号：
15092403油压表编号：
20157821
线性回归方程：
P=0.0334X+0.1310（X为力值，单位：
KN）（MPa）
千斤顶编号：
15092404油压表编号：
20157826
线性回归方程：
P=0.0335X+0.5293（X为力值，单位：
KN）（MPa）
油顶与压力表配套校验，确定张拉力与油表读数间的关系曲线，检验用的试验机或测力计的精度等级不低于+2%。
使用超过300次及使用中有不正常现象的应重新校验。
张拉机具长期不使用时，应在使用前全面检验。
工具夹片在安装前，在锥面上均匀涂一层石蜡，保证卸锚灵活。
各孔之间的夹片，要均匀打紧，勿使松紧不一，外露端头且在同一平面内。
1.极限强度fpyk=1860Mpa
张拉控制应力：
σcon=1395Mpa
公称直径：
15.24mm单根面积：
140㎜2
N1、N2束：
4根AP=560（mm2）控制张拉力F0=781.2（KN）
N3、N4、N5束:
5根AP=700（mm2）控制张拉力F0=976.5（KN）
2.偏差系数：
K：
0.0015
管道摩擦系数：
μ：
0.25
弹性模量：
EP：
1.95x105（Mpa）
3、ΔL=PP*L/AP*EP
PP=P0（1－e-（Kx+μθ））/KX+μθ（P0为张拉端的张拉力）
N1-1张拉力—油表读数对照表
N1-2张拉力—油表读数对照表
千斤顶编号：
15092401油压表编号：
20157825
线性回归方程：
P=0.0334X-0.0507（MPa）
千斤顶编号：
15092402油压表编号：
20157707
线性回归方程：
P=0.0332X+0.4496（MPa）
F0=1860*0.75*140*4=781.2KN
F0=1860*0.75*140*4=781.2KN
级数
N1
级数
N1
张拉力（X）
读数（P）
伸长量（mm）
区间值（mm）
张拉力（X）
读数（P）
伸长量（mm）
区间值（mm）
781.2
86.93
土6%
781.2
86.93
土6%
10%
78.12
2.56
8.69
8.17
9.21
10%
78.12
3.04
8.69
8.17
9.21
20%
156.24
5.17
17.39
16.34
18.43
20%
156.24
5.64
17.39
16.34
18.43
50%
390.6
13.00
43.46
40.85
46.07
50%
390.6
13.42
43.46
40.85
46.07
100%
781.2
26.04
86.93
81.71
92.14
100%
781.2
26.39
86.93
81.71
92.14
N1-3张拉力—油表读数对照表
N1-4张拉力—油表读数对照表
千斤顶编号：
15092403油压表编号：
20157821
线性回归方程：
P=0.0334X+0.1310（MPa）
千斤顶编号：
15092404油压表编号：
20157826
线性回归方程：
P=0.0335X+0.5293（MPa）
F0=1860*0.75*140*4=781.2KN
F0=1860*0.75*140*4=781.2KN
级数
N1
级数
N1
张拉力（X）
读数（P）
伸长量（mm）
区间值（mm）
张拉力（X）
读数（P）
伸长量（mm）
区间值（mm）
781.2
86.93
土6%
781.2
86.93
土6%
10%
78.12
2.74
8.69
8.17
9.21
10%
78.12
3.15
8.69
8.17
9.21
20%
156.24
5.35
17.39
16.34
18.43
20%
156.24
5.76
17.39
16.34
18.43
50%
390.6
13.18
43.46
40.85
46.07
50%
390.6
13.61
43.46
40.85
46.07
100%
781.2
26.22
86.93
81.71
92.14
100%
781.2
26.70
86.93
81.71
92.14
N2-1张拉力—油表读数对照表
N2-2张拉力—油表读数对照表
千斤顶编号：
15092401油压表编号：
20157825
线性回归方程：
P=0.0334X-0.0507（MPa）
千斤顶编号：
15092402油压表编号：
20157707
线性回归方程：
P=0.0332X+0.4496（MPa）
F0=1860*0.75*140*4=781.2KN
F0=1860*0.75*140*4=781.2KN
级数
N2
级数
N2
张拉力（X）
读数（P）
伸长量（mm）
区间值（mm）
张拉力（X）
读数（P）
伸长量（mm）
区间值（mm）
781.2
87.10
土6%
781.2
87.10
土6%
10%
78.12
2.56
8.71
8.19
9.23
10%
78.12
3.04
8.71
8.19
9.23
20%
156.24
5.17
17.42
16.37
18.46
20%
156.24
5.64
17.42
16.37
18.46
50%
390.6
13.00
43.55
40.94
46.16
50%
390.6
13.42
43.55
40.94
46.16
100%
781.2
26.04
87.10
81.87
92.32
100%
781.2
26.39
87.10
81.87
92.32
N2-3张拉力—油表读数对照表
N2-4张拉力—油表读数对照表
千斤顶编号：
15092403油压表编号：
20157821
线性回归方程：
P=0.0334X+0.1310（MPa）
千斤顶编号：
15092404油压表编号：
20157826
线性回归方程：
P=0.0335X+0.5293（MPa）
F0=1860*0.75*140*4=781.2KN
F0=1860*0.75*140*4=781.2KN
级数
N2
级数
N2
张拉力（X）
读数（P）
伸长量（mm）
区间值（mm）
张拉力（X）
读数（P）
伸长量（mm）
区间值（mm）
781.2
87.10
土6%
781.2
87.10
土6%
10%
78.12
2.74
8.71
8.19
9.23
10%
78.12
3.15
8.71
8.19
9.23
20%
156.24
5.35
17.42
16.37
18.46
20%
156.24
5.76
17.42
16.37
18.46
50%
390.6
13.18
43.55
40.94
46.16
50%
390.6
13.61
43.55
40.94
46.16
100%
781.2
26.22
87.10
81.87
92.32
100%
781.2
26.70
87.10
81.87
92.32
N3-1张拉力—油表读数对照表
N3-2张拉力—油表读数对照表
千斤顶编号：
15092401油压表编号：
20157825
线性回归方程：
P=0.0334X-0.0507（MPa）
千斤顶编号：
15092402油压表编号：
20157707
线性回归方程：
P=0.0332X+0.4496（MPa）
F0=1860*0.75*140*5=976.5KN
F0=1860*0.75*140*5=976.5KN
级数
N3
级数
N3
张拉力（X）
读数（P）
伸长量（mm）
区间值（mm）
张拉力（X）
读数（P）
伸长量（mm）
区间值（mm）
976.5
87.22
土6%
976.5
87.22
土6%
10%
97.65
3.21
8.72
8.20
9.24
10%
97.65
3.69
8.72
8.20
9.24
20%
195.3
6.47
17.44
16.40
18.49
20%
195.3
6.93
17.44
16.40
18.49
50%
488.25
16.26
43.61
40.99
46.22
50%
488.25
16.66
43.61
40.99
46.22
100%
976.5
32.56
87.22
81.98
92.45
100%
976.5
32.87
87.22
81.98
92.45
N3-3张拉力—油表读数对照表
N3-4张拉力—油表读数对照表
千斤顶编号：
15092403油压表编号：
20157821
线性回归方程：
P=0.0334X+0.1310（MPa）
千斤顶编号：
15092404油压表编号：
20157826
线性回归方程：
P=0.0335X+0.5293（MPa）
F0=1860*0.75*140*5=976.5KN
F0=1860*0.75*140*5=976.5KN
级数
N3
级数
N3
张拉力（X）
读数（P）
伸长量（mm）
区间值（mm）
张拉力（X）
读数（P）
伸长量（mm）
区间值（mm）
976.5
87.22
土6%
976.5
87.22
土6%
10%
97.65
3.39
8.72
8.20
9.24
10%
97.65
3.80
8.72
8.20
9.24
20%
195.3
6.65
17.44
16.40
18.49
20%
195.3
7.07
17.44
16.40
18.49
50%
488.25
16.44
43.61
40.99
46.22
50%
488.25
16.89
43.61
40.99
46.22
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