最新后张法预应力钢绞线张拉锚下应力的准确控制.docx

1、最新后张法预应力钢绞线张拉锚下应力的准确控制后张法预应力钢绞线张拉锚下应力的准确控制后张法预应力钢绞线张拉锚下应力的准确控制2011年第1期SCIENCE&TECHNOLOGYINFORMATIONO建筑与工程0科技信息后张法预应力钢绞线张拉锚下应力的准确控制朱光业(中铁十四局集团有限公司青岛工程分公司山东青岛266061)【摘要】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%.所以伸长值的计算及锚下应力的控制就相当重要.本文结合实际施工过程,通过对后张法预应力预制箱梁中预应力钢绞线伸长值的计算及实际操作中锚下应力的准确控制.总结出一套较适用于现场施

2、工的使锚下应力准确达到设计应力的方法.【关键词】后张法;预应力钢绞线;锚下应力;控制.1工程概况国道109线东察高速第三标段阿布亥沟大桥位于阿布亥沟与达嘎沟与东查干呼素沟交汇处下游,桥梁与河流交角为6O.,半幅桥宽13.0m,全长406.6m.阿布亥沟大桥为2O孔一2O米装配式部分预应力砼箱梁桥,柱式桥墩,肋式桥台,钻孔灌注桩基础.2结构设计形式2O米预应力箱梁采用单箱单室斜腹板断面.梁高1.2m,混凝土设计强度等级为C50.纵向预应力束N1,N2,N3分别采用低松弛钢绞线配OVM153型,OVM154型和OVM153型锚具.钢束N1,N2,N3采用两端张拉.预应力钢束采用ASTMA41627

3、0级低松弛钢绞线.其抗拉标准强度为Rby=1860MPa,锚下张拉控制力为k=O.75Rby=1395MPa.3后张法钢绞线理论伸长值计算公式说明及计算示例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,导致钢绞线张拉时,锚下控制应力沿着管壁向梁跨中逐渐减小.因而每一段的钢绞线的伸长值也是不相同的.公路桥梁施工技术规范(JVJ0412000忡关于预应筋伸长值的计算按照以下公式:A=PxLx(1一e一(KL+0)/(KL+0)】/(AyxE(1)式中:r一各分段预应力筋的理论伸长值(mm);P各分段预应力筋张拉端的张拉力,

4、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):I一预应力筋的分段长度(rrIIT1);Ay预应力筋的截面面积(mm);Eg预应力筋的弹性模量(MPa);0从张拉端至计算截面曲线孔道部分切线的夹角之和,分段后为每分段中各曲线段的切线夹角和(rad):x从张拉端至计算截面的孔道长度,整个分段计算时x等于L(m):kL道每米局部偏差对摩擦的影响系数(1/m),管道弯曲及直线部分全长均考虑该影响:II一预应力筋与L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.从公式(1)可以看出,钢绞线的弹性模量Eg是决定计算值的重要因素,它的取值是否正确,对计算预应力筋伸长值的影响较

5、大.Eg的理论值为Eg=(1.91.95)xl05MPa,而将钢绞线进行检测试验,弹性模量则常出现Eg:(1.962.04)105MPa的结果,这是由于实际的钢绞线的直径都偏粗,而进行试验时并未用真实的钢绞线面积进行计算.采用的是偏小的理论值代入公式进行计算,根据公式Eg=pxl/(AyxAL1可知,若Av偏小,则得到了偏大的值,虽然Eg并非真实值,但将其与钢绞线理论面积相乘所计算出的L却是符合实际的,所以要按实测值Eg进行计算.公式(1)中的k和是后张法钢绞线伸长量计算中的两个重要的参数,这两个值的大小取决于多方面的因素:管道的成型方式,力筋的类型,表面特征是光滑的还是有波纹的,表面是否有锈

6、斑,波纹管的布设是否正确,偏差大小,弯道位置及角度等等,各个因素在施工中的变动很大.还有很288多是不可能预先确定的,因此.摩擦系数的大小很大程度上取决于施工的精确程度.在工程实施中,最好对孔道磨擦系数进行测定,并对施工中影响磨擦系数的方面进行认真的检查,如波纹管的三维位置是否正确等等,以确保摩擦系数的大小基本一致.进行分段计算时,靠近张拉端第一段的终点力即为第二段的起点力,每段的终点力与起点力的关系如下式:Pz=Pqe一(KX+e)式中:Pz分段终点力(N)Pq分段的起点力(N)0,x,k,意义同上其他各段的起终点力可以从张拉端开始进行逐步的计算.下面以预制箱粱中跨钢绞线的伸长量计算为例,进

7、一步说明伸长量的计算方法.纵向钢绞线钢束根据设计图纸及规范和实测数据,已知以下参数(表1):表1计算参数项目名称取值张拉控制应力1395MPa.钢绞线面积Ag140m弹性模量Eg1.96x105MPa管道摩阻系数O.23管道偏差系数k0.0015根据钢绞线曲线要素,可以计算出各分段长度,根据公式计算出伸长量,纵向钢束N1,N2,N3纵向布置为对称结构,因此采用计算一半钢绞线的伸长值然后乘以二的方法,如表2,表3,表4所示.表2N1钢束预应力钢线段长度张拉端张拉控制筋线段Li(m1O(rad)kLi+0e一(kLi+lxO1J3Nk=.5.8,5.9.k.,N预应力钢筋各分段终点力(kN)理论伸

8、长值(u585.914.797O0.00719550.992830326581.699287834.1924.538O.1l30.0327970.96773499562.93O754431.7l30459O0.oo068850.9993l1737562.54330993.1569.o6N1钢束总伸长值138.】表3N2钢束张拉端张拉控制预应力钢1线段长度力Nk=781.2kN预应力钢筋各分段筋线段(埘)O(rad)kLi+lx0e-(kLi+l0)理论伸长值(mm)c终点力(kN)【781.21J3.57800.0053670.994647377777.018530625.532l3.9550

9、.113O.O3l92250.96858l644752.60588627.7032.2680O.0034020.9966o378750.04987l15.6068.83-N2钢束总伸长值l37.7科技信息O建筑与工程OSCIENCE&TECHNOLOGYINFORMATION2011年第1期表4N3钢柬预应力钢线段长度张拉端张拉控制筋线段Li(m10(rad)kLi+lx0e一(k+0)INk=585-9kN预应力钢筋各分段理论伸长值(nlfll1终点力(kN)585.911.078OO.oo16170.998384307584.95336537.71_20.7200.024O.0o6

10、60.99342173258l10538545.133790200.Ol18530.98821697574.258203255.7468.57N3钢柬总伸长值137.14张拉时钢绞线实际伸长量的测量方法钢绞线实际伸长量的测量方法有多种多样,目前使用较多的是直接测量张拉端千斤顶活塞伸出量的方法,这样的测量方法其实存在一定的误差,这是因为工具锚端夹片张拉前经张拉操作人员用钢管敲紧后,在张拉到10%0.时因钢绞线受力,夹片会向内滑动,张拉到20%口时,夹片又会继续向内滑动,这样通过测量千斤顶的伸长量而得到的10%20%0.的伸长量比钢绞线的实际伸长值长12ram.若以10%20%0.-k的伸长量作为

11、O%10%0.k的伸长量,那么在O%20%o-的张拉控制段内,钢绞线的伸长量就有2-3mm的误差从20%0.k张拉到100%0.k时,钢绞线的夹片又有23mm的滑动.按最小值滑动量计算单端钢绞线的伸长量就有34mm的误差.两端同时张拉时共计有约6-8ram的误差(误差值的大小取决于工具锚夹片打紧程度).对于两端张拉的N1,N2,N3钢束的理论伸长量按137138mm计算,8mm的测量误差为5.7%5.8%,已接近达到6%的理论值与实测值的允许的偏差值.因此用测量千斤活塞的方法一般测出来的值都是偏大的为消除以上偏差,对于钢束实际伸长值的测量.建议采用量测钢绞线绝对伸长值的方法,而不使用量测千斤顶

12、活塞伸出量的方法,后者测得的伸长值须考虑工具锚处钢束回缩及夹片滑移等影响.尤其是在钢绞线较长,必须进行分级张拉时,更为繁琐,若直接通过测量千顶活塞的伸出量,则误差累计更大.推荐的测量方法如图所示,使用一个标尺固定在钢绞线上,不论经过几个行程,均以此来量测分级钢绞线的长度,累计的结果就是初应力10%0.与终应力100%0.之间的实测伸长值,再以10%20%0.的伸长量作为O%10%0.的伸长量,从而计算钢绞线的实际总伸长值.这样量测出来的伸长值就比较准确了5锚下应力的准确控制后张法预应力张拉过程中,本工程出现的预应力损失一般为:张拉端锚具变形和钢筋内缩引起的预应力损失;预应力钢筋与孔道壁之间的摩

13、擦引起的预应力损失a;预应力钢筋的应力松弛引起的预应力损失;混凝土的收缩和徐变引起的预应力损失口.设计文件中锚下控制应力k=1395MPa已经考虑了以上几种预应力损失,但没有包括预应力箱梁工作锚的锚口钢绞线在锚固过程中所造成的预应力损失.所谓锚15损失即为:由于工作锚与分束钢垫板之间存在着能够使工作夹片在钢绞线在张拉过程中不能阻碍钢绞线的槽口在千斤顶卸压回油时,钢绞线会带动工作夹片迅速回缩进行锚固,此过程中钢绞线和夹片会产生一段位移这样就产生了预应力的锚口损失.若钢绞线张拉过程中,张拉控制应力按1395MPa控制,则钢绞线在锚固之后,锚下应力<1395MPa.这样锚下应力就不能满足设计要

14、求了;因此在钢绞线在张拉过程中,张拉控制应力必须将锚口损失的预应力弥补,即将钢绞线伸长量损失u相对应的预应力损失口在张拉时给予弥补.在本工程中经现场量测每端=5ram,0.m=fJEj式中:Eg钢绞线的弹性模量.(本工程中取Eg=1.96x105MPa)Lr钢绞线有效长度.(本工程中取L=10.25m)=uxngml=0.005x1.96x105/10.25=95.61MPa因此钢绞线在张拉过程中,张拉控制应力应按1395MPa+95.61MPa=1490.61MPa控制,这样以来钢绞线的锚下应力就能够满足设计要求了.6结束语理论伸长值计算中,钢绞线Nl,N2,N3采取的是两端张拉,钢绞线布置

15、为对称结构,所以在进行伸长量计算时是计算一半钢绞线的仲长值然后乘以二的方法;而对于非对称结构,在计算钢绞线的伸长值时,计算原则是从两侧向中间分段计算,至跨中某一点时钢绞线的受力基本相等即可,而不是简单的分段计算.钢绞线的分段原则是将整根钢绞线根据设计线形分成曲线连续段及直线连续段,而不能将直线段及曲线段分在同一段内预应力筋的伸长量计算方法有多种,常用的平均力法及简化计算法在很多工程施工中也能够满足精度要求,通过测量千斤顶活塞伸出量再进行换算的方法也可以用于实际施工中.I参考文献】1叶见曙,袁国干结构设计原理【M】.北京:人民交通出版社,1996:233235.2范立础.预应力混凝土连续梁桥M.北京: