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后张法预应力钢绞线张拉伸长值的计算

来源:中国钢绞线网VIP客户系统 发布时间:2010-08-23 查看次数:20039
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后张法预应力钢绞线张拉伸长值的计算

作者:李占峰

简介: 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,本文结合实际施工过程,通过对后张法现浇预应力箱梁预应力钢绞线张拉伸长值的计算,总结出一套较适用于现场施工的伸长值的计算方法。

关键字:后张法 预应力 伸长值 计算

 

(一)工程概况

NC-WJ1标成章互通主线桥位于常州武进区成章南,半幅桥宽17.0m,全长692.85m。其中跨越239省道的第五联采用现浇预应力连续箱梁,桥梁跨径布置为左幅 (2-27+2-28+2-19.75)m;右幅 (2-19.75+2-28+2-27)m,下部结构第21-23#采用独柱墩,其余采用双柱墩。

(二)结构设计形式

第五联现浇预应力箱梁采用单箱三室直腹板断面,梁高1.6m,混凝土设计标号为C50。纵向预应力束采用低松弛钢绞线配OVM15-15型锚具和OVM15-15L型连接器,钢绞线N1、N2、N3、N7、N8、N9采用单端张拉,N4、N5、N6采用双端张拉,横向预应力束采用低松弛钢绞线配OVM15-15型锚具和OVM15-15P型固定P锚,钢绞线N1、N2采用单端张拉。

预应力钢束采用ASTMA416-270级低松弛钢绞线,其标准强度为Rby=1860Mpa,锚下张拉控制力为Δk=0.75RbyMpa。

(三)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》(JTJ 041-2000)中关于预应筋伸长值的计算按照以下公式:

ΔL=(1)

Pp=(2)

式中: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,注意不等于各分段的起点力与终点力的平均值(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);

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);

k—孔道每束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。

从公式(1)可以看出,钢绞线的弹性模量Ep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大。Ep的理论值为Ep=(1.9~1.95)×105Mpa,而将钢绞线进行检测试验,弹性模量则常出现Ep’=(1.96~2.04)×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Ep=可知,若Ap偏小,则得到了偏大的Ep’值,虽然Ep’并非真实值,但将其与钢绞线理论面积相乘所计算出的ΔL却是符合实际的,所以要按实测值Ep’进行计算。

公式(2)中的k和μ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-(KX+μθ)(3)

Pz—分段终点力(N)

Pq—分段的起点力(N)

θxk、μ—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。

下面以现浇箱梁22-23跨钢绞线的伸长量计算为例,进一步说明伸长量的计算方法。

纵向钢绞线N4、N5、N6,横向横隔梁钢绞线N1、N2钢束大样图(图1)及N4坐标表如下(表1):(其余略)

图1

表1

 

钢束编号

 

N4(半幅)

 

导线点号

 

A

 

B

 

C

 

F

 

E

 

F

 

G

 

坐标

 

x(cm)

 

3442

 

3692

 

4192

 

4842

 

5842

 

6492

 

6992

 

 

 

y(cm)

 

125

 

147

 

147

 

80

 

80

 

147

 

147

 

转交α°(逆时针为正)

 

5.0291

 

-5.0291

 

-5.8851

 

5.8851

 

5.8851

 

-5.8851

 

-5.8851

 

圆弧半径R(cm)

 

——

 

3000

 

3000

 

3000

 

3000

 

3000

 

3000

 

圆弧长LR(cm)

 

——

 

263.3

 

308.1

 

308.1

 

308.1

 

308.1

 

308.1

 

切线长T(cm)

 

——

 

131.7

 

154.2

 

154.2

 

154.2

 

154.2

 

154.2

 

外矢距E(cm)

 

——

 

2.9

 

4

 

4

 

4

 

4

 

4

根据设计图纸及规范和实测数据,已知以下参数(表2):

表2

 

项目名称

 

取值

 

张拉控制应力σk

 

1395 Mpa

 

钢绞线面积Ag

 

140 mm2

 

弹性模量Eg

 

2.02×105Mpa

 

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

根据钢绞线要素(图1和表1),可以计算出各分段长度,根据公式计算出伸长量,N4、N5、N6采用计算一半钢绞线的伸长值然后乘以二的方法,见表3;横隔梁钢绞线N1、N2采用钢绞线全长计算的方法,见表4:

表3

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