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
来源:中国钢绞线网VIP客户系统 发布时间:2011-02-05 查看次数:18489
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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)
θ、x、k、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
钢绞线 编号 分段 L (m) θ (rad) KX+μθ e-(KX+μθ) Pq (KN) Pz (KN) Pp (KN) △L (mm) 总伸长量 (cm) N4 ab 2.192 0 0.003288 0.996717 195.3 194.66 194.98 15.11 43.15 bc 2.633 0.087774 0.025893 0.974439 194.66 189.68 192.16 17.89 cd 2.141 0 0.003212 0.996793 189.68 189.07 189.38 14.34 de 3.081 0.102714 0.030300 0.970154 189.07 183.43 186.23 20.29 ef 3.45 0 0.005175 0.994838 183.43 182.48 182.96 22.32 fg 3.081 0.102714 0.030300 0.970154 182.48 177.03 179.74 19.58 gh 6.916 0 0.010374 0.989680 177.03 175.2 176.11 43.07 hi 3.081 0.102714 0.030300 0.970154 175.2 169.97 172.57 18.8 ij 3.45 0 0.005175 0.994838 169.97 169.09 169.53 20.68 jk 3.081 0.102714 0.030300 0.970154 169.09 164.04 166.55 18.14 kl 0.958 0 0.001437 0.998564 164.04 163.8 163.92 5.55 N5 ab 3.316 0 0.004974 0.995038 195.3 194.33 194.82 22.84 42.89 bc 2.389 0.119429 0.033441 0.967112 194.33 187.94 191.12 16.15 cd 0.776 0 0.001164 0.998837 187.94 187.72 187.83 5.15 de 2.054 0.102714 0.028760 0.971650 187.72 182.4 185.05 13.44 ef 4.479 0 0.006719 0.993304 182.4 181.18 181.79 28.79 fg 2.054 0.102714 0.028760 0.971650 181.18 176.04 178.6 12.97 gh 9.944 0 0.014916 0.985195 176.04 173.43 174.73 61.44 hi 2.05 0.102714 0.028754 0.971655 173.43 168.51 170.96 12.39 ij 4.479 0 0.006719 0.993304 168.51 167.38 167.95 26.6 jk 2.05 0.102714 0.028754 0.971655 167.38 162.64 165 11.96 kl 0.472 0 0.000708 0.999292 162.64 162.52 162.58 2.71 N6 ab 28.36 0 0.042537 0.958355 195.3 187.17 191.2 191.73 43.97 bc 1.283 0.085505 0.023301 0.976968 187.17 182.86 185.01 8.39 cd 0.947 0 0.001421 0.998580 182.86 182.6 182.73 6.12 de 1.283 0.085505 0.023301 0.976968 182.6 178.39 180.49 8.19 ef 0.858 0 0.001287 0.998714 178.39 178.16 178.27 5.41
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