十里排枢纽C匝道现浇箱梁张拉计算书.doc

十里排枢纽C匝道桥预应力现浇箱梁张拉计算书 十里排枢纽C匝道桥预应力现浇箱梁张拉计算书一、预应力材料要求及设计参数要点C匝道现浇箱梁张拉用预应力钢绞线采用符合预应力混凝土用钢绞线（GB/T5224-2003）标准的s15.2，其公称直径为15.2mm，公称截面积140mm2，抗拉强度标准值fpk1860MPa，张拉控制应力con0.75fpk=1395MP，单股张拉控制力P195.3KN。即：腹板束M15-17张拉控制力为：3320.1KN，顶板束BM15-5张拉控制力为：976.5KN。钢绞线理论弹性模量Ep1.95105MPa，松弛系数级，0.3。本桥第一联现浇箱梁的预应力钢绞线腹板采用17s15.2mm，腹板需用总长度为3200.8m；顶板采用5s15.2mm需用长度114.91m，合计总重60.543t。锚具采用YM1517,计44套，BM15-5和BM15-5PT，各12套。YM15L-17连接器64套，P型锚16套。波纹管采用内90mm的金属波纹管，共需3112.9m，扁管9025mm采用金属波纹管，需108.1m。预应力钢绞线锚下控制张拉力应为：con0.75fpk1395Mpa。单股钢绞线控制张拉力为195.3kN,17股钢绞线控制张拉力为338.8t，顶板束单股张拉控制力19.93t。二、张拉控制顺序及程序依据设计图纸，本桥箱梁砼浇筑主要分为两部分，第一部分为第一联，梁高1.5米，一次性浇筑完成；第二部分为第二联，梁高2.0米，分五次浇筑完成。当第一联砼强度达到设计强度的90%且其龄期不小于10天后方可进行第一联预应力钢束张拉。钢束张拉时，采用两端张拉，左右腹板上应对称均匀进行。张拉封锚压浆完毕并封端后，施工第二联箱梁，纵向预应力钢束节段间采用连接器连接，按照浇筑顺序分段依次进行第二联箱梁预应力钢束张拉以及封锚压浆。最后进行5#钢束的施工，5#钢束采用两端张拉。张拉时采用张拉力和伸长量进行双控，第一联两端同时进行张拉，伸长量校核；第二联1#、2#、3#、4#腹板钢束单端张拉，伸长量校核，5#钢束两端同时张拉，伸长量校核。张拉控制应力con0.75fpk1395Mpa，亦即：腹板束YM15-17张拉控制力为338.8t，顶板束单股张拉控制力19.93t。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020%K张拉至设计吨位P持荷5min量测延伸量1顶楔回油量测延伸量2 。第一联箱梁每侧腹板上各六束（左侧1号腹板为N1、N2、N3、N1a、N2a、N3a，右侧2号腹板亦为N1a、N2a、N3a、N1、N2、N3）钢绞线，顶板共有6束钢绞线，其中1#墩顶部位置3束、2#墩顶部位置3束。具体两次腹板钢束的张拉顺序为： N2N3N1，N2aN3aN1a。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。第二联箱梁每侧腹板上各八束（左侧1号腹板为N1、N2、N3、N4、N1a、N2a、N3a、 N4a，右侧2号腹板亦为N1a、N2a、N3a、N4a、N1、N2、N3 、N4）钢绞线，底板共有2束钢绞线，位于第七跨1号、2号腹板靠近梁体箱室侧。具体两次腹板钢束的张拉顺序为： N2N3N4N1，N2aN3aN4aN1a。底板扁束在全联箱梁浇筑张拉完毕后进行张拉，施工时预留张拉人孔。三、腹板钢绞线下料长度计算钢绞线的下料长度按公式LL0（L1L2L3L4）确定。其中：L0孔道长度,L1工作锚长度,L2千斤顶长度（按0.4m计）,L3工具锚长度,L4预留量，L1L2L3L4长度和按0.6m计。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（详见钢束下料长度明细表）。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。内外侧C匝道预应力现浇箱梁钢束单束下料长度明细表（设计）钢 束 号下料长度（mm） 内侧（N）外侧（W）第一联箱梁27454678296N37453178281顶板束9575内外侧 C匝道预应力现浇箱梁钢束单束下料长度明细表（设计） 续表钢 束 号下料长度（mm） 内侧（N）外侧（W）第二联箱梁N1135130139530N2135010139400N3135010139400N4134870139260底板束4439044640四、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YDC4000A型液压千斤顶，编号分别为1#（出厂编号40055）、2#（出厂编号40056），校准方程分别为：Y=0.0131X+1.2和Y=0.0131X0.4；油泵型号为：ZB22-500，压力表器号分别为：10.12.20.535和10.12.20.565。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=0.2017X0.5；油泵型号为：ZB22-500，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K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。在张拉第一片腹板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（JTJ0412000）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：L（PpL）/（ApEp）其中，平均张拉力： Pp（1（kL）/（kL）式中： L预应力理论伸长值； Pp预应力筋的平均张拉力；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Ap140mm2；Ep预应力筋的弹性模量，实测值Ep2.0105MPa（201GP）；从张拉端至计算截面曲线孔道部分切线夹角之和，rad；预应力筋与孔道壁的摩擦系数，顶板、腹板金属波纹管取0.25。k孔道每米局部偏差对摩擦系数.取0.0015。2、第一联箱梁腹板张拉控制力和理论伸长量计算第一联箱梁钢束设计要求两端对称张拉。依据设计图纸，第一联箱梁腹板钢绞线成对称布设，计算钢束理论伸长量及张拉控制力时，只需计算单端张拉端至第一联钢束中点部位的数据，钢束另一张拉端至中点数据与已计算端相等。以张拉端（0#端横梁）为起点，从张拉端向第一联箱梁预应力钢束中点分段进行计算。为了统一对应图纸和计算方便，以线路平面曲线线形分为1#（曲线内侧腹板）和2#腹板（曲线外侧腹板），1#腹板钢束从箱梁顶面向下依次记作N11、 N12、 N13, 2#腹板钢束从箱梁顶面向下依次记作N21、 N22、 N23，其余以此类推。同一侧的两束N11、N12、N13、N21、N22、N23只计算单束即可。以N11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) 张拉端到圆曲线1起点直线段长度：L1（5.299-0） /cos3.0465.306m2) 曲中为的圆曲线1的长度： L23.04320/1801.062m3) 圆曲线1终点到圆曲线2起点间直线段长度： L3（1006.861-6.361）/ cos0=10.005m4) 曲中为的圆曲线2的长度： L44.80120/1801.676m5) 圆曲线2终点到圆曲线3起点间直线段长度： L5（21.369-18.04）/cos4.8083.341m6) 曲中为的圆曲线3的长度： L64.80120/1801.676m7) 圆曲线3终点到圆曲线4起点间直线段长度： L7（25.605-23.043）/ cos0=2.562m8) 曲中为的圆曲线4的长度： L83.43420/1801.199m9) 圆曲线4终点到圆曲线5起点间直线段长度： L9（32.606-26.803）/cos3.4325.813m10) 曲中为的圆曲线5的长度： L103.43420/1801.199m11) 圆曲线5终点到N11钢束中点间直线段长度： L11（36.392-33.804）/cos0=2.588m则N11钢束总长度为：(0.8+L1+L2+L11)*2=74.454 m(2)腹板钢束张拉力计算（以单股计算）N11钢束各分段长度的张拉力计算如下：1) 直线段起点张拉力为：118600.75140/1000195.3kN直线段平均张拉力为：Pp1195.3（1（0.00155.3060.250）/（0.00155.3060.0.250）194.5kN2) 曲线段起点张拉力2直线段平均张拉力Pp1 ， 曲线段平均张拉力为：Pp2194.5（1（0.00151.0620.250.0531104）/（0.00151.0620.250.0531104）193.1kN3) 直线段起点张拉力3曲线段平均张拉力Pp2 ，直线段平均张拉力为：Pp3193.1（1（0.001510.0050.250）/（0.001510.0050.250）191.7kN4) 曲线段起点张拉力4直线段平均张拉力Pp3 ， 曲线段平均张拉力为：Pp4191.7（1（0.00151.6760.250.0837933）/（0.00151.6760.250.0837933）189.5kN5) 直线段起点张拉力5曲线段平均张拉力Pp4 ，直线段平均张拉力为：Pp5189.5（1（0.00153.3310.250）/（0.00153.3310.250）189.0kN6) 曲线段起点张拉力6直线段平均张拉力Pp3 ， 曲线段平均张拉力为：Pp6189.0（1（0.00151.6760.250.0837933）/（0.00151.6760.250.0837933）186.8kN7) 直线段起点张拉力7曲线段平均张拉力Pp4 ，直线段平均张拉力为：Pp7186.8（1（0.00152.5620.250）/（0.00152.5620.250）186.4kN8) 曲线段起点张拉力8直线段平均张拉力Pp3 ， 曲线段平均张拉力为：Pp8186.4（1（0.00151.1990.250.0599346）/（0.00151.1990.250.0599346）184.8kN9) 直线段起点张拉力9曲线段平均张拉力Pp4 ，直线段平均张拉力为：Pp9184.8（1（0.00155.8130.250.0598997）/（0.00155.8130.250.0598997）182.6kN10) 曲线段起点张拉力10直线段平均张拉力Pp3 ， 曲线段平均张拉力为：Pp10182.6（1（0.00151.1990.170.0599346）/（0.00151.1990.170.0599346）181.1kN11) 直线段起点张拉力11曲线段平均张拉力Pp4 ，直线段平均张拉力为：Pp11181.1（1（0.00152.5880.250）/（0.00152.5880.250）180.7kN则，单端张拉力计算值为，N11钢束为17股钢绞线，则端张拉力为：117195.3kN173320.1kN(3)腹板钢束理论伸长量计算N11钢束各分段长度的伸长值计算如下：1) 直线段伸长值：L1（Pp1L1）/（ApEp）194.5103N5306mm/（140mm22.0105MPa） 36.858mm2) 曲线段伸长值：L2（Pp2L2）/（ApEp）193.1103N1062mm/（140mm22.0105 MPa）7.324mm3) 直线段伸长值：L3（Pp3L3）/（ApEp）191.7103N10005mm/（140mm22.0105 MPa） 68.499mm4) 曲线段伸长值：L4（Pp4L4）/（ApEp）189.5103N1676mm/（140mm22.0105 MPa）11.343mm5) 直线段伸长值：L5（Pp5L5）/（ApEp）189.0103N3331mm/（140mm22.0105 MPa） 22.484mm6) 曲线段伸长值：L6（Pp6L6）/（ApEp）186.8103N1676mm/（140mm22.0105 MPa）11.181mm7) 直线段伸长值：L7（Pp7L7）/（ApEp）186.4103N2562mm/（140mm22.0105 MPa） 17.056mm8) 曲线段伸长值：L8（Pp8L8）/（ApEp）184.8103N1199mm/（140mm22.0105 MPa）7.913mm9) 直线段伸长值：L9（Pp9L9）/（ApEp）182.6103N5813mm/（140mm22.0105 MPa） 37.909mm10) 曲线段伸长值：L10（Pp10L10）/（ApEp）181.1103N1199mm/（140mm22.0105 MPa）7.755mm11) 直线段伸长值：L11（Pp11L11）/（ApEp）180.7103N2588mm/（140mm22.0105 MPa） 16.702mm则，N11钢束总伸长量为：2Li2*245.024=490.045mm3、第一联箱梁顶板及第二联箱梁底板N5钢束张拉控制力和理论伸长量计算第一联箱梁顶板钢束1#、2#墩顶各6束，共计12束，因每束钢束布设方式相同，故只需计算其中一束即可，其余相同。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。 第二联箱梁底板N5钢束计算方法同N11钢束。具体计算数据见对应计算表。腹板张拉时根据1#千斤顶校准方程Y=0.0131X+1.2，2#千斤顶校准方程Y=0.0131 X +0.4，分别计算千斤顶油表读数。第一联箱梁顶板及第二联箱梁底板N5钢束，根据千斤顶校准方程Y=0.2109X+0.8，2#千斤顶校准方程Y=0.2017 X +0.5，可计算得各钢束在每级加荷时张拉应力值对应的油表读数六、其它各钢束的预应力张拉计算同样的方法计算第一联箱梁N12、N13、N21、N22、 N23及第二联箱梁各预应力钢束的分段长度，根据曲线要素分别计算张拉端应力值计对应的伸长量。计算时根据设计文件中箱梁尺寸参数表中的各悬臂端部、根部、底板边缘、中腹板中心底缘的内外侧长度进行详细计算出