预应力钢筋理论身长量计算

精品文档 1欢迎下载1欢迎下载1欢迎下载 预应力钢筋理论 伸长量计算小结 通过指挥部检查为介体 J1 标段组织力量对预应力钢筋理论身长量计算过程及容 易出现漏洞和偏差的几点加以总结 请有关人员认真加以研究 并恳请加以指正 一 张拉控制应力现以实际施工中超张拉 103 P 值计算 二 预应力钢筋的弹性模量 Ey值要参考原材料试验报告中的实验数值 三 在分段计算过程中 OA 段平均张拉控制应力 Pp P 其他三段 Pp值与 P 之间 的数量关系见详细计算过程 四 从工具夹片至工作夹片间预应力钢筋应计算其理论伸长值 并且全梁钢绞线 理论张拉端起点应为工具夹片工作时的位置 不应为工作夹片工作位置 五 值的取值问题 在 CD 直线段应为前段曲线孔道切线部分切线的夹角之和 一 计算依据 1 施工设计图纸 K4 605 5 桥 公路桥涵通用图 装配式后张法预应力混凝土空心板 申嘉湖专用 图纸编号 JT GSYQS039 5 1 1 2000 10 米 0 后张法预应 力混凝土空心板 2 公路桥涵施工技术规范 JTJ041 2000 3 预应力砼技术与设备 有关章节 二 有关数据 钢绞线为低松驰高强度预应力钢绞线 应符合 ASTM A416 97 的规定 单根钢绞线直径 j15 24mm 单根钢绞线面积 Ay 140mm2 钢绞线标准强度 Ryb 1860MPa 钢绞线弹性模量 Ey 1 95 105MPa 预应力锚具采用 YM15 3 型锚具 管道孔采用圆波纹管 预拱度建议箱梁跨中向下设 1 00cm 预拱度 预拱度可采用圆曲线或抛物 线布设 每束张拉控制应力 P 585 9KN 1 03 603 5KN 1 计算公式 L Pp x Ay Ey 在规范的附录 G 8 中 明确地指出平均张拉力 Pp P 1 e kx kx 式中 式中 P 预应力钢筋张拉端的张拉力 单位 N l 从张拉端至计算截面的孔道长度 单位 m 从张拉端至计算截面 曲线孔道部分切线的夹角之和 单位 rad 弧度 k 孔道每米局部偏差对磨擦的影响系数 预应力钢筋与孔道壁的磨擦系数 e kl Ay 预应力钢筋的横截面积 单位 mm2 Ey 预应力钢筋的弹性模量 单位 MPa N mm2 精品文档 2欢迎下载2欢迎下载2欢迎下载 x 从张拉端至计算截面的孔道长度 单位 cm lg 为钢绞线分段长度 2 其中 对 k 和 也有表可查 表 值 孔道形成方式 k 钢绞束 钢绞线 光面钢筋 带肋钢筋精轧螺纹 钢筋 预埋铁皮管道 0 00300 350 40 抽芯成型孔道 0 00150 550 60 预埋金属螺旋管道 0 00150 20 0 250 50 三 理论伸长值的计算 今以 K4 605 5 桥 公路桥涵通用图 装配式后张法预应力混凝土空心 板 申嘉湖专用 图纸编号 JT GSYQS039 5 1 1 2000 10 米 0 后张法预 应力混凝土空心板 中梁为例进行计算 1 张拉力的计算 预应力两端张拉时 计算锚下应力为 k 585 9KN 1 03 603 5KN 其中每股钢绞线的设计张拉力为 P 0 75Ryb 0 75 1860KN 195 3KN 以上计算出的梁端张拉力 是没有考虑弯道摩阻力的影响 因设计上不是 直线 均为曲线 它对张拉力都有影响 故对预应力筋的张拉力 即平均张拉 力 列表 分段进行计算 将预应力筋分为四段 半跨 0A AB BC CD 计算 之 k 0 0015 0 23 o A B C D 2 理论伸长值的计算 根据公式 L Pp x Ay Ey Ey 1 95 105MPa 计算伸长 值 N1 束 线段I cm Pp KN 半跨 Li mm 全跨 Li mm OA150 6032513 68285 A1B1 43 3 603055 3 18831 B1C1 203 59285614 7164 C1D1236 59181417 0535 77 282 精品文档 3欢迎下载3欢迎下载3欢迎下载 N2 束 0A2506032513 68285 A2B248 8603030 3 59315 B2C21045996857 62236 C2D232959821224 0015 77 800 3 现场伸长值的计算 规范规定后张法预应力在张拉时要进行现场控制 一个是拉力 即应力 控制 一个是现场伸长值的丈量 两者都应符合规范要求 现场伸长值 L 的计算 L0 1 k 初应力时所量得的长度 这个伸长量里包含了卡片的回 弹 限位板的缝隙等引起的伸长值 L0 2 k 应力达到 k 20 时丈量的长度值 L k 应力达到控制应力 即 k 100 时伸长量 规范中规定 L L1 L2 L k L0 1 k L0 2 k L0 1 k 精品文档 4欢迎下载4欢迎下载4欢迎下载 钢绞线张拉伸长量的计算钢绞线张拉伸长量的计算 周广军 昆明建设咨询监理公司国道昆明东连接线工程项目监理部 预应力筋在桥梁施工中具有广泛的应用 预应力筋主要包括钢丝 钢绞线 精轧螺纹钢筋等 而钢绞线是桥梁结构上应用最多的一种预应力筋 例如先张 法空心板 后张法 T 梁 后张法现浇箱梁等 桥梁结构常用钢绞线的规格一般 是 ASTM A416 270 级低松弛钢绞线 公称直径为 15 24mm 标准强度为 1860MPa 弹性模量为 195000MPa 桥梁施工中张拉控制应力 本文中用 Ycon 表示 一般为标准强度的 75 即 1395MPa 本文重点介绍曲线布置的钢绞线伸长量计算 并给出 CASIO fx 4800P 计算 器的计算程序 另外简要介绍千斤顶标定的一些注意问题 参照技术规范为 公路桥涵施工技术规范 JTJ 041 2000 以下简称 桥规 一 直线布置的钢绞线伸长量计算一 直线布置的钢绞线伸长量计算 直线布置的钢绞线伸长量计算有两种计算方式 1 按照 桥规 第 129 页公式 12 8 3 1 计算 其中 Pp 平均张拉力在直线 布置时即为张拉控制力 其余参数按照实际使用的钢绞线相应参数代入即可 2 简化公式 公式中 Pp 单位 N Ap 单位 mm2 即平均张拉力 截面面积就是平均张拉应 力 单位为 MPa 本文中用 Y 表示 则公式可以简化为 L Y L Ep 桥梁施工中直线布置钢绞线时一般 Y Ycon 1395MPa Ep 195000Mpa 代入 公式中计算得简式 L 0 0071538L L 与 L 的单位相同 如果实测钢绞线各 项力学参数与本文中给出的各项参数差值较大 则不能直接代用本简式 二 曲线布置的钢绞线伸长量计算二 曲线布置的钢绞线伸长量计算 实际上曲线布置的钢绞线伸长量就是把每一计算段 包括直线段和曲线段 的伸长量分别计算出来 最后和值就是总伸长量 关键在于对于曲线布置的钢 绞线每一计算段的张拉端应力和平均张拉应力都不相同 手工计算起来比较繁 琐 并且 桥规 中只给出了平均张拉力的计算公式 而未说明具体的计算过 精品文档 5欢迎下载5欢迎下载5欢迎下载 程 另外借助程序计算比较方便 平均张拉力计算公式见 桥规 第 339 页附 录 G 8 预应力筋平均张拉力的计算 对于此公式本文中把张拉端的张拉力改为张拉端的张拉应力 用 Y 表示 则计算结果就是平均张拉应力 用 Yp 表示 这样计算会更方便一些 下面举例说明曲线布置的钢绞线伸长量计算过程 例 例 某盖梁钢绞线伸长量计算 左左 侧侧右右 侧侧 线段线段线形线形长度长度 m m 夹角和夹角和 度度 线段线段线形线形长度长度 m m 夹角和夹角和 度度 AB 直线 0 645 HI 直线 3 123 BC 曲线 1 39620IJ 曲线 1 04715 CD 直线 1 075 JK 直线 2 617 DE 曲线 1 39620KL 曲线 1 04715 EZ 直线 0 044 LZ 直线 0 044 1 本例钢绞线布置为非对称布置 施工要求钢绞线两端同时张拉 找出线 形受力的中点大致为 Z 点 实际上应该在 DE 上 需分别计算左侧和右侧伸长 量 两侧伸长量之和为总伸长量 如果钢绞线为对称布置并且两端同时张拉 则只需计算半边伸长量再乘以 2 就是总伸长量 本例中张拉控制应力为 Ycon 1395MPa 钢绞线弹性模量为 Ep 195000Mpa 附录公式中 K 值取 0 0015 U 值取 0 2 2 计算过程 计算 AB 直线段 A 点为张拉端 YA Ycon 1395MPa 则 LAB YA LAB Ep 0 004614m 其中 YA为 A 点的张拉应力 LAB为 AB 段的长度 LAB为 AB 段的伸长量 以下类同 计算 BC 圆曲线段 精品文档 6欢迎下载6欢迎下载6欢迎下载 B 点为张拉端 YB YA 1395MPa 因为 AB 为直线段 切线夹角和为 0 34907rad 代入附录公式得 YBC 1346 0256MPa 则 LBC YBC LBC Ep 0 009636m 其中 YBC为 BC 段的平均张拉应力 以下类同 计算 CD 直线段 C 点为张拉端 Yc 2YBC YB 1297 0512MPa 因为 BC 段为圆曲线段 YcGoTo 3 XJ J J 180 J 0 P Q P Q 1 e KX UJ KX UJ Q 2P Q S S PX E GoTo 2 LBL3 END S S 2 程序说明 K U 为系数 对应于 桥规 附录 G 8 中的 k 系数 C 为张拉控制 应力 单位为 MPa E 为钢绞线的弹性模量 单位为 MPa 程序开始时需要输入 这 4 个参数 X 为当前计算段的钢绞线长度 单位为 m J 为当前计算曲线段的切线夹 角和 桥规 中单位为 rad 本程序中直接输入角度即可 直线时输入 0 计 算过程中需要循环输入 X 和 J 的值 S 为累计伸长量 单位为 m P 为当前计算段的平均张拉应力 单位为 精品文档 7欢迎下载7欢迎下载7欢迎下载 MPa Q 为计算段张拉端的张拉应力 单位为 MPa 如果是两端张拉 必须由两端向中间计算 X 输入 0 时表示计算结束 随后显示总伸长量 S 即累计伸长量 如果要显示中间计算结果 P Q 和本计算段钢绞线的伸长量 可适当修改 源程序 四 千斤顶标定及计算中注意的问题四 千斤顶标定及计算中注意的问题 1 千斤顶和测力计校验周期应符合 桥规 第 128 页规定 即千斤顶使用 超过 6 个月或 200 次或在使用过程中出现不正常现象或检修以后应重新校验 弹簧测力计的校验期限不宜超过 2 个月 2 千斤顶标定后怎样根据试验报告中给出回归方程来计算油表读数 在先张法空心板施工过程中 由于梁板型号多样 每种梁板中的钢绞线根 数可能不一样 在后张法梁板施工过程中由于每束钢绞线的根数不尽相同 因 此计算张拉各阶段的油表读数时 应该对应每种型号的梁板或每种钢绞线束分 别进行计算 例如给出某个千斤顶的回归方程为 Y 0 0219X 0 3134 其中 Y 为油表读 数 X 为荷载级别 设计中给出的各项参数为 张拉控制应力 Ycon 1395MPa 钢绞线的弹性模量为 Ep 195000Mpa 钢绞线截面积为 A 140mm2 则计算得张 拉控制力为 195 3KN 假设某种型号的先张法梁板有 8 根钢绞线 并且为整体张拉 则整体张拉 控制力 195 3 8 1562 4KN 由于是由 2 个千斤顶张拉 因此每个千斤顶的张 拉控制力为 781 2KN 对应 10 20 50 100 张拉阶段的张拉力分别为 78 12KN 156 24KN 390 6KN 781 2KN 把这 4 个值分别代入回归方程得本千 斤顶各张拉阶段得油表读数 后张法计算原理同上 精品文档 8欢迎下载8欢迎下载8欢迎下载 支架现浇箱梁预应力钢绞线的理论伸长值计算支架现浇箱梁预应力钢绞线的理论伸长值计算 一 使用的公式 MPaE mmA mL k rad NP NP ml ePP kL e EA PL l y y s kL s kL yy 预应力筋弹性模量 预应力筋截面积 管道长度 从张拉端至计算截面的 檫的影响系数管道每米局部偏差对摩 之和 线管道部分切线的夹角从张拉端至计算截面曲 檫系数预应力筋与管道壁的摩 拉力 预应力筋的张拉端的张 摩擦引起的预应力损失 后张法预应力筋伸长值 式中 2 1 1 1 1 二 各种计算参数的确定 0015 025 0 139575 0 1097 1 5 210115 1 14024 1515 2 168112 1 14024 1512 5 22 22 k MPaR MPaE mmmmA mmmmA b ycon y y j y j 桥涵设计手册 预埋波纹管道根据公路 锚下控制应力 量根据试验结果取 预应力钢绞线的弹性模 积 预应力钢绞线的公称面 积 预应力钢绞线的公称面 三 理论伸长值计算 以箱梁 N8 束为例 将半个曲线预应力钢绞线分为 AB BC CD 三段 根据图纸知 精品文档 9欢迎下载9欢迎下载9欢迎下载 327 1 211 4 D 2168 7 5 7 5 7 5 161 1 327 1 1954 1 327 1 2061 186 2 N6 DC B A N7 D C B A N8 A B C 精品文档 10欢迎下载10欢迎下载10欢迎下载 预应力束伸长量计算表结果见 支架现浇箱梁其他束计算同上 计算 束总的伸长量 计算 千斤顶内钢绞线伸长量 段终点力 段伸长量 段终点力 段伸长量 段伸长量 工作 工作 cmlllll N cm EA PL l cm kL e EA LP l KNPePPPBC e ee KL CD cm kL e EA LP l KNPePPPAB e ee KL BC cm kL e EA PL l e ee KL AB mLmLmL CDBCAB yy kL yy C CD kL SBC KL KL kL yy B BC kL SB KL KL kL yy AB KL KL CDBCABCDBCAB 711 352 1 467 0 1095 1 1680 635 0 1003 1 6 2343 666 13 03252 0 03200 0 1095 11680 68 2110838 20981 838 209889841 010180 2336 03200 0 96800 011 96800 0 03252 0025 0 68 210015 0 212 2 10713 0 10159 0 1095 1 1680 271 3 10180 23361 180 233699683 0 10 6 2343 10159 089841 011 89841 0 10713 0 4089 0 25 0 271 3 0015 0 510 1 00317 0 00317 0 1095 11680 114 2 10 6 23431 00317 0 99683 011 99683 0 00317 0 025 0 114 20015 0 01309 0 068 21271 3 114 2 5 3 5 3 3 1 03252 0 5 3 3 1 10713 0 5 3 00317 0 值 孔道形成方式 k 钢绞束 钢绞线 光面钢筋 带肋钢筋精轧螺纹 钢筋 预埋铁皮管道 0 00300 350 40 抽芯成型孔道 0 00150 550 60 预埋金属螺旋管道 0 00150 20 0 250 50 精品文档 11欢迎下载11欢迎下载11欢迎下载 预应力钢绞线伸长值计算与测量预应力钢绞线伸长值计算与测量 摘要 预应力钢绞线理论伸长值的计算是预应力钢绞线张拉施工的重要步骤 是校核钢绞线应力控制张拉时理 论伸长值和实际伸长值差值的基础数据 文中通过通道县临溪公路 k17 545 运溪口中桥 3 30m 预应力 T 梁钢绞 线理论伸长值的计算实例和实测值的测量方法 指出了预应力钢绞线理论伸长值计算的详细步骤和测量实际伸 长值的注意事项 关键词 预应力钢绞线 理论伸长值 计算 测量 工程概况 运溪口中桥位于通道县临溪公路 k17 545 处 桥长 100m 桥面宽 8m 上部结构为 3 30m 预应 力 T 梁 下部构造采用 U 型桥台和柱式墩 T 梁高 1 8m 设计安置 3 孔预应力筋 编号为 N1 N2 N3 预应力筋 采用 1 7 15 24 普通松弛钢绞线 钢绞线标准强度为 1860Mpa 中梁 N1 钢绞线为 7 束 其余均为 9 束 预应力 筋孔道采用预埋波纹管成型 施加预应力采用后张法 张拉程序为 0 初应力 0 1 con 1 03 con 锚固 一 计算准备 1 计算公式及说明 预应力钢绞线张拉理论伸长值计算公式 参照 公路桥涵施工技术规范 JTJ041 2000 L PpL ApEp 式中 Pp 预应力筋的平均张拉力 N 直线筋取张拉端的拉力 两端张拉的曲线筋 计算方法见公式 L 预应力筋的长度 mm Ap 预应力筋的截面面积 mm2 Ep 预应力筋的弹性模量 Mpa Pp P 1 e kx kx 式中 Pp 预应力筋平均张拉力 N P 预应力筋张拉端的张拉力 N x 从张拉端至计算截面的孔道长度 m 从张拉端至计算截面曲线孔道部分切线的夹角之和 rad k 孔道每米局部偏差对摩擦的影响系数 1 m 预应力筋与孔道壁的摩擦系数 对公式的两点说明 1 因为预应力筋大多呈曲线布置 因此 Pp 的计算通常采用公式 进行 对于曲线筋还应根据不同的 曲率半径进行分段 分别计算相应的 Pp 和 L 2 对于 式中的 由它的符号解释可知 曲线孔道部分切线的夹角之和应等于曲线所对应的圆心 角 根据几何关系得出 L R rad 式中 L 是从张拉端至计算截面曲线孔道的长度 m R 是该段曲线孔道的 曲率半径 m 2 基础数据选定 由工程概况介绍及技术规范和钢绞线的规格选定下列数据 系数 k 及 值表 孔道成型方式 k 钢绞线 预埋金属螺旋管道 0 0015 0 20 0 25 采用值 0 0015 0 20 钢绞线强度 钢绞线截面积 Ap 140mm2 钢绞线弹性模量 Ep 195000Mpa 二 理论伸长值计算 精品文档 12欢迎下载12欢迎下载12欢迎下载 本例通过对中梁 N1 钢绞线的计算进行说明 钢绞线的设计见下图 由图可知 钢绞线成直线和曲线交错对 称布置 因此选定半幅钢绞线分成 AB BC CD 三段分别计算伸长值 另外半幅伸长值与此相等 对于中梁 N1 钢绞线 钢绞线股数 n 7 股 1 张拉控制力计算 钢绞线总的截面积 Ap 7 140 980mm2 钢绞线弹性模量 Ep 195000Mpa 钢绞线强度 单束钢绞线张拉控制应力 con 0 75 1860 1395Mpa 单束钢绞线张拉控制力 P1 1395 140 195300N 超张拉张拉力 1 03P1 7 1 03 195300 7 1408113N 2 分段起 终点力及平均张拉力计算 列表如下 注 rad 3 543 29 0 122 3 伸长量计算 将已知数据代人公式 计算出 LAB 1397477 51 10124 980 195000 74 03mm LBC 1366490 10 3543 980 195000 25 33mm LCD 1345199 27 1074 980 195000 7 56mm L 2 74 03 25 33 7 56 106 92mm 总伸长量 L 2 106 92 214mm 同理可知 初应力推算伸长值 L2 214 1 03 0 1 21mm N1 实际伸长值的控制范围 与理论伸长值的差值控制在 6 以内 201 227 mm 三 伸长值的测量 1 测量的理论依据 预应力钢绞线张拉时 应先调整到初应力值 0 1 con 伸长值应从初应力时开始量测 钢绞线的实际伸长 值除量测的伸长值外 必须加上初应力以下的推算伸长值 预应力钢绞线张拉的实际伸长值 mm 可按式 计算 l 2 式中 l 从初应力至最大张拉应力间的实测伸长值 mm 2 初应力以下的推算伸长值 mm 可采用相邻级的伸长值 2 的计算可以采用初应力以下的理论伸长值 计算方法同上述 在实际施工时常采用相邻级的伸长值 也就 是说从 0 0 1 con 应力作用下的伸长值可以采用 0 1 con 0 2 con 应力作用下的伸长值 这样做的原因是 0