混凝土连续箱梁预应力超长束布置的

混凝土连续箱梁超长预应力束布置的探讨摘要：根据工程实例检测与伸长量验算，对超长预应力束布置提出建议。关键词：超长预应力损失伸长量一、工程实例本文阐述内容以武汉xx线北段(xxx-xxx)B标段xx路主线高架桥工程预应力实际施工情况为实例。1.1预应力束布置概况(见示意图一、二、三)1.2设备和材料使用(表一)编号设计钢绞线设计锚具设计波纹管设备使用T1Φs15.2、fppk=18860MppaP15-9、MM15-99SBG-70塑塑管LQM-2500TT2Φs15.2、fppk=18860MppaP15-9、MM15-99SBG-70塑塑管LQM-2500TB1Φs15.2、fppk=18860MppaP15-9、MM15-99SBG-70塑塑管LQM-2500TB2Φs15.2、fppk=18860MppaP15-9、MM15-99SBG-70塑塑管LQM-2500TB1‘Φs15.2、fppk=18860MppaP15-12、M15--12SBG-85塑塑管LQM-2500TB2‘Φs15.2、fppk=18860MppaP15-12、M15--12SBG-85塑塑管LQM-2500TW1Φs15.2、fppk=18860MppaM15-19SBG-1000塑管LQM-5000TW2Φs15.2、fppk=18860MppaM15-19SBG-1000塑管LQM-5000TW3Φs15.2、fppk=18860MppaM15-19SBG-1000塑管LQM-5000T注：表内使用的材料均经省建设厅检测中心等权威部门检测合格后扔入使用，设备经湖北省计量局标定合格并出具换算方程式后扔入使用。1.3设计应力、张拉方式、钢束长与伸长量(表二)编号设计锚下应力锚下张拉控制力钢束长(mm))张拉方式设计延伸量(mm))T1σcon=0.775X18860Mppa=13395Mppa1745.2KKN126659一端790T2σcon=0.775X18860Mppa=13395Mppa1745.2KKN126659一端790B1σcon=0.775X18860Mppa=13395Mppa1745.2KKN147618一端908B2σcon=0.775X18860Mppa=13395Mppa1745.2KKN147618一端908B1‘σcon=0.775X18860Mppa=13395Mppa2326.9KKN147618一端908B2‘σcon=0.775X18860Mppa=13395Mppa2326.9KKN147618一端908W1σcon=0.775X18860Mppa=13395Mppa3684.2KKN139134二端400×2W2σcon=0.775X18860Mppa=13395Mppa3684.2KKN143190二端413×2W3σcon=0.775X18860Mppa=13395Mppa3684.2KKN147246二端426×21.4实际施工情况实际施工情况以B1与T1实测结果为依据进行说明(表三)。编号锚下张拉控制力力设计伸长量实际伸长量便差比(%)B1-51745.2KKN908mm685mm24.6B1-41745.2KKN908mm680mm25.1B1-31745.2KKN908mm708mm22.0B1-21745.2KKN908mm680mm25.1T1-11745.2KKN790mm657mm16.8T1-21745.2KKN790mm664mm15.9注：《公路桥涵施工技术规范》要求伸长量便差控制在±6%之内，上表可见，实际伸长量严重超过规范设计要求。1.5原因分析对影响伸长量的原因进行了针对性分析，分析情况见(表四)。编号原因检查措施结果备注1孔道堵孔孔道灌水孔道无堵孔2材料质量重新见证取样，监监理陪同检测合格3设备使用监理见证重新校校验设备方程式便差可忽忽略4施工张拉力重新计算施工应力合理5是否滑丝量测锚头外尺寸与与观测咬口口尺寸正确咬口整齐齐6应力损失沿程检测…1.6沿程检测1)检测孔道：B2-2、B2-4（孔位布置情况见示意图一、三）。2)检测目的：检测沿程有效预力值；计算沿程应力损失。3)检测依据：《混凝土结构试验方法标准》(GB50152-92)；《公路桥涵设计通用规范》(JTJD60-2004)；《钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTGD2-2004)；《公路工程质量检验评定标准》(JTGF80/1-2004)；设计图纸。4)检测方案：在预应力张拉的过程中，通过在预应力钢束表面粘贴钢筋应变片，测试应力钢束应变。5)应力测试截面布置(见示意图四)6)测试流程根据B2-2、B2-4预应力钢束现场张拉程序，具体测试张拉力点与行程见下表(表五)：编号行程张拉力(KN))持荷编号行程张拉力(KN))持荷B2-21174.522分钟B2-41174.523分钟2349.042分钟2349.043分钟3513.162分钟3498.633分钟4979.582分钟4906.533分钟51445.9992分钟51269.2113分钟61745.1882分钟61586.5223分钟10分钟张拉完毕71745.1883分钟10分钟张拉完毕7)测试结果由于所测钢绞线是6根直径为5mm的钢丝按一定角度缠绕在中间钢丝上的，而应变贴是沿外面钢丝径向粘贴，所以，实测应变为钢丝的径向应变，而在张拉端所施工加的张拉力是沿钢绞线轴方向,沿钢绞线轴方向的应变ζ轴为所测应变ζ测的一个分量，在取样标定后得出：ζ=ε轴/ε测≈0.984。得出σ轴计算式为：σ轴=E×ε轴=E×ε测×ζE为钢绞线弹线模量，经验测得E=1.985×105Mpa。测得B2-2钢束应力结果见下表(表六)：注：应变单为：με。从表六测试结果可知，应力损失达70.5%，测得伸长量为537mm。测得B2-4钢束应力结果见下表(表七)：注：表中一、三三…七表示张拉行程；初测表示示张拉力刚刚到张拉吨吨位时测量量值；持荷荷10分钟表示示张拉力持持荷10分钟后测测量的值；；应变单位位为：με。考虑到应力分布布时间，检检测B2-4束时，第六、七行程分别别针对初测测与持荷3分钟和持荷10分钟三个时间段进行行应力测试，情况如下下(表八)：注：六、七表示示张拉行程程；初测表表示张拉力力刚到张拉拉吨位时测测量值；持持荷3分钟表示示张拉力持持续3分钟后的的测量值；；持荷10分钟表示示张拉力持持续10分钟后的的测量值；；应变单位位为：με。从表八中可以看看出，随着着持荷时间间的增长，同同一测点的的应变值也也有所增加。由表七七、表八得得出B2--4束预应力测测试截面损损失比如下下(表九)：从B22-4测试结果果可知，在在不同受力力点与不同同受力时段段应力损失失不同，持持荷10分钟比持持荷3分钟应力力损失少。测得伸长长量为6770mm。小结：1、实测伸长量小于于理论伸长量量-6%，应应力损失是是最跟本的的原因；2、孔道设计过长，沿程摩阻逐增，应力分布过缓。二、超长预应力力束布置的的探讨2.1现行规范范要求1)《公路桥桥涵施工技技术规范》(JTJJ041--20000)预应力后后张部份要要求：对曲曲线预应力力筋或长度度大于等于于25m的直直线预应力力筋宜在二二端张拉。2)《无粘结结预应力砼砼结构技术术规程》（JGJ//T92--93）第3.11.3条要要求：当无无粘结预应应力筋的长长度超过550M时，宜宜采取分段段张拉和锚锚固。该条条技术要求求，在我们们设计和施施工中应该该借鉴。而本文阐述的实实例中B1、B2、B1‘、B2’束长1476618mmm，见示意图一、三三，均布置为为一端张拉。2.2导致伸长长量便小的的应力损失失分析1)横梁约束锚具后部线束穿穿过若干横横梁后，产产生抵消应应力，横梁梁结构和刚刚度越大，产产生的约束束作用就越越大，张拉拉产生的预预应力抵消消量就越多多，相当于于产生了预预应力转移移损失。2)根据应力力逐段检测测结果可得得知，应力力损失除了了逐段增大大，并随着长度度和时间的的推移，应应力损失也也在变化，在在张拉时，持持荷时间越越长，有效效应力有所所提高，但但一但锚固固后，构件件自身并无无增加抵消外外加荷载的可能。3)本文阐述述中提到的实实例B1、B2、B1‘、B2’束线型均均趋渐于直线线(见示意图图一、三)，线型布置置与伸长量量计算按理理论取值并并不能满足足施工要求求，直线布布束应计算算应力损失失叠加，设设计时应充充分考虑施施工可行性性和免除施施工影响因因素引起的的应力损失失。该实例中，设计计要求直线线段定位筋筋间距不大大于500mmm，曲线段段不大于150mmm布置。按《公路工工程质量检检验评定标标准》(JTGFF80/--20044)中表8.33.2-3后张法实实测项目管管道坐标允允许便差规定，梁梁长方向允允许便差±30mmm，梁高高方向允许许便差±10，现以此便差差进行伸长长量计算（一端端张拉），命便差示意意图如下((图五)：3.1)现按上上图将B2束1476618mmm分成295段进行伸长量量计算，并命弧顶点中心线线二端相等等，按管道便差30mmm与10mmm进行伸长长量计算：：伸长量计算公式式：ΔL＝（PpL）/（ApEp）式中：Pp―――预应力筋筋的平均张张拉力（NN）L――预应力筋的的长度（mmm）Ap――预应力力筋的截面面面积（mmm2）Ep――预应力力筋的弹性性模量（NN／mm2），实测得1.9885×1005MpaPp＝P（1－e-(kx+μμθ)）／（kx＋μθ）P――预应力筋张张拉端的张张拉力（NN）x――从张拉端至至计算截面面的孔道长长度（m）θ――从张拉端至至计算截面面曲线孔道道部分切线线的夹角之之和（raad）k――孔道每米局局部偏差对对摩擦的影影响系数，取0.00015μ――预应力筋与与孔道壁的的摩擦系数数，取0.2003.2)对孔道道便差形成成的线型差值较较正，示意意图如下(图六)：便差30mm弧半径径：r30=abbc/4ss式中：r30―――30mmm便差处弧弧半径A、b、c――分别为弧内内接三角形形三边s――弧内接三角角形面积得出：r30==10544.8mmm；：r10=31129.44mm。3.3)对孔道道便差形成成的长度差差值较正，示示意图见图图五：命均匀分成的2995段中，148段管道便差为30mm，147段管道便差为10mm。得出：钢束便差差后长度变变化为L30=6221.6mmm、L10=3223.4mmm，钢束束总长从11476118mm变更为1485563mmm。3.4)综合33.1)3.2))3.33)得出，B2束ΔL=3155.8mmm。3.5)重复33.1)3.2))3.33)步骤，将束束长从14476188mm改为50000mm，得出B2束ΔL=25.8mmm。小结：1、规范范要求超长长束宜二端端张拉，束束长并不适适合超过50m;;2、计算得知，在规规范要求的的允许便差差范围内，按设计5000mm线型型均差30mmm与10mmm计算，B2束1476618mmm伸长量仅仅315..8mm，而而设计理论论伸长量为为908mmm，差额达655.2%；；将束长改改为50000mm后后，伸长量量差额降为26%，当然，3..1)33.2)3.3))3.44)3..5)中的计算均为便差差最大化计计算，现实实施工中便便差不会全全部最大化化，但该数数据说明，布束过长，应力损失不确定因素太大，导制实际伸长量达不到理论计算值的±6%。三、结束在确定超长预应应力筋的布布索方式时时，除了要要充分考虑虑布索方案案的理论合合理性和经经济性，还还要考虑施施工可行性性和免除施施工影响因因素引起的的应力损失失，以确保预应应力效率，避避免对结构构造成安全全隐患。在超长束布置中中，应优先先使用锚具