二标30+40+30米现浇箱梁张拉计算书.doc

跨径30+40+30米预应力现浇箱梁———————————预应力张拉计算书
跨径30+40+30米天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
30+40+30米跨径的天桥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φs15.2，其公称直径为15.2mm，试验检测公称截面积140.2mm2，抗拉强度标准值fpk＝1860MPa，张拉控制应力σcon＝0.75fpk=1395MPa，单股张拉控制力P＝195.6KN。即：腹板束YM15-16张拉控制力为：3129.6KN，顶板束BM15-5张拉控制力为：195.6KN。试验检测钢绞线理论弹性模量Ep＝2.0×105MPa，松弛系数Ⅱ级，ζ＝0.3。
全桥共第一联现浇箱梁的预应力钢绞线腹板采用16φs15.2mm，腹板需用单根总长度为101.48m；顶板采用5φs15.2mm单根需用长度17m，合计总重22.57t。锚具采用YM15－16,计24套，BM15-5和BM15-5P，各12套。波纹管采用φ内＝90mm的金属波纹管，共需1197.16m，扁管90×19mm采用金属波纹管，需198m。
二、张拉控制顺序及程序
依据设计图纸，本桥箱梁砼浇筑工、共一联，梁高2.1米，分两次浇筑完成；当砼强度达到设计强度的100%且其龄期不小于10天后方可进行预应力钢束张拉。钢束张拉时，采用两端张拉，左右腹板上应对称均匀进行。
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 →量测延伸量δ0→25%σK→张拉至设计吨位P→持荷5min 。
箱梁每侧腹板上各六束（为F1、F2、F3、F1a、F2a、F3a）钢绞线，具体预应力钢束的张拉顺序为：F2（F2a）→F3（F3a）→F1（F1a）。顶板扁束负弯矩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。顶板负弯矩钢束在全联箱梁浇筑并腹板张拉完毕后再进行张拉，施工时预留张拉孔。
三、腹板钢绞线下料长度计算
钢绞线的下料长度按公式L＝L0＋（L1＋L2＋L3＋L4）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，L1＋L2＋L3＋L4长度和工作长度按0.85m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。
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YDC4000型液压千斤顶，编号分别为1#、及压力表编号12030546，校准方程分别为：Y=0.5402+0.0135N及编号为2#、及压力表编号12030540，校准方程分别为：Y=0.6251+0.0135N。
顶板预应力张拉采用一台YDC270液压千斤顶，压力表为12041306；校准方程分别为：Y=1.9117+0.25N。
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σK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》（JTG/F50—2010）附录C-2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》（JTG/F50—2010）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：ΔL＝（Pp×L）/（Ap×Ep）
其中，平均张拉力： Pp＝ρ×（1－е－（kL＋μθ））/（kL＋μθ）
式中： ΔL—预应力理论伸长值； Pp—预应力筋的平均张拉力；
ρ—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 ，实测量Ap＝140.2mm2；
Ep—预应力筋的弹性模量，实测值Ep＝2.0×105MPa（201GP）；
θ—从张拉端至计算截面曲线孔道部分切线夹角之和，rad；
μ—预应力筋与孔道壁的摩擦系数，顶板、腹板金属波纹管取μ＝0.2。
k—孔道每米局部偏差对摩擦系数.取0.0015。
2、箱梁腹板张拉控制力和理论伸长量计算
箱梁钢束设计要求两端对称张拉。依据设计图纸，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，从张拉端向箱梁预应力钢束中点分段进行计算。。
1）、F1（F1a）理论伸长量计算：
(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0.85m，千斤顶内钢束长度0.50m（包括工具锚及工作锚垫板厚度）。
1) 张拉端⑴到圆曲线1起点⑵直线段长度：9.682m
2) 曲中为⑶的圆曲线1的长度：L2＝0.18m
3) 圆曲线1终点⑷到圆曲线2起点⑸间直线段长度：L3＝7.128m
4) 曲中为⑹的圆曲线2的长度： L4＝0.563m
5) 圆曲线2终点⑺到圆曲线3起点⑻间直线段长度：L5＝8.96m
6) 曲中为⑼的圆曲线3的长度： L6＝0.563m
7) 圆曲线3终点⑽到圆曲线4起点⑾间直线段长度：L7=5.213m
8) 曲中为⑿的圆曲线4的长度： L8＝1.008m
9) 圆曲线4终点⒀到圆曲线5起点⒁间直线段长度：L9＝11.087m
10) 曲中为⒂的圆曲线5的长度： L10＝1.008m
11) 圆曲线5终点⒃到N11钢束中点⒄间直线段长度：L11=4.496m
则N11钢束总长度为：(0.8+L1+L2+……+L11)×2=50.688 m
(2)腹板钢束张拉力计算（以单股计算）
F1（F1a):钢束各分段长度的张拉力计算如下：
1)千斤顶内钢束长度0.50m（包括工具锚及工作锚垫板厚度）及 ⑴－⑵直线段起点张拉力为：ρ1＝1860×0.75×140.2/1000＝195.6kN
千斤顶内钢束长度0.50m（包括工具锚及工作锚垫板厚度）及⑴－⑵直线段平均张拉力为：
Pp1＝195.6×（1－е－（0.0015×10.1820＋0.2×0））/（0.0015×10.182＋0.2×0）
＝194.1kN
2) ⑶曲线段起点张拉力ρ2＝⑴－⑵直线段平均张拉力Pp1 ，
⑶曲线段平均张拉力为：
Pp2＝194.1×（1－е－（0.0015×0.18＋0.2×0.023））/（0.0015×0.18＋0.2×0.023）＝193.6kN
3) ⑷－⑸直线段起点张拉力ρ3＝⑶曲线段平均张拉力Pp2 ，
⑷－⑸直线段平均张拉力为：
Pp3＝193.6×（1－е－（0.0015×7.128＋0.2×0））/（0.0015×7.128＋0.2×0）＝192.57kN
4) ⑹曲线段起点张拉力ρ4＝⑷－⑸直线段平均张拉力Pp3 ，
⑹曲线段平均张拉力为：
Pp4＝192.57×（1－е－（0.0015×0.563＋0.2×0.07））/（0.0015×0.563＋0.2×0.07）
＝191.15kN
5) ⑺－⑻直线段起点张拉力ρ5＝⑹曲线段平均张拉力Pp4 ，
⑺－⑻直线段平均张拉力为：
Pp5＝191.15×（1－е－（0.0015×8.96＋0.2×0））/（0.0015×8.96＋0.2×0）
＝189.87kN
6) ⑼曲线段起点张拉力ρ6＝⑺－⑻直线段平均张拉力Pp3 ，
⑼曲线段平均张拉力为：
Pp6＝189.87×（1－е－（0.0015×0.563＋0.2×0.07））/（0.0015×1.676＋0.2×0.0837933）＝188.47kN
7) ⑽－⑾直线段起点张拉力ρ7＝⑼曲线段平均张拉力Pp4 ，
⑽－⑾直线段平均张拉力为：
Pp7＝188.47×（1－е－（0.0015×5.213＋0.2×0））/（0.0015×5.213＋0.2×0）
＝187.74kN
8) ⑿曲线段起点张拉力ρ8＝⑽－⑾直线段平均张拉力Pp3 ，
⑿曲线段平均张拉力为：
Pp8＝187.74×（1－е－（0.0015×1.008＋0.2×0.126））/（0.0015×1.008＋0.2×0.126）＝185.26kN
9) ⒀－⒁直线段起点张拉力ρ9＝⑿曲线段平均张拉力Pp4 ，
⒀－⒁直线段平均张拉力为：
Pp9＝185.26×（1－е－（0.0015×11.087＋0.2×0））/（0.0015×11.087＋0.2×0）＝183.73kN
10) ⒂曲线段起点张拉力ρ10＝⒀－⒁直线段平均张拉力Pp3 ，
⒂曲线段平均张拉力为：
Pp10＝183.73×（1－е－（0.0015×1.008＋0.2×0.126））/（0.0015×1.008＋0.2×0.126）＝181.3kN
11) ⒃－⒄直线段起点张拉力ρ11＝⒂曲线段平均张拉力Pp4 ，
⒃－⒄直线段平均张拉力为：
Pp11＝181.3×（1－е－（0.0015×4.496＋0.2×0））/（0.0015×4.496＋0.2×0）
＝180.69kN
则，单端张拉力计算值为，
F1（F1a)钢束为16股钢绞线，则端张拉力为：
ρ1×16＝195.6kN×16＝3129.6kN
(3)腹板钢束理论伸长量计算
F1（F1a)钢束各分段长度的伸长值计算如下：
1) ⑴－⑵直线段伸长值：
ΔL1＝（Pp1×L1）/（Ap×Ep）＝194.1×103N×10182mm/（140.2mm2×2.0×105MPa）
＝70.48mm
2) ⑶曲线段伸长值：
ΔL2＝（Pp2×L2）/（Ap×Ep）＝193.6×103N×180mm/（140.2mm2×2.0×105 MPa）
＝1.24mm
3) ⑷－⑸直线段伸长值：
ΔL3＝（Pp3×L3）/（Ap×Ep）＝192.57×103N×7128mm/（140.2mm2×2.0×105 MPa）
＝48.95mm
4) ⑹曲线段伸长值：
ΔL4＝（Pp4×L4）/（Ap×Ep）＝191.15×103N×563mm/（140.2mm2×2.0×105 MPa）
＝3.84mm
5) ⑺－⑻直线段伸长值：
ΔL5＝（Pp5×L5）/（Ap×Ep）＝189.87×103N×8960mm/（140.2mm2×2.0×105 MPa）
＝60.67mm
6) ⑼曲线段伸长值：
ΔL6＝（Pp6×L6）/（Ap×Ep）＝188.47×103N×563mm/（140.2mm2×2.0×105 MPa）
＝3.78mm
7) ⑽－⑾直线段伸长值：
ΔL7＝（Pp7×L7）/（Ap×Ep）＝187.74×103N×5213mm/（140.2mm2×2.0×105 MPa）
＝34.98mm
8) ⑿曲线段伸长值：
ΔL8＝（Pp8×L8）/（Ap×Ep）＝185.26×103N×1008mm/（140.2mm2×2.0×105 MPa）
＝6.66mm
9) ⒀－⒁直线段伸长值：
ΔL9＝（Pp9×L9）/（Ap×Ep）＝183.73×103N×11087mm/（140.2mm2×2.0×105 MPa）
＝72.65mm
10) ⒂曲线段伸长值：
ΔL10＝（Pp10×L10）/（Ap×Ep）＝181.3×103N×1008mm/（140.2mm2×2.0×105 MPa）
＝6.51mm
11) ⒃－⒄直线段伸长值：
ΔL11＝（Pp11×L11）/（Ap×Ep）＝180.69×103N×4496mm/（140.2mm2×2.0×105 MPa）＝28.97mm
则，F1（F1a)钢束总伸长量为：2∑△Li＝2*338.73=677.46mm
F2（F2a)、F3（F3a)各钢束的预应力张拉计算见附表2
2）顶板负弯矩钢事束预应力伸长量：
负弯矩钢束张拉力计算（以单股计算）
a千斤顶内钢束长度0.40m（包括工具锚及工作锚垫板厚度）张拉端至锚固端长度16.5米。
b张拉力为：ρ1＝1860×0.75×140.2/1000＝195.6kN
c千斤顶内钢束长度0.40m（包括工具锚及工作锚垫板厚度）及张拉端至锚固端长度16.5米。
Pp1＝195.6×（1－е－（0.0015×16.9＋0.2×0））/（0.0015×16.9＋0.2×0）
＝193.14kN
‚顶板负弯矩钢束理论伸长量计算
负弯矩钢束长度的伸长值计算如下：
ΔL1＝（Pp1×L1）/（Ap×Ep）＝193.14×103N×16900mm/（140.2mm2×2.0×105MPa） ＝116.4mm
六、说明
1、表中所列“张拉端⑴”为张拉端千斤顶与工作锚具贴合点；
2、“圆曲线1起点⑵”为张拉端直线段与靠近张拉端第一个圆曲线的连接点；
3、“曲1中⑶”为靠近张拉端的第一个圆曲线的中点；
4、“圆曲线1终点⑷”为靠近张拉端第一个圆曲线与水平直线段的连接点；
5、“圆曲线2起点（5）”为直线段与靠近张拉端第二个圆曲线的连接点；
6、“曲2中（6）”为靠近张拉端第二个圆曲线的中点；
7、“圆曲线2终点（7）”为靠近张拉端第二个圆曲线与直线段的连接点；
8、“圆曲线3起点（8）”为直线段与靠近张拉端第三个圆曲线的连接点；
9、“曲3中（9）”为靠近张拉端第三个圆曲线的中点；
10、“圆曲线3终点（10）”为靠近张拉端第三个圆曲线与直线段的连接点；
11、“圆曲线4起点（11）”为直线段与靠近张拉端第四个圆曲线的连接点；
12、“曲4中（12）”为靠近张拉端第四个圆曲线的中点；
13、“圆曲线4终点（13）”为靠近张拉端第四个圆曲线与直线段的连接点；
14、“圆曲线5起点（14）”为直线段与靠近张拉端第五个圆曲线的连接点；
15、“曲5中（15）”为靠近张拉端第五个圆曲线的中点；
16、“圆曲线5终点（16）”为靠近张拉端第五个圆曲线与直线段的连接点；
17、“点（17）”为N11钢束对称中点；
18、“固定端”为锚固端P锚固定端点。
七、管道压浆
a. 张拉完成确认梁无异常现象后，方可进行；
b.张拉完成后，用砂轮切割机切割多余的钢绞线，并用砼保护锚具，待砼凝结后6小时方可压浆；压浆必须在24h内完成；
c.压浆前用清水冲洗孔道，确认孔道畅通，并防止孔道过量吸收水泥浆水份；对混凝土小箱梁孔道冲洗干净并使孔壁完全湿润；
d.检查压浆设备，管道是否完好，压力表指针是否灵敏，各种阀门开关是否灵活，检查垫板压浆孔道连接螺纹是否完好；
e.清洗干净搅拌机，准备好425#普通硅酸盐水泥、水龙头，配制好水泥浆后不得再加水，用稠度仪检测水泥浆稠度（14s~18s），达到规范要求后才开始孔道压浆；水泥浆在使用前和压注过程中应连续搅拌，对于因延迟使用所致的流动度降低的水泥浆，不得通过加水来增加其流动度；
f．连接压浆孔道和压浆机管道，开动压浆机从一端压入水泥浆，待在高处预留的排气孔排气及排出浓浆时将其绑死。等另一端出口冒出浓浆后，关闭另一端阀门，压力表压至0.5~0.7Mpa,再稳压三分钟，确保压满、压实；压浆应缓慢、均匀地进行，不得中断；
g.压浆时，应先压底下两根，再压上面四根；从下到上分别进行压浆。
h.压浆过程中及压浆后48h内，结构混凝土的温度不得低于5。C，否则应采取保温措施；当气温高于35。C时，压浆宜在夜间进行。
i．压浆后应从检查孔抽查压浆的密实情况，如有不实，应及时处理和纠正。压浆时，每一工作班留取不少于3组的70.7mm×70.7mm×70.7mm立方体试件，标准养护28天，检查其抗压强度，作为评定梁体压浆的依据；
j.压浆后将锚具周围冲洗干净并对梁端混凝土凿毛，然后设置钢筋网浇筑封端C50 混凝土；
K.在压浆强度达到设计要求后方可进行支架拆除。
L.在压浆过程中做好施工记录。

八、 预应力张拉工艺流预应力张拉工艺流程图

拆
除 移
千 顶
斤
顶
安装时钢绞线不得缠绕，工具夹片后须包塑料胶带
在钢绞线上作防滑记号，测量初伸长
清洗夹片、钢绞线
安装工作锚环、夹片
安装限位板
安装千斤顶
千斤顶，油压表标定
钢绞线下料、编束、穿束
钢绞线校验
锚、夹具校验
初张拉δo=25%δk
安装工具锚具
应力伸长量计算
测量伸长量
测量油缸外露长度
持荷5分钟
δ=δk
回油、回程退楔

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