预应力伸长量计算及桥梁线形控制.pptx

预应力施工相关计算一、千斤顶校定计算二、千斤顶张拉力计算三、钢束伸长量计算一、千斤顶校验计算千斤顶校验是通过微电阻应变仪和精密压力表进行。通过试验后的得出一组应变仪压力读数和千斤顶的压力表读数，如下表所示：千斤顶活塞面积为459.2cm2压力表读压力表读数数510152025303540试验机读数220448680.7 908.7114013641586.71818.7回归方程在excel表格中有对应的函数计算，现在按根据最小二乘法进行介绍：回归方程：P=a*F+b回归系数为：(对应excel表格中函数INTERCEPT（）(对应excel表格中函数SLOPE（）相关系数:(对应excel表格中函数CORREL（）要求r值不小于0.9999校正系数：同时校正系数平均值不能小于1，若出现小于1情况则表示效验存在问题或千斤顶活塞面积出错。二、张拉力计算连续梁预应力张拉一般需计算10%、20%和100%张拉控制应力con;设计图纸中一般会给出锚下张拉控制应力、锚外张拉控制应力和锚圈口应力损失；三者的关系为：锚外张拉控制应力=锚下张拉控制应力+锚圈口应力损失（根据现场试验确定）。如108国道设计图中给定17束钢绞线锚下张拉应力为con 0.67fpk 0.67 1860 1246.2MPa；锚圈口应力损失为0.05fpk 0.05186093 MPa；则其锚外张拉控制应力（即千斤顶实际施加应力）为0.72fpk 0.72 1860 1339.2MPa 钢绞线面积按140mm2计算，则17束钢绞线100%张拉力为1339.214017=3187.3KN。三、伸长量计算1、理论伸长量计算理论伸长量按分段计算，计算影响因素有管道摩阻系数（管道摩阻试验确定）、管道偏差系数k（管道摩阻试验确定）、管道分段长度和分段管道转角；伸长量计算公式：其中：P-分段起点应力（MPa）E-钢绞线弹模（MPa），需实验室试验确定。伸长量计算步骤：分段计算分段长度和转角找出钢绞线应力平衡点（两端张拉非对称钢束）计算分段伸长量汇总现在以108国道连续梁BD4钢束进行举例说明钢束的伸长量计算过程。以下是BD4钢束竖弯和平弯图根据平、竖弯拐点将钢束分成AB、BC、CD、DE、EF、FG、GH和HI8段，结合CAD图和几何计算公式分别计算各段长度和转角如下：AB段：AB段无平弯，两端竖向高差为0.316m，水平投影长度为1.627m，则有其长度LAB(0.3162+1.6272)0.51.657m，转角AB0。AB段 起点锚下控制应力为1227.6MPa，则其终点应力B=1227.6e-（1.6570.00250）1222.5MPa。BC段：BC段无平弯，竖弯半径10m，转角BC=11，则有BC段长度LBC=10 11 180=1.92m；BC段 起点锚下控制应力为1222.5MPa，则其终点应力C=1222.5e-（1.920.00250.2311/180）1164.1MPa。CD段：CD段既无平弯也无竖弯，其长度等于水平投影擦汗高难度，即LCD=1.916m；CD段 起点锚下控制应力为1164.1MPa，则其终点应力D=1164.1e-（1.9160.00250）1158.6MPa。HI段：HI段为直线段，平弯距离0.084m，竖弯高度为0.14m，纵向水平投影长度为1.6m，则其长度LHI(0.0842+0.142+1.62)0.51.608m，转角HI0。HI段 起点锚下控制应力为1227.6MPa，则其终点应力H=1227.6e-（1.6080.00250）1222.7MPa。GH段：GH段平弯为直线，平弯距离为0.105m；竖弯为为圆弧，圆弧半径为10m，转角GH11.84，则有LGH（10 11.84 180）2 0.1052）0.52.069m；GH段 起点锚下控制应力为1222.7MPa，则其终点应力G=1222.7e-（2.0690.00250.2311.84/180）1159.9MPa。FG段：FG段竖弯为为圆弧，圆弧半径为20m，转角FG1.959，竖弯近似直线，两端竖向高度为0.079m，则有LFG（20 1.959 180）2 0.0792）0.50.688m；GH段 起点锚下控制应力为1159.9MPa，则其终点应力G=1159.9e-（0.6880.00250.231.959/180）1148.8MPa。DE段和DF段DF为抛物线，抛物线方程为y 0.007218x1.8，抛物线在D点与水平线相切，则抛物线在距D段x处的切向方程为y （0.007218x1.8）0.013x0.8；抛物线长度计算公式为：其中h为抛物线高度，l为抛物线水平投影长度。假设DE水平投影距离为x，则有：DEarctan(0.013x0.8)DF段抛物线水平投影长度为15.138m，则有LDF15.138+0.00003515.1382.6 15.179m；总转角DFarctan(0.01315.1380.8)6.52。由于E点为钢束张拉平衡点（即应力最小处），则有：D e-（LDE0.00250.23DE/180）F e-（LEF0.00250.23EF/180）即Ln（1148.8/1158.6）0.0025（LEF LDE）0.23（EF DE）0.0025（15.178 2x）0.23 （6.52 2 arctan(0.013x0.8)）采用迭代法解上面方程得：x 8.121m，即DE段的水平投影距离为8.121m。（此处在excel表格中较为简单）则有：LDE 8.121 0.000035 8.1212.6 8.129m；DE arctan(0.0138.1210.8)3.97；LEF 15.179 8.1297.017m；DE 6.52-3.972.55；根据伸长量计算公式计算各分段伸长量如下：LAB10.412mm；LBC11.746mm；LCD11.411mm；LDE47.432mm；LEF40.961mm；LFG4.075mm；LGH12.637mm；LHI10.105mm；左端总伸长量LAE81.002mm；右端总伸长量LEI67.778mm；总伸长量LAI148.780mm2、现场伸长量计算现场伸长量计算公式一般为：L L100%L10%L20%L10%；其中L100%、L20%、L10%分别为锚下张拉控制应力为100%、20%和10%时钢绞线的总伸长值。每阶段伸长量值该阶段千斤顶行程该阶段钢绞线在工具锚上的滑移量。钢绞线在千斤顶回油锚固时夹片会随钢绞线回缩而达到锚固的作用，设计院给出的回缩量单端为6mm。钢绞线锚固后可能会有滑移现象，张拉后一般留24小时的观察时间。张拉后的实际伸长量应为L 回缩量滑移量。连续箱梁施工线形监控一、线形监控重要性及其必要性二、施工线形监控的主要作业内容三、简单介绍各施工阶段箱梁各控制截面挠度变化情况一、线形监控重要性及其必要性由于设计计算是建立在一系列理想化假定的基础上的，并且自开工到竣工期间为实现设计目标而必须经历的过程中，将受到许许多多确定和不确定因素（误差）的影响，其中包括设计计算模型、材料性能、施工误差、施工临时荷载、预应力损失、收缩徐变以及温度等诸多方面在理想状态与实际状态之间存在的差异，导致合拢困难，给成桥线形、结构可靠性、行车条件和经济性等方面带来不同程度的影响。因此，要求在施工过程中，必须实施有效的施工控制。实时监测、识别、调整（纠偏）、预测对设计目标的实现是至关重要的。因此，施工控制成了大跨度多跨桥梁修建过程中必不可少的保证措施。二、施工线形监控的主要作业内容1、准备工作1）混凝土强度和弹模经过对标准试件的1、2、3、7、14、28天的抗压强度试验，绘制出强度随时间的变化曲线。2）锚圈口和管道摩阻试验，确定锚圈口应力损失、管道摩阻和管道偏差系数3）支架预压以及支架的非弹性变形和弹性变形值观测。4）钢绞线弹性模量的试验。2、施工控制网的建立根据桥梁的结构形式，该桥平面控制网布设为双大地四边形。平面控制网按三等工三等工程控制网程控制网的规定，用边角网的方法进行观测，并与国家点进行联测，求得在统一坐标系中的坐标。在施工期间，每隔一个季度或半年对控制网进行复测。每次测量结果都满足三等工程控制网三等工程控制网的精度要求。高程控制网与平面控制网的点位共用。高程控制网按二等水准二等水准测量的精度进行观测。施工期间，定期对其进行复测。2、工作基点建立为了便于箱梁的施工控制，在各墩顶0#块浇筑完成后，分别在各墩顶0#块箱梁内和箱梁顶板设置了平面和高程工作基点。平面工作基点设好后，从平面控制网的不同点对其进行检核。每个高程工作基点都必须进行往返测量。3、施工过程的测量控制1）观测点的埋设从箱梁第1号节段开始，在梁段前端距端面梁段前端距端面1015cm断面断面（桥纵向），沿横向布置3个箱梁顶面标高测点，其中中间测点主要用于连续梁水平轴线的测量控制。测点标志采用16毫米直径螺纹钢筋制作。钢筋长度约50厘米，钢筋露出箱梁截面混凝土约1.0厘米，露出端要加工磨圆磨圆并涂上红漆红漆。2）监测规定监测规定对于每一个梁段应进行至少3种工况的标高观测，即立模后、浇筑混凝土后、张拉完立模后、浇筑混凝土后、张拉完预应力钢束后预应力钢束后。除立模调整外，测量时间一般应在早晨太阳出来前。每一工况测量前领取测量单，观测时应认真及时填写测量单中各项内容，各项内容均为原始记录。在进行标高观测的同时，应进行中轴线位置观测。3）立模标高立模标高立模标高由线形小组提出，交施工控制组会签，由施工控制组将箱梁立模标高通知单发至监理组，由监理组转发至施工单位。施工单位要根据施工控制组提供的立模标高通知单准确放样。线形控制小组应根据箱梁已浇梁段的重量、标高、预应力、混凝土强度、弹性模量等实测值（均由施工单位提供），考虑支架变形、支座变形、墩沉降和温度影响，由施工控制程序进行分析计算后，提出下一梁段的立模标高值。3）合龙段观测合拢段相邻悬臂施工的最后梁段施工前，应对相应梁跨进行联测，以确定最后梁段施工的立模高程，保证合拢精度。合拢段的高程观测应按合拢段的高程观测应按6种工况进行实测，种工况进行实测，即搭设支架前，浇筑混凝土前、后，张拉即搭设支架前，浇筑混凝土前、后，张拉部分的预应力钢束后，拆除临时支承后，部分的预应力钢束后，拆除临时支承后，张拉完所有预应力钢束后张拉完所有预应力钢束后。在现浇合拢段之前，线形控制小组对最大悬臂长度时温度变化及相应挠度变化进行24小时测量。三、各施工阶段箱梁各控制截面挠度变化情况大部分新从事桥梁施工的技术人员可能会对施工线形监控无法理解，同时对施工各阶段连续梁的线性变化感到陌生。现在以108国道连续箱梁施工各施工阶段的线性变化进行简单的介绍。采用midas有限元软件对连续梁进行建模模拟实际施工，其中挠度与设计图纸有些差别是还未考虑1/2活载原因。整体模型如下图：0#块施工阶段：0#块施工阶段变形较小，竖向挠度为410-3mm。将竖向挠度放大30倍后0#块基本看不出变化。1#块施工阶段：1#块施工阶段变形较0#块稍大，竖向最大挠度为7.7510-2mm。将竖向挠度放大30倍后1#块同样看不出变化。2#块施工阶段：2#块施工阶段变形较1#块大很多，竖向最大挠度为2.26mm左右。将竖向挠度放大30倍后2#块变形不是很明显。中跨合拢施工阶段：中跨合拢并拆除临时固结进行体系转换后，箱梁竖向变形最大，其值为59.1mm，竖向最大挠度达61.36mm。将竖向挠度放大30倍后，体系转换后的变形比较明显。边跨合拢施工阶段：边跨合拢并拆除支架后，当前阶段箱梁竖向变形较小，其值为5.61mm，竖向最大挠度达66.97mm。将竖向挠度放大30倍后，边跨合拢后的变形比较明显。二期恒载阶段：二期恒载施工且经过混凝土收缩徐变后，当前阶段箱梁竖向变形较小，其值为-1.92mm，竖向最大挠度达65.05mm。将竖向挠度放大30倍后，二期恒载施工后的变形还是比较明显。从上面各施工阶段的挠度变形和成桥后各节段的竖向变形可以看出，若连续箱梁施工过程设反拱度则在边跨合拢时存在将近7cm的高差，箱梁将无法正常合拢；因为实际施工过程中，环境温度、施工荷载和施工工艺的变化均会对桥梁的挠度产生变化，为了保证连续梁施工过程的正常合拢，且能确保成桥后桥面为水平且满足施工误差要求，需要对桥梁进行线形监控，及时调整桥梁立模标高。