20米箱梁张拉计算书.doc

20米预制箱梁张拉计算方案
一、基础数据
本标段20米预制箱梁正弯矩预应力钢束共有N1、N2、N3各2束，设计锚下张拉控制应力：σcon=1860×0.75=1395MPa。按设计规定箱梁砼强度达成设计强度的90%后方可张拉，并采用两端对称张拉，张拉程序为：0 初应力 σcon（持荷2min）锚固，张拉顺序为N1、N2、N3。
二、预应力钢束张拉力计算
1、经征询设计单位，因设计图中张拉控制应力已经考虑了预应力损失，故张拉力按公式:Fn=σcon×A×n进行计算，如下：
N1 钢束锚下张拉力 F1=σcon×A×n=1395 MPa×140㎜2×3
=585.9KN
其中：A为每根预应力钢绞线的截面积；
n为同时张拉的预应力钢绞线的根数；
F为钢绞线锚下张拉力。
其余钢束张拉力计算同N1，各钢束张拉力如下表：

中跨箱梁预应力钢束张拉力计算明细表（表一）
钢束号
锚下张拉控制应力
钢绞线根数(n)
截面积（A）㎜2
张拉力（Fn）KN
N1
1395MPa
3
140
585.9
N2
4
140
781.2
N3
3
140
585.9

边跨箱梁预应力钢束张拉力计算明细表（表二）
钢束号
锚下张拉控制应力
钢绞线根数(n)
截面积A）㎜2
张拉力（Fn）KN
N1
1395MPa
4
140
781.2
N2
4
140
781.2
N3
4
140
781.2

三、压力表读数计算
本桥采用200吨千斤顶进行张拉，经校验：
编号为312#千斤顶相应的压力表编号为Y01280283,Y01280257，校准方程分别为F=0.0353P+0.6243, F=0.0351P+0.4491。
编号为80602号千斤顶相应的压力表编号为20237029，校准方程为P=0.013172F+0.004535。
故N1钢束采用312#千斤顶张拉时的压力表度数分别为：
1）压力表编号为Y01280283：
F1=0.0353P+0.6243=0.0353×585.9+0.6243=21.3 MPa
2）压力表编号为Y01280257：
F2=0.0351P+0.4491=0.0351×585.9+0.4491=21MPa
其余钢束压力表读书计算同N1，压力表度数详见下表：

预应力钢束100%бk张拉力所相应的压力表度数明细表(中跨箱梁)（表三）
钢束号
100%бk时
304#千斤顶压力表读数（MPa）
100%бk时
309#千斤顶压力表读数（MPa）
100%бk时
312#千斤顶压力表读数（MPa）
100%бk时
313#千斤顶压力表读数（MPa）
编号（Y01280327）
编号（ Y01280336）
编号（Y01196290）
编号（ Y01280347）
编号（Y01280283）
编号（ Y01280257）
编号（Y01280315）
编号（Y01280309）
N1
20.9
20.8
21.1
20.6
21.3
21
21
21.3
N2
27.7
27.7
28.1
27.4
28.2
27.9
28
28.2
N3
20.9
20.8
21.1
20.6
21.3
21
21
21.3

钢束号
10бk时
304#千斤顶压力表读数（MPa）
10%бk时
309#千斤顶压力表读数（MPa）
10%бk时
312#千斤顶压力表读数（MPa）
10%бk时
313#千斤顶压力表读数（MPa）
编号（Y01280327）
编号（ Y01280336）
编号（Y01196290）
编号（ Y01280347）
编号（Y01280283）
编号（ Y01280257）
编号（Y01280315）
编号（Y01280309）
N1
2.1
2.1
2.1
2.1
2.1
2.1
2.1
2.1
N2
2.8
2.8
2.8
2.7
2.8
2.8
2.8
2.8
N3
2.1
2.1
2.1
2.1
2.1
2.1
2.1
2.1
预应力钢束10%бk张拉力所相应的压力表度数明细表(中跨箱梁)（表四）

钢束号
20%бk时
304#千斤顶压力表读数（MPa）
20%бk时
309#千斤顶压力表读数（MPa）
20%бk时
312#千斤顶压力表读数（MPa）
20%бk时
313#千斤顶压力表读数（MPa）
编号（Y01280327）
编号（ Y01280336）
编号（Y01196290）
编号（ Y01280347）
编号（Y01280283）
编号（ Y01280257）
编号（Y01280315）
编号（Y01280309）
N1
4.2
4.2
4.2
4.2
4.2
4.2
4.2
4.2
N2
5.5
5.5
5.6
5.4
5.6
5.6
5.6
5.6
N3
4.2
4.2
4.2
4.2
4.2
4.2
4.2
4.2
预应力钢20%бk张拉力所相应的压力表度数明细表(中跨箱梁)（表五）

另边跨箱梁的腹板N1、N2、 N3钢束均为4根钢绞线，张拉时其各钢束的压力表读数同中跨箱梁N2钢束的数据。
三、理论伸长量的复核计算
1、预应力钢束的平均张拉力计算
因本标段内的箱梁梁长变化较大，故采用设计图纸中的标准梁长进行钢绞线平均张拉力的计算，一方面要计算出钢束的锚下张拉力，然后采用如下公式计算钢束的平均的张拉力：
预应力平均张拉力计算公式及参数：
式中：Pp=P［1- e-(kx+uθ)］/( kx+uθ)
Pp-----预应力筋平均张拉力（N）；
P-----预应力筋张拉端张拉力（N）；
X-----从张拉端至计算截面的孔道长度（m）；
θ-----从张拉端至计算截面的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，取0.0015；
μ------预应力筋与孔道壁的摩擦系数，取0.23
故20米中跨箱梁的平均张拉力计算如下：
由设计图纸可知：
K=0.0015，μ=0.23，X取9.7m；
N1、 N2钢束θ为6.5°，弧度为0.1134 ，N3钢束θ为1.4°，弧度为0.0244。

20米中跨箱梁平均张拉力计算表
钢束号
锚下张拉力（P）KN
kx+uθ
［1- e-(kx+uθ)］/( kx+uθ)
平均张拉力（Pp）KN
N1
585.9
0.040632
0.
574.1
N2
781.2
0.040632
0.
765.5
N3
585.9
0.020232
0.98998641
580

2、理论伸长量的计算
1、 预应力筋的理论伸长值计算公式及参数：
∆L=PpL/（ApEp）
式中：
Pp-----预应力筋平均张拉力（N）；
L------预应力筋的长度（mm）；
Ap------预应力的截面面积；
Ep------预应力筋的弹性模量，取1.95×105；
经计算N1预应力钢绞线的长度L为20.39米，N2预应力钢绞线的长度L为20.43米，N3预应力钢绞线的长度L为20.2米。
标准梁长中跨箱梁理论伸长量计算表
钢束号
钢绞线根数(n)
L(m
)
截面积（Ap）㎜2
弹性模量（Ep）MPa
平均张拉力（KN
理论伸长量（∆L）mm
N1
3
20.39
420
1.95×105
574.1
143
N2
4
20.43
560
1.95×105
765.5
143
N3
3
20.2
420
1.95×105
580
143

设计图纸中的钢束伸长量分别为：N1钢束为137mm，N2钢束为137mm，N3钢束为137mm，实际计算理论伸长量比设计值大6mm，重要因素为在实际张拉中由于千斤顶、限位板的长度增长了钢绞线的长度，经实际量测单侧千斤顶、限位板的长度为40cm，故现场量测钢束伸长量采用实际计算理论伸长量。
按规范规定，现场实际量测的伸长量与理论伸长量的误差硬控制在6%范围之内，故20米中跨箱梁钢束的伸长量取值范围分别为：
N1钢束：134.2mm～151.6mm
N2钢束：134.2mm～151.6mm
N3钢束：134.2mm～151.6mm
3、实际伸长量为两端张拉伸长量之和，计算方法如下：
实际伸长量△L=△L1+△L2
式中：△L1——初应力10%бk至100%бk之间的实测伸长值（mm）；
△L2——初应力以下的推算伸长值，可采用相邻级的伸长值，采用从10%бk～20%бk之间的实测伸长值作为ΔL2值；
四、张拉施工要点及注意事项
1、预应力钢束张拉必须以张拉力为主，伸长量校核的双控指标进行控制，伸长量波动范围为理论伸长量的±6%。每束钢绞线断丝或滑移不多于1根，每个断面断丝之和不超过该断面钢丝总数的1%。
2、施工现场实际张拉程序为：①张拉到初应力10%δk，并量测伸长值L1，并做好记录。②张拉到20%δk，并量测伸长值L2，并做好记录，③直接张拉到100%δk，并量测伸长值Lk并做好记录，则实际伸长量为：
△L=△L1+△L2=（Lk- L1）+（L2- L1）
3、张拉现场要配备油泵操作人员4人，安装千斤顶及量测伸长量人员2~3人，现场记录人员2人。
4、张拉两端现场要配备对讲机，要统一口令，做到每个张拉程序要一致，同步。
5、在张拉过程中严禁操作人员及闲杂人等站在张拉端的正面。
6、项目部工程部将安排专业工程师全程控制，现场人员必须做好张拉原始记录，表格附后。