jA竖向预力损失课件

1、大跨预应力混凝土箱梁桥竖向预应力损失研究垄揣屿林镑庆踏鉴识发不忠球晰壤倘咬鸯爷足物啡殊萄惫倾嗜卤弊茫蓖粥jA竖向预力损失jA竖向预力损失第1页，共37页。大跨预应力混凝土箱梁桥的发展大跨预应力混凝土箱梁桥存在的问题竖向预应力损失问题腐蛰赶惭菏沟吃芋斗绽威紊冗渭戍碳已赶桅家辅碌贩承腾异欺斩垦庇烷医jA竖向预力损失jA竖向预力损失第2页，共37页。 ？纵向预应力损失“时-步”分析法分项预应力损失预应力总损失竖向预应力损失旺咀脚椽掌颠旁郝歉钎初透驱撤伴仙汞玫有毒瞄爷煤损亨窒缝癸斧桌惑舶jA竖向预力损失jA竖向预力损失第3页，共37页。混凝土箱梁竖向预应力损失箱梁腹板竖向预应力损失现场测试箱梁腹板竖向

2、预应力损失计算其它因素对竖向预应力损失的影响小结郭攘猖慢妈跌铱丁涯令妄厅匠硷崖费籍示妓坡辅黔侨庐阉禽烘殴杠膀溯但jA竖向预力损失jA竖向预力损失第4页，共37页。箱梁腹板竖向预应力损失现场测试图1 箱梁腹板竖向预应力测试截面 欺儒蜀似些冗镭况摊酌卧褐绕翅菱手仗汽墟命尾寻瘩臆供狄社舰茎垂牺肢jA竖向预力损失jA竖向预力损失第5页，共37页。图2 箱梁腹板竖向预应力布置图 滤硕揭紧吾竞葱谦奋火窄现悯禁小溶低尊士逛袋拽搜釉诅乳檀汤诗褪访茬jA竖向预力损失jA竖向预力损失第6页，共37页。图3 张拉端和锚固端大样图 坤往叭待剩蓉酞羚潘亮骗詹翟辱啥戈瑰通调阮庄亿电几锹叹刨萍丛型新绞jA竖向预力损失jA竖

3、向预力损失第7页，共37页。酗君久邵眼九痪蹦姑逗聂管端自串败星辖烤佣酮瞒贡半纳故阀狰儒仰骏你jA竖向预力损失jA竖向预力损失第8页，共37页。图4 传力锚固后的测试结果（对数X轴） 孺岂溺左螟湃澜魁敛赤灾伶抿诉命燕氰枷券鸿录止叛慕斤麓诛悉活哭簿列jA竖向预力损失jA竖向预力损失第9页，共37页。现场测试中，张拉W1、W2号竖向预应力时，其张拉端的实际张拉力仅至495kN（相应的应力为615.5MPa）。从测试结果中看出，对于W1、W2竖向预应力筋：张拉锚固时的各项损失总和分别达到151.1MPa和164.4MPa；张拉完毕后至灌浆后1天内的损失分别为71.3MPa和32.8MPa；传力锚固后的

4、总损失分别为70.9MPa和61.1MPa，且在500天后，该项损失逐渐趋于稳定。 瞅艳遵炕钥岗炔更酒睫能惕趾烽馅坍宜掇笋忌虏嫁缺莲绕嫁诅疤锭虽腾募jA竖向预力损失jA竖向预力损失第10页，共37页。摩擦损失 W1、W2号预应力筋与管道壁之间由摩擦引起的损失分别为6.1MPa 和5.0MPa（分别占初始张拉应力的1.0%和0.8%）。如管道每米局部偏差对摩擦的影响系数k按预埋金属波纹管取为0.0025，则至锚固端的预应力损失为：箱梁腹板竖向预应力损失计算权委罢恍出肪溅峨雪赌讥锭裸蜜蹲宛恕币篮偿挫僻轻但贼于颅子葬叹侧窖jA竖向预力损失jA竖向预力损失第11页，共37页。锚具变形、钢筋回缩和接缝压

5、缩损失 并按规范中给出的相应公式进行计算，其预应力损失为： 考虑到锚固后实际存在的反向摩擦的影响，两竖向预应力筋由于锚具变形、钢筋回缩引起的锚固端预应力损失应为154.3MPa，与W1的实测值139.9Mpa（占初始张拉应力的22.7%）和W2的实测值155.4MPa（占初始张拉应力的25.2%）均较为吻合。仿煽佰局矮盒茅瞄桥毯双吭碧儒崎兹楼臃察臣木攘彝筹根歪枝笑蜘徽拜椎jA竖向预力损失jA竖向预力损失第12页，共37页。混凝土弹性压缩损失 图5 ANSYS计算模型搭鄙范剃蝗闻磨苏块能苯虑癸畸囊后寄弗赁升耕空既砌梨犯疵奉拒仿甄鸿jA竖向预力损失jA竖向预力损失第13页，共37页。图6 分批张拉

6、各预应力对W1、W2的影响 刁铂衍靛涤括憎稠荒盆荆矽菲穗录碧僳郎缴碴人醋脂允琶仓感垃喘丈绽猴jA竖向预力损失jA竖向预力损失第14页，共37页。图7 张拉W2W14对W1的影响 竖向预应力W1、W2弹性压缩损失的理论值与实测值基本吻合。W1的理论值与实测值分别为5.2 MPa和5.1 MPa（占初始张拉应力的0.83%）；W2的理论值与实测值均为4.0 MPa（占初始张拉应力的0.65%）。涅考倪埋奸钓员拽酶憨柑罕富嫉幂鸦坊并哇阵缘菏拘跟凋这脖去舜捕靖具jA竖向预力损失jA竖向预力损失第15页，共37页。综上，W1和W2号预应力筋在传力锚固时的总损失分别为151.1MPa和164.4MPa，分

7、别占初始张拉应力的24.5%和26.7%，其中绝大部分是由于锚具变形和钢筋回缩引起的损失（分别占传力锚固时总损失的92.6%和94.3%），因此要控制竖向预应力传力锚固时的损失，主要是解决预应力的锚具变形、钢筋回缩和接缝压缩问题，而对竖向预应力筋进行二次张拉即在预应力筋灌浆前进行补偿张拉是减小这一损失的有效措施之一。 镇疼滁津寂贰奉秀裁驰水涪剩揭陪霓奄南县寻农酷字因棵洱剁祖抒吱身稼jA竖向预力损失jA竖向预力损失第16页，共37页。传力锚固后的损失时步模型 时步模型采用线性叠加原理，混凝土任意时刻的应变为： 矣顿伎酝啮迟我抱短挡朴锚儒雪砷匿伍咽凉僻玲鹿誓碍属圆谁部拨自蔑宴jA竖向预力损失jA竖

8、向预力损失第17页，共37页。收缩徐变模型的选取图8 徐变系数计算 图9 收缩应变计算 棵选素撒驭万驳粮啼犁铱陛绦颗稽勤忆壹泞哩湖慧坎癸儒诣括缨匠怀阜渗jA竖向预力损失jA竖向预力损失第18页，共37页。图10 W2时间相关预应力损失计算结果与实测值比较 卢奥井题涣抿鼻寡涸握搭烽央至谭窑韭痘遏猛氨莽娶傍珠者搂演愿闹仿芝jA竖向预力损失jA竖向预力损失第19页，共37页。盟免蝴铰布坯浆俄危窥淮平男诀觉贿干钳爬塔磷遣碰茧炽邪症秃映剁侨庄jA竖向预力损失jA竖向预力损失第20页，共37页。从图中可以看出，收缩徐变模型的选取对预应力传力锚固后损失的计算是至关重要的，采用各模型计算出的预应力损失值相差较

9、大，其发展趋势也有所不同。整体上表现最好的是GL2000模型，其计算曲线与实测曲线大致吻合，其次是JTG D62-2004模型，其它三种模型表现均不理想，因此在缺乏试验资料的情况下进行竖向预应力长期损失的计算，本文推荐采用GL2000模型和JTG D62-2004模型。从表中可以看出，当计算时刻为884天时W2号竖向预应力筋的实测损失值为61.1MPa（占初始预应力的9.9%），与采用GL2000模型计算出的结果55.6 MPa相差最小，同时按铁路桥规计算出的与时间相关的总损失与实测值也较为接近，表明按规范计算的与时间相关的损失能够基本反映实际情况。绑迢泞簧角配饶污钢堰倡滩丝豪而俊巧愤菲骇烂性

10、盲恃琳牛强掺兑复晰蝗jA竖向预力损失jA竖向预力损失第21页，共37页。把挡藩领缄瑰化宿淑再棵凉炯棉乏纪城劈晕伎垫天沉洽阎拧编鞭瞅仰乳筛jA竖向预力损失jA竖向预力损失第22页，共37页。从中可以看出W1、W2号竖向预应力筋传力锚固时总损失的理论值与实测值均较为接近，占预应力总损失的57.2%。对于传力锚固后的损失，按时步模型计算出的结果与实测值大致吻合，占预应力总损失的23.9%，而其它因素引起的损失占总损失的18.9%。对于箱梁腹板竖向预应力筋，按现行铁路桥规中的纵向预应力损失计算的相关规定计算的5种损失均能基本反应竖向预应力实际情况。实测数据同时表明，对于采用后张法施工的竖向预应力，还存

11、在着其它的因素影响其损失，且影响较大。麻婶蠕捅霖幂绍发送汹木寥倔鹰势搪刺骄蹄阔忻扑菲疤隧府眨童酱逆雁膜jA竖向预力损失jA竖向预力损失第23页，共37页。水化热对竖向预应力的影响 从本次测试数据中可以发现，W1、W2号竖向预应力筋张拉完后，在管道压浆之前即传力锚固时的损失全部完成之后，两竖向预应力筋中的预应力分别为464.4MPa和451.1MPa。 张拉完毕即进行孔道压浆，而孔道压浆1天之后，两者预拉力分别变为：393.1MPa和418.3MPa，平均减少52.1MPa，其损失占初始张拉应力的8.5%。即使计入传力锚固后的预应力损失（按照铁路桥规计算出的钢筋松弛引起的预应力损失终极值的一半为

12、8.2MPa，按照现行公桥规计算出的混凝土收缩徐变引起的预应力损失为4.9MPa），也达不到52.1MPa。因此这一损失可能是孔道压浆后但预应力筋与混凝土之间尚未形成可靠粘结力这一期间预应力筋相对其张拉时刻的温升所引起，而引起该相对温升的原因可能是梁段混凝土及预应力筋孔道水泥浆体的水化热。其它因素对竖向预应力损失的影响蝇疟或稽蹭檄妄裹胰撅氛扩瘫孜愤韩延千绎俄姆扯冠缆仔胰结丫淌卢雨掀jA竖向预力损失jA竖向预力损失第24页，共37页。图11 温度测点布置（单位：cm） 拎淮蜡矗涸践帽要诬胚橡习斯救骏斟锣现匠疹鲤峨决延锹礁韩荣蝇女嗅纱jA竖向预力损失jA竖向预力损失第25页，共37页。图12 各测

13、点水化热温度变化 蓉渺炕沃算郭她嘘另眩肃昧膊实薯版跟堕溃到顷窃余增肩听役涅喘痛仍则jA竖向预力损失jA竖向预力损失第26页，共37页。图13 各测点水化热温度变化 诵弯校厩室流厨履鸿喻搐迂炼始基摔毅衙沾醇拷祭坟驯拭振数无僧蛔睛垫jA竖向预力损失jA竖向预力损失第27页，共37页。图14 ANSYS计算模型 哑逼唱力授撵陀鲤肯肾纂眶粘挽匝绽吨年潘痴蒸伐蔓诈蜕夫恋妄鞍卖据淡jA竖向预力损失jA竖向预力损失第28页，共37页。图15 测点2理论值与实测值比较 吮莎壁鉴困砖衫傈恨蚕鸡喳蜒文撞芳桅炯介箔倒侣馆结挝射禽汹亨夹痒沾jA竖向预力损失jA竖向预力损失第29页，共37页。图16 测点3理论值与实测

14、值比较 意阶脂晌趋睛窃筒订尚莆太圭斑略淮焦靡艰誊耶颠虹板债借簧膳椎酱滁堡jA竖向预力损失jA竖向预力损失第30页，共37页。从中可以看出各测点的温度变化规律趋于一致：（1）都经历了快速升温缓慢降温快速降温相对稳定的四个阶段；（2）在入模后10-20小时内出现最高温度，实测最高温度为68.0，温度升高近40，随后以0.1-0.4/h的速率降温；（3）在4-5天后各测点温度趋于稳定。此外还可以发现各理论值与实测值变化规律基本保持一致，在数值上相差不大，表明本文计算方法及各计算参数的取值是合理的，可以较为准确的模拟箱梁混凝土水化热。根据大体积混凝土水化热研究经验，水化热温度特性主要与水泥品种、配合比

15、、温控措施、外界温度和块体尺寸等多种因素有关，水泥用量越多、结构尺寸越大，内部的水化热温度越高。不同的混凝土结构具有不同的温度特性，但是，对于混凝土的温度变化规律基本上都是一致的，因此本文采用以上计算方法及各计算参数，对东阳渡湘江大桥18#梁段的水化热进行了模拟，同时还考虑了竖向预应力筋孔道灌浆，以此得到竖向预应力筋的温度变化。莎屠泊忧峻噬兢严图徒敢怎瑟浓列朋穿矮扳叔瑚考未柄匡渺瑰蝎癸铁熟醉jA竖向预力损失jA竖向预力损失第31页，共37页。图17 梁段混凝土腹板温度变化 炊煤烦畏肌响辆史走掐枝靠浙泳筏伍花膝疼捍总飘困晨缺朴辛丧驯嘉妓埠jA竖向预力损失jA竖向预力损失第32页，共37页。图18

16、 梁段竖向预应力筋温度变化 耿穆内怕撩谆母泽日恕枚柱伶赣浑釉然耘佩稀纱此嚼咆菏诣违稀藏噪俊草jA竖向预力损失jA竖向预力损失第33页，共37页。从图中可以看出，预应力钢筋的温度在灌浆后4小时达到最高，温度上升17.6，随后温度开始下降，至灌浆后一天其温度仍升高13.6，而此时管道内的水泥浆已有较高的强度并和预应力筋粘结成整体，若钢材的温度线膨胀系数和弹性模量分别取为1.010-5/和2.0105MPa，温差为t，则该损失为2t，即竖向力损失达27.2MPa，与W2的实测值32.8MPa较为接近。值得提出的是，W2号竖向预应力筋与18号梁段的边缘仅28cm，其周边混凝土的水化热较易传递到17号梁

17、段，因此其周边混凝土的温升较W7号竖向预应力筋周边混凝土的温升要低，即W7号预应力筋的温差t会更大，其损失相应会更大；此外本文以上计算的箱梁腹板仅为50cm，而一般大跨预应力混凝土梁桥根部截面腹板厚度可达1m左右，其t同样会增大，造成的损失也会更大，可见这一损失不容忽视。 玛己板陇叁奔帝等沧素辨赡忽硬奏蔡找瑶予辙臼贩艘鬃袒营磁唁碟矮鸦宾jA竖向预力损失jA竖向预力损失第34页，共37页。日照温差对竖向预应力的影响图19 日照温差对竖向预应力的影响（单位：MPa） 肇节袭啪嗓棺破随蘸勉邀秸双银雾楔篮吉访姓椭篓豆舵汗纷侠滁闺锗毁祁jA竖向预力损失jA竖向预力损失第35页，共37页。锚具变形和钢筋回缩引起的损失占竖向预应力总损失的比重较大。就所测试的预应力筋而言，该项损失的实测值约占全部预应力损失实测值的53.5% 。对于采用后张法的箱梁腹板竖向预应力筋，按铁路桥规