20m预应力连续箱梁负弯矩张拉计算书

PAGE20m预应力连续箱梁负弯矩张拉计算书一、后张法20m箱梁钢铰线张拉力及伸长值的计算已知设计参数:①钢铰线标准抗拉强度Rby=1860MPa②锚下控制应力бk=0.75Rby=1395MPa③弹性模量Ep=1.95×105MPa④单根钢铰线公称直径为Φs=15.20mm⑤单根钢铰线公称面积为Ap′=140mm2⑥T1、T2钢束4束，T3钢束5束；⑦预应力钢绞线张拉端的张拉力P0(根据设计参数计算)P0=δk×Ap=δk×Ap′×n(n为钢铰线束股数)钢束为4股时P0=1395×140×4=781.2KN钢束为5股时P0=1395×140×5=976.5KN二、理论伸长值的计算:1、平均张拉力及理论伸长量计算式①直线段平均张拉力Pp=P0=δk×Ap②曲线段平均张拉力Ppi=Pi-1[1-e-(KL+μθ)]/(KL+μθ)③△L=∑Ppi×Li/(Ap×Ep)式中:△L——预应力筋理论伸长值(mm)；Pp——预应力筋的平均张拉力(KN)；L——从张拉端至计算截面孔道长度(m)；Li——计算段预应力筋长度(m)；Ap——预应力筋截面面积(mm2)；Ep——预应力筋的弹性模量(MPa)；P0——预应力筋张拉端的张拉力(N)；Pi——第i段预应力筋的后端平均张拉力(KN)；Pi-1——第i-1段预应力筋的平均张拉力(KN)；k——孔道每米局部偏差对摩擦的影响系数。μ——预应力筋与孔道壁的摩擦系数。三、负弯矩钢铰线张拉力及伸长值计算1、预应力钢绞线张拉端的张拉力P0(根据设计参数计算)P0=δk×Ap=δk×Ap′×n(n为钢铰线束股数)钢束为1股时P0=1395×140×1=195.3KN2、工作端计算伸长量:(一端工作长度:65cm，千斤顶按30㎝算)钢束1束:T1=P×L/(Ap×Ep)=195.3×103×7000/(140×1.95×105)=50.07mmT2=P×L/(Ap×Ep)=195.3×103×13000/(140×1.95×105)=93mm钢束1束:T3=P×L/(Ap×Ep)=195.3×103×13000/(140×1.95×105)=93mm四、油表读数与应力对应值1.千斤顶编号:19油压表号:114640141回归方程:P=0.20169N+0.3188(P:设备读数-MPaN:荷载读数-KN)千斤顶压力N:1束P=195.3KN控制应力1束10%P=0.20169×195.3×0.1+0.3188=4.2578MPa20%P=0.20169×195.3×0.2+0.3188=8.1968MPa100%P=0.20169×195.3×1+0.3188=39.7089MPa五、钢绞线张拉伸长量现场量测控制张拉时，钢绞线外露部分处于锚具和千斤顶内部，钢绞线伸长量无法在钢绞线上直接测量，故只能测量张拉千斤顶的油缸行程，并扣除相关的伸长值损失即为实测伸长量。=1\*GB3①实测伸长量的量测方法梁体张拉时，分别在10%控制张拉力、20%控制张拉力及100%控制张拉力时测量两端千斤顶的油缸行程，并按下式计算实测伸长值:△L实测=△L1+△L2-b-c式中:△L1:初应力以下的推算伸长值(mm)，可采用相邻级的伸长量，即从0控制张拉力至10%控制张拉力时的千斤顶油缸的行程近似等于从10%控制张拉力至20%控制张拉力时千斤顶油缸的行程；△L2:从初应力至预应力补偿后的最大张拉力(锚固前)间的实测伸长值(mm)，即从10%控制张拉力至100%控制张拉力时千斤顶油缸的行程差；b:千斤顶张拉力不断增加过程中在工具锚处产生的夹片回缩造成的伸长量损失；c:千斤顶回油时在工作锚处产生的夹片回缩造成的伸长量损失。=2\*GB3②工具锚回缩量量测及计算当千斤顶张拉力达到10%控制张拉力时，初步将管道内松驰的预应力钢铰线拉紧，此时固定千斤顶，量测钢铰线外露端头至工具锚靠外端锚杯面的距离b1；继续张拉至100%控制张拉力时，工具锚内钢铰线及夹片随拉力增大而向内回缩，此时量测钢铰线外露端头至工具锚靠外端锚环面的距离b2，b1-b2即为工具锚回缩量b，该值在量测时取各单根钢铰线的平均值计算，一般不少于3根。由于该回缩值产生于钢铰线锚固端之外，只影响实测伸长值，而不影响控制张拉力，故无需对张拉力进行补偿。=3\*GB3③工作锚回缩量量测及计算张拉时，由于钢铰线与锚具夹片的摩擦作用，工作锚夹片随着钢铰线的拉伸向外移动，移动至千斤顶限位板的凹槽底部时，夹片彻底放松对钢铰线的约束，同时夹片也停止继续向外移动，当张拉至设计控制张拉力后，在千斤顶回油放松钢铰线的瞬间，钢铰线产生弹性收缩，工作锚夹片在与钢铰线的摩擦作用下向锚环孔眼内快速移动，随即将钢铰线锁紧锚固。工作锚夹片回缩后，将引起钢铰线实测伸长量及张拉力的双重损失，其中实测伸长量损失的量测方法为:张拉完毕卸掉千斤顶后，在工作锚处测量工作锚夹片在锚杯处的外露长度c1(多根钢铰线时取量测平均值，至少测量3根)，千斤顶限位板凹槽深度为可量测固定值c2，则工作锚回缩量c=c2-c1。=4\*GB3④工作锚回缩引起的张拉力损失计算工作锚回缩造成的张拉力损失按下式计算:△P=P/△L×c (6.4.1)式中:L:为理论计算伸长值；P:为设计控制张拉力；c:为工作锚回缩量。由于张拉首片梁板时无法确定c值，故第一片梁的c值按以下经验公式计算:C=h×0.65×a式中:h:为限位板的凹槽深度；a:为与钢铰线直径相关的修正参数。当钢铰线直径φ=15.20mm时，取1.0，当φ=12.7mm时，取1.2。=5\*GB3⑤工作锚锚具回缩造成的张拉力损失补偿方法当实施两端张拉时，当两端均达到设计控制张拉力后，先将A端锚固，再将B端补偿张拉力后进行锚固。因为A端锚固时由于工作锚夹片的回缩，致使B端油压下降，张拉应力减小，所以应在B端补张拉后再行锚固，即B端补张拉至设计控制张拉力时，已将A端锚具回缩造成的张拉力损失进行了补偿，但是在B端补张拉后锚固时，由于工作锚夹片回缩仍会造成单端张拉力的损失，为了补偿B端回缩造成的张拉力损失，其修正后的设计控制张拉力应按下式计算:Pk=P+△P (6.4.2)式中:P:为设计控制张拉力；△P:为工作锚回缩造成的张拉力损失，按6.4.1节公式计算。此处应注意张拉力补偿切不可与超张拉混淆。六、预应力钢束伸长量的量测方法=1\*GB3①量测伸长量的要求开始张拉前把所有钢绞线尾端切割成一个平面，在任何步骤下量测伸长量都量测该平面距锚垫板之间的距离，而不可量测千斤顶油缸的变位量，以免使滑丝现象被忽略。=2\*GB3②检查钢绞线有无滑丝查看δ3-δ2是否大于8mm，如果大于8mm，则表明出现滑丝，要查明原因并采取措施解决后方可继续张拉。再检查钢绞线尾端标记是否仍为一个平面，如果平面出现了变化，说明有个别钢绞线出现了滑丝，必须采取措施进行及时处理。注:实测伸长量δ2为张拉至100%σk(σk包括预应力损失在内)时力筋的总伸长量；实测伸长量δ3为持荷3～5min锚固后力筋的总伸长量；δ3-δ2即为力筋锚固后力筋的总回缩量。=3\*GB3③实测与理论计算伸长量进行比较应使-6%≤(δ-Δ´)/Δ´≤6%，方可满足要求，否则应查明原因，并予以解决。式中:Δ´:为修正后的伸长量值，Δ´=(E×A)×Δ/(E´×A´)E´、A´:实测的钢绞线弹性模量及截面积E、A:设计采用的钢绞线弹性模量及截面积Δ:理论计算伸长量七、后张法预应力施工1、作业前准备梁体内建立的最有效预应力是通过预应力钢束的实测伸长值来校核的，其钢束的张拉质量满足要求，必须从施工准备阶段、孔道成型留设阶段以及预应力束的张拉阶段采取措施加以控制。=1\*GB3①制孔预应力孔道位置及材质应符合设计要求，并满足压浆工艺的要求。制孔管管壁应严密不易变形，确保其定位准确，管节连接应平顺。孔道锚固端的预埋钢板应垂直于孔道中心线。孔道成型后应对孔道进行检查，发现孔道阻塞或残留物应及时处理。=2\*GB3②孔道实际线形与设计线形偏差大，无端增加了预应力损失，直接影响了梁体建立的有效预应力，降低结构的应力储备。因此提高孔道的成型精度，需做好如下几个方面的工作:=1\*alphabetica孔道的定位钢筋采用井字形，直线段纵向间距不大于100cm，曲线段纵向间距不大于50cm，并将其点焊在稳定的结构钢筋上，确定孔道按设计线形定位牢固准确，波纹管在加工时就应该严把质量，杜绝存在质量问题的产品用于梁体成孔，无法避免的孔道破损和接管处用胶布缠裹密封，以免引起漏浆。=2\*alphabeticb当钢筋与预应力孔道发生干扰时，经设计单位同意后进行调整，可适当移动钢筋以保证预应力孔道位置准确。=3\*alphabeticc严格控制波纹管的接管连接质量，接管采用大一号，长度不小于50cm的波纹管，被接管在接管内的锚固长度不小于20cm，并全部满足设计弯曲曲线的半径要求。=4\*alphabeticd保证孔道与端部喇叭管的顺直度，绝不允许有折角存在。安装封头模板时，按喇叭管张拉平面的准确倾角进行固定。=3\*GB3③加强对原材料锚固能力的检验，避免因原材料不合格而造成张拉失败。=4\*GB3④液压千斤顶与油泵必须配套使用,千斤顶与油泵及压力表均定期或根据张拉次数配套校验标定。张拉设备设专人使用和管理，做好千斤顶和油压表的编号。=5\*GB3⑤对制束和穿束，施工中做好以下几个方面的工作:=1\*alphabetica钢绞线下料前进行表面外观检查，不过早下料，严禁将钢绞线作电焊机导线用。=2\*alphabeticb钢绞线下料按设计长度加张拉设备长度，并预留锚外不少于100mm的总长度下料，下料应用砂轮机平放切割。切断后平放在地面上，采取措施防止钢绞线散头。=3\*alphabeticc钢绞线切割完后按各束理顺，并间隔1.5米用铁丝捆扎编束。同一孔道穿束应整束整穿。=4\*alphabeticd长束钢绞线穿束前，用Φ10圆钢做成一个穿心锥安装在前端，用卷扬机牵引，避免在穿束过程中钢绞线将波纹管损坏、翘曲。用Φ10圆钢加工一多目方形梳子，穿束时，钢绞线均通过梳子梳理，防止钢绞线在孔道内打架、缠绕。=5\*alphabetice钢束过长，无法再孔道内穿塑料内衬管。浇筑混凝土前就将钢绞线穿入，混凝土浇筑时，严禁振动棒碰撞到波纹管，避免孔道的局部变形、偏摆。并不时地抽动钢绞线，混凝土浇注完后，在初凝前再次抽动钢绞线，减少因可能漏浆而增大孔道摩阻。=6\*alphabeticf张拉钢绞线之前，对梁体全面检查，如有缺陷修补完好且达到设计强度，并将承压垫板及锚下管道扩大部分的残余灰浆铲除干净，否则不得进行张拉。八、张拉施工工艺1、千斤顶的定位安装(1)在工作锚上套上相应的限位板，根据钢绞线直径大小确定限位尺寸；(2)装上张拉千斤顶，使之与高压油泵相连接；(3)装上可重复使用的工具锚；(4)装上工具夹片(夹片表面涂上退锚灵)。2、预应力筋张拉(1)将锚垫板内的混凝土清理干净，检查锚垫板的注浆孔是否堵塞；(2)清除钢绞线上的锈蚀、泥浆；(3)检查预应力孔道中是否有漏浆粘结预应力筋的现象，如有应予以排除；(4)安装工作锚具，锚具应与锚垫板对正；(5)在工作锚具每个锥孔内装上工作夹片，夹片安装后要齐平，必要时用专业工具轻敲，但不得用力过大，把夹片损坏。3、预应力张拉程序当梁体混凝土强度达到设计强度90%且弹性模量达到设计要求后，即可进行张拉。张拉时的强度要求以现场同条件养护混凝土试块的试压报告为准。在进行第一片梁张拉时需要对管道摩阻损失、锚圈摩阻损失、工具锚处夹片回缩产生的损失、工作锚处夹片回缩产生的损失进行测量。根据测量结果对张拉控制应力作补偿，确保有效应力值。箱梁两侧腹板宜对称张拉，其不平衡束最大不能超过一束，张拉同束钢绞线应由两端对称同步进行，且按设计规定的编号及张拉顺序张拉。张拉时分级加载，张拉程序为:0→10%σk→20%σk→100%σk→持荷3min锚固(σk为张拉时预应力损失补偿后的控制应力)。10%σk、20%σk、100%σk、持荷3min锚固对应的张拉力分别量测伸长值σ0、σ1、σ2、σ3；张拉控制采用张拉力和伸长值双控，以张拉力控制为主，以伸长值进行校核；实际与理论伸长值的偏差应在-6%～+6%范围内。4、预应力张拉其他要求张拉完成后多余钢绞线使用切割机器在距锚具30mm以外的位置切割，严禁采用氧气乙炔火焰进行切割。张拉锚固后应及时灌浆，一般应在48小时内完成，如因特殊情况不能及时灌浆，则应采取相应的保护措施，保证锚固装置及钢绞线不被锈蚀。高压油泵有不正常情况时，应立即停止作业并进行检查，严禁在千斤顶工作时拆卸液压系统的部件或者敲打千斤顶。两端张拉钢绞线时，必须两边同时给千斤顶主油缸徐徐充油张拉，两端伸长量基本保持一致，严禁一端张拉；单端张拉钢绞线时，应将固定端锚固牢靠，并检查无误后开始给千斤顶主油缸徐徐充油张拉；张拉时，应有专人负责填写张拉记录。张拉完毕，卸下千斤顶及工具锚后，要检查工具锚处每根钢绞线的割痕是否平齐，若不平齐说明有滑丝现象，如遇有这种情况要对滑丝束进行补拉，使其达到控制应力。全梁断丝、滑丝总数不得超过该断面钢丝总数的0.5%，且一束内断丝不得超过一丝，也不得在同一侧。九、预应力施工常见问题及处理措施1、锚垫板面与孔道轴线不垂直或锚垫板中心线偏离孔道轴线(1)现象张拉过程中锚具突然抖动或移动，张拉力下降，有时会发生锚具与锚垫板不紧贴的现象。(2)原因分析锚垫板安装时没有仔细检查对中，垫板面与预应力索轴线不垂直。造成钢绞线或钢丝束内力不一，当张拉力增加到一定程度时，力线调整，会使锚具突然发生移动或抖动，拉力下降。(3)预防措施锚垫板安装应仔细检查对中，锚垫板面与预应力索的力线垂直；锚垫板要可靠牢固，确保在混凝土浇筑过程中不会移动。(4)治理方法另外加工一块楔形钢垫板，楔形钢垫板的坡度应能使其与预应力索的力线垂直。2、锚头下锚板处混凝土变形开裂(1)现象预应力张拉后，锚垫板下混凝土变形开裂。(2)原因分析通常锚垫板附近钢筋布置很密，浇筑混凝土时，振捣不密实，混凝土疏松或者仅有砂浆，以致该处混凝土强度低。锚垫板下的钢筋布置不够、受压区面积不够、锚垫板设计厚度不够，受力后变形过大。(3)预防措施锚垫板必须有足够的厚度以保证其刚度。锚垫板下应布置足够的钢筋，以使钢筋混凝土足以承受因张拉预应力索而产生的压应力和主拉应力。浇筑混凝土时应特别注意在锚头区的混凝土质量，因在该处往往钢筋密集，混凝土的粗骨料不易进入而只有砂浆，会严重影响混凝土的强度。(4)治理方法将锚具取下，凿除锚下损坏部分，然后加筋用高强度混凝土修补，将锚下垫板加大厚度，使承压面扩大。3、滑丝与断丝(1)现象锚具在预应力张拉后，夹片“咬不住”钢绞线或钢丝，钢绞线或钢丝滑动，达不到设计张拉值。张拉钢绞线或钢丝时，夹片将其“咬断”，即齿痕较深，在夹片处断丝。(2)原因分析锚夹片硬度指标不合格，硬度过低，夹不住钢绞线或钢丝；硬度过高则夹伤钢绞线或钢丝，有时因锚夹片齿形和夹角不合理也可引起滑丝或断丝。钢绞线或钢丝的质量不稳定，硬度指标起伏较大，或外径公差超限，与夹片规格不相匹配。(3)预防措施锚夹片的硬度除检查出厂合格证外，在现场应进行复检，有条件的最好进行逐片复检。钢绞线和钢丝的直径偏差、椭圆度、硬度指标应纳入检查内容，如偏差超限，质量不稳定，应考虑更换钢绞线或钢丝的供应单位。滑丝、断丝若不超过规范允许数量，可不予处理，若整束或大量滑丝和断丝，应将锚头取下，经检查合格后，更换钢束重新张拉。4、波纹管线形与设计偏差较大(1)现象最终成型的预应力孔道与设计线形相差较大。(2)原因分析浇筑混凝土时，预应力波纹管没有按规定可靠牢固，波纹管被踩压、移动、上浮等，造成波纹管变形。(3)预防措施要按设计线形准确放样，并用U形钢筋按设计规定对波纹管的空间位置进行固定，再点焊牢固。曲线及接头处U形钢筋应加密。浇筑混凝土时注意保护波纹管，不得踩压，不得将振动棒靠在波纹管上进行作业。应有防止波纹管在混凝土还未凝固时上浮的措施。5、波纹管漏浆堵管(1)现象用通孔器检查波纹管时发现内有堵塞；采用在混凝土未浇筑前波纹管内先置钢绞线后浇混凝土的方式时，发现先置的钢绞线拉不动。(2)原因分析波纹管接头处脱开漏浆，流入孔道；波纹管破损漏浆或在施工中被挤压变瘪；波纹管本身有孔洞。(3)防治措施使用的波纹管必须具备足够的承压强度和刚度，有破损的管材不得使用，波纹管连接应根据其号数，选用配套的博文套管，连接时两端波纹管必须拧至相碰为止，然后用胶布或防水布将接头缝隙封闭严密。浇筑混凝土时应保护波纹管，不得碰伤、挤压、踩踏。发现破损应立即修补。施工时应防止电焊火花灼烧波纹管的管壁。波纹管安装好后，宜插入塑料管作为内衬，以加强波纹管的刚度和顺直度，防治波纹管变形、损坏。(4)浇筑混凝土开始后，在其初凝前，应用通孔器检查并不时拉动疏通，如采用预置预应力索的措施，则应时时；拉动预应力钢绞线。确定堵孔严重无法疏通的，应设法查准堵孔的位置，凿开该处混凝土疏通孔道。6、张拉钢绞线伸长量偏差过大(1)现象张拉力达到了设计要求，但钢绞线伸长量与理论计算相差较大。(2)原因分析钢绞线的实际弹性模量与设计采用值相差较大。孔道实际线形与设计线形相差较大，以致实际的预应力摩阻损失与设计计算值有较大的差异；或实际孔道摩阻参数与设计取值有较大出入也会产生延伸率偏差过大。初应力采用值不合适或超张拉过多。张拉过程中锚具滑丝或钢绞线内有断丝。张拉设备未作标定或表具读数离散性过大。砼强度未达到张拉强度要求。(3)防治措施每批钢绞线均应复检，并按实际弹性修正计算延伸值。校正预应力孔道的线形。按照钢绞线的长度和管道摩阻力确定合格的初应力值和超张拉值。检查锚具和钢绞线有无滑丝或断丝。校核测力系统和表具。砼必须达到张拉强度时张拉。7、预应力损失过大(1)现象预应力施加完毕后钢绞线松弛，应力值达不到设计值。(2)原因分析锚具滑丝或钢绞线内有断丝。钢绞线的松弛率超限。量测表具数值有误，实际张拉值偏小。锚具下混凝土局部破坏变形过大。钢绞线与孔道间摩阻力过大。(3)防治措施检查钢绞线的实际松弛率，张拉时应采取张拉力和引伸量双控制。事先校正测力系统，包括锚具。锚具滑丝失效，应予更换。钢绞线断丝率超限，应将其锚具、预应力筋更换。锚具下混凝土破坏，应将预应力释放后，用环氧树脂混凝土或高强度混凝土补强后重新张拉。(4)改进钢束孔道施工工艺，使孔道线形符合设计要求，必要时可使用减摩剂。8、预应力孔道注浆不密实(1)现象水泥浆从入口压入孔道后，前方通气孔或检查孔不见有浆水流过；或有的是一出的浆水稀薄。钻孔检查发现控告中有空隙，甚至没有灰浆。

(2)原因分析灌浆前孔道未用高压水冲洗，灰浆进入管道后，水分被大量吸附，导致灰浆难以流动。孔道中有局部堵塞或障碍物，灰浆被中途堵住。灰浆在终端溢出后，持续荷载继续加压时间不足。灰浆配制不当，如所用的水泥泌水率高、水灰比大、灰浆离析等。(3)防治措施孔道在灌浆前应以高压水冲洗，除去杂物、疏通和湿润整个管道。配制高质量的浆液。选用的水泥可用强度等级不低于52.5MPa的普通硅酸盐水泥，灰浆水灰比应控制在0.1～0.45，泌水率宜不小于2%，最大不应超过3%。灰浆应具有良好的流动度并不易离析，可掺入适量的减水剂和微膨胀剂，但不得使用对管道和预应力索有腐蚀作用的外掺剂，掺量和配比应根据试验确定。9、预应力孔道灌不进浆(1)现象灰浆灌不进孔道，压浆机压力却不断升高，水泥灰浆喷溢但出浆口未见灰浆溢出。(2)原因分析管道或排气孔受堵，波纹管内径过小，穿束后管内不畅通，浆液通过困难。孔道内落入杂物。(3)防治措施用高压水多冲几次，尽可能清除杂物。十、各种保证措施1、质量保证措施(1)预应力张拉为箱梁质量控制的特殊工序，由工程技术部与张拉负责人编制张拉计算书并进行三级技术交底，由试验室提供混凝土的强度、弹性模量并负责设备校检、油表校对，质量部派专人进行全程监控，张拉班组负责预应力施工。张拉前监控人员必须仔细核对抗压强度、弹性模量值及龄期符合要求并对张拉设备、工艺参数以及张拉人员进行确认，张拉过程中对张拉应力、实测伸长值及静停时间进行监控，如出现问题，立即停止并认真查明原因，消除后再进行张拉；(2)严格按设计图纸和现行施工验收规范组织施工，具体操作严格按批准后的施工方案和预应力施工工法进行；(3)认真做好自检、互检等检验工作，并及时进行隐蔽工程验收，未经验收不得进行下一道工序的施工；(4)张拉施工前，应认真复核图纸与施工情况，在现场同条件养护的混凝土试块的试压强度达到设计允许的张拉强度后，方可进行张拉；(5)严格按图纸要求进行施工，发现问题应及时上报有关单位，经有关部门核定后继续施工；(6)严格按照预应力施工工艺进行施工，预应力连续梁和板两端承载力支撑应满足上部施工荷载所必须的强度和刚度要求，台座两端采用双层扩大基础，加防裂钢筋网加固。(7)预应力筋张拉前，不得拆除梁底模；(8)张拉前应对