桥梁预应力张拉详细计算过程及伸长量计算过程

一、工程概况〔一〕总体概况即本工程终点K11+700，全长11.7公里。我标段共有T梁432片，其中90片为16m，342片为13m，〔详见表1.1T梁工程数量表〕。表1.1T梁工程数量表序号桥梁名称结构形式角度数量(片)备注1K8+243中桥3-13mT梁-20度542K9+479中桥2-16mT梁20度363K2+845别离立交3-13mT梁-45度544K4+744别离立交1-13mT梁-20度185K4+850别离立交3-13mT梁-20度546K7+149别离立交3-13mT梁-30度547K7+820别离立交3-13mT梁-30度548K9+848别离立交3-16mT梁0度549K11+103别离立交3-13mT梁0度54二、施工工艺张拉作业使用智能张拉设备。当试压同条件试块强度和现场回弹强度≥90%设计强度值时进行张拉。张拉正前方设置防护钢板挡板。预应力张拉设计顺序现张拉N1，后张拉N2，依次进行。钢绞线张拉程序：0→初应力(0.10δk)→0.2δk→1.0δk(持荷5min锚固)，预应力钢绞线张拉采用双控，即以张拉力控制为主，以伸长量进行校核。实际伸长量与理论伸长量差值需控制在±6%以内。假设实际量测伸长量符合计算要求〔与计算伸长值相比误差在±6%范围之内〕那么封闭锚具和夹片并撤除千斤顶，如果实际量测伸长量与计算伸长值相差较大，暂停张拉，查清原因并解决问题前方再继续张拉〔预应力筋理论伸长值及预应力筋平均张拉力的计算见计算书〕。T梁起拱度采用张拉前后测设高程并计算其差值得出。张拉前，在梁中轴线上以跨中为起点向两边每2m纵距布设观察点位，用水准仪测设高程。张拉时要注意不要堵塞进、出浆孔孔道。张拉完成后，将多余的钢绞线用砂轮机切除，钢铰线剩余长度﹥3cm。钢绞线切除后，及时对锚头进行封堵，保证封锚密实。张拉前千斤顶、锚环、夹片、工作锚具、工作夹片、压力表、油泵等张拉设备进行检验。千斤顶、油泵、压力表与张拉应力值的关系方程式，由有资质的检测单位检测。锚环、夹片、工作锚具、工作夹片应当无破损，锚环、夹片、工作锚具、工作夹片在使用前送样进行强度检验，符合《预应力筋用锚具、夹具和连接器》、《公路桥梁预应力钢铰线用锚具、连接器试验方法及检验规格》等技术要求后使用。使用前必须对每一个锚环和夹片进行观察，发现有损伤和裂纹等异常情况，给予更换，如异常情况的锚环、夹片数量占该批次数量的10%，那么该批次的锚环、夹片停止使用。张拉时，钢铰线应匀速渐进张拉，按照先N1后N2的顺序，智能张拉操作具体方法为：〔1〕、准备工作①准备与张拉系统能配套使用的限位板、锚具、夹片，电脑〔预装WindowsXP操作系统，自带无线网络适配器〕，三相电缆，阳伞等必须准备齐全。②对照张拉系统清单，清点设备，确定设备完好、配件齐全。③核对专用千斤顶的编号，由于专用千斤顶都在出厂前统一标定，使用时一定要注意对应正确的标定公式。④确定好待张拉的梁板。⑤进行技术交底，学习熟悉系统软件说明文件。⑥布置张拉控制站。控制站选择在确定待张拉梁板侧面，要求不影响现场施工、控制站能平安工作、无阳光直射，在张拉过程中无需移动就能方便看到梁板的两端，能连接到220V电源以保证电脑张拉过程中不掉电，取消电脑的屏幕保护，自动关闭硬盘等功能，安装好控制软件。将张拉仪主机和专用千斤顶布置于张拉端，并使之能与控制站保持直线可视状态。〔2〕、电线连接由专业电工连接好三相电源〔连接三根火线〕，接电箱中，一般数字2、4、6位置代表火线，字母N代表零线。接电时不得剪断或撤除接线插头，连接电线以后，用试电笔检查电源是否正常。严禁带电状态下作电线连接操作。〔3〕、连接好油管仔细检查油嘴及接头是否有杂质，将其擦拭干净，确保进油管与回油管不被混淆。回油管在千斤顶的安装位置为张拉时千斤顶远离梁板的一段，即千斤顶安装了黑色平安阀的一端；油管连接处必须使用铜垫片以防止漏油。油管的保护弹簧靠近油嘴处以延长油管使用寿命。进油管安装位置靠近数据线接口，保护弹簧靠近油嘴起到保护作用；回油管安装位置远离数据线接口，回油管的另外一端安装在千斤顶带有平安阀的油嘴处。〔4〕、专用千斤顶、天线、数据线安装安装好限位板以后，起吊专用千斤顶。千斤顶必须采用钢丝绳起吊以确保平安。起吊之后，安装好工具锚、工具夹片。工具夹片的安装必须符合《公路桥涵施工技术标准》〔JTG/TF50-2011〕相关要求。工具夹片未起作用或未完全起作用都会导致最终伸长量误差偏大。然后连接张拉仪与千斤顶的数据线，张拉一孔完毕，不得拉扯该数据线用于移动千斤顶。〔5〕、锚具安装安装完毕，计算机操作人员对以上安装步骤和部件进行检查。〔6〕、张拉施工智能操作要点①控制软件回到主界面，检查软件左下角的状态栏，显示正常，右上角的“张拉梁号”正确，“第1次”张拉为准备状态。②再次检查确定梁板的两端千斤顶安装正确，然后启动梁板两端设备〔按下绿色“油泵启动”按钮〕，启动设备，电机运转声音正常，平顺。仪器进行5分钟预热；温度低于10摄氏度时，进行15～30分钟预热。③通知梁板两边工作人员，注意平安。点击控制软件的“开始张拉”按键，“第1次张拉施工”启动，此时密切注意在电脑上观测压力值和位移值是否正常，有异常立即点击“暂停张拉”并进行相关检查。电脑在张拉施工过程中严禁运行其他程序，操作人员时刻关注相关数值，严禁离开控制台。④在张拉过程中应密切注意梁板两端设备和千斤顶的工作情况，注意平安，如有异常情况立即单击“暂停张拉”、按下张拉仪“急停指示”按钮，停止张拉，排除异常情况后，方可继续张拉。⑤每一孔张拉完成后，设备自动退顶，保存数据，并自动跳到下一个张拉步骤，在下一个张拉步骤开始之前，计算机操作人员应再次检查锚具、千斤顶、限位板是否正确嵌套，数据连接线是否松动、被挤压，千斤顶是否压迫粗钢筋等。〔7〕、张拉结束①整片梁板张拉施工完成后依次关闭软件、电机、切断电源，拆卸千斤顶、油管。2.张拉系统所有设备在张拉完毕以后必须妥善保管，仪器、千斤顶都必须有良好的防晒、防水措施。②定期维护。油量缺乏情况下应及时加注符合要求的抗磨液压油。每三个月更换一次液压油。10、压浆及封端头〔1〕压浆的准备工作①封堵锚孔：锚具外面的预应力筋间隙用高标号的砂浆填塞，以免冒浆而损失灌浆压力。②冲洗孔道：孔道在压浆前应用清水加压力冲洗，排除孔内杂物，保证孔道畅通。冲冼后用空压机吹去孔内积水。③预应力钢绞线张拉后，在48小时内完成压浆。预应力孔道灌浆材料采用专用灌浆料。〔2〕压浆压浆是本着先低后高的原那么，先压N2孔道，再压N1孔道。压浆过程中，假设发现孔道局部漏浆，堵塞不漏浆后，重新将管道冲洗干净后再重新压浆。压浆完毕后，清洗设备。现场制作3组40*40*160mm立方体试件。后张法预应力施工实测工程检测方案项次检查项目规定值或允许偏差检查方法和频率1管道坐标〔㎜〕梁长方向30抽查30%，每根查10个点梁长方向102管道间距〔㎜〕同排10抽查30%，每根查5个点上下层103张拉力值符合设计要求查张拉记录4张拉伸长率±6%查张拉记录5断丝滑丝数钢束每根1根，且每断面不超过钢丝总数的1%查张拉记录钢筋不允许梁〔板〕预制实测工程项次检查工程规定值或允许偏差检查方法和频率1混凝土强度〔MPa〕在合格标准内按JTGF80/1-2004附录D检查2梁〔板〕长度〔㎜〕+5，-10用尺量3宽度〔湿接缝〕〔㎜〕±20用尺量3处4高度〔㎜〕±5用尺量2个断面5顶板厚〔㎜〕+5、-0用尺量2个断面6腹板或梁肋〔㎜〕+5、-0用尺量2个断面7平整度〔㎜〕5用2m直尺检查，每侧面每10m梁长测1处10横系梁及预埋件位置〔㎜〕5用尺量，每件13m后张预应力T梁理论伸长值计算数据一13m后张法预应力T梁计算：：D=15.2mm，A=140mm2，Ryb=1860Mpa，δk=0.75Ryb，EP=1.95×105Mpa，μ=0.25，K=0.0015，AP=A×根数平均张拉力计算：(1-e-(KX+μθ))PP=P×KX+μθPP:预应力钢绞线的平均张拉应力〔N〕P：预应力钢绞线张拉力〔N〕K：孔道偏差系数X：从张拉端至计算截面的孔道长度μ：钢绞线与孔道的摩擦系数θ：张拉端与计算截面的曲线孔道的切线夹角之和2、N1束：各段长度：千斤顶工作长度AB=500mm锚垫板到第一个变化点BC=3060/cos4=3066mm曲线段CD=1872mm跨中部位直线段DE=853mm。AB段为直线段且没有摩擦阻力PP=P=1860×0.75×140×5=976500N△Lab=PP×L/〔AP×EP〕=0.36cmBC段为直线段且有摩擦阻力：P=976500N，K=0.0015，X=3066mm，μ=0.25，θ=0[1-e-(KX+μθ)]Pp=976500×=974258NKX+μθ△Lbc=PP×L/〔AP×EP〕=2.19cm分界点作用力PZ=976500×e-(KX+μθ)=972019NCD段为曲线段且有摩擦阻力：P=972019N，K=0.0015，X=1872mm，μ=0.25，θ=0.0698[1-e-(KX+μθ)]Pp=972019×=951659N(KX+μθ)△Lcd=PP×L/〔AP×EP〕=1.31cm分界点作用力PZ=972019×e-(KX+μθ)=952526NDE段为直线段且有摩擦阻力：P=952526N，K=0.0015，X=853mm，μ=0.25，θ=0[1-e-(KX+μθ)]Pp=952526×=951917NKX+μθ△Lde=PP×L/〔AP×EP〕=0.59cm3、N2束：各段长度：千斤顶工作长度AB=500mm锚垫板到第一个变化点BC=3060/cos1.9=3063mm曲线段CD=1865.5mm跨中部位直线段DE=853mm。AB段为直线段且没有摩擦阻力PP=P=1860×0.75×140×7=1367100N△Lab=PP×L/〔AP×EP〕=0.36mmBC段为直线段且有摩擦阻力：P=1367100N，K=0.0015，X=3063mm，μ=0.25，θ=0[1-e-(KX+μθ)]Pp=1367100×=1363964NKX+μθ△Lbc=PP×L/〔AP×EP〕=2.19cm分界点作用力PZ=1367100×e-(KX+μθ)=1360833NCD段为曲线段且有摩擦阻力：P=1360833N，K=0.0015，X=1865.5mm，μ=0.25，θ=0.0332[1-e-(KX+μθ)]Pp=1360833×=1353309N(KX+μθ)△Lcd=PP×L/〔AP×EP〕=1.32m分界点作用力PZ=1360833×e-(KX+μθ)=1345814NDE段为直线段且有摩擦阻力：P=1345814N，K=0.0015，X=853mm，μ=0.25，θ=0[1-e-(KX+μθ)]Pp=1345814×=1344953NKX+μθ△Lde=PP×L/〔AP×EP〕=0.6cm4、理论伸长值计算：各束分段计算，计算长度从张拉端算至跨中。N1束△L=〔0.36+2.19+1.31+〕×2=7.7cmN2束△L=〔〕×2=3.87cm。张拉应力油表读数1、回归方程：y=0.03411x-0.05x-KN;y-Mpa2、13mT梁N1=5束，张拉应力976.5KN；N2=7束，张拉应力1367.1KN。3、13mT梁N1束10%张拉应力油表读数y=3.28Mpa13mT梁N1束20%张拉应力油表读数y=6.61Mpa13mT梁N1束100%张拉应力油表读数y=33.26Mpa4、1