预应力混凝土箱梁张拉计算(有工作段)从新标定

中铁一局物资工贸禹城制梁场阳青龙摘要：高速铁路客运专线桥梁施工中，已普遍采纳后张法预应力简支箱梁，因此成立正确的预应力体系尤其重要，以下对高速铁路客运专线32m后张法预应力简支箱梁，预应力施工技术、张拉理论伸长值计算及施工常见问题解决方案进行探讨。

Abstract: In the high speed passenger transportation special line railroad bridge construction, has widely used tensioning pre-stressed simple support box Liang, therefore the establishment correctpre-stressed system especially is important, the following to high speed passenger transportation special line 32m tensioningpre-stressed simple support box Liang, the pre-stressed construction technology, pulls the theory elongation value computation and the construction frequently asked questions solution carries on the discussion.关键词：后张法，预应力筋，张拉，伸长值，计算Key word: post tensioning method, prestressed tendon, opens pulls, elongated value, computation随着我国经济持续的进展，人们生活水平的提高和人口的增加及城市化进程的加速，“十一五”期间，中国将完成时速在300千米以上的客运专线大约5457千米。

25米预应力混凝土箱梁张拉计算预应力混凝土箱梁是一种常用的结构形式，广泛应用于桥梁工程中。

其预应力钢束的张拉计算是箱梁设计中的重要内容之一，下面将详细介绍25米预应力混凝土箱梁张拉计算的步骤和方法。

首先，了解25米预应力混凝土箱梁的基本参数，包括梁的几何尺寸、混凝土和钢束的强度等。

在进行张拉计算之前，需要详细了解这些参数，并在计算过程中准确使用。

其次，进行张拉计算的第一步是确定张拉力。

在普通桥梁设计中，张拉力一般由初张拉拉力和预张拉拉力组成。

初张拉拉力是为了保证箱梁在运输和安装过程中不发生变形，预张拉拉力是为了控制箱梁使用过程中的裂缝和变形。

一般情况下，初张拉力为总拉力的1/3到1/2，预张拉力为总拉力的2/3到1/2、根据具体情况确定张拉力的数值。

第三步是计算预应力钢束的布置和张拉方式。

首先，根据箱梁的几何尺寸和受力要求确定预应力钢束的布置方案。

然后，根据布置方案和设计要求确定钢束的张拉方式，包括单钢束张拉、多钢束同时张拉、两侧交叉张拉等。

根据张拉方式，确定张拉点的位置和数量。

第四步是进行张拉计算。

在计算过程中，需要考虑箱梁的初始应力状态、钢束的强度和张拉力的分配等因素。

首先，根据箱梁的初始应力状态和钢束的强度确定初始张拉力分布。

然后，根据初始张拉力分布和张拉力的大小，计算梁的初始应力状态。

最后，根据梁的初始应力状态和张拉力的大小，计算张拉后的应力状态和变形情况。

在计算过程中，需要注意以下几点：1.考虑梁的受力分布。

预应力混凝土箱梁是一种大跨度结构，受力情况相对复杂。

在计算过程中，需要合理考虑梁的受力分布，包括弯矩和剪力的分布等。

2.考虑钢束的强度。

钢束是预应力混凝土箱梁中最重要的组成部分之一，其强度对梁的受力性能和安全性能有很大影响。

在计算过程中，需要准确考虑钢束的强度和材料性能，避免过度张拉或拉断的情况发生。

3.考虑梁的变形。

预应力混凝土箱梁在张拉过程中会出现一定的变形。

在计算过程中，需要准确估计梁的变形情况，确定变形对梁的受力性能和安全性能的影响。

预制梁预应力张拉计算说明一.预应力概况简介1.全梁纵向预应力钢筋分两处设置,分别为腹板束和底板束。

腹板束每边五层，每层两束，编号从下到上分别为：N2、N7，N3 、N8，N4 、N9，N5 、N10，N6 、N11；底板共有七束编号从中间到两边N1a，N1b，N1c，N1d。

示意图如下所示：2.全梁预应力张拉分预张拉、初张拉、终张拉三次进行。

三次张拉的钢束分别为：预张拉：N6 、N2、N1b；初张拉：N1d、N4 、N10、N8、N1c、N1a；终张拉：N9、N1c、N1a、N11、N5 、N3 、N7、N1d 、N1b、N6 、N10、N4 、N8、N2。

3.预张拉和初张拉的的锚外控制应力为930Mpa,终张拉N9、N11、N10、N8的锚外控制应力为1346.74Mpa; N1c、N1a、N1d 、N1b为1339.20Mpa; N5 、N3 、N6 、N4 为1376.37Mpa; N7为1353.47Mpa; N2为1392.28Mpa。

二．伸长量的计算纵向预应力筋钢绞线的伸长值可以按照整束计算也可以按照单根计算。

在此采用整束计算。

平均张拉力为：()[]()μθμθ+-⨯=+-kLepPkL1，伸长值ΔL为：AyEgLPL⨯⨯=∆;每米孔道局部偏差对摩擦的影响系数k取值为0.0015，预应力筋与孔道壁的摩擦系数取值µ为0.55；弹性模量Eg取值根据钢绞线出厂合格证数据取值为1.98×105 MPa。

每束钢绞线的伸长值按照分段取值的原则进行计算。

2、实际伸长值的量测及计算：预应力筋张拉前需先调整初应力σ（一般取值为控制应力的10%-20%），在开始张拉时量测伸长值。

实际伸长值除张拉时量测的伸长值外，加上初应力的推算伸长值即：ΔL=ΔL1+ΔL23、张拉设备：全梁张拉时采用4只300吨油顶。

纵向预应力钢筋采用12-7ф5和10-7ф5预应力钢束，每束采用一只300吨的油顶及其对应的油表。

B RIDGE&TUNNEL桥梁隧道随着国民经济的发展，桥梁建设得到了大力的发展，预应力混凝土结构越来越多地应用到大型桥梁建设中，箱梁预应力筋的张拉施工技术是桥梁建设中常见的一种施工技术。

本文主要是从预应力的材料、纵向和竖向预应力筋的施工、孔道压浆、压浆工艺、封锚等方面对桥梁的箱梁预应力张拉施工技术做了简要分析。

预制箱梁具有其整体刚度大，施工工期短，预制简单等优点，预制箱梁在各级公路施工中得以广泛应用，箱梁的预制或施工不当会对工程带来不可预料的损失。

要控制好箱梁的质量，应该做好预应力材料、检验、标定，纵向和竖向预应力筋施工，孔道压浆、压浆工艺、封锚等工序的施工工艺和施工方法。

以下主要结合自己参与过的某个工程为例，对箱梁预应力张拉施工技术做了简要分析。

预应力材料、检验、标定预应力材料、锚具箱梁纵向预应力所用的材料和锚具应该符合相应的规范要求，而且对于钢束所采用的材质和根数应该进行准确的计算，锚具的大小与钢绞线配套。

预应力材料和机具的进场检验对于钢绞线和预应力粗钢筋，应做好外观检查和力学性能试验。

对于波纹管，做好外观形状进行检查、密水性试验、强度和刚度检验。

所采用的锚具，首选应该检查外观，做好硬度试验、静载锚固试验。

预应力束的锚具按设计指定的要求选用，锚口摩阻损失为张拉控制力的3%，钢束锚固时锚具的变形和钢绞线的回缩值为6mm。

锚具进场后严格进行检验，确保技术性能指标符合“预应力用锚具、夹具和连接器”（GB/T14370-2000）的有关规定。

对于张拉机具，应做好千斤顶的校验、电动油泵的校验、压力表的校验以及千斤顶、油泵、压力表的配套标定。

油表的校正与千斤顶的标定压力表、张拉千斤顶等计量设备，应该定期的进行检查，并且建立卡片备查。

张拉千斤顶的摩擦阻力应不大于张拉吨位的5%。

压力表和千斤顶若出现以下情况，应该对张拉设备重新校正。

使用超过三个月；张拉300束预应力筋；在使用中发现超过允许误差或发生故障检修后；在运输、存放和使用过程中防止日晒、受潮和震动，否则须校正；更换压力表；千斤顶久置后重新使用。

箱梁预应力张拉施工技术摘要：预应力关系到桥梁的结构受力安全。

预加应力不足,会导致预应力砼结构出现裂缝。

箱梁钢筋砼和预应力张拉的规范施工是预应力施工质量的保证。

本文探讨了箱梁预应力张拉施工技术。

关键词：箱梁；预应力；张拉；施工技术中图分类号：tu74文献标识码： a 文章编号：预制箱梁具有其整体刚度大，施工工期短，预制简单等优点，预制箱梁在各级公路施工中得以广泛应用，箱梁的预制或施工不当会对工程带来不可预料的损失。

要控制好箱梁的质量，应该做好预应力材料、检验、标定，纵向和竖向预应力筋施工，孔道压浆、压浆工艺、封锚等工序的施工工艺和施工方法。

以下主要结合自己参与过的某个工程为例，对箱梁预应力张拉施工技术做了简要分析。

一、工程概况本工程包括桥梁6 座：桥梁上部结构均采用后张法预应力混凝土箱梁，箱梁采用50 号混凝土，梁长40m，梁高为2m，腹板厚20cm，顶板厚18cm，预应力钢筋束采用5φ15.24、4φ15.24、3φ15.24 钢绞线。

桥面布设为单幅4 片，在墩顶为先简支后连续。

二、箱梁预应力张拉施工技术1、预应力材料、锚具箱梁纵向预应力所用的材料和锚具应该符合相应的规范要求，而且对于钢束所采用的材质和根数应该进行准确的计算，锚具的大小与钢绞线配套。

（1）预应力材料和机具的进场检验对于钢绞线和预应力粗钢筋，应做好外观检查和力学性能试验。

对于波纹管，做好外观形状进行检查、密水性试验、强度和刚度检验。

所采用的锚具，首选应该检查外观，做好硬度试验、静载锚固试验。

预应力束的锚具按设计指定的要求选用，锚口摩阻损失为张拉控制力的3%，钢束锚固时锚具的变形和钢绞线的回缩值为6mm。

锚具进场后严格进行检验，确保技术性能指标符合“预应力用锚具、夹具和连接器”的有关规定。

对于张拉机具，应做好千斤顶的校验、电动油泵的校验、压力表的校验以及千斤顶、油泵、压力表的配套标定。

（2）油表的校正与千斤顶的标定压力表、张拉千斤顶等计量设备，应该定期的进行检查，并且建立卡片备查。

6、梁体张拉过程控制箱梁锚固体系采用自锚式拉丝体系，锚具采用夹片式群锚，预应力钢绞线为1×7-15.2-1860 GB/5224-2003,采用三次张拉工艺,预应力钢绞线进场后应对每批号取样，在弹性模量和力学性能试验合格后方可使用。

实测弹性模量要在施工记录上标明。

预应力锚具、夹具和连接器进场后，应按批次和数量抽样检验外形外观和锚具组装件静力检验，并符合TB/T3193-2008《铁路工程预应力筋用夹片式锚具、夹具和连接器技术条件》要求。

6.1 钢绞线的制束流程备料→放盘→下料截断→编束1)下料截断：钢绞线的下料长度可按下式计算，并通过试用后进行修正：L=L1+2L2+2L3+2L4式中：L—钢绞线下料长度(mm)；L1—管道长度(mm)；L2—锚板厚度；L3—千斤顶工作长度（油顶高度+过渡环限位板的有效高度，本场取600mm）；L4—长度富余量，取200mm。

钢绞线拉到规定长度，用砂轮切割锯切断,严禁使用电切割和气切割，以免损伤钢绞线。

下料后的钢筋线长度误差为±10mm，不同批次的钢绞线要分批下料，对钢绞线弹模不超过5GPa的可用于同一孔道，编束前由技术人员下发交底指定每批钢绞线所使用的孔道。

表1：32m箱梁下料长度6.2 钢绞线线径与限位板的选取对于不同批次的钢绞线弹模用于同一箱梁时，对于不同钢绞线直径选取不同槽深的限位板，临汾梁场实际施工时限位板与线径的关系如下：表2：线径与槽深的对应关系施工时以试验实提供的数据为主，实测的为参考，量测方法见下图：图1：游标卡尺测量线径施工队伍进行张拉作业时必须按照技术交底下发的内容领取相应槽深的限位板，不得混用，以免引起滑丝或断丝，质检人员对限位板进行量测，看是否与厂家标注的槽深尺寸一致，如下图：图3：深度游标卡尺对槽深的量测质检人员在检查合格后，通知物资部库房管理人员对限位板进行分类标示，避免施工时出现混搭，如图4所示：图4：限位板的工装标示6.3张拉机具的选择 6.3.1 千斤顶的选择张拉千斤顶额定张拉吨位宜为张拉力的1.5倍，且不得小于1.2倍根据这一原则，预张拉及初张拉最大张拉力约为156吨，所以预、初张千斤顶吨位选择250吨；终张拉最大张拉力约为235吨，终张拉千斤顶吨位选择350吨。

教你如何后张法预应力张拉计算后张法预应力钢绞线在张拉过程中，主要受到以下两方面的因素影响：一是管道弯曲影响引起的摩擦力，二是管道偏差影响引起的摩擦力；两项因素导致钢绞线张拉时，锚下控制应力沿着管壁向跨中逐渐减小，因而每一段的钢绞线的伸长值也是不相同的。

1、计算公式（1）预应筋伸长值ΔL的计算按照以下公式：ΔL—各分段预应力筋的理论伸长值（mm）；Pp—各分段预应力筋的平均张拉力（N）；L—预应力筋的分段长度（mm）；Ap—预应力筋的截面面积（mm2）；Ep—预应力筋的弹性模量（Mpa）；（2）《公路桥梁施工技术规范》(JTJ 041-2000)附录G－8中规定了Pp的计算公式P—预应力筋张拉端的张拉力，将钢绞线分段计算后，为每分段的起点张拉力，即为前段的终点张拉力（N）；θ—从张拉端至计算截面曲线孔道部分切线的夹角之和，对于圆曲线，为该段的圆心角，如果孔道在竖直面和水平面同时弯曲时，则θ为双向弯曲夹角之矢量和。

设水平角为α，竖直角为β，则θ=Arccos（cosα×cosβ）。

x—从张拉端至计算截面的孔道长度，分段后为每个分段长度。

k—孔道每束局部偏差对摩擦的影响系数（1/m），管道内全长均应考虑该影响；μ—预应力筋与孔道壁之间的磨擦系数，只在管道弯曲部分考虑该系数的影响。

注：a、钢绞线的弹性模量Ep是决定计算值的重要因素，它的取值是否正确，对计算预应力筋伸长值的影响较大。

所以钢绞线在使用前必须进行检测试验，计算时按实测值Ep’进行计算。

b、k和μ是后张法钢绞线伸长量计算中的两个重要的参数，其大小取决于多方面的因素：管道的成型方式、预应力筋的类型、表面特征是光滑的还是有波纹的、表面是否有锈斑，波纹管的布设是否正确，弯道位置及角度是否正确，成型管道内是否漏浆等，计算时根据设计图纸确定。

2、划分计算分段2.1 工作长度：工具锚到工作锚之间的长度，Pp＝千斤顶张拉力；2.2 波纹管内长度：计算时要考虑μ、θ，计算一段的起点和终点力。

箱梁预应力张拉计算书设计采用标准强度fpk=1860MPa的高强低松弛钢绞线，公称直径15.2mm，公称面积Ag=139mm2，弹性模量Eg=1.95×105MP。

为保证施工符合设计要求，施工中采用油压表读数和钢绞线拉伸量测定值双控。

理论伸长量计算采用《公路桥梁施工技术规范》JTJ041-2002附表G-8预应力钢绞线理论伸长量及平均张拉应力计算公式。

一、计算公式及参数：1、预应力平均张拉力计算公式及参数：式中：Pp—预应力筋平均张拉力（N）P—预应力筋张拉端的张拉力（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（ra d）k—孔道每米局部偏差对摩擦的影响系数：取0.0015u—预应力筋与孔道壁的磨擦系数，取0.252、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—预应力筋的截面面积（mm2），取139mm2Ep—预应力筋的弹性模量（N/mm2），取1.95×105N/mm2二、伸长量计算：1、N1束一端的伸长量：单根钢绞线张拉的张拉力P=0.75×1860×139=193905NX直=3.5m；X曲=2.35mθ=4.323×180=0.25radKX曲+uθ=0.0015×2.35+0.25×0.25=0.066Pp=193905×（1-e-0.066）/0.066=187644N△L曲=PpL/（ApEp）=187644×2.35/（139×1.95×105）=16.3 mm△L直=PpL/（ApEp）=187644×3.5/（139×1.95×105）=24.2m m△L曲+△L直=16.3+24.2=40.52、N2束一端的伸长量：单根钢绞线张拉的张拉力：P=0.75×1860×139=193905NX直=0.75；X曲=2.25m 8\9Hbθ=14.335×π/180=0.2502KX曲+uθ=0.0015×2.25+0.25×0.2502=0.0659Pp=193905×（1－e-0.0659）/0.0659=187653N FR7△L曲=PpL/（ApEp）=187653×2.25/（139×1.95×105）=15.6 mm△L直=PpL/（ApEp）=187653×0.75/（139×1.95×105）=5.2m m（△L曲+△L直）*2=（15.6+5.2）*2=41.6mm张拉时理论伸长量计算一、计算参数：1、K—孔道每米局部偏差对摩擦的影响系数：取0.00152、u—预应力筋与孔道壁的摩擦系数：取0.253、Ap—预应力筋的实测截面面积：139mm24、Ep—预应力筋实测弹性模量：1.95×105N/mm25、锚下控制应力：σk=0.75Ryb=0.75×1860=1395N/mm26、单根钢绞线张拉端的张拉控制力：P=σkAp=193905N7、千斤顶计算长度：60cm8、工具锚长度：7cm二、张拉时理论伸长量计算：以N1束钢绞线为例：N1束一端的伸长量：式中：P—油压表读数（MPa）F—千斤顶拉力（KN）P=P1时，（1）15%σcon=232.7KN时：P=－0.48+0.021PF=－0.48+0.0219×232.7=4.6MPa （3）30%σcon=465.4KN时：P=－0.48+0.021PF=－0.48+0.0219×465.4=9.7MPa （4）100%σcon=1551.2KN时：P=－0.48+0.021PF=－0.48+0.0219×1551.2=33.5MPa （5）103%σcon=1597.7KN时：P=－0.48+0.021PF=－0.48+0.0219×1597.7=34.5MPa P=P2时，（1）15%σcon=203.6KN时：P=－0.48+0.021PF=－0.48+0.0219×203. 6=4.0MPa （3）30%σcon=407.2KN时：P=－0.48+0.021PF=－0.48+0.0219×407.2=8.4MPa （4）100%σcon=1357.3KN时：P=－0.48+0.021PF=－0.48+0.0219×1357.3=29.2MPa （5）103%σcon=1398.0KN时：P=－0.48+0.021PF=－0.48+0.0219×1398.0=30.1MPa 三、2407号千斤顶张拉，千斤顶回归方程：P=0.02247F+0.08式中：P—油压表读数（MPa）F—千斤顶拉力（KN）P=P1时：（1）15%σcon=232.7KN时：P=－0.2247F+0.08=0.08+0.02247×232.7=5.3MPa （3）30%σcon=465.4KN时：P=－0.02247F+0.08=0.08+0.02247×465.4=10.5MPa （4）100%σcon=1551.2KN时：P=－0.02247F+0.08=0.08+0.02247×1551.2=34.9MPa （5）103%σcon=1597.7KN时：P=－0.02247F+0.08=0.08+0.02247×1597.7=36.0MPa P=P2时： YeL,@pv9（1）15%σcon=203. 6KN时：P=－0.2247F+0.08=0.08+0.02247×203.6=4.7MPa （3）30%σcon=407.2KN时：P=－0.02247F+0.08=0.08+0.02247×407.2=9.2MPa （4）100%σcon=1357.3KN时：P=－0.02247F+0.08=0.08+0.02247×1357.3=30.6MPa （5）103%σcon=1398.0KN时：P=－0.02247F+0.08=0.08+0.02247×1398.0=31.5MPa预留孔道摩阻值过大控制预留孔道摩阻值在施工过程中要进行多样本的现场摩阻试验，收集不同类型下波纹管、钢绞线布置方式组合工况下的摩阻系数。

6、梁体张拉过程控制箱梁锚固体系采用自锚式拉丝体系，锚具采用夹片式群锚，预应力钢绞线为1×7-15.2-1860 GB/5224-2003,采用三次张拉工艺,预应力钢绞线进场后应对每批号取样，在弹性模量和力学性能试验合格后方可使用。

实测弹性模量要在施工记录上标明。

预应力锚具、夹具和连接器进场后，应按批次和数量抽样检验外形外观和锚具组装件静力检验，并符合TB/T3193-2008《铁路工程预应力筋用夹片式锚具、夹具和连接器技术条件》要求。

6.1 钢绞线的制束流程备料→放盘→下料截断→编束1)下料截断：钢绞线的下料长度可按下式计算，并通过试用后进行修正：L=L1+2L2+2L3+2L4式中：L—钢绞线下料长度(mm)；L1—管道长度(mm)；L2—锚板厚度；L3—千斤顶工作长度（油顶高度+过渡环限位板的有效高度，本场取600mm）；L4—长度富余量，取200mm。

钢绞线拉到规定长度，用砂轮切割锯切断,严禁使用电切割和气切割，以免损伤钢绞线。

下料后的钢筋线长度误差为±10mm，不同批次的钢绞线要分批下料，对钢绞线弹模不超过5GPa的可用于同一孔道，编束前由技术人员下发交底指定每批钢绞线所使用的孔道。

表1：32m箱梁下料长度6.2 钢绞线线径与限位板的选取对于不同批次的钢绞线弹模用于同一箱梁时，对于不同钢绞线直径选取不同槽深的限位板，临汾梁场实际施工时限位板与线径的关系如下：表2：线径与槽深的对应关系施工时以试验实提供的数据为主，实测的为参考，量测方法见下图：图1：游标卡尺测量线径施工队伍进行张拉作业时必须按照技术交底下发的内容领取相应槽深的限位板，不得混用，以免引起滑丝或断丝，质检人员对限位板进行量测，看是否与厂家标注的槽深尺寸一致，如下图：图3：深度游标卡尺对槽深的量测质检人员在检查合格后，通知物资部库房管理人员对限位板进行分类标示，避免施工时出现混搭，如图4所示：图4：限位板的工装标示6.3张拉机具的选择 6.3.1 千斤顶的选择张拉千斤顶额定张拉吨位宜为张拉力的1.5倍，且不得小于1.2倍根据这一原则，预张拉及初张拉最大张拉力约为156吨，所以预、初张千斤顶吨位选择250吨；终张拉最大张拉力约为235吨，终张拉千斤顶吨位选择350吨。