后张法预应力钢绞线伸长量的计算
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后张法预应力钢绞线张拉伸长值的计算预应力钢绞线是现代建筑中常用的一种材料,它通过施加张拉力来提供建筑物的强度和稳定性。
在实际的工程中,了解钢绞线的张拉伸长值是非常重要的,可以帮助工程师正确设计和施工建筑物。
钢绞线的张拉伸长值是指在施加一定的加载力后,钢绞线在长度方向上产生的伸长量。
这个伸长量可以用公式来计算:△L=P*L/AE其中,△L是钢绞线的伸长量,P是施加在钢绞线上的加载力,L是钢绞线的原始长度,A是钢绞线的截面积,E是钢绞线的弹性模量。
在计算钢绞线的伸长量时,需要提供一些已知的参数,包括钢绞线的截面积、弹性模量和施加在钢绞线上的加载力。
这些参数可以通过实验室测试和工程设计手册来获得。
在实际的工程中,通常使用预应力法来施加加载力。
预应力法是通过预先施加一定的张拉力来使钢绞线产生预应力,然后再施加混凝土以形成一个整体结构。
这种方法可以提高建筑物的强度和承载能力。
在预应力钢绞线的计算中,首先需要确定所需的预应力量。
这个预应力量可以根据工程设计要求来确定。
例如,在桥梁工程中,根据桥梁的跨度和荷载要求,可以确定所需的预应力量。
然后,根据预应力量和钢绞线的截面积,可以计算出所需的加载力。
在实际的施工中,通常使用专门的张拉设备来施加加载力。
这个设备可以通过应用力学原理将加载力转移到钢绞线上。
施加加载力后,需要测量钢绞线的伸长量,可以使用测量仪器来进行测量。
测量完钢绞线的伸长量后,可以计算出钢绞线的应力值。
计算钢绞线的应力值非常重要,可以用来评估钢绞线的性能并确保工程的安全性。
根据钢绞线的应力值,可以进行进一步的设计和分析,确保建筑物的结构稳定和可靠。
总之,预应力钢绞线的张拉伸长值计算是建筑工程中的一项重要任务。
通过正确计算钢绞线的伸长量和应力值,可以确保建筑物的结构安全和可靠。
在实际的施工中,需要根据工程设计要求和测量设备来进行计算和测量。
这些计算和测量可以帮助工程师正确设计和施工预应力结构。
后张法预应力钢绞线伸长量的计算与现场测量控制发布时间:2021-05-28T14:31:54.227Z 来源:《科学与技术》2021年2月5期作者:高发学[导读] 在开展工程施工时,或多或少的都会运用到拉应力高发学云南正浩建设工程有限公司云南昆明 650000摘要:在开展工程施工时,或多或少的都会运用到拉应力与伸长值从而使双控得以实现,要想将理论与实践进行联系起来,并且将它们之间存在的误差控制在6%范围内,在对大跨径连续梁、简支板、块体拼装等结构进行施工通常会使用到后张预应力技术。
对于预应力施工来说具有很强的技术性,其中施工的关键工序主要是筋张拉,桥梁工程的安全主要受施工质量的影响,所以必须要引起相关人员的足够重视。
通常在运用该技术进行实际施工中主要接触到的钢材有:钢绞线、PC光面、刻痕钢丝、等相关材料。
如果采用后张法预应力进行施工,就需要利用到孔道方式。
笔者在掌握此项技术的过程中常常会接触钢绞线施工的方法,这种方法大多数情况下都需要利用到金属螺旋管来进行施工,本文就是针对此方法展开的论述。
关键词:后张法、钢绞线施工方法、施工准备、计算、测量方法1 施工准备:1.1 掌握图纸相关信息:当施工图纸拿到以后应最先将施工说明中关于钢绞线选用的规格进行了解,通常情况下预应力钢束的选择最适宜采用的规格是低松弛级ASTMA416-270钢绞线,其强度根据相关的标准必须要达到fpk=1860Mpa,规格主要是1×7公称直径15,24mm,控制力在锚下的数值要达到Δk=0.75 fpk Mpa。
1.2 确定计算参数:利用金属螺旋管来实现管道成孔,通过下面的表格能够将K、μ值确定:表1孔道成型方式 K值 μ值注:摘自《公路桥涵施工技术规范》1.3 材料检测:金属螺旋管在工程中的应用具体来说就是根据上述规范内容的要求进行检测材料的;锚具也是同样如此;2 理论伸长量计算:采用该技术进行张拉过程中,主要有两方面因素能够对其产生直接影响:一是由于管道在使用的过程中发生了一定的弯曲所形成的摩擦力,二是摩擦力的产生主要是由管道出现了一定程度的偏差所引起的;由于这两种因素导致施工过程中锚下所受到的控制应力顺着管壁方向逐渐降低,因此能够得出各个钢绞线段拥有不同的的伸长值。
后张法预应力钢绞线张拉伸长量的计算(全文)1、后张法预应力钢绞线张拉伸长量的计算1. 引言本章介绍后张法预应力钢绞线张拉伸长量的计算方法,并给出详细步骤和计算公式。
2. 绞距计算2.1 基本概念绞距是指一根预应力钢绞线上相邻两个绞股之间的距离。
2.2 绞距计算公式绞距计算公式为:绞距 = (绞股数-1) * 绞股间距。
3. 绞股长度计算3.1 基本概念绞股长度是指一根预应力钢绞线上一个绞股的长度。
3.2 绞股长度计算公式绞股长度计算公式为:绞股长度 = (绞股所包括的钢丝束数量 * 每束钢丝的长度) + (绞股所包括的钢帘束数量 * 每束钢帘的长度)。
4. 张拉伸长量计算4.1 基本概念张拉伸长量是指预应力钢绞线在张拉过程中的长度变化量。
4.2 张拉伸长量计算公式张拉伸长量计算公式为:张拉伸长量 = (绞股数-1) * 绞股长度。
5. 结论本文介绍了后张法预应力钢绞线张拉伸长量的计算方法,包括绞距计算、绞股长度计算和张拉伸长量计算。
通过本文提供的计算方法可以准确计算预应力钢绞线的张拉伸长量。
附件:无法律名词及注释:无2、材料验收标准范本1. 引言本章介绍材料验收标准的制定方法和内容,以及相关的验收标准范本。
2. 制定方法2.1 材料分类将需要验收的材料按照材料类型、性能等分类,确定验收标准的范围。
2.2 参考标准根据相关的国家标准、行业标准和企业标准,确定可供参考的验收标准。
2.3 制定标准根据实际需要和参考标准,制定具体的材料验收标准。
3. 验收标准内容3.1 外观要求材料的外观应符合相关标准要求,包括表面平整度、色泽、瑕疵等。
3.2 尺寸要求材料的尺寸应符合相关标准要求,包括长度、宽度、厚度等。
3.3 性能要求材料的性能应符合相关标准要求,包括强度、硬度、耐久性等。
4. 示例标准范本4.1 钢材验收标准范本根据国家标准GB/T 700-2006《碳素结构钢》,制定钢材验收标准范本。
4.2 混凝土验收标准范本根据行业标准JGJ 55-2011《建筑施工用细石混凝土及制品验收规程》,制定混凝土验收标准范本。
后张法预应力钢绞线伸长量的计算方法与控制预应力钢绞线施工时,采用张拉应力和伸长值双控,实际伸长值与理论伸长值误差不得超过6%,后张预应力技术一般用于预制大跨径简支连续梁、简支板结构,各种现浇预应力结构或块体拼装结构。
预应力施工是一项技术性很强的工作,预应力筋张拉是预应力砼结构的关键工序,施工质量关系到桥梁的安全和人身安全,因此必须慎重对待。
一般现行常接触到的预应力钢材主要:有预应力混凝土用钢绞线、PC光面钢丝、刻痕钢丝、冷拔低碳钢丝、精轧螺纹钢等材料。
对于后张法预应力施工时孔道成型方法主要有:金属螺旋管、胶管抽芯、钢管抽芯、充气充水胶管抽芯等方法。
本人接触多的是混凝土预应力钢绞线(PCstrand、1×7公称直径15,24mm,fpk =1860Mpa,270级高强底松弛),成孔方法多采用金属螺旋管成孔,本文就以此两项先决条件进行论述。
1 施工准备:1.1 熟悉图纸:拿到施工图纸应先查阅施工说明中关于预应力钢绞线的规格,一般预应力钢束采用ASTMA416-270级低松弛钢绞线,其标准强度为fpk=1860Mpa,1×7公称直径15,24mm,锚下控制力为Δk=0.75 fpk Mpa。
1.2 根据施工方法确定计算参数:预应力管道成孔方法采用金属螺旋管成孔,查下表确定K、μ取值:表1表1注:摘自《公路桥涵施工技术规范》(JTJ 041-2000)附录G-8根据钢绞线试验结果取得钢绞线实际弹性模量Ep(一般为1.9~2.04×105Mpa)1.3 材料检测:金属螺旋管根据《公路桥涵施工技术规范》(JTJ 041-2000)附录G-7之要求检测;锚具根据《公路桥梁预应力钢绞线用YM锚具、连接器规格系列》(JT/T 329.1-1997)及《公路桥梁预应力钢绞线用锚具、连接器试验方法及检验规则》(JT/T 329.2-1997)之要求检测;钢绞线根据《预应力混凝土用钢绞线》GB/T5224-2003之要求检测2 理论伸长量计算: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。
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。
后张法预应力钢绞线伸长量的计算与现场测量控制预应力钢绞线施工时,采用张拉应力和伸长值双控,实际伸长值与理论伸长值误差不得超过6%,后张预应力技术一般用于预制大跨径简支连续梁、简支板结构,各种现浇预应力结构或块体拼装结构。
预应力施工是一项技术性很强的工作,预应力筋张拉是预应力砼结构的关键工序,施工质量关系到桥梁的安全和人身安全,因此必须慎重对待。
一般现行常接触到的预应力钢材主要:有预应力混凝土用钢绞线、PC光面钢丝、刻痕钢丝、冷拔低碳钢丝、精轧螺纹钢等材料。
对于后张法预应力施工时孔道成型方法主要有:金属螺旋管、胶管抽芯、钢管抽芯、充气充水胶管抽芯等方法。
本人接触多的是混凝土预应力钢绞线(PCstrand、1×7公称直径15,24mm,f pk=1860Mpa,270级高强底松弛),成孔方法多采用金属螺旋管成孔,本文就以此两项先决条件进行论述。
1 施工准备:熟悉图纸:拿到施工图纸应先查阅施工说明中关于预应力钢绞线的规格,一般预应力钢束采用ASTMA416-270级低松弛钢绞线,其标准强度为f pk=1860Mpa,1×7公称直径15,24mm,锚下控制力为Δk= f pk Mpa。
根据施工方法确定计算参数:注:摘自《公路桥涵施工技术规范》(JTJ 041-2000)附录G-8根据钢绞线试验结果取得钢绞线实际弹性模量Ep(一般为~×105Mpa)材料检测:金属螺旋管根据《公路桥涵施工技术规范》(JTJ 041-2000)附录G-7之要求检测;锚具根据《公路桥梁预应力钢绞线用YM锚具、连接器规格系列》(JT/T )及《公路桥梁预应力钢绞线用锚具、连接器试验方法及检验规则》(JT/T )之要求检测;钢绞线根据《预应力混凝土用钢绞线》GB/T5224-2003之要求检测2 理论伸长量计算: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、张拉前的准备工作1、波纹管一布置波纹管时首先用钢筋加工环形架作为波纹管的定位架,纵向间距为1m,横向位置按设计图纸上的坐标定位,波纹管中穿有内衬管,以保证波纹管成孔质量。
二筑混凝土前应检查波纹管是否有孔洞或变形,接头处是否用胶带密封好,在与锚垫板接头处,一定要用磁带或其它东西堵塞好,以防水泥浆渗进波纹管或锚孔内。
三筑混凝土时应尽量避免振捣棒直接接触波纹管,以防漏浆堵孔。
2、钢绞线一钢绞线采用φs15.2(STM416-94a,270级,低松弛),标准强度Ryb=1860Mpa。
二钢绞线下料要在干净整洁的地面上进行,并清除表面上的锈迹及杂物,下料时用砂轮切割机切割。
三穿束前,将钢绞线理顺,用扎丝绑扎好,以防在穿束过程中钢绞线打绞,张拉时受力不均,导致有的钢绞线达不到张拉控制应力而有的则可能被拉断。
四穿束时,将钢束中单根钢绞线编号,以便张拉时做到对应编号,对称张拉。
3、预应力筋控制力计算一计算依据①设计图纸锚下控制应力N1~N3为1340 Mpa,N4为1340 Mpa。
②《公路桥涵施工技术规范》JTJ041-2000二理伦计算①计算公式:P=δ×Ag×n×1/1000×b式中:P—预应力盘的张拉力,KN;δ—预应力筋的张拉控制力,Mpa;Ag—每根预应力筋的截面积,mm2;N—同时张拉预应力筋的根数;b —超张拉系数,不超张拉的为1.0。
②参数先取中跨连续端:钢束编号:N1,N2,N3:δ中123=1340 Mpa;n=4N4:δ中4=1340 Mpa;n=4Ag=140mm2;b=1.0边跨非连续端:钢束编号:N1,N2,N3:δ边123=1340 Mpa;n=5N4:δ边4=1340 Mpa;n=4Ag=140mm2;b=1.0③计算张拉力P中跨连续端:钢束编号:N1,N2,N3:P中123=1340×140×4×1/1000×1.0=750.4 KNN4:P中4=1320×140×4×1/1000×1.0=739.2 KN边跨非连续端:钢束编号:N1,N2,N3:P边123=1340×140×5×1/1000×1.0=938 KNN4:P边4=1320×140×4×1/1000×1.0=739.2 KN二、张拉1、当浇筑混凝土强度达到设计强度的90%,同时龄期必须为三天以上方可进行张拉,张拉顺序为N1,N2,N3,N4。
成贵铁路CGZQSG-4标段犍为制梁场后张法预应力张拉计算书编制:复核:审核:目录1、计算公式 (2)2、划分计算分段 (3)3、计算钢绞线理论伸长量 (3)4、伸长量的测量 (4)后张法预应力张拉计算书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1.1预应筋伸长值ΔL的计算按照以下公式:(1)ΔL= Pp×L /Ap×EpΔL—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);1.2《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(2)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,橡胶抽拔棒的布设是否正确,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。
后张法预应力张拉伸长 量计算与测定分析一、理论伸长量计算 1、理论公式: 1根据公路桥涵施工技术规范JTJ041—2000,钢绞线理论伸长量计算公式如下: PP P E A LP L =∆ ①()()μθμθ+-=+-kx e P P kx P 1 ②式中:P P ——预应力筋的平均张拉力N,直线筋取张拉端的拉力,曲线筋计算方法见②式;L ——预应力筋的长度;A P ——预应力筋的截面面积mm 2;E P ——预应力筋的弹性模量N/mm 2;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;μ——预应力筋与孔道壁的摩擦系数;2计算理论伸长值,要先确定预应力筋的工作长度和线型段落的划分;后张法钢绞线型既有直线又有曲线,由于不同线型区间的平均应力会有很大差异,因此需要分段计算伸长值,然后累加;于是上式中: i L L L L ∆+∆+∆=∆ 21PP i p i E A L P L i =∆P p 值不是定值,而是克服了从张拉端至第i —1段的摩阻力后的剩余有效拉力值,所以表示成“Pp i ”更为合适; 3计算时也可采取应力计算方法,各点应力公式如下:()()()()111--+--⨯=i i kx i i eμθσσ各点平均应力公式为:()()ii kx i pikx e iiμθσσμθ+-=+-1 各点伸长值计算公式为:pip i E x L iσ=∆ 2、根据规范中理论伸长值的公式,举例说明计算方法:某后张预应力连续箱梁,其中425米联内既有单端张拉,也有两端张拉;箱梁中预应力钢束采用高强度低松弛钢绞线Φ,极限抗拉强度f p =1860Mpa,锚下控制应力б0==1395Mpa;K 取m,µ=;1单端张拉预应力筋理论伸长值计算:预应力筋分布图12两端非对称张拉计算:预应力筋分布图2伸长值计算如下表:若预应力钢筋为两端对称张拉,则只需计算出一半预应力筋的伸长值,然后乘以2即得总的伸长量;注:由于采用1500KN千斤顶张拉,根据实测伸长值为量测大缸外露长度的方法,则计算理论伸长值时应加缸内长度约500mm;而锚固端长约470mm,应在计算理论伸长值时扣除;由于两数对于伸长值的计算相差甚微,可以抵消,因此在计算中未记入;二、实测伸长值的测定1、预应力钢筋张拉时的实际伸长值△L,应在建立初应力后开始量测,测得的伸长值还应加上初应力以下的推算伸长值;即:△L=△L1+△L2式中:△L1——从初应力到最大张拉应力间的实测伸长值m ;△L2——初应力以下的推算伸长值m ;关于初应力的取值,根据公路规的规定,一般可取张拉控制应力的10%~25%;初应力钢筋的实际伸长值,应以实际伸长值与实测应力之间的关系线为依据,也可采用相邻级的伸长值;2、钢绞线实测伸长值的经验公式:L实=L b—L a/—L无阻 1L实=L b—L a+L a—L c—L无阻 2L实——钢绞线实际伸长量L a——张拉应力为20%б0时,梁段两端千斤顶活塞行程之和;L b——张拉应力为100%б0时,梁段两端千斤顶活塞行程之和;L c——张拉应力为10%б0时,梁段两端千斤顶活塞行程之和;L无阻——梁段两端千斤顶内钢绞线的无阻伸长量,即:L无阻=PL/E P A P对于以上公式,当钢绞线较短,角度较小时,用2式计算更接近设计伸长量;当钢绞线较长,角度较大时,用1式计算更接近设计伸长量;这是由于预应力筋的长度及弯起角度决定实测伸长量的计算公式,钢绞线较短、弯起角度较小时,摩阻力所引起的预应力损失也较小,10%~20%Σ控钢绞线的伸长量基本上反映了真实变化,0~10%的伸长量可按相邻级别10%~20%推算;钢绞线较长、弯起角度较大时,摩阻力所引起的预应力损失也较大,故初应力采用20%Σ控用20%~100%推算0~10%的伸长量更准确;3、在施工过程中直接测量张拉端千斤顶活塞伸出量的方法存在一定误差,这是因为工具锚端夹片张拉前经张拉操作人员用钢管敲紧后,在张拉到约10%б0开始到100%б0时,因钢绞线受力,夹片会向内滑动,这样通过测量千斤顶的伸长量而得到的量比钢绞线的实际伸长量偏大;因此,我们采用了量测钢绞线绝对伸长值的方法,测得的伸长值须考虑工具锚处钢绞线回缩及夹片滑移等影响,测量方法如下图3所示:4、现以图2所示的预应力钢绞线为列介绍实际伸长值计算方法:对于多束群锚式钢绞线我们采用分级群张法,图2中钢绞线为7束,采用1500KN 千斤顶,根据不同应力下实测伸长值的量测,最后得出总伸长值及与设计伸长值的偏差如下表,并且用与设计伸长值的偏差是否在±6%之内来校核;预应力钢筋编号理论伸长值mm左端右端左端右端实测伸长值mm伸长值偏差% 20%б控/50%б控б控50%б控/б控11 605 69/94 54/183 195 21/24412 605 67/97 61/179 199 19/26613 605 63/91 58/181 197 18/23914 605 65/98 51/178 198 22/238 595注:由于钢绞线右端伸长值大于200mm,千斤顶需要倒一次顶才能完成张拉,因此右端出现了在50%б控时的两个读数,分别表示在从初应力张拉到50%б控时的读数和千斤顶倒顶后张拉到50%б控时的读数;三、问题与思考经张拉实践发现,预应力钢筋的实际伸长值与理论伸长值之间有一定的误差,究其原因,主要有:预应力钢筋的实际弹性模量与计算时的取值不一致;千斤顶的拉力不准确;孔道的摩擦损失计算与实际不符;量测误差等;特别是弹性模量的取值是否正确,对伸长值的计算影响较大;必要时,预应力钢筋的弹性模量、锚圈口及孔道摩阻损失应通过试验测定,计算时予以调整;。
后张法预应力钢绞线伸长量的计算作者:怡海风行后张法预应力钢绞线伸长量的计算与现场测量控制预应力钢绞线施工时,采用张拉应力和伸长值双控,实际伸长值与理论伸长值误差不得超过6%,后张预应力技术一般用于预制大跨径简支连续梁、简支板结构,各种现浇预应力结构或块体拼装结构。
预应力施工是一项技术性很强的工作,预应力筋张拉是预应力砼结构的关键工序,施工质量关系到桥梁的安全和人身安全,因此必须慎重对待。
一般现行常接触到的预应力钢材主要:有预应力混凝土用钢绞线、PC光面钢丝、刻痕钢丝、冷拔低碳钢丝、精轧螺纹钢等材料。
对于后张法预应力施工时孔道成型方法主要有:金属螺旋管、胶管抽芯、钢管抽芯、充气充水胶管抽芯等方法。
本人接触多的是混凝土预应力钢绞线(PCstrand、1×7公称直径15,24mm,f pk=1860Mpa,270级高强底松弛),成孔方法多采用金属螺旋管成孔,本文就以此两项先决条件进行论述。
1 施工准备:1.1 熟悉图纸:拿到施工图纸应先查阅施工说明中关于预应力钢绞线的规格,一般预应力钢束采用ASTMA416-270级低松弛钢绞线,其标准强度为f pk=1860Mpa,1×7公称直径15,24mm,锚下控制力为Δk=0.75 f pk Mpa。
1.2 根据施工方法确定计算参数:预应力管道成孔方法采用金属螺旋管成孔,查下表确定K、μ取值:表1注:摘自《公路桥涵施工技术规范》(JTJ 041-2000)附录G-8根据钢绞线试验结果取得钢绞线实际弹性模量Ep(一般为1.9~2.04×105Mpa)1.3 材料检测:金属螺旋管根据《公路桥涵施工技术规范》(JTJ 041-2000)附录G-7之要求检测;锚具根据《公路桥梁预应力钢绞线用YM锚具、连接器规格系列》(JT/T 329.1-1997)及《公路桥梁预应力钢绞线用锚具、连接器试验方法及检验规则》(JT/T 329.2-1997)之要求检测;钢绞线根据《预应力混凝土用钢绞线》GB/T5224-2003之要求检测2 理论伸长量计算: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。
2.1 计算公式:《公路桥梁施工技术规范》(JTJ 041-2000)中关于预应筋伸长值ΔL的计算按照以下公式(1):ΔL=Pp×L Ap×EpΔL—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);《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(2):Pp=P×(1-e-(kx+μθ))kx+μθP—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,分段后为每分段中每段曲线段的切线夹角(rad);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或为公式1中L值;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。
从公式(1)可以看出,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,弹性模量则常出现Ep’=(1.96~2.04)×105Mpa的结果,这是由于实际的钢绞线的截面积并不是绝对的140mm2,而进行试验时并未用真实的钢绞线截面积进行计算,根据公式(1)可知,若Ap有偏差,则得到了一个Ep’值,虽然Ep’并非真实值,但将其与钢绞线理论面积相乘所计算出的ΔL却是符合实际的,所以要按实测值Ep’进行计算。
公式2中的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等,各个因素在施工中的变动很大,还有很多是不可能预先确定的,因此,摩擦系数的大小很大程度上取决于施工的精确程度。
在工程实施中,最好对孔道磨擦系数进行测定(测定方法可参照《公路桥梁施工技术规范》(JTJ 041-2000)附录G-9),并对施工中影响磨擦系数的方面进行认真的检查,如波纹管的三维位置是否正确等等,以确保摩擦系数的大小基本一致。
实际计算可根据表1选取参数。
3 划分计算分段:整束钢绞线在进行分段计算时,首先是分段(见图1):3.1 工作长度:工具锚到工作锚之间的长度,图1中工作段AB长度=L,计算时不考虑μ、θ,计算力为A点力,采用公式1直接进行计算,Pp=千斤顶张拉力;3.2 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。
每一段的终点力就是下一段的起点力,例如靠近张拉端第一段BC的终点C点力即为第二段CD的起点力,每段的终点力与起点力的关系如下式:Pz=Pq×e-(KX+μθ)(公式3)Pz—分段终点力(N)Pq—分段的起点力(N)θ、x、k、μ—意义同上各段的起终点力可以根据公式3从张拉端开始进行逐步的计算。
3.3 根据每一段起点力Pq代入公式2中求出每一段平均张拉力Pp。
3.4 根据Pp代入公式1计算出每一段的伸长值ΔL,相加后得出全长钢绞线伸长量。
4 算例:已知构件钢束布置如图1所示,曲线段钢束半径600cm,预应力筋采用Φ15.24的钢绞线束,f pk=1860Mpa,锚下(张拉)控制力为Δk=0.75 f pk=1395Mpa,Ep=1.95×105 Mpa,孔道采用金属螺旋管。
采用分段计算理论伸长量。
解:根据图1所示共分为:AB、BC、CD、DE、EF、GF共6段进行计算。
曲线段CD的θ:arc tg(19.46/151.58)=0.1277rad曲线段EF的θ:arc tg(19.46/151.58)=0.1277rad 表2根据锚下(张拉)控制力为Δk=0.75 f pk=1395Mpa及锚圈口摩阻损失(一般规定不大于3%,也可根据《公路桥梁施工技术规范》(JTJ 041-2000)附录G-9测得,这里计算取3%)计算千斤顶张拉力P=1395×140×(1+3%)=201159N(每根);根据公式1计算工作长度(AB)段的伸长量:ΔL1=201159×60140×1.95×105ΔL1=4.42mm根据表2中参数计算当k=0.0015,μ=0.2各段伸长量:表3分段x(mm)θ(rad)kx+μθ e-(kx+μθ)起点力Pq 终点力Pz Pp △LBC 199.4 0 0.000299 0.99970094 195300.0 195241.6 195270.8 1.4 CD 1532.2 0.1277 0.027838 0.97254561 195241.6 189881.4 192549 10.8 DE 100.6 0 0.000151 0.99984911 189881.4 189852.7 189867 0.7 EF 1532.2 0.1277 0.027838 0.97254561 189852.7 184640.4 187234.5 10.5 FG 990.3 0 0.001485 0.99851565 184640.4 184366.3 184503.3 6.7当k=0.0015,μ=0.2总伸长量ΔL=4.42+1.4+10.8+0.7+10.5+6.7≈35mm根据表2中参数计算当k=0.0015,μ=0.25各段伸长量:表4分段x(mm)θ(rad)kx+μθe-(kx+μθ)起点力Pq 终点力Pz Pp △L BC 199.4 0 0.000299 0.99970094 195300.0 195241.6 195270.8 1.4 CD 1532.2 0.1277 0.034223 0.96635569 195241.6 188672.8 191938.5 10.8 DE 100.6 0 0.000151 0.99984911 188672.8 188644.4 188658.6 0.7 EF 1532.2 0.1277 0.034223 0.96635569 188644.4 182297.5 185452.9 10.4 FG 990.3 0 0.001485 0.99851565 182297.5 182027.0 182162.2 6.6当k=0.0015,μ=0.25总伸长量ΔL=4.42+1.4+10.8+0.7+10.5+6.6≈34mm5 计算现场控制伸长量范围:根据《公路桥梁施工技术规范》(JTJ 041-2000)12.8.3条规定“实际伸长值与理论伸长值的差值应控制在6%以内,否则应暂停张拉,待查明原因并采取措置予以调整后,方可继续张拉”。
从上述例题中不难看出,其它参数正确的情况下,当μ=0.2时ΔL=35mm,符合规范规定的控制范围是32.9~37.1mm,当μ=0.25时ΔL=34mm,符合规范规定的控制范围是32~36mm。
但在实际施工时由于管道成型后表面特征是否光滑、表面是否有锈斑,位置偏差大小,弯道位置及角度是否正确、成型管道内是否漏浆等因素影响,规范中提供的μ是一个变值,根据表1中提供,变化范围为0.2~0.25,所以上述例题计算出的伸长量的实际控制范围应是32~37mm。
6 张拉时钢绞线实际伸长量的测量方法钢绞线实际伸长量的测量方法有多种多样,目前使用较多的是直接测量张拉端千斤顶活塞伸出量的方法,我认为这样的测量方法存在一定的误差,这是因为工具锚端夹片张拉前经张拉操作人员用钢管敲紧后,在张拉到10%σk时因钢绞线受力,夹片会向内滑动,张拉到20%σk时,夹片又会继续向内滑动,这样通过测量千斤顶的伸长量而得到的10%~20%σk 的伸长量比钢绞线的实际伸长值长1~2mm,若以10%~20%σk的伸长量作为0%~10%σk 的伸长量,哪么在0%~20%σk的张拉控制段内,钢绞线的伸长量就有2~3mm的误差。
从20%σk张拉到100%σk时,钢绞线的夹片又会向内滑动一点,按最小值滑动量计算单端钢绞线的伸长量就有3~4mm的误差,两侧同时张拉时共计有约6~8mm的误差(误差值的大小取决于工具锚夹片打紧程度),但是张拉力是达到的。