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后张法预应力钢绞线张拉伸长值的计算

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后张法预应力钢绞线张拉伸长值的计算

(一)工程概况

NC-WJ1标成章互通主线桥位于常州武进区成章南,半幅桥宽17.0m,全长692.85m.其中跨越239省道的第五联采用现浇预应力连续箱梁,桥梁跨径布置为左幅 (2-27+2-28+2-19.75)m;右幅 (2-19.75+2-28+2-27)m,下部结构第21-23#采用独柱墩,其余采用双柱墩.

(二)结构设计形式

第五联现浇预应力箱梁采用单箱三室直腹板断面,梁高1.6m,混凝土设计标号为C50.纵向预应力束采用低松弛预应力钢绞线配OVM15-15型预应力钢绞线锚具和OVM15-15L型预应力钢绞线锚具连接器,预应力钢绞线N1,N2,N3,N7,N8,N9采用单端张拉,N4,N5,N6采用双端张拉,横向预应力束采用低松弛预应力钢绞线配 OVM15-15型预应力钢绞线锚具和OVM15-15P型固定P锚,预应力钢绞线N1,N2采用单端张拉.

预应力钢绞线钢束采用ASTMA416-270级低松弛预应力钢绞线,其标准强度为Rby=1860Mpa,锚下张拉控制力为Δk=0.75RbyMpa.

钢绞线

(三)后张法预应力钢绞线理论伸长值计算公式说明及计算示例

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,导致预应力钢绞线张拉时,锚下控制应力沿着管壁向梁跨中逐渐减小,因而每一段的预应力钢绞线的伸长值也是不相同的.

《公路桥梁施工技术规范》(JTJ 041-2000)中关于预应筋伸长值的计算按照以下公式:ΔL=(1)

Pp=(2)

式中:ΔL—各分段预应力筋的理论伸长值(mm);

Pp—各分段预应力钢绞线筋的平均张拉力,注意不等于各分段的起点力与终点力的平均值(N);

L预应力钢绞线筋的分段长度(mm); Ap—预应力钢绞线筋的截面面积(mm2); Ep—预应力钢绞线筋的弹性模量(Mpa);

P预应力钢绞线筋张拉端的张拉力,将预应力钢绞线分段计算后,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,分段后为每分段中各曲线 段的切线夹角和(rad);

x—从张拉端至计算截面的孔道长度,整个分段计算时x等于L(m); k—孔道每束局部偏差对摩擦的影响系数(1/m),管道弯曲及直线部分全长均应考虑该影响;μ—预应力钢绞线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,预应力钢绞线的弹性模量Ep是决定计算值的重要因素,它的取值是否正确,对计算预应力钢绞线筋伸长值的影响较大.Ep的理论值为Ep=(1.9~1.95)×105Mpa,而将预应力钢绞线进行检测试验,弹性模量则常出现Ep'=(1.96~2.04)×105Mpa 的结果,这是由于实际的预应力钢绞线的直径都偏粗,而进行试验时并未用真实的预应力钢绞线面积进行计算,采用的是偏小的理论值代入公式进行计算,根据公式Ep=可知, 若Ap偏小,则得到了偏大的Ep'值,虽然Ep'并非真实值,但将其与预应力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是后张法预应力钢绞线伸长量计算中的两个重要的参数,这两个值的的大小取决于多方面的因素:管道的成型方式,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,预应力钢绞线波纹管的布设是否正确,偏差大小,弯道位置及角度等等,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,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. 进行分段计算时,靠近张拉端第一段的终点力即为第二段的起点力,每段的终点力与起点力的关系如下式: Pz=Pqe-(KX+μθ)

(3)Pz—分段终点力(N) Pq—分段的起点力(N) θ,x,k,μ—意义同上

其他各段的起终点力可以从张拉端开始进行逐步的计算.

下面以现浇箱梁22-23跨预应力钢绞线的伸长量计算为例,进一步说明伸长量的计算方法.

纵向预应力钢绞线N4,N5,N6,横向横隔梁预应力钢绞线N1,N2钢束大样图(图1)及N4坐标表如下(表1):(其余略)


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