预应力混凝土梁张拉伸长量的计算方法及其施工控制

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预应力混凝土梁张拉伸长量的计算方法及其施工控制

预应力混凝土梁的张拉伸长量计算及其施工控制是保证结构质量和安全的关键环节。预应力张拉伸长量是指在张拉过程中,预应力筋因受力而产生的弹性变形长度。其计算方法主要基于胡克定律,即伸长量与张拉力和预应力筋的长度成正比,与截面积和弹性模量成反比。公式为:ΔL=(P·L)/(A·E),其中ΔL为伸长量,P为张拉力,L为预应力筋长度,A为截面积,E为弹性模量。

在实际施工中,需考虑多种影响因素,如锚具变形、钢筋松弛、管道摩阻等。因此,理论计算值应结合现场实际情况进行修正。例如,管道摩阻会导致内力分布不均,需通过分段张拉或超张拉来补偿损失。

施工控制方面,首先应对设备标定,确保张拉力准确;其次严格按设计要求操作,监控张拉力和伸长量是否匹配;最后做好记录分析技术交底-北京建工集团-通用-预制外墙板构造防水,及时调整偏差。通过精确控制张拉伸长量,可有效提高结构性能,延长使用寿命。

按施工图纸要求,当混凝土强度达到设计强

总325期第2期 2001年2月

数运工程》 Port&WaterwayEngineering

Total 325 No. 2 Feb.. 2001

从以上两式可见:式(1)是取初应力) 20%控,将张拉力在20%~100%之间的钢绞 线伸长量看成是不受摩阻力影响的,按完全弹性 形变变化,用虎克定律反算0%~100%)的总伸 长量;式(2)是将张拉应力在(10%~20%)∑控之 间的伸长量的差值乘以2作为0%~20%之间的 伸长量。也即取初应力为10%控采用相邻级别 (10%~20%)的伸长量作为初应力的伸长量推 算值。两式的比较可见从初应力值到100%控 阶段的伸长值较为准确,其误差可以忽略所以 要准确计算出钢绞线的实际伸长量就必须适当 的选取初应力值。将连续箱梁?1~#10块的张拉数 据分别采用式(1)、式(2)计算并列表统计(表1)。 通过对以上数据的分析得出:钢绞线较短 角度较小时(即"1~"6块)用式(2)所得出实际伸 长量更接近设计伸长量;钢绞线较长、角度较大 时式(1)更接近设计伸长量。这是因为摩阻力是 随着钢绞线的长度和弯曲角度的增大而增大的 预应力管道由直线和曲线两部分组成。张拉时 钢绞线将沿管道壁滑移而产生摩擦力,使钢绞线 中的预应力由张拉端向跨中方向递减。钢绞线在 任意两截面间的应力差值,就是此两截面由摩擦 所引起的预应力损失值。摩擦损失,主要是由于 管道的弯曲和管道位置偏差两部分产生。对于直 线管道,由于施工中位置偏差和孔壁不光滑等原 因,局部孔壁仍有与钢绞线接触而引起摩擦损 失,一般称此为管道偏差影响(或长度影响)摩擦 损失,其数值较小;对于弯曲部分的管道,除存在 上述管道偏差影响之外,还存在因管道弯转,钢 绞线对弯道内壁的径向压力引起的摩擦损失,将 此称为弯道影响损失,其数值较大,并随钢绞线 弯曲角度之和的增加而增加。曲线部分摩擦损失 是由以上两部分影响形成,故要比直线部分摩擦 损失大得多。

L实一钢绞线实际伸长量(cm); L一张拉应力为100%o时梁段两端千 斤顶活塞行程之和(cm); a一张拉应力为20%o时梁段两端千斤 顶活塞行程之和(cm); L无阻一梁段两端千斤顶内钢绞线的无阻伸 长量(cm)即: L无阳=PL/EA)

其中:P一钢绞线张拉端的张拉力(N); L一钢绞线在干斤顶内的长度(cm); Eg—钢绞线弹性模量(N/mm²); A一钢绞线的面积(mm²)。

式中:L实一钢绞线实际伸长量(cm); L一张拉应力为10%0时梁段两端千斤 顶活塞行程之和(cm); L一管道内钢绞线长度(cm); L总一管道内钢绞线与千斤顶内钢绞线总 长(cm); 其余符号同前。

弯道影响引起的摩擦力对伸长量的影响12]

设钢绞线与曲线管道内壁相贴,并取微段钢 绞线d1为脱离体(图1),其相应的弯曲角为do 曲率半径为R则d1=Rd0。由此可求得微段钢

总325期第2期 2001年2月

R1 主墩钢绞线张拉数

注:钢束编号含意为:22、23为墩身编号,N、T分别表示钢束 为腹板、顶板钢束,数字n(1~10)为挂蓝施工块段编号,a、b、c、 为每块段的钢束编号

数运工程》 Port&WaterwayEngineering

Total 325 No. 2 Feb.. 2001

绞线与弯道壁间的径向压力为:

dN, = N,dl = Psin 2

钢绞线与管道壁间的摩擦系数设为μ,则 绞线d1的弯道影响摩擦力为:

dF=fidl=Nμdl=μdN=μPde

中P一预应力筋的张拉力; N一单位长度内预应力筋对弯道内壁的径 向内力; f一单位长度内预应力筋对弯道内壁的摩 擦力; d0一弯曲角(rad)。

管道偏差引起的摩擦力。假设管道具有正负 偏差,并假定其平均曲率半径为R(图2)。同理

假定钢绞线与平均曲率半径为R的管道相贴,且 与微段直线钢绞线d1相应的弯曲角为d0”,则钢 绞线与管壁间的d1段内的径向压力为:

故d1段内的摩擦力为:

dF2=μ dP2≈μ P dl R

总325期第2期 2001年2月

含水率等于或略大于最佳含水率,必要时,要进 行补充洒水。碾压时的轮迹及行速严格按规范要 求进行。 施工使用的压实机械有两种:第一种是进口 宝马振动压路机,规范中对碾压的具体操作方法 不是很详细,只要碾压6~8遍,经过观测与摸 索,发现对级配碎石这种结合料的结构层,开始 宜静压,使其成形并有一定的密实度,接着宜用 微振及大振动,使结构层内部密实,碾压一直进 行直至要求的密实度为止。严禁从振动碾压结束 碾压工作,振动碾压虽可以使深层材料合理嵌 挤、锁结,增强材料间作用db22/t 3425-2023 环境影响后评价技术规范 生态影响类,但对无结合料并在静 压下已趋于密实的表层结构却有破坏作用,降低 其密实度。经对比施工,得出碾压程序为:碾压

令k=μ/R2为管道的偏差系数则 dF2 = kPdl 弯道部分的总摩擦力为

数运工程》 Port&WaterwayEngineering

Total 325 No. 2 Feh..2001

14cm厚时静压2遍、微振1遍、大振2遍、静压 遍便可达到密实的要求;碾压28cm厚时,静压2 遍、微振1遍大振4遍、微振1遍、静压2遍便可 达到密实的要求。第二种压实机械是12t振动压 路机,按规范要求压实厚度不得超过20cm,级配 碎石底基层必须分两层施工成形,需碾压8~11 遍。经对比施工,得出碾压程序为:静压2遍、低 档振压2遍、高档振压4遍、静压2遍便可达到密 实的要求。碾压要控制含水率与遵守碾压程序相 结合,并及时检测碾压结果,才能做到经济合 理。碾压时要注意均匀性,避免产生薄弱地点和 过强地点。过强和过弱地点反映出结构层的不均 匀性,对结构层的强度有不利影响,同时对弯沉 的检测具有很大的影响。

(1)波纹管的布置力求准确,在平、竖弯的起 弯点、1/4曲线点、曲中点、3/4曲线点都应布置 定位钢筋。 (2)按时对干斤顶进行标定及调试。 (3)浇筑混凝土时要及时清洗波纹管。 (4)穿束时要保证钢绞线没油污并对钢绞线 进行编号防止钢绞线扭在一起增加有效长度。 (5)安装工作锚和工具锚时都要尽量敲紧夹 片以减少回缩。 (6)张拉速度不宜过快。 (7)张拉后要及时作标记观测是否有滑丝。 (8)张拉后应尽早压浆

dF=dF+dF2=P(μd0+kdl)

经对预应力混凝土梁实际伸长量的不同公式 计算结果分析初步探讨了初应力值的取值准则 分析计算及施工中影响伸长量的因素墩柱及系梁施工方案,并对这些 因素进行有效控制取得较为满意的效果。

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