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后张法预应力钢绞线张拉伸长值的讨论
  来源:钢绞线厂家 发布时间:2017-10-31 15:47 阅读:次 【字体:

(一) 预应力钢绞线前言
依据《客运专线预应力混凝土预制梁暂行技术条件》,预施应力值以油压表读数爲主,
以预应力筋伸长值作校核,按预应力筋实践弹性模量计算的伸长值与实测伸长值相差不应大于±6%。因而, 在预应力张拉施工中,必定遇到预应力筋的张拉实际伸长值的计算和实践实践伸长值的量测,而实际伸长值的计算必定牵扯出预应力筋的无效计算长度。本文将以京石线JS-3标32米箱梁爲例,在上面辨别叙说讨论。
(二) 工程概略
京石时速350公里客运专线铁路JS-3标无砟轨道后张法预应力混凝土简支箱梁爲双线
单室箱梁,采用图纸爲通桥(2008)2322A系列。其中32米箱梁采用图纸爲通桥(2008)2322A-Ⅱ,其预应力筋全部采用规格φ15.2的钢绞线。
(三)无效计算长度确实定
钢绞线在梁长度方向的散布是平面的,其在梁的高度方向和梁的宽度方向都有弯折,
我们称其爲平弯和竖弯,关于直线段与曲线段组成的曲线预应力筋,张拉伸长值要分开计算,如今我们以N3爲例,讨论无效计算长度的计算。
依据N3预应力筋平弯大样图与N3预应力筋立面大样图(见图1),我们先将图示的
1/2剖面分爲5段,AB段(长度方向1786mm),BC段(长度方向2088mm),CD段(长度方向4664-1786-2088=790mm),DE段(长度方向2264mm),EF段(长度方向9232mm)。


在计算预应力筋的无效计算长度时,需留意以下两点:
1. 由于任务锚到工具锚之间的这一段预应力筋异样有受力伸长,且经过摩阻实验得
到的预应力钢筋与孔道壁的摩擦系数 u与孔道每米部分偏向对摩擦的影响系数 k,都思索了这一段的钢绞线,所以钢绞线的无效计算长度必需加上任务锚到工具锚这一段。而不同厂家的千斤顶的长度与锚具厚度常常是不同的,因而这一段预应力筋的长度,需现场量测(我施工点爲628mm)。
2. 关于预应力筋在程度面的投影或垂直面的投影存在曲线的,实际上应应用微积分
的办法,将曲线段划分爲N个投影爲直线的小段,算这一小段预应力筋长度,再积分起来才是这一曲线段的预应力筋的无效计算长度。但依据图纸,我们发现预应力筋在程度面或垂直面的曲线投影,其弧长都是远远小于其曲率半径。爲简便计算,我们便思索将其简化爲直线计算,即以为该弧线与衔接弧线两端点的弦长相等。经过计算,我们发现用微积分计算出的曲线段无效计算长度与简化计算出的曲线段无效计算长度差异十分巨大。(以N3的LBC爲例,差异还不到1毫米。)
(四)实际伸长值的计算
后张法预应力钢绞线在张拉进程中,次要遭到以下两方面要素的影响:一是管道弯曲影响惹起的摩擦力,二是管道偏向影响惹起的摩擦力,招致钢绞线张拉时,锚下控制应力沿着管壁向梁跨中逐步减小,因此每一段的钢绞线的伸长值也是不相反的。 
依据《修建施工手册》(第四版,中国修建工业出版社),曲线筋的张拉伸长值ΔL,可按下式准确计算:
式中:ΔL—各分段预应力筋的实际伸长值(mm);
Pj—各分段预应力筋的张拉力;
LT—预应力筋的分段长度(mm);
Ap—预应力筋的截面面积(mm2);
Es—预应力筋的弹性模量(Mpa);
θ—从张拉端至计算截面曲线孔道局部切线的夹角之和,分段后爲每分段中各曲线
段的切线夹角和(rad);
x—从张拉端至计算截面的孔道长度;
k—孔道每束部分偏向对摩擦的影响系数,管道弯曲及直线局部全长均应思索该影响; (管道磨阻实验确定)
μ—预应力筋与孔道壁之间的磨擦系数。(管道磨阻实验确定)
需求留意的是,钢绞线的弹性模量Es对张拉伸长值的影响较大,它的取值能否正确,对计算预应力筋伸长值有间接影响。此外,厂家消费的钢绞线的实践截面积普通都取正公差,而我们计算钢绞线实际伸长值时,所取的截面积往往取的是实际面积。而依据《修建施工手册》(第四版,中国修建工业出版社),曲线筋的张拉伸长值ΔL可近似计算爲:
那麼由于停止实验时也并未用真实的钢绞线面积计算,而是采用偏小的实际值代入公式停止计算,依据公式(3)可知,若Ap偏小,则失掉了偏大的Ep’值,虽然Ep’并非真实值,但将其代入公式(2),与偏小的实际面积Ap相乘,所计算出的ΔL却是契合实践的。
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,这两个值经过现场管道摩阻实验得出。而这两个值的的大小取决于多方面的要素:管道的成型方式、力筋的类型、橡胶管的布设地位能否正确,偏向大小,弯道地位及角度等等,因而现场必需对预应力管道成型重点控制。
停止分段计算时,接近张拉端第一段的起点力即爲第二段的终点力,每段的起点力与终点力的关系如下式:
Pz—分段起点力(N) 
Pj—分段的终点力(N)
θ、x、k、μ—意义同上
其他各段的起起点力可以从张拉端开端停止逐渐的计算。
上面以预制箱梁的N3管道爲例,进一步阐明伸长量的计算办法。
1. 50%张拉伸长值计算
依据管道摩阻实验报告,孔道每束部分偏向对摩擦的影响系数k爲0.001331,预应力筋与孔道壁之间的磨擦系数μ爲0.565。依据设计图,其他参数列表如下:
设计应力 δk(Mpa) 930
预应力钢筋截面面积 Ay(mm2) 1260
预应力钢筋50%张拉的设计张拉值 P1(N) 1171800
施工时张拉力 P1实(N) 1171800
预应力钢筋的弹性模量 Eg(Mpa) 198000
预应力钢筋100%张拉的设计张拉值 P2(N) 1729261.8
施工时张拉力 P2实(N) 1729261.8

依据图纸和工艺要求,张拉时需求先拉至初应力,关于50%张拉,目的是使钢绞线绷直,并开端进入受力任务形态,其初应力大小爲0.2*P2。关于100%张拉,初应力就是50%张拉的设计张拉值(锚外张拉力)。
关于50%张拉,Pj=P1-P2*0.2=1171800-1729261.8*0.2=825947.64(N)
又由于已知L与α,代人K值u值,可知:
线段 L(m) α (rad) kL+uα e-(kl+uα) Pz起点力(N) 伸长值(m)
AB 0.65 0 0.00086515 0.999135224 556979.7205 0.001451794
BC 1.815 0 0.002415765 0.997587151 556116.7286 0.004050714
CD 2.107 0.1396 0.081678417 0.921568272 512499.5325 0.004510028
DE 0.795 0 0.001058145 0.998942415 511957.5205 0.001632282
EF 2.268 0.1134 0.067089708 0.935111311 478737.268 0.00450147
FG 9.232 0 0.012287792 0.987787395 472890.6386 0.01760726
100%张拉总计长度
△L2(mm)
67.5
取值范围(mm) 63 72
由以上计算可知,最终伸长值: △L=△L 1+△L 2=100+67.5=167.5(mm)
由于标准要务实测伸长值与实际伸长值相比,误差在6%以内,所以实测伸长值的量取后果需在范围(157mm,178mm)内。
(五)实测伸长值
在钢绞线预应力张拉时,钢绞线的外露局部,大局部被锚具和千斤顶所包裹,钢绞线的张拉伸长量无法在钢绞线上间接测量,故只能用测量张拉千斤顶的活塞行程,计算钢绞线的张拉伸长值,但同时还应减掉钢绞线张拉全进程的锚塞回缩量。(参阅《公路桥涵施工技术标准》)普通计算式爲:
L= L1+ L2-b-c                                            (5)
式中:
L1:爲从初始拉力至张拉设计控制拉力间的千斤顶活塞的张拉行程;
L2:爲初始拉力时的推算伸长值(按标准规则推算求得);
b:工具锚锚塞回缩量;
c:任务锚锚塞回缩量。
需求留意的是b值的量取和c值的量取:
1.b值的量取。在钢绞线开端张拉,当千斤顶张拉力,到达钢绞线张拉至初始拉力
(依据通桥(2008)2322A-Ⅱ,50%张拉时, 初始拉力爲设计控制拉力的20%,100%张拉时爲50%张拉的设计张拉值(锚外张拉力)),已把松弛的预应力钢绞线拉紧,此时应将千斤顶充沛固定,准确量取从千斤顶工具锚锚环外露端面至钢绞线外露端头的长度b1,当千斤顶张拉力,到达钢绞线预应力张拉设计控制拉力时,再量取从千斤顶工具锚锚环外露端面至钢绞线外露端头的长度b2,工具锚锚塞回缩量b= b1- b2 。
2.c值的量取。目前钢绞线预应力张拉施工以运用YCW型液压千斤顶爲主,该千斤顶与任务锚接触处,设有一块限制任务锚夹片在张拉进程位移的限位板,钢绞线在张拉时任务锚夹片跟随钢绞线的拉伸,向后挪动至限位板凹槽的底部,对钢绞线得到约束,当千斤顶将钢绞线张拉至设计控制张拉力,在回油抓紧钢绞线的瞬时,钢绞线弹性膨胀,任务锚夹片跟随膨胀向锚环孔内位移,随行将钢绞线锚固,这就是任务锚锚塞回缩的全进程。任务锚锚塞回缩位移后,将惹起钢绞线张拉力的减小,减小量及补偿办法见后述。张拉终了卸掉千斤顶后,在任务锚处测量任务锚夹片在锚环处的外露长度C2,当预应力钢绞线由很多单根组成时应每根量测,取其均匀值,普通至多测量三处,千斤顶限位板凹槽深度已知爲C1,则任务锚锚塞回缩量C= C1- C2。任务锚锚塞回缩量除与锚具硬度等有关外,还与钢绞线直径有关,任务锚回缩量大小与钢绞线直径大小成正比。
以预制箱梁的N3管道爲例,进一步阐明伸长量的实测办法(限位板槽深7mm,L2取0值)。
某榀梁停止50%张拉时的的实测伸长值如下表示:
钢束
编号
端别 张拉力值(KN) 油表读数
(MPa)
活塞伸出量(mm) 工具锚钢绞线外露量(mm) 任务锚夹片外露量(mm)
N3
石家庄端 20%张拉力 6.05 A:15 E:136 \
50%张拉力 20.5 B:70 F:133 I: 4
北京端 20%张拉力 6.05 C:12 G:134 \
50%张拉力 20.5 D:68 H:132 J: 3
算计 伸长量0: 99
依据上文实际伸长值计算局部,可知,50%张拉总计长度△L1=100(mm),可知实测伸长值与实际值之间的差异爲1%,满足标准的要求(实际伸长值与实测伸长值误差在6%以内)。
2、50%张拉至终张拉的实测伸长值。
钢束编号 初始应力
(MPa)
控制应力
(MPa)
量   测   钢   束   伸   长   ( mm )
初始应力 控制应力 任务锚夹片外露量
(mm)
应力值/    油表值 应力值/    油表值 活塞伸出量 钢绞线外露量 活塞伸出量 钢绞线外露量
石A 京C 石E 京G 石B 京D 石F 京H 石I 京J
N3东 15.4 22.73 38 40 132 131 76 79 130 129 4 3
算计 伸长量l0=[(B-A)-(E-F)-(7-I)+(D-C)-(G-H)-(7-J)]: 66
整个张拉进程的总伸长值L=99+66=165
依据上文实际伸长值计算局部, 50%张拉至终张拉的伸长值爲67.5,可知实测伸长值与实际值之间的差异爲2.2%,而最终实际伸长值爲167.5,计算失掉实测伸长值与实际值之间的差异爲1.5%,都满足标准的要求(实际伸长值与实测伸长值误差在6%以内)。
(六) 完毕语
经过施工理论,对运用该办法施工的预制箱梁的钢绞线伸长值、锚塞回缩量等停止剖析,均契合铁科技[2004]120号《客运专线预应力混凝土预制梁暂行技术条件》,张拉完成时的上拱度量测后果也与设计计算后果相符。因而,证明本办法是契合设计要求的,是可行的,可用于指点钢绞线预应力张拉施工工艺的计算、量测。
最初要阐明的是,我们仅是将现行标准中准确计算法及施工中误差较小的测量办法作了复杂的引见,希望能起到抛砖引玉的作用。由于我们程度无限,缺乏之处,尚请批判指正。
参考文献
1、《修建施工手册》(第四版,中国修建工业出版社)


2、铁科技[2004]120号.客运专线预应力混凝土预制梁暂行技术条件
3、中华人民共和国行业规范:公路桥涵施工技术标准(JTJ041-2000)。


4、《时速350公里客运专线铁路无砟轨道后张法应力混凝土简支箱梁(双线)》(图号:通桥(2008)2322A-Ⅱ)
 
 
 
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