48m连续梁张拉控制应力调整计算

新建成都至蒲江铁路工程CPZQ-1标（DK6+190.0）成都西特大桥(32+48+32)m连续梁纵向预应力筋张拉控制应力调整计算中国中铁二局中铁二局股份有限公司成都至蒲江铁路站前工程项目经理部2014.05成都新建成都至蒲江铁路工程CPZQ-1标（DK6+190.0）成都西特大桥(32+48+32)m连续梁纵向预应力筋张拉控制应力调整计算计算：复核：审核：中铁二局股份有限公司成都至蒲江铁路站前工程项目经理部2014.05成都目录1编制依据...........................................-1-2适用范围...........................................-1-3工程概况...........................................-1-4设计预应力损失.....................................-2-4.1预应力损失计算参数.............................-2-4.2工程实例......................................-2-4.2.1管道摩阻系数的测定........................-2-4.2.2锚口摩阻和喇叭口摩阻的测定................-4-5张拉控制应力的调整..................................-5-5.1调整锚下控制应力和锚外控制应力.................-5-5.1.2计算施工锚下控制应力.........................-6-5.2计算的结果与分析...............................-7--1-1编制依据⑴新建成都至蒲江铁路工程成都西特大桥（32+48+32）m双线预应力混凝土连续箱梁图号：《成蒲施桥-01-T-05》⑵国家和铁路总公司相关方针政策、规范、验收标准及施工指南等；⑶中铁二局股份有限公司修建类似工程的经验。2适用范围适用于新建成都至蒲江铁路站前工程成都西特大桥五联（32+48+32）m连续梁纵向预应力体系。3工程概况本连续梁采用两向预应力体系，即为纵向、竖向。⑴纵向预应力筋采用抗拉强度标准值为fpk=1860Mpa，弹性模量为Ep=195Gpa，公称直径为15.20mm的高强度钢绞线。顶板、腹板及底板纵向预应力每根管道均采用9根/束；采用外径87mm，内径80mm金属波纹管成孔，M15A-9圆塔形锚具锚固，张拉千斤顶采用YCW250B。⑵梁体腹板中的竖向预应力筋采用公称直径25mm的预应力砼用螺纹钢筋（PSB830）（精轧螺纹钢筋），内径ø35mm铁皮管成孔，YCW60B型千斤顶张拉，JLM-32型锚具锚固。-2-4设计预应力损失4.1预应力损失计算参数本工程采用外径87mm,内径80mm金属波纹管成孔，钢束与孔道壁之间的摩阻系数U取0.25,管道位置的偏差系数K取0.0025；锚具的锚口摩阻损失与锚下喇叭口摩阻损失之和σk按锚外控制应力的6%计算；根据设计文件的要求，在施工时应按（1）、（2）项实测结果调整张拉控制应力。4.2工程实例新建成都至蒲江铁路工程成都西特大桥（32+48+32）m双线预应力混凝土连续箱梁图号：《成蒲施桥-01-T-05》中所有纵向预应力钢束N1～N25(备)的锚下控制应力σcon均为：1302MPa，根据设计文件要求，施工时需按照实际测定的管道摩阻和锚具应力损失对张拉控制应力σk进行调整。4.2.1管道摩阻系数的测定（1）测试原理本次测试方法与常规测试方法比较，主要特点是：图l中约束垫板的圆孔直径与管道直径相等，预应力筋以直线形式穿过喇叭口和压力传感器，预应力筋与二者没有接触，故所测数据仅包括管道摩阻力，保证了管道摩阻损失测试的正确性。而常规测试所测摩阻力包括了喇叭口的摩阻力，-3-测试原理上存在缺陷。2)摩阻损失的计算公式平面曲线和空间曲线力筋的管道摩阻损失的计算公式统一为：σs=σcon[1-e-(Uθ+KX)]式中:σcon：钢筋(锚下)控制应力(MPa)：σs:由摩擦引起的应力损失(MPa)：θ:从张拉端至计算截面的长度上，钢筋弯起角之和(rad)：X:从张拉端至计算截面的管道长度(m)；U:钢筋与管道壁之间的摩擦系数：K:考虑每米管道对其设计位置的偏差系数。(3)测试结果与分析通过委托“国家金属制品质量监督检验中心”对新建成都至蒲江铁路工程成都西特大桥（32+48+32）m双线预应力混凝土连续箱梁-4-0#梁段纵向钢绞线束进行摩阻损失测试。预应力管道采用外径87mm,内径80mm金属波纹管成孔，对该梁的Nl左外、N1右外、N9左、N9右四个孔道进行管道摩阻测试，实测结果为：U=0.2643，k=0.00213。实测结果的摩阻系数U比设计值的U=0.25大，实测结果的管道位置的偏差系数K比设计值的K=0.0025小。4.2.2锚口摩阻和喇叭口摩阻的测定(1)测试原理锚口摩阻及喇叭口摩阻试验在混凝土试件上进行，截面中心处的预应力管道为直线管道，采用的成孔方式及锚具、锚垫板与梁体相同。试验采用单端张拉方式，试验张拉控制力为预应力钢绞线的0.8fptk×Ap（A，为9根钢绞线的面积）。(2)测试结果及分析通过委托“国家金属制品质量监督检验中心”，根据上述的测试原理，经过现场试验3个试验试件，得出测试结果见表l，锚口摩阻和喇叭口摩阻损失的平均值为4.6%。该实测值比设计值(6%)偏小-5-1.4%。表l锚具摩阻损失测试结果试件编号第一组第二组第三组锚具摩阻损失4.8%4.6%4.5%平均值：4.6%5张拉控制应力的调整5.1调整锚下控制应力和锚外控制应力为保证梁体的设计张拉应力准确的施加于梁体，须根据实际的管道摩阻和锚具摩阻对设计张拉应力进行调整。下面对新建成都至蒲江铁路工程（DK6+190.0）成都西特大桥（32+48+32）m双线预应力混凝土连续箱梁进行纵向预应力体系张拉控制应力的调整。2.1.1根据设计参数计算跨中控制应力σcon=σK×(1-σ12)(1)σ1=σcon×e-(Uθ+KX)(2)σi=σi-1×e-(Uθ+KX)(3)式中:σcon:预应力筋锚下控制应力(MPa)：σk:预应力筋锚外控制应力(MPa)：σ12:由锚口及喇叭口造成的摩阻损失(MPa)；σ1:第一段末控制应力(MPa)；-6-σi:第i段末控制应力(MPa）；σi-1:第i段首控制应力(MPa)：θ:力筋张拉端曲线的切线与计算截面曲绒的切线之夹角，称为曲线包角；X:从张拉端至计算截面的管道长度；U:力筋与管道壁之间的摩擦系数；K:考虑管道对其设计位置的偏差系数。根据式(1)、(2)、(3)和设计参数可得表2。表2设计参数计算数据钢束编号12345678910张拉控制应力σk（MPa)锚具摩阻损失σ12（%)锚下控制应力σcon（MPa)第一段长度（m)第一段末应力σ1（MPa)第二段角度（rad)第二段长度（m)第二段末应力σ2（MPa)第三段长度（m)跨中应力σ3（MPa)N11385.10.0613025.000/0///1285.8N21385.10.0613026.000/0///1282.6N31385.10.0613021.9631295.60.01250.0751291.39.4631261.2N41385.10.0613021.9631295.60.01250.0751291.312.9631250.2N51385.10.0613021.9631295.60.01250.0751291.316.9631237.7N91385.10.0613022.3191294.50.26061.5641208.11.2141204.4N101385.10.0613023.4851290.70.19741.1841224.93.4061214.5N111385.10.0613023.9951289.10.19741.1841223.46.4061203.9N121385.10.0613021.1971289.10.38832.331171.211.6201137.6N131385.10.0613021.4701297.20.38832.4871169.915.2391015.3注：设计的管道摩阻系数u=0.25,偏差系数k=0.00255.1.2计算施工锚下控制应力根据实测的管道摩阻和锚具摩阻，运用式(1)、(2)、(3)-7-反算施工锚下控制应力和锚外控制应力。各项参数及结果见表3。表3施工参数计算数据钢束编号123456789跨中应力σ3（MPa)管道摩阻系数υ偏差系数k第二段末应力σ2（MPa)第一段末应力σ1（MPa)锚下控制应力σcon（MPa)锚具摩阻损失σ12（%)实际张拉控制应力σk（MPa)设计张拉控制应力σk（MPa)设计与实际σk偏差（%）N11285.80.26430.00213//1299.44.613621385.1-1.69N21282.60.26430.00213//1298.94.613621385.1-1.73N31261.20.26430.002131286.41290.81296.24.613591385.1-1.94N41250.20.26430.002131284.21288.71294.14.613561385.1-2.11N51237.70.26430.002131281.61286.11291.44.613541385.1-2.32N91204.40.26430.002131207.51291.61298.04.613611385.1-1.80N101214.50.26430.002131223.31288.41297.94.613601385.1-1.81N111203.90.26430.002131220.21285.21296.14.613591385.1-1.95N121137.60.26430.002131165.41284.31287.64.613501385.1-2.62N131015.30.26430.002131149.71267.31271.34.613331385.1-3.94平均值：13551385.1-2.22注：实测的管道摩阻系数u=0.2643,偏差系数k=0.002135.2计算的结果与分析由表2和表3的数据可知，根据实测的管道摩阻和锚具摩阻参数计算出的张拉控制应力比设计值平均小-2.22%，偏差比较大。其原因是：施工中预应力管道不平顺，另外锚具的摩阻4.6%比设计值6%小。