伊河桥35m40m预制箱梁预应力张拉计算书本科学位论文.docx
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伊河桥35m40m预制箱梁预应力张拉计算书本科学位论文
中原大道跨伊河桥预制箱梁预应力
钢绞线张拉控制计算书
编制：
复核：
审核：
郑州市第一建筑工程集团有限公司
中原大道跨伊河桥项目部
二零一六年六月
预制箱梁预应力张拉计算书
1、工程概况
本工程引桥全长1766m，桥梁面积72406㎡。
主桥北侧右幅引桥分6联布置，跨径分别为（3x30m）+（4x35m）+（4x35m）+（3x40m）+（3x40m）+（4x40m）=770m，左幅引桥分7联布置，跨径分别为（2x30m）+（2x35m）+（4x35m）+（4x35m）+（2x40m）+（3x40m）+（4x40m）=770m，
主桥南侧右幅引桥分10联布置，跨径分别为（3x40m）+（3x40m）+（3x40m）+（3x40m）+（2x40m）+（4x35m）+（2x25m）+（30+41+30m）+（2x35m）+（3x25m）=996m，左幅引桥分9联布置，跨径分别为（3x40m）+（3x40m）+（3x40m）+（3x40m）+（2x40m）+（4x35m）+（2x35m）+（30+41+30m）+（5x25m）=996m。
每幅主梁全宽20.5米，由7片小箱梁组成，箱梁间距2.85m跨度分别为25m、30m、35m、40m。
梁高对应25m、30m、35m、40m跨度分别为1.4m、1.6m、1.8m、2m。
采用C50混凝土预制而成，现场吊装施工。
本桥梁工程共计箱梁644片，其中25m跨70片、30m跨35片、35m跨210片、40m跨329片
本计算书针对引桥的35m与40m的预制箱梁。
预制箱梁分布于桥0轴—21轴、26轴—46轴、49轴—54轴。
分中跨中梁、中跨边梁、边跨中梁、边跨边梁四种型号。
各梁的预应力筋分布情况如下表所示：
35m箱梁腹板与底板处钢绞线（负弯矩未计入计算范围）
箱梁名称
数量
（片）
N1（2束）
N2（2束）
N3（2束）
N4（2束）
N5（2束）
钢绞线
钢绞线
钢绞线
钢绞线
钢绞线
中跨中梁
60
4φs15.2
4φs15.2
5φs15.2
5φs15.2
5φs15.2
中跨边梁
24
5φs15.2
5φs15.2
5φs15.2
5φs15.2
5φs15.2
边跨中梁
90
5φs15.2
5φs15.2
5φs15.2
6φs15.2
5φs15.2
边跨边梁
36
5φs15.2
6φs15.2
6φs15.2
6φs15.2
5φs15.2
40m箱梁腹板与底板处钢绞线（负弯矩未计入计算范围）
箱梁名称
数量
（片）
N1（2束）
N2（2束）
N3（2束）
N4（2束）
N5（2束）
N6（2束）
钢绞线
钢绞线
钢绞线
钢绞线
钢绞线
钢绞线
中跨中梁
75
4φs15.2
4φs15.2
4φs15.2
4φs15.2
5φs15.2
4φs15.2
中跨边梁
30
4φs15.2
4φs15.2
5φs15.2
5φs15.2
5φs15.2
4φs15.2
边跨中梁
160
5φs15.2
5φs15.2
5φs15.2
5φs15.2
6φs15.2
4φs15.2
边跨边梁
64
5φs15.2
5φs15.2
5φs15.2
6φs15.2
6φs15.2
4φs15.2
35m、40m预制箱梁均为单箱单室构造，35m箱梁梁高1.8m，梁底宽1m，中梁顶宽2.4m，边梁顶宽2.78m，砼强度C50。
40m箱梁梁高2m，梁底宽1m，中梁顶宽2.4m，边梁顶宽2.78m，砼强度C50。
预应力筋均为纵向，分布在底板、腹板及顶板（负弯矩未计入），其中35m箱梁底板2束，腹板8束，顶板负弯矩7束，对称于梁横断方向中线布置（边跨板顶负弯矩除外）。
钢绞线采用符合GB/T5224-2003标准的低松驰高强度预应力钢绞线，单根钢绞线直径φs15.2，标准强度Ryb=1860MPa，公称截面积Ap=140mm2，弹性模量Ep=1.95*105MPa，松驰系数:
0.25。
预应力管道采用金属波纹管，底板、腹板、顶板均为圆孔，所配锚具为YM15-4、YM15-5及YM15-6，
设计对预应力工艺的有关要求
本工程箱梁预应力钢绞线按预张拉和终张拉两阶段,均采用两端对称张拉，施加的预应力采用张拉力与伸长值双控。
1、35m跨箱梁在砼强度达到60%进行预张拉，预张拉顺序为N2、N5号钢束，其锚外控制应力为0.45Fpk。
在砼强度及弹性模量达到设计值85%后且砼龄期不小于7d时，进行终张拉，张拉顺序为N3、N1、N4、N5、N2号钢束，终张拉锚下控制应力为0.75Fpk，注意终张拉锚外控制应力还需考虑钢束与锚圈口之间的摩擦损失。
40m跨箱梁在砼强度达到60%进行预张拉，预张拉顺序为N2、N6号钢束，其锚外控制应力为0.45Fpk。
在砼强度及弹性模量达到设计值85%后且砼龄期不小于7d时，进行终张拉，张拉顺序为N3、N5、N1、N4、N6、N2号钢束，终张拉锚下控制应力为0.75Fpk，注意终张拉锚外控制应力还需考虑钢束与锚圈口之间的摩擦损
后张法预应力钢绞线在张拉过程中，主要受到两方面的因素影响：
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，因而每一段的钢绞线的伸长值也是不相同的。
设计伸长值复核
力学指标及计算参数
预应力筋力学性能指标及相关计算参数如下：
※弹性模量：
Ep=1.95*105MPa
※标准强度：
Ryb=1860MPa
※单根钢绞线截面面积：
Ap=140mm2
※预张拉控制应力：
σcon=0.45*Ryb=837MPa
※张拉控制应力：
σcon=0.75*Ryb=1395MPa
※钢绞线松驰系数：
0.25
※孔道偏差系数：
κ=0.0015
※孔道摩阻系数：
μ=0.25
※锚具变形及钢束回缩每端按6mm计
理论伸长值的计算
根据《公路桥梁施工技术规范》（JTJ041-2000），关于预应筋伸长值的计算按如下公式进行：
（公式1）
式中：
ΔL——各分段预应力筋的理论伸长值（mm）；
Pp——预应力筋的平均张拉力（N）；
L——预应力筋的长度（mm）；
Ap——预应力筋的截面面积（mm2）；
Ep——预应力筋的弹性模量（Mpa）。
预应力筋的平均张拉力Pp按如下公式计算：
（公式2）
上式中：
P——预应力筋张拉端的张拉力（N）；
θ——从张拉端至计算截面曲线孔道部分切线的夹角之和（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——孔道每米局部偏差对摩擦的影响系数（1/m），；
μ——预应力筋与孔道壁之间的磨擦系数。
上式中的k值在管道弯曲及直线部分全长均应考虑该影响，μ值只在管道弯曲部分考虑该系数的影响。
单根钢绞线张拉力P值按如下公式计算：
（公式3）
上式中：
P——预应力筋的张拉力（KN）；
σcon——预应力筋的张拉控制力（MPa）；
Ap——每根预应力筋的截面面积（mm2）；
n——同时张拉预应力筋的根数；
b——超张拉系数，不超张拉时为1.0。
对伸长值的要求
当预应力张拉到设计张拉力时，实际伸长值与理论伸长值的误差应控制在6%以内，实际伸长值应扣除钢束的非弹性变形的影响，各钢束伸长值（两端之和）详下表：
钢束理论伸长值一览表（设计图）单位：
mm
35m箱梁
项目
N1
N2
N3
N4
N5
中跨
242
242
242
240
242
边跨
242
242
242
241
242
40m箱梁
项目
N1
N2
N3
N4
N5
N6
中跨
278
276
276
276
276
274
边跨
278
277
276
276
276
276
伸长值的计算（按设计编号）
35m箱梁：
（N1、N2、N3、N4、N5详图见35m箱梁钢束构造图）
35m箱梁中跨（曲1、θ1为竖向弯曲，曲2、θ2为平弯）
N1：
单根钢绞线的张拉控制力
P=1395*140*1=195300N
X直=11203.38+2021.02-2302+1517.4=12.44mX曲1=3.95m
θ1=0.079radX曲2=.785mθ2=0.0314rad
KX直=12.44*0.0015=0.0187
KX曲1+μθ1=3.95*0.0015+0.25*0.079=0.0257
KX曲2+μθ2=0.785*0.0015+0.25*0.0314=0.009
Pp直=195300*（1-e-0.0187）/0.0187=193485N（公式2）
Pp曲1=195300*（1-e-0.0257）/0.0257=192811N（公式2）
Pp曲2=195300*（1-e-0.009）/0.009=194423N（公式2）
Δ直=193485*12440/（140*1.95*105）=88.17mm（公式1）
Δ曲1=192811*3950/（140*1.95*105）=27.9mm（公式1）
Δ曲2=194423*785/（140*1.95*105）=5.59（公式1）
Δ=（Δ直+Δ曲1+Δ曲2）*2=（88.17+27.9+5.59）*2=243.32mm
与设计比较（243.32-242）/242=0.55%
N2：
单根钢绞线的张拉控制力
P=1395*140*1=195300N
X直=9670.75+3629-2302+1517.4=12.515mX曲1=3.89m
θ1=0.0778radX曲2=.785mθ2=0.0314rad
KX直=12.515*0.0015=0.0188
KX曲1+μθ1=3.89*0.0015+0.25*0.0778=0.0253
KX曲2+μθ2=0.785*0.0015+0.25*0.0314=0.009
Pp直=195300*（1-e-0.0188）/0.0188=193476N（公式2）
Pp曲1=195300*（1-e-0.0253）/0.0253=192850N（公式2）
Pp曲2=195300*（1-e-0.009）/0.009=194423N（公式2）
Δ直=193476*12515/（140*1.95*105）=88.7mm（公式1）
Δ曲1=192850*3890/（140*1.95*105）=27.48mm（公式1）
Δ曲2=194423*785/（140*1.95*105）=5.59（公式1）
Δ=（Δ直+Δ曲1+Δ曲2）*2=（88.7+27.48+5.59）*2=243.54mm
与设计比较（243.54-242）/242=0.64%
N3：
单根钢绞线的张拉控制力；
P=1395*140*1=195300N
X直=8027.56+5237-2302+1517.4=12.48mX曲1=3.94m
θ1=0.0788radX曲2=.785mθ2=0.0314rad
KX直=12.48*0.0015=0.0187
KX曲1+μθ1=3.94*0.0015+0.25*0.0788=0.0256
KX曲2+μθ2=0.785*0.0015+0.25*0.0314=0.009
Pp直=195300*（1-e-0.0187）/0.0187=193485N（公式2）
Pp曲1=195300*（1-e-0.0256）/0.0256=192821N（公式2）
Pp曲2=195300*（1-e-0.009）/0.009=194423N（公式2）
Δ直=193485*12480/（140*1.95*105）=88.45mm（公式1）
Δ曲1=192821*3940/（140*1.95*105）=27.83mm（公式1）
Δ曲2=194423*785/（140*1.95*105）=5.59（公式1）
Δ=（Δ直+Δ曲1+Δ曲2）*2=（88.45+27.83+5.59）*2=243.74mm
与设计比较（243.74-242）/242=0.72%
N4：
单根钢绞线的张拉控制力
P=1395*140*1=195300N
X直=6444.22+6850.17-2302+1517.4=12.51mX曲1=3.925m
θ1=0.0785radX曲2=.785mθ2=0.0314rad
KX直=12.51*0.0015=0.01877
KX曲1+μθ1=3.925*0.0015+0.25*0.0785=0.0255
KX曲2+μθ2=0.785*0.0015+0.25*0.0314=0.009
Pp直=195300*（1-e-0.01877）/0.01877=193478N（公式2）
Pp曲1=195300*（1-e-0.0255）/0.0255=192830N（公式2）
Pp曲2=195300*（1-e-0.009）/0.009=194423N（公式2）
Δ直=193478*12510/（140*1.95*105）=88.66mm（公式1）
Δ曲1=192830*3925/（140*1.95*105）=27.72mm（公式1）
Δ曲2=194423*785/（140*1.95*105）=5.59（公式1）
Δ=（Δ直+Δ曲1+Δ曲2）*2=（88.66+27.72+5.59）*2=243.94mm
与设计比较（243.94-240）/240=1.64%
N5：
单根钢绞线的张拉控制力
P=1395*140*1=195300N
X直=2740.79+13270=16.01mX曲1=1.091m
θ1=0.0364rad
KX直=16.01*0.0015=0.024
KX曲1+μθ1=1.091*0.0015+0.25*0.0364=0.0107
Pp直=195300*（1-e-0.024）/0.024=192975N（公式2）
Pp曲1=195300*（1-e-0.0107）/0.0107=194258N（公式2）
Δ直=192975*16010/（140*1.95*105）=113.17mm（公式1）
Δ曲1=194258*1091/（140*1.95*105）=7.76mm（公式1）
Δ=（Δ直+Δ曲1）*2=（113.17+7.76）*2=241.86
与设计比较（241.86-242）/242=-0.058%
35m箱梁边跨（曲1、θ1为竖向弯曲，曲2、θ2为平弯）
N1：
单根钢绞线的张拉控制力；
P=1395*140*1=195300N
X直=9335.53+4051-2302+1517.4=12.602mX曲1=3.906m
θ1=0.0781radX曲2=.785mθ2=0.0314rad
KX直=12.602*0.0015=0.0189
KX曲1+μθ1=3.906*0.0015+0.25*0.0781=0.0254
KX曲2+μθ2=0.785*0.0015+0.25*0.0314=0.009
Pp直=195300*（1-e-0.0189）/0.0189=193466N（公式2）
Pp曲1=195300*（1-e-0.0254）/0.0254=192840N（公式2）
Pp曲2=195300*（1-e-0.009）/0.009=194423N（公式2）
Δ直=193466*12602/（140*1.95*105）=89.3mm（公式1）
Δ曲1=192840*3906/（140*1.95*105）=27.59mm（公式1）
Δ曲2=194423*785/（140*1.95*105）=5.59（公式1）
Δ=（Δ直+Δ曲1+Δ曲2）*2=（89.3+27.59+5.59）*2=244.96mm
与设计比较（244.96-242）/242=1.22%
N2：
单根钢绞线的张拉控制力；
P=1395*140*1=195300N
X直=7737.97+5639.02-2302+1517.4=12.592mX曲1=3.911m
θ1=0.0782radX曲2=.785mθ2=0.0314rad
KX直=12.592*0.0015=0.0189
KX曲1+μθ1=3.911*0.0015+0.25*0.0782=0.0254
KX曲2+μθ2=0.785*0.0015+0.25*0.0314=0.009
Pp直=195300*（1-e-0.0189）/0.0189=193466N（公式2）
Pp曲1=195300*（1-e-0.0254）/0.0254=192840N（公式2）
Pp曲2=195300*（1-e-0.009）/0.009=194423N（公式2）
Δ直=193466*12592/（140*1.95*105）=89.24mm（公式1）
Δ曲1=192840*3911/（140*1.95*105）=27.63mm（公式1）
Δ曲2=194423*785/（140*1.95*105）=5.59（公式1）
Δ=（Δ直+Δ曲1+Δ曲2）*2=（89.24+27.63+5.59）*2=244.92mm
与设计比较（244.92-242）/242=1.2%
N3：
单根钢绞线的张拉控制力；
P=1395*140*1=195300N
X直=6124.67+7227-2302+1517.4=12.567mX曲1=3.931m
θ1=0.0786radX曲2=.785mθ2=0.0314rad
KX直=12.567*0.0015=0.01885
KX曲1+μθ1=3.931*0.0015+0.25*0.0786=0.0255
KX曲2+μθ2=0.785*0.0015+0.25*0.0314=0.009
Pp直=195300*（1-e-0.01885）/0.01885=193470N（公式2）
Pp曲1=195300*（1-e-0.0255）/0.0255=192830N（公式2）
Pp曲2=195300*（1-e-0.009）/0.009=194423N（公式2）
Δ直=193470*12567/（140*1.95*105）=89.06mm（公式1）
Δ曲1=192830*3931/（140*1.95*105）=27.77mm（公式1）
Δ曲2=194423*785/（140*1.95*105）=5.59（公式1）
Δ=（Δ直+Δ曲1+Δ曲2）*2=（89.06+27.77+5.59）*2=244.96mm
与设计比较（244.84-242）/242=1.17%
N4：
单根钢绞线的张拉控制力；
P=1395*140*1=195300N
X直=4539.51+8815-2302+1517.4=12.57mX曲1=3.924m
θ1=0.0785radX曲2=.785mθ2=0.0314rad
KX直=12.57*0.0015=0.01885
KX曲1+μθ1=3.924*0.0015+0.25*0.0785=0.0255
KX曲2+μθ2=0.785*0.0015+0.25*0.0314=0.009
Pp直=195300*（1-e-0.01885）/0.01885=193470N（公式2）
Pp曲1=195300*（1-e-0.0255）/0.0255=192830N（公式2）
Pp曲2=195300*（1-e-0.009）/0.009=194423N（公式2）
Δ直=193470*12570/（140*1.95*105）=89.08mm（公式1）
Δ曲1=192830*3924/（140*1.95*105）=27.72mm（公式1）
Δ曲2=194423*785/（140*1.95*105）=5.59（公式1）
Δ=（Δ直+Δ曲1+Δ曲2）*2=（89.08+27.72+5.59）*2=244.78mm
与设计比较（244.78-241）/241=1.56%
N5：
单根钢绞线的张拉控制力
P=1395*140*1=195300N
X直=2745+13430=16.175mX曲1=1.087m
θ1=0.0362rad
KX直=16.175*0.0015=0.0243
KX曲1+μθ1=1.087*0.0015+0.25*0.0362=0.0107
Pp直=195300*（1-e-0.0243）/0.0243=192946N（公式2）
Pp曲1=195300*（1-e-0.0107）/0.0107=194258N（公式2）
Δ直=192946*16175/（140*1.95*105）=114.32mm（公式1）
Δ曲1=194258*1087/（140*1.95*105）=7.73mm（公式1）
Δ=（Δ直+Δ曲1）*2=（114.32+7.73）*2=244.1
与设计比较（244.1-242）/242=0.87%
40m箱梁中跨（曲1、θ1为竖向弯曲，曲2、θ2为平弯）
N1：
单根钢绞线的张拉控制力；
P=1395*140*1=195300N
X直=14139.9+2012-2302+1517.4=15.367mX曲1=3.517m
θ1=0.0703radX曲2=.785mθ2=0.0314rad
KX直=15.367*0.0015=0.0231
KX曲1+μθ1=3.517*0.0015+0.25*0.0703=0.0229
KX曲2+μθ2=0.785*0.0015+0.25*0.0314=0.009
Pp直=195300*（1-e-0.0231）/0.0231=193061N（公式2）
Pp曲1=195300*（1-e-0.0229）/0.0229=193080N（公式2）
Pp曲2=195300*（1-e-0.009）/0.009=194423N（公式2）
Δ直=193061*15367/（140*1.95*105）=108.67mm（公式1）
Δ曲1=193080*3517/（140*1.95*105）=24.87mm（公式1）
Δ曲2=194423*785/（140*1.95*105）=5.59（公式1）
Δ=（Δ直+Δ曲1+Δ曲2）*2=（108.67+24.87+5.59）*2=278.26mm
与设计比较（278.26-278）/278=0.094%
N2：
单根钢绞线的张拉控制力；
P=1395*140*1=195300N
X直=12358+3817-2302+1517.4=15.39mX曲1=3.507m
θ1=0.0701radX曲2=.785mθ2=0.0314rad
KX直=15.39*0.0015=0.02308
KX曲1+μθ1=3.507*0.0015+0.25*0.0701=0.02279
KX曲2+μθ2=0.785*0.0015+0.25*0.0314=0.009
Pp直=195300*（1-e-0.02308）/0.02308=193063N（公式2）
Pp曲1=195300*（1-e-0.02279）/0.02279=193091N（公式2）
Pp曲2=19
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