现浇连续箱梁预应力张拉计算.docx
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现浇连续箱梁预应力张拉计算
现浇连续箱梁预应力张拉计算（总16页）
重庆沙滨路连续箱梁张拉计算
预应力施工作业指导书
编制：
审核：
审批：
重庆拓达建设集团有限公司
2011年5月21日
预应力施工作业指导书
后张法预施应力是待混凝土构件达到一定的强度后，在构件预留孔道中穿入预应力筋，使预应力筋对混凝土构件施加应力。
这是一项十分重要的工作，施加预应力过多或不足都会影响预制构件质量，必须按设计要求，准确地施加预应力。
一、张拉前的准备工作
1、张拉前需完成梁内预留孔道、制束、制锚、穿束和张拉机具设备的准备工作。
2、张拉作业上岗作业人员必须经过特种作业培训，并取得特种作业合格证书。
施工前，还必须对所有作业人员进行严格的施工技术交底。
3、钢绞线、锚具、张拉千斤顶、压力表等设备必须经专业检测单位检测，并取得检验合格报告。
4、张拉安全防护设备已安装完毕并在作业区周边布设警示标志，由专人负责看护、挪动。
二、张拉程序
预应力张拉要求混凝土强度达到90%且龄期不少于7天方可张拉，张拉时需纵横向钢束交替进行，纵向钢束张拉按先长后短的原则进行作业。
张拉工序为：
0→初应力→控制应力（持荷2分种锚固）。
三、张拉控制数据计算
本作业指导书以标准段3×30m箱梁纵向和横向预应力筋伸长量计算为例进行编制。
㈠、计算依据
1、采用YJM15系列自锚性能锚具（即:
YJM15-15、YJM15-7），张拉设备采用YCW250型、YCW400型配套千斤顶，已通过质量监督检验所检验合格并标定，检验证书附后。
2、本桥采用低松驰高强度预应力钢绞线，单根钢绞线为15.24mm（钢绞线试验面积Ag＝140.9mm2），标准强度fpk＝1860Mpa,弹性模量Ep＝1.98×105Mpa。
锚下控制应力：
σcon＝0.75fpk＝0.75×1860＝1395Mpa。
3、张拉时采用预应力筋的张拉力与预应力筋的伸长量双控，并以预应力筋的张拉力控制为主。
4、瓯海大道西段快速路8标高架桥标准段施工图纸及《公路桥涵施工技术规范》JTJ041-2000。
㈡、理论张拉伸长值的计算
1、按现行桥涵施工规范，预应力筋的理论伸长值△L（mm）为：
△L=Pp×L/Ap×Ep…………………………………………
（1）
Pp—预应力筋的平均张拉力（N）；
L—预应力筋的长度（mm）；
Ap—预应力筋的截面积（mm2）；
Ep—预应力筋的弹性模量（N/mm2）。
2、预应力筋的平均张拉力为：
Pp=P（1-e-（kx+uθ））/（kx+uθ）………………………
（2）
P—预应力筋张拉端的张拉力（N）；
x—从张拉端至计算截面的孔道长度（m）；
θ—从张拉端至计算截面孔道部分切线的夹角之和（rad）；
K—孔道每米局部偏差对摩擦的影响系数；
u—预应力筋与孔道壁的摩擦系数。
3、交界点张拉力计算公式为：
Px=Pe-（kx+uθ）…………………………………………（3）
（3）式中各符号含义上同。
4、由图纸设计标准段3×30m箱梁钢绞线布置图知：
纵向预应力布置参数
预应力筋编号
K取值
μ取值
预应力筋分段长度（m）
张拉形式
N1、N1'
0.0015
0.15
1（张拉端）
3.9
两端张拉
2
7.8
3
8.1
4
7.0
5
8.1
6
3.5
N2、N2'
0.0015
0.15
1（张拉端）
4.5
两端张拉
2
10.8
3
8.1
4
4.0
5
8.1
6
5.0
N3、N3'
0.0015
0.15
1（张拉端）
4.9
两端张拉
2
13.9
3
7.6
4
2.0
5
7.6
6
6.5
N4
0.0015
0.15
1（张拉端）
2.0
单端张拉
2
5.0
3
3.0
N5
0.0015
0.15
1（张拉端）
2.0
单端张拉
2
32.6
3
3.0
N6
0.0015
0.15
1（张拉端）
2.0
单端张拉
2
3.0
3
3.0
N7
0.0015
0.15
1（张拉端）
2.6
两端张拉
2
21.0
端横梁预应力布置参数
预应力筋编号
K取值
μ取值
预应力筋分段长度（m）
张拉形式
N1
0.0015
0.15
1（张拉端）
4.3
两端张拉
2
4.0
N2
0.0015
0.15
1（张拉端）
4.8
两端张拉
2
3.5
端横梁预应力布置参数
预应力筋编号
K取值
μ取值
预应力筋分段长度（m）
张拉形式
N1
0.0015
0.15
1（张拉端）
4.3
两端张拉
2
4.0
N2
0.0015
0.15
1（张拉端）
4.8
两端张拉
2
3.5
横向预应力布置参数
预应力筋编号
K取值
μ取值
预应力筋分段长度（m）
张拉形式
N
0.0015
0.15
1（张拉端）
2.00
两端张拉
2
0.50
3
9.75
钢绞线截面积和弹性模量则根据试验数据取：
Ag=140.9mm2，Ep=1.98×105MPa,将已知数据按实际情况代人⑴、⑵、⑶公式，即可求的计算钢绞线的伸长量△L。
5、3×30m箱梁纵向预应力筋N1、N1'—15φs15.24的伸长量计算：
⑴：
第一段
张拉端张拉力：
P＝（0.75×1860×140.9×15）/1000＝2948.33KN。
参数kx+uθ＝0.0015×3.9+0.15×0.3668＝0.0609，
参数e-（kx+uθ）＝0.9409，
截面积Ap＝140.9×15＝2113.5mm2。
第一段理论伸长值为：
△L＝（P（1-e-（kx+uθ））×L）/（Ap×Ep×（kx+uθ））
＝2948330×3900×（1-0.9409）/2113.5×198000×0.0609
＝26.67（mm）
⑵：
第二段
交界点张拉力：
Px＝P×e-（kx+uθ）
＝2948.33×0.9884＝2914.13KN。
参数kx+uθ＝0.0015×7.8+0.15×0＝0.0117，
参数e-（kx+uθ）＝0.9884，
截面积Ap＝140.9×15＝2113.5mm2。
第二段理论伸长值为：
△L＝（Px×L）/（Ap×Ep×（kx+uθ））
＝2914130×7800×（1-0.9884）/2113.5×198000×0.0117
＝53.85（mm）
⑶：
第三段
交界点张拉力：
Px＝P×e-（kx+uθ）
＝2914.13×0.9618＝2802.92KN。
参数kx+uθ＝0.0015×8.1+0.15×0.178＝0.0389，
参数e-（kx+uθ）＝0.9618，
截面积Ap＝140.9×15＝2113.5mm2。
第三段理论伸长值为：
△L＝（Px×L）/（Ap×Ep×（kx+uθ））
＝2802920×8100×（1-0.9618）/2113.5×198000×0.0389
＝53.28（mm）
⑷：
第四段
交界点张拉力：
Px＝P×e-（kx+uθ）
＝2802.92×0.9896＝2773.65KN。
参数kx+uθ＝0.0015×7+0.15×0＝0.0105，
参数e-（kx+uθ）＝0.9896，
截面积Ap＝140.9×15＝2113.5mm2。
第四段理论伸长值为：
△L＝（Px×L）/（Ap×Ep×（kx+uθ））
＝2773650×7000×（1-0.9896）/2113.5×198000×0.0105
＝45.95（mm）
⑸：
第五段
交界点张拉力：
Px＝P×e-（kx+uθ）
＝2773.65×0.9618＝2667.81KN。
参数kx+uθ＝0.0015×8.1+0.15×0.178＝0.0389，
参数e-（kx+uθ）＝0.9618，
截面积Ap＝140.9×15＝2113.5mm2。
第五段理论伸长值为：
△L＝（Px×L）/（Ap×Ep×（kx+uθ））
＝2667810×8100×（1-0.9618）/2113.5×198000×0.0389
＝50.71（mm）
⑹：
第六段
交界点张拉力：
Px＝P×e-（kx+uθ）
＝2667.81×0.9948＝2653.84KN。
参数kx+uθ＝0.0015×3.5+0.15×0＝0.0053，
参数e-（kx+uθ）＝0.9948，
截面积Ap＝140.9×15＝2113.5mm2。
第六段理论伸长值为：
△L＝（Px×L）/（Ap×Ep×（kx+uθ））
＝2653840×3500×（1-0.9948）/2113.5×198000×0.0053
＝21.78（mm）
综合⑴、⑵、⑶、⑷、⑸、⑹计算数据，半幅孔道内纵向预应力筋钢束理论伸长值为：
△L＝26.67+53.85+53.28+45.95+50.71+21.78＝254.35mm。
据此可得纵向预应力筋N1、N1'理论计算伸长值为：
252.24×2＝504.48mm;
重复上述计算过程，即可求得：
N2、N2'—15φs15.24理论计算伸长值为：
266.5×2＝533mm;
N3、N3'—15φs15.24理论计算伸长值为：
279.5×2＝559mm;
N4—7φs15.24理论计算伸长值为：
70mm;
N5—7φs15.24理论计算伸长值为：
247mm;
N6—7φs15.24理论计算伸长值为：
56mm;
N7—7φs15.24理论计算伸长值为：
159.5×2＝319mm;
6、3×30m箱梁端横梁预应力筋N1—12φs15.24的伸长量计算：
⑴：
第一段
张拉端张拉力：
P＝（0.75×1860×140.9×12）/1000＝2358.67KN。
参数kx+uθ＝0.0015×4.3+0.15×0.2304＝0.0410，
参数e-（kx+uθ）＝0.9598，
截面积Ap＝140.9×12＝1690.8mm2。
第一段理论伸长值为：
△L＝（P（1-e-（kx+uθ））×L）/（Ap×Ep×（kx+uθ））
＝2358670×4300×（1-0.9598）/1690.8×198000×0.0410
＝29.66（mm）
⑵：
第二段
交界点张拉力：
Px＝P×e-（kx+uθ）
＝2358.67×0.9940＝2344.52KN。
参数kx+uθ＝0.0015×4+0.15×0＝0.006，
参数e-（kx+uθ）＝0.9940，
截面积Ap＝140.9×15＝1690.8mm2。
第二段理论伸长值为：
△L＝（Px×L）/（Ap×Ep×（kx+uθ））
＝2344520×4000×（1-0.9940）/1690.8×198000×0.006
＝28.01（mm）
综合⑴、⑵计算数据，3×30m箱梁端横梁半幅孔道内预应力筋钢束理论伸长值为：
△L＝29.66+28.01＝57.67mm。
据此可得端横梁预应力筋N1理论计算伸长值为：
57.67×2＝115.35mm;
重复上述计算过程，即可求得：
N2—12φs15.24理论计算伸长值为：
57.11×2＝114.22mm;
7、3×30m箱梁中横梁预应力筋N1—15φs15.24的伸长量计算：
⑴：
第一段
张拉端张拉力：
P＝（0.75×1860×140.9×15）/1000＝2948.33KN。
参数kx+uθ＝0.0015×4.3+0.15×0.2304＝0.0410，
参数e-（kx+uθ）＝0.9598，
截面积Ap＝140.9×15＝2113.5mm2。
第一段理论伸长值为：
△L＝（P（1-e-（kx+uθ））×L）/（Ap×Ep×（kx+uθ））
＝2948330×4300×（1-0.9598）/2113.5×198000×0.0410
＝29.66（mm）
⑵：
第二段
交界点张拉力：
Px＝P×e-（kx+uθ）
＝2948.33×0.9940＝2930.7KN。
参数kx+uθ＝0.0015×4+0.15×0＝0.006，
参数e-（kx+uθ）＝0.9940，
截面积Ap＝140.9×15＝2113.5mm2。
第二段理论伸长值为：
△L＝（Px×L）/（Ap×Ep×（kx+uθ））
＝2930700×4000×（1-0.9940）/2113.5×198000×0.006
＝28.01（mm）
综合⑴、⑵计算数据，3×30m箱梁中横梁半幅孔道内预应力筋钢束理论伸长值为：
△L＝29.66+28.01＝57.67mm。
据此可得中横梁预应力筋N1理论计算伸长值为：
57.67×2＝115.35mm;
重复上述计算过程，即可求得：
N2—15φs15.24理论计算伸长值为：
57.11×2＝114.22mm;
8、3×30m箱梁横向预应力筋N1—3φs15.24的伸长量计算：
⑴：
第一段
张拉端张拉力：
P＝（0.75×1860×140.9×3）/1000＝589.67KN。
参数kx+uθ＝0.0015×2+0.15×0＝0.003，
参数e-（kx+uθ）＝0.997，
截面积Ap＝140.9×3＝422.7mm2。
第一段理论伸长值为：
△L＝（P（1-e-（kx+uθ））×L）/（Ap×Ep×（kx+uθ））
＝589670×2000×（1-0.997）/422.7×198000×0.003
＝14.09（mm）
⑵：
第二段
交界点张拉力：
Px＝P×e-（kx+uθ）
＝589.67×0.9918＝584.83N。
参数kx+uθ＝0.0015×0.5+0.15×0.0499＝0.0082，
参数e-（kx+uθ）＝0.9918，
截面积Ap＝140.9×3＝422.7mm2。
第二段理论伸长值为：
△L＝（Px×L）/（Ap×Ep×（kx+uθ））
＝584830×500×（1-0.9918）/422.7×198000×0.0082
＝3.49（mm）
⑶：
第三段
交界点张拉力：
Px＝P×e-（kx+uθ）
＝584.83×0.9855＝576.33N。
参数kx+uθ＝0.0015×9.75+0.15×0＝0.0146，
参数e-（kx+uθ）＝0.9855，
截面积Ap＝140.9×3＝422.7mm2。
第三段理论伸长值为：
△L＝（Px×L）/（Ap×Ep×（kx+uθ））
＝576330×9750×（1-0.9855）/422.7×198000×0.0146
＝66.68（mm）
综合⑴、⑵、⑶计算数据，3×30m箱梁横向预应力半幅孔道内预应力筋钢束理论伸长值为：
△L＝14.09+3.49+66.68＝84.26mm。
据此可得横向预应力筋N理论计算伸长值为：
84.26×2＝168.52mm;
根据工程进展，本预应力施工作业指导书主要针对标准段3×30m、4×30m、5×30m、30+40+30m跨、16m预应力空心板梁及25m预应力空心板梁。
具体的伸长量计算数值详见附表。
四、张拉力与油表读数对应关系
预应力筋控制张拉力P=σcon×Ag×n，
其中：
n—为每束钢绞线根数，
Ag—为实测钢绞线截面积。
以标准段3×30m箱梁纵向预应力筋为例，则：
1、3×15.24钢束张拉控制力为P=1395×140.9×3＝589.67KN；
2、4×15.24钢束张拉控制力为P=1395×140.9×4＝786.22KN；
3、7×15.24钢束张拉控制力为P=1395×140.9×7＝1375.89KN；
4、15×15.24钢束张拉控制力为P=1395×140.9×12＝2358.67KN。
5、15×15.24钢束张拉控制力为P=1395×140.9×15＝2948.33KN。
张拉力与油表读数对应关系
项目
千斤顶编号
油表
编号
控制张拉力（KN）σcon×Ag×n
公称油压P（Mpa）
线性回归方程
10%
20%
100%
3φs15.2
911306
2735
589.68
2.51
4.84
21.58
P=29.76×油表压力-20.25
911310
617
589.67
2.58
4.93
19.51
P=29.29×油表压力-20.21
4φs15.2
911306
2735
786.222
3.20
6.15
27.84
P=29.76×油表压力-20.25
911310
617
786.222
3.29
6.29
26.51
P=29.29×油表压力-20.21
7φs15.2
911306
2735
1375.89
5.26
10.08
46.60
P=29.76×油表压力-20.25
911310
0617
1375.89
5.42
10.36
47.51
P=29.29×油表压力-20.21
12φs15.2
103034
8266
2358.67
3.47
6.67
29.87
P=80.0×油表压力-43.82
103028
8758
2358.67
3.31
6.52
30.71
P=77.5×油表压力-22.57
15φs15.2
103034
8266
2948.33
4.34
8.15
37.31
P=80.0×油表压力-43.82
103028
8758
2948.33
4.13
8.08
38.34
P=77.5×油表压力-22.57
五、伸长值的控制
预应力筋张拉时，应先调整到初应力σo，该初应力控制在0.1σk，伸长值应从初应力时开始量测。
预力筋的实际伸长值除量测的伸长值外，必须加上初应力以下的推算伸长值。
预应力值张拉的实际伸长值△L（mm），可按下式计算：
△L=△L1+△L2
式中：
△L1—从初应力至最大张拉力间的实测伸长值（mm）
△L2—初应力以下的推算伸长值（mm），可采用相邻级的伸长值。
张拉预应力钢绞线时，采用应力应变双控制，伸长值应使用测量精度不大于±1mm的标尺测量，测量方法为在初应力下测量外露预应力筋至固定参考点的位置，再测量控制应力下外露预应力筋至固定参考点位置，其差值减去远端工具锚具回缩值，即为初应力至终应力下的伸长值，再加上初应力以下推算伸长值即为总伸长。
若两端同时张拉同时量测，则需把差值相加，即为初应力至终应力之间的伸长值。
如果实际伸长值超出计算伸长值的±6%，则应暂停张拉，在采取措施后，方可继续张拉。
伸长值校核应在张拉过程中同时校核。
实测伸长值与理论伸长值误差应控制在±6%之内，若超出此范围应停止张拉，待查明原因，纠正后方可继续张拉。
比较公式：
-6%≤（δ-△L）/△L≤6%△L为修正后的伸长值。
六、质量保证措施
由于预应力工程属隐蔽工程，施工好后很难对施工质量进行检测，因此在工程施工前还须制定各道工序的质量保证措施，主要内容包括如下：
⑴、所有原材料的材料性能检验；
⑵、锚夹具性能的检验；
⑶、编束、穿束质量检验
⑷、张拉质量保证措施；
⑸、综合施工质量评价。
2、预应力工程验收时应提供的文件和记录：
⑴、预应力筋及锚具出厂质量合格证件及有关性能指标资料；
⑵、混凝土试件试验报告与质量评定记录；
⑶、预应力筋锚具力学性能复试报告；
⑷、隐蔽工程验收记录；
⑸、张拉设备标定记录；
⑹、预应力筋张拉记录；
⑺、张拉过程测试试验报告。
七、安全保证措施
1、单位工程开工前，必须对进场工人进行安全教育，有针对性地进行安全技术交底，双方须履行签字手续。
2、严格遵守施工现场安全管理制度，正确使用个人防护用品和安全防护措施，进入施工现场必须戴好安全帽。
3、钢绞线开盘料要做好防护措施，以防止钢绞线弹出伤人。
4、在预应力作业中，必须特别注意安全、因为预应力持有很大的能量，万一预应力筋被拉断或锚具与张拉千斤顶失效，巨大能量急剧释放，有可能造成巨大危害。
因此，在任何情况下作业人员不得站在预应力筋的两端及千斤顶后面。
无关人员一律不得围观。
5、操作千斤顶和测量伸长值的人员，应站在千斤顶侧面操作，严格遵守操作规程。
油泵开动过程中，操作人员不得擅自离开岗位。
如需离开，必须把油阀门全部松开或切断电路。
6、张拉施工时，张拉操作台必须搭设牢固可靠，锚具及其机具严防高空坠落。
7、严防高压油管出现死弯或扭转，发现后应立即卸除油压进行处理。
8、施工用电做到一机一保，严禁乱接电线，以避免发生触电事故。
工作结束应及时切断电源。
9、工具锚和工作锚上用的夹片，使用时须分别存放，绝对不能与锚固端锚具和夹片混在一起，以防误用。
10、千斤顶支撑必须与梁端垫板接触良好，位置正确、对称，严禁加多层铁垫板，以防支撑不稳定或受力不均倾倒伤人。
11、检查张拉设备、工具是否符合施工及安全要求。
压力表应按规定周期进行检验标定。
12、油泵开动时，进、回油速度与压力表指针升降，应平稳、均匀一致。
安全阀保持灵敏可靠。
油泵操作人员要戴防护眼罩。
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