体外预应力计算书 - 副本

张拉计算书

2010年9月

1 编制依据    2

2 工程概况    2

3 伸长量计算    3

4预应力筋张拉设备的选用    5

5体外索张拉操作要点    6

6 体外索张拉施工注意事项    7

7 体外索张拉记录表    9

附件：YCW400B.0型千斤顶张拉测试报告

六跨连续梁桥体外预应力张拉计算书

一、编制依据

（1）《公路桥梁加固设计规范》（JTG/T J22-2008）

（2）《公路桥涵设计通用规范》（JTG D60-2004）

（3）《公路桥涵施工技术规范》（JTJ 041-2000）

（4）《公路桥梁加固施工技术规范》（JTG/T J23-2008）

（5）《混凝土结构加固设计规范》（GB 50367-2006）

（6）《城市桥梁养护技术规范》（CJJ99-2003）

（7）《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTG D62-2004）

（8）《路桥施工计算手册》（人民交通出版社，2007.3）

二、工程概况

1、某大桥主桥为6跨变截面钢筋混凝土连续箱梁，采用体外索对其进行维修加固，本文对其张拉理论值进行计算。

2、主桥体外预应力钢束采用高强度低松弛的ΦS15.2钢绞线，其性能指标必须符合GB/T5224-2003标准，标准强度fpk=1860MPa，锚下张拉控制应力σcon=930MPa，规格为ΦS15.2-19。每束钢绞线张拉力按图纸要求为2456KN；均采用两端张拉，索体采用OVM-S6成品索体。

3、锚具采用OVM.TSK15-19型体外预应力专用锚具及其配套系列，锚具性能应能满足国际后张预应力协会FIP《后张预应力体系的验收和应用建议》，《体外预应力材料及体系》以及国家标准《预应力筋用锚具、夹具、和连接器》（GB/T14370-2000）的规定。锚具同时还应能满足整体换索及二次张拉的需要，根据加固后运营观测资料确定是否进行二次张拉。

4、钢束张拉采用张拉力、伸长量双控，当张拉应力达到控制应力时要持荷5分钟再锚固。实际伸长量与计算值相差不超过±6%。

5、预应力钢绞线张拉前应做以下工作：

   1）混凝土强度应达到设计强度的100%；

   2）张拉设备应测试完毕并符合设计要求；

   3）绘制应力-拉力曲线（即P-T曲线），找出拉力和油表读数的关系；

   4）算出钢绞线在达到张拉应力σk时的伸长值。

三、伸长值计算

图3.1半连续梁体外预应力筋布置图

本桥体外索施工采用两端张拉，张拉力与伸长量双控，后张理论伸长值按下式计算：

P均=P（1-e-（kx+μθ））/（kx+μθ）

△L=P均L/AyEg

P均：预应力钢绞线平均张拉力（N）

Eg：预应力钢绞线弹性模量，取1.95×105N/mm2

Ay：预应力钢绞线截面面积，ΦS15.2-19为19×140=2660mm2

L：预应力钢绞线钢材长度（m）

P：预应力张拉端的张拉力，P=2456KN

X：从张拉端至计算截面的孔道长度（m）

   两端对称张拉，取连续梁中截面为计算截面，即：X=L/2=197.686/2=98.843m

K：孔道每米局部偏差时对摩阻的影响系数，取为0.002

μ：预应力筋与孔道壁的摩擦系数，取为0.13

θ：从张拉端至计算截面曲线孔道部分切线的夹角之和（rad）

1、简化计算法

2、精确计算法

本桥体外索张拉理论伸长量取值为：

△L=405.10mm×2=810.2mm

四、预应力筋张拉设备的选用

1、张拉设备能力

张拉设备所需要的张拉力由预应力钢筋要求的张拉力大小确定。预应力钢筋的张拉力由下式计算：

为安全可靠，张拉设备的张拉能力一般取钢筋张拉力的1.5倍左右，即：

（拟采用千斤顶吨位为400t，满足要求）

2、设备行程

油压千斤顶等张拉设备所需的行程长度，应满足预应力钢筋张拉时的伸长要求，即：

若油压千斤顶总行程的80%小于总伸长量的1/2,即:405.10mm，则需2次及以上的张拉。

3、压力表选用

压力表上的压力读数是指张拉设备的工作油压面积（活塞面积）上每单位面积承受的压力，由下式计算：

一般选用的压力表最大读数应为（1.5～2）

其中：

N—预应力筋的张拉力，N；

   --预应力筋的张拉控制应力，MPa

   --每根钢筋的截面面积，mm2

   n—同时张拉的钢筋根数

   F—张拉设备所需要的张拉能力，KN

   --千斤顶或其他张拉设备的行程长度，mm

   —预应力钢筋张拉伸长值，mm

   L—预应力钢筋张拉时的有效长度，mm

   --计算压力表读数

   --张拉设备的工作油压面积，mm2

图3.2 千斤顶线性回归曲线

五、体外索张拉操作要点

1、张拉顺序

安装工作锚环→安装工作锚夹片→安装千斤顶→安装工具锚夹片→张拉至0.15→回油归零（做为伸出值的起测点）→张拉至0.5（持荷5分钟）测量千斤顶油缸伸出值→张拉至0.8（持荷5分钟）测量千斤顶油缸伸出值→张拉至（持荷5分钟）测量千斤顶油缸最后伸出值→锚固→回油→取出工具锚。

2、锚具千斤顶安装要点

1）现场施工单位对每批锚具的夹片应100%进行外观检查，对10%夹片进行表面硬度检验，检验硬度的位置在夹片的侧面或按常规在小头端面测试。当每批检验夹片中硬度发现有不合格时，应对该批夹片按50%抽查检验。若再发现不合格时，则应100%逐片检查，确保工程质量，避免延误工期。锚具夹片硬度HRC为58～。

2）锚环及夹片使用前要用汽油或柴油逐个清洗干净；

3）钢束外伸部分要保持干净，施工人员不得随意踩踏以免带上赃物；

4）穿入工作锚的钢束要顺直，对号入座，不得使钢束扭结交叉；

5）工作锚必须准确的放入锚垫板的定位槽内，并与孔道对中，两个夹片间隙要均匀。夹片安装完毕后其外露长度约为4-5mm，且均匀一致；

6）安装千斤顶时不要推拉及接头，保证通畅，不得扭结成团；

7）工具锚安装前应将千斤顶油塞伸出3-5cm，钢束穿入工具锚时，位置要与工作锚一致，不得交叉扭结。

六、体外索张拉施工注意事项

1、体外预应力体系施工应严格按照厂家要求进行，确保施工质量；

2、预应力钢绞线及预应力锚具进场后，应分批严格检验和验收，妥善保管；

3、预应力钢绞线应按有关规定对每批钢绞线抽检强度、硬度、弹性模量、截面积和延伸量，对不合格产品严禁使用，同时应就实测的弹性模量和截面对计算引伸量做修正；

4、外套管按段准备好，用焊接机进行对焊连接起来，直至达到所需要长度；

5、在体外预应力钢束安装过程中注意外套管的保护，不允许直接在底板上拖动，下面最好有拖轮支撑；

6、将锚具准确安装到齿板上，并与外套管紧密的连接起来，最终形成一个有效连续的封闭装置；

7、索体运抵工地后应放置在室内并防止锈蚀，切割钢绞线不准采用电焊或气焊切割，应采用圆盘机械切割；

8、所有预应力钢材不许焊接，凡有接头的预应力钢绞线部位应予切除，不准使用，所有预应力张拉设备应按有关规定认真进行标定；

9、预应力管道位置的容许偏差纵向不得大于±1cm，横向不得大于0.5cm；

10、应逐个检查垫板喇叭管内有无毛刺，对有毛刺者应予退货，不准使用。

11、纵向预应力钢束在箱梁横截面应保持对称张拉，纵向钢束张拉时两端保持同步。张拉过程中，应观察梁体变位，发现异常及时向设计、建立、业主方通报。

12、预应力钢束张拉完毕，严禁撞击锚头和钢束，钢绞线多余的长度应用切割机切割，切割方式和切割后留下的长度应按有关规范的要求进行。

13、锚头灌浆按产品说明要求进行，采用真空灌浆法施工，压浆前应用压缩空气清除管道内杂质，然后压浆。管道压浆材料为M40以上纯水泥浆，要求灌浆密实，压浆配合比要仔细必选，采用最优配合比，水灰比不大于0.4，不得掺入各种氯盐，可掺减水剂，其掺量由试验决定，为减少收缩可掺入优质的膨胀剂，膨胀率为1×10-4～2×10-4。灌浆期间应中断交通，浆体材料达到设计强度的80%才可恢复交通。

14、预应力张拉班组必须固定，且应在有经验的预应力张拉工长的指导下进行，不允许临时工承担此项工作。

15.、每次张拉应有完整的原始张拉记录，且应在监理在场的情况下进行；

16、预应力采用引伸量与张拉力双控，以张拉吨位为主的施工控制原则。管道摩擦系数应满足μ≤0.15，实际伸长量与理论伸长量的差值应控制在6%以内，否则应暂停张拉，待查明原因并采取措施予以调整后，方可继续张拉。钢束不容许断丝。

17、应根据每批钢绞线的实际直径随时调整千斤顶限位板的限位尺寸，最标准的限位板尺寸应使钢绞线只有夹片的牙痕而无刮伤，如钢绞线出现严重刮伤则限位板限位尺寸过小，如出现滑丝或无明显夹片牙痕则有可能是限位板限位尺寸大。

18、千斤顶在下列情况下应重新标定

1）三个月或张拉50次；

2）漏油；

3）部件损伤；

4）延伸量出现系统性的偏大或偏小；

5）千斤顶和油泵必须配套标定和配套使用。

19、张拉前应检查其内摩阻是否符合有关规定要求，否则应停止使用。

20、严禁将钢绞线作电焊机导线用，且钢绞线的放置应远离电焊地区。

21、预应力钢束锚固端应严格按设计图纸所示位置及相应的倾角进行固定。