WORD版曲线箱梁预应力工程钢束伸长值分析和质量控制.docVIP

曲线箱梁预应力工程钢束伸长值分析及质量控制 作者： 单位： [关键词]：曲线箱梁；预应力；伸长值分析；质量控制 [摘要]：平面曲线预应力混凝土连续箱梁，腹板处钢束多为不对称布置的三维空间曲线，采用两端张拉的钢束，长度越大曲线半径越小，两端张拉伸长值相差越大，如何计算两端张拉伸长值，并由此明确预应力损失的因素，掌握曲线箱梁预应力工程施工质量要点显得尤为重要。通过工程实践，分析曲线箱梁预应力工程两端张拉的钢束伸长值的计算过程，解释预应力损失的因素，从而达到掌握如何控制好曲线箱梁预应力工程施工质量的目的。 引言 三金潭立交是武汉市中环线上的一座互通式立交，主线桥左幅第B联是最大半径为999米的现浇异形预应力箱梁，跨径分布为24+26+26+18.5m，总长为94.5m，其中1#～3#墩两跨为单箱三室，3#～5#墩两跨为单箱四室，其宽度渐变，属曲线箱梁。 总计5片腹板，编号为1号、2号、3号、4号、5号，其中1号为圆曲线R1＝985m+圆曲线R2＝144.7m，2号为圆曲线R＝333.9m，3号为圆曲线R＝472.1m，4号为圆曲线R＝471m，5号为圆曲线R＝996m。钢束曲线布置，平面线形和腹板相同，其中腹板处的钢束在水平向和竖向都有弯曲，没有对称中心 钢束布置横断面如下图1-1，钢束底平面布置如下图1-2。 图1-1 钢束横断面布置图 图1-2 钢束底平面布置图(单位：mm) 钢束采用Ф15.24高强度低松弛钢绞线，标准强度为1860mpa，张拉控制应力σcon＝0.75Ry＝0.75×1860＝1395mpa，采用M圆锚体系，采用SBG塑料波纹管。 一、预应力筋伸长值分析 钢束张拉采用两端张拉、单端张拉两种方式。腹板钢束采用两端张拉，空间形状为三维曲线（平面投影、沿腹板方向均为曲线）。预应力筋无对称中心，两端张拉时，预应力损失值并非对称分布，因此在计算预应力伸长值的之前，首先得分析出从预应力筋两端分别向中部推导出的应力结果相同的截面，然后分别对两端伸长值分段计算，各段的伸长值累加即为各端伸长值。 1.1 确定从两端分别向中部推导出的应力结果相同的截面位置 腹板预应力筋是由多段曲线和直线组成的曲线，在水平向和竖向都有弯曲，张拉伸长值应进行分段计算。以2号腹板W21号钢束为例进行阐述。 1、计算模型分析 W21钢束共由29小段圆弧线和直线组成，相对于钢束水平面半径这些微段水平面内弯曲角可以忽略不计，因此只考虑竖面弯曲角。W21束钢绞线沿腹板中心线展开如下图： 图2-1 W21钢束沿腹板中心线展开图(单位：mm) 2、各段尾端截面应力的计算式 预应力筋与管道壁之间摩擦引起预应力损失值根据以下公式进行计算： （式2-1） 其中：—张拉端应力,Pa； x—张拉端至计算截面三维曲线管道长度,m； θ—空间转角，从张拉端至计算截面，平面曲线管道部分夹角与竖面曲线管道部分夹角矢量的叠加:θ＝, 、为水平面内弯曲角和竖面弯曲角，弧度； k—管道每米长度的局部偏差对摩擦的影响系数，根据《公路桥涵施工技术规范》可查得，采用塑料波纹管k＝0.0015，u＝0.225。 因此计算截面的应力为： （式2-2） 3、从两端分别向中部推导出的应力结果相同的截面位置 采用EXCEL计算，从L1向L29计算L29段末端为721411128.2Pa，从L29向L1计算L1段末端为721411128.2Pa，可见：采用单端张拉，预应力在另一端损失严重，高达673588871.8Pa，损失率为48.29％，因此优先采用两端张拉，以减小预应力损失是非常必要的。 同时可推断：从L1向L29计算各微段末端时，得到L14末端应力为1003657086.2pa，而从L29向L1计算各微段末端时，得到L15末端为1002701557.9pa，相差955528.2pa，因此预应力筋两端分别向中部推导出的应力结果相同的截面应在L15微段内。详细计算如下： 从L1向L29计算时L14末端＝1003657086.2pa，从L29向L1计算时L16段末端＝1012677603.3pa。 L15微段为直线段，长度=6.6米，θ＝0，R为无穷大，假设在靠近L1的部分长为米处，从L1向L29计算时L14+（称为L14+）末端的应力等于从L29向L1计算时L16+6.6-（称为L16+）末端应力，从而建立平衡方程。 根据式得： （式2-3） 计算得＝0.31765，即L14+＝0.3175米，而L16+＝6.2825米。再从新计算得出中和界面处的为 1.2 预应力筋伸长值 1、理论伸长值的ΔL的计算式 根据《公路桥涵施工技术规范》，预应力筋的理论伸长值的ΔL按下式进行： （式2-4） 其中：— 第i段张拉伸长量，m； —第i段平均张拉力，，N； —第i段最大张拉应力，pa； —第i段预应力筋