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后张法预应力钢绞线伸长量的核算与现场测量控

文章出处:http://www.hksilk.com 作者:天津瑞通钢绞线 人气: 时间:2017-10-16 12:58 【
预应力钢绞线施工时,选用张拉应力和伸长值双控,实践伸长值与理论伸长值过失不得跨过6%,后张预应力技术一般用于预制大跨径简支接连梁、简支板结构,各种现浇预应力结构或块体组装结构。预应力施工是一项技术性很强的作业,预应力筋张拉是预应力砼结构的要害工序,施工质量联络到桥梁的安全和人身安全,因此有必要慎重对待。一般现行常触摸到的预应力钢材首要:有预应力混凝土用钢绞线、PC光面钢丝、刻痕钢丝、冷拔低碳钢丝、精轧螺纹钢等材料。关于后张法预应力施工时孔道成型方法首要有:金属螺旋管、胶管抽芯、钢管抽芯、充气充水胶管抽芯等方法。自己触摸多的是混凝土预应力钢绞线(PCstrand、1×7公称直径15,24mm,fpk =1860Mpa,270级高强底懈怠),成孔方法多选用金属螺旋管成孔,本文就以此两项先决条件进行论说。
1 施工预备:
1.1 了解图纸:拿到施工图纸应先查阅施工说明中关于预应力钢绞线的规范,一般预应力钢束选用ASTMA416-270级低懈怠钢绞线,其规范强度为fpk=1860Mpa,1×7公称直径15,24mm,锚下控制力为Δk=0.75 fpk Mpa。
1.2 根据施工方法断定核算参数:
预应力管道成孔方法选用金属螺旋管成孔,查下表断定K、μ取值:        表1
孔道成型方法
K值
μ值
钢绞线
带肋钢筋
精轧螺纹钢
预埋铁皮管道
0.003
0.35
0.4
抽芯成型管道
0.0015
0.55
0.6
预埋金属螺旋管道
0.0015
0.2~0.25
0.5
注:摘自《公路桥涵施工技术规范》(JTJ 041-2000)附录G-8
根据钢绞线试验效果取得钢绞线实践弹性模量Ep(一般为1.9~2.04×105Mpa)
1.3 材料检测:
金属螺旋管根据《公路桥涵施工技术规范》(JTJ 041-2000)附录G-7之要求检测;
锚具根据《公路桥梁预应力钢绞线用YM锚具、连接器规范系列》(JT/T 329.1-1997)及《公路桥梁预应力钢绞线用锚具、连接器试验方法及查验规矩》(JT/T 329.2-1997)之要求检测;
钢绞线根据《预应力混凝土用钢绞线》GB/T5224-2003之要求检测
2 理论伸长量核算:
后张法预应力钢绞线在张拉过程中,首要遭到以下两方面的要素影响:一是管道弯曲影响引起的抵触力,二是管道过失影响引起的抵触力;两项要素导致钢绞线张拉时,锚下控制应力沿着管壁向跨中逐步减小,因此每一段的钢绞线的伸长值也是不相同的。
2.1 核算公式:
《公路桥梁施工技术规范》(JTJ 041-2000)中关于预应筋伸长值ΔL的核算按照以下公式(1):
ΔL=
Pp×L
Ap×Ep
  ΔL—各分段预应力筋的理论伸长值(mm);
   Pp—各分段预应力筋的均匀张拉力(N);
  L—预应力筋的分段长度(mm);
  Ap—预应力筋的截面面积(mm2);
Ep—预应力筋的弹性模量(Mpa);
《公路桥梁施工技术规范》(JTJ 041-2000)附录G-8中规矩了Pp的核算公式(2):
Pp=
P×(1-e-(kx+μθ)
kx+μθ
  P—预应力筋张拉端的张拉力,将钢绞线分段核算后,为每分段的起点张拉力,即为前段的完毕张拉力(N);
  θ—从张拉端至核算截面曲线孔道部分切线的夹角之和,分段后为每分段中每段曲线段的切线夹角(rad);
  x—从张拉端至核算截面的孔道长度,分段后为每个分段长度或为公式1中L值;
  k—孔道每束部分过失对抵触的影响系数(1/m),管道内全长均应考虑该影响;
  μ—预应力筋与孔道壁之间的磨擦系数,只在管道弯曲部分考虑该系数的影响。
  从公式(1)能够看出,钢绞线的弹性模量Ep是挑选核算值的重要要素,它的取值是否正确,对核算预应力筋伸长值的影响较大。所以钢绞线在运用前有必要进行检测试验,弹性模量则常呈现Ep’=(1.96~2.04)×105Mpa的效果,这是因为实践的钢绞线的截面积并不是必定的140mm2,而进行试验时并未用实在的钢绞线截面积进行核算,根据公式(1)可知,若Ap有过失,则得到了一个Ep’值,尽管Ep’并非实在值,但将其与钢绞线理论面积相乘所核算出的ΔL却是符合实践的,所以要按实测值Ep’进行核算
  公式2中的k和μ是后张法钢绞线伸长量核算中的两个重要的参数,其大小取决于多方面的要素:管道的成型方法、预应力筋的类型、表面特征是润滑的仍是有波纹的、表面是否有锈斑,波纹管的布设是否正确,弯道方位及视点是否正确,成型管道内是否漏浆等等,各个要素在施工中的改动很大,还有许多是不可能预先断定的,因此,抵触系数的大小很大程度上取决于施工的准确程度。在工程实施中,最好对孔道磨擦系数进行测定(测定方法可参照《公路桥梁施工技术规范》(JTJ 041-2000)附录G-9),并对施工中影响磨擦系数的方面进行细心的检查,如波纹管的三维方位是否正确等等,以保证抵触系数的大小根柢一起。实践核算可根据表1选取参数。
3 差异核算分段:整束钢绞线在进行分段核算时,首先是分段(见图1):
3.1 作业长度:东西锚到作业锚之间的长度,图1中作业段AB长度=L,核算时不考虑μ、θ,核算力为A点力,选用公式1直接进行核算,Pp=千斤顶张拉力;
3.2 波纹管内长度:核算时要考虑μ、θ,核算一段的起点和完毕力。每一段的完毕力就是下一段的起点力,例如挨近张拉端榜首段BC的完毕C点力即为第二段CD的起点力,每段的完毕力与起点力的联络如下式:
  Pz=Pq×e-(KX+μθ)(公式3)
  Pz—分段完毕力(N)
  Pq—分段的起点力(N)
  θ、x、k、μ—意义同上
  各段的起完毕力能够根据公式3从张拉端开端进行逐步的核算。                     
 
3.3 根据每一段起点力Pq代入公式2中求出每一段均匀张拉力Pp。
3.4 根据Pp代入公式1核算出每一段的伸长值ΔL,相加后得出全长钢绞线伸长量。
4 算例:
已知构件钢束组织如图1所示,曲线段钢束半径600cm,预应力筋选用Φ15.24的钢绞线束,fpk =1860Mpa,锚下(张拉)控制力为Δk=0.75 fpk =1395Mpa,Ep=1.95×105 Mpa,孔道选用金属螺旋管。选用分段核算理论伸长量。
解:根据图1所示共分为:AB、BC、CD、DE、EF、GF共6段进行核算。
曲线段CD的θ:arc tg(19.46/151.58)=0.1277rad
曲线段EF的θ:arc tg(19.46/151.58)=0.1277rad                   表2
 
AB
BC
CD
DE
EF
FG
长度x(cm)
60
19.94
153.22
100.6
153.22
99.03
弧度θ(rad)
0
0
0.1277
0
0.1277
0
根据锚下(张拉)控制力为Δk=0.75 fpk =1395Mpa及锚圈口摩阻丢掉(一般规矩不大于3%,也可根据《公路桥梁施工技术规范》(JTJ 041-2000)附录G-9测得,这儿核算取3%)核算千斤顶张拉力P=1395×140×(1+3%)=201159N(每根);
根据公式1核算作业长度(AB)段的伸长量:
ΔL1
201159×60
140×1.95×105
ΔL1=4.42mm
根据表2中参数核算当k=0.0015,μ=0.2各段伸长量:                    表3
分段
x(mm)
θ(rad)
kx+μθ
e-(kx+μθ)
起点力Pq
完毕力Pz
Pp
△L
BC
199.4
0
0.000299
0.99970094
195300.0
195241.6
195270.8
1.4
CD
1532.2
0.1277
0.027838
0.97254561
195241.6
189881.4
192549
10.8
DE
100.6
0
0.000151
0.99984911
189881.4
189852.7
189867
0.7
EF
1532.2
0.1277
0.027838
0.97254561
189852.7
184640.4
187234.5
10.5
FG
990.3
0
0.001485
0.99851565
184640.4
184366.3
184503.3
6.7
当k=0.0015,μ=0.2总伸长量ΔL=4.42+1.4+10.8+0.7+10.5+6.7≈35mm
根据表2中参数核算当k=0.0015,μ=0.25各段伸长量:                   表4
分段
x(mm)
θ(rad)
kx+μθ
e-(kx+μθ)
起点力Pq
完毕力Pz
Pp
△L
BC
199.4
0
0.000299
0.99970094
195300.0
195241.6
195270.8
1.4
CD
1532.2
0.1277
0.034223
0.96635569
195241.6
188672.8
191938.5
10.8
DE
100.6
0
0.000151
0.99984911
188672.8
188644.4
188658.6
0.7
EF
1532.2
0.1277
0.034223
0.96635569
188644.4
182297.5
185452.9
10.4
FG
990.3
0
0.001485
0.99851565
182297.5
182027.0
182162.2
6.6
当k=0.0015,μ=0.25总伸长量ΔL=4.42+1.4+10.8+0.7+10.5+6.6≈34mm
5 核算现场控制伸长量规划:
根据《公路桥梁施工技术规范》(JTJ 041-2000)12.8.3条规矩“实践伸长值与理论伸长值的差值应控制在6%以内,否则应暂停张拉,待查明原因并选用措置予以调整后,方可继续张拉”。从上述例题中不难看出,其它参数正确的情况下,当μ=0.2时ΔL=35mm,符合规范规矩的控制规划是32.9~37.1mm,当μ=0.25时ΔL=34mm,符合规范规矩的控制规划是32~36mm。但在实践施工时因为管道成型后表面特征是否润滑、表面是否有锈斑,方位过失大小,弯道方位及视点是否正确、成型管道内是否漏浆等要素影响,规范中供应的μ是一个变值,根据表1中供应,改动规划为0.2~0.25,所以上述例题核算出的伸长量的实践控制规划应是32~37mm
6 张拉时钢绞线实践伸长量的测量方法
  钢绞线实践伸长量的测量方法有多种多样,现在运用较多的是直接测量张拉端千斤顶活塞伸出量的方法,我以为这样的测量方法存在必定的过失,这是因为东西锚端夹片张拉前经张拉操作人员用钢管敲紧后,在张拉到10%σk时因钢绞线受力,夹片会向内滑动,张拉到20%σk时,夹片又会继续向内滑动,这样经过测量千斤顶的伸长量而得到的10%~20%σk的伸长量比钢绞线的实践伸长值长1~2mm,若以10%~20%σk的伸长量作为0%~10%σk的伸长量,哪么在0%~20%σk的张拉控制段内,钢绞线的伸长量就有2~3mm的过失。从20%σk张拉到100%σk时,钢绞线的夹片又会向内滑动一点,按最小值滑动量核算单端钢绞线的伸长量就有3~4mm的过失,两头一起张拉时估计有约6~8mm的过失(过失值的大小取决于东西锚夹片打紧程度),可是张拉力是抵达的。因此用测量千斤活塞的方法一般测出来的值都是偏大的
关于钢束实践伸长值的测量,建议选用量测钢绞线必定伸长值的方法,而不运用量测千斤顶活塞伸出量的方法,后者测得的伸长值须考虑东西锚处钢束回缩及夹片滑移等影响,尤其是在钢绞线较长,有必要进行分级张拉时,更为繁琐,若直接经过测量千顶活塞的伸出量,则过失累计更大。推存的测量方法如图2所示,运用一个标尺固定在钢绞线上,不论经过几个行程,均以此来量测分级钢绞线的长度,累计的效果就是初应力与终应力之间的实测伸长值。
                                                                  
7 夹片回缩量补偿张拉
在实践张拉控制过程中,在张拉并持荷完毕后千斤顶放松过程中关于夹片式锚具有一个夹片回缩自锚及锚具变形,使锚下控制应力有所丢掉,根据《公路桥涵施工技术规范》(JTJ 041-2000)表12.8.3规矩夹片式锚具容许回缩量不大于6mm,可是各个厂家规划是不一样的,根柢在3~6mm之间,所以在锚具运用前应具体查阅产品运用说明书,清楚夹片的回缩量,具体市公共过程中建议在终究一步持荷并测量完伸长量在控制规划内后应再把每端钢绞线拉长3~6mm(补足夹片回缩量),这样终究的锚固应力才是规划的锚下控制应力。
  8 完毕语
  理论伸长值核算中,如果选用的是两头张拉,钢绞线对称组织,在进行伸长量核算时是核算一半钢绞线的伸长值然后乘以二的方法;如果是一端锚固一端张拉,核算时应从张拉端核算至锚固端;而关于非对称结构,钢绞线不对称组织,在核算钢绞线的伸长值时,核算原则是从两头向中心分段核算,至某一点时钢绞线的受力根柢相等即可,而不是简略的分中核算。
  钢绞线的分段原则是将整根钢绞线根据规划线形分红曲线接连段及直线接连段,而不能将直线段及曲线段分在同一段内。
预应力筋的伸长量核算方法有多种,常用的均匀力法及简化核算法在许多工程施工中也能够满意精度要求,这儿我仅是将现行规范中准确核算法及施工中过失较小的一种测量方法作了简略的介绍,关于锚下控制应力的补张,应和规划单位和监理工程师沟通清楚,是否需求补足夹片的回缩应力丢掉。因为水平有限,以上方法和观念尚有不足之处,尚请批评指正。
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