ManBetX体育官网P为预应力筋张拉端的锚下张拉力

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文章关键词:ManBetX体育官网,束道

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  技术领域本发明属于后张法预应力混凝土结构施工技术领域,特别是涉及一种双向不对称张拉预应力束道理论伸长量的确定方法。

  预应力混凝土结构通过预应力筋张拉产生与荷载挠度相反的拱度,从而提高了混凝土的刚度并达到节约材料的目的。由于预应力混凝土结构具有截面小、刚度大、抗裂性和耐久性好,在世界各国的土木工程领域中得到了广泛应用。根据预应力施加工艺不同,预应力混凝土结构可分为先张法和后张法两种。其中后张法预应力是桥梁预应力构件制作的最常用方法。根据《公路桥涵施工技术规范》(JTGTF50—2011)规定,预应力筋张拉时应采用应力控制为主,伸长率控制为辅的双控措施。即张拉时,采用应力控制方法,同时以伸长值进行校核,其差值应控制在6%内,否则应暂停张拉,查明原因。因此,在预应力施工前,需准确计算出待张拉预应力筋的理论伸长量,施工中与实际伸长量进行校核,确实做到双控。在工程实践中,《公路桥涵施工技术规范》(JTGTF50—2011)给出了预应力筋理论总伸长量计算公式,采用单端张拉或沿结构对称布置两端张拉的预应力筋,其理率伸长值均可利用公式直接进行求解。但是对于预应力混凝土连续箱梁等结构,其预应力筋束道往往沿结构不对称布置,查阅现有规范及相关文献,几乎没有不对称布置的两端张拉预应力筋伸长量具体计算的方法,给预应力混凝土结构的施工带来了困难。

  本发明的目的是提供一种双向不对称张拉预应力束道理论伸长量的确定方法。本发明解决上述技术问题的技术方案如下:一种双向不对称张拉预应力束道理论伸长量的确定方法,包括以下步骤:准备步骤:通过实验确定孔道偏差系数k和测量孔道壁摩阻系数μ;步骤1,对于设计采用两端张拉并且尺寸沿结构不对称布置的预应力束道,设计所述预应力束道共分n段,每段结构尺寸参数为:l1、l2、l3、l4…ln;θ1、θ2、θ3、θ4、…θn;假设预应力最低点在预应力束道的第i段上,1≦i≦n),预应力最低点距第i段起始段的距离为X,相应的弯起角为θi1,则距第i段终端的距离为(li-X),相应的弯起角为θi2,θi1+θi2=θi;根据式6可得到式1,进而计算X:步骤2,把已知设计参数代入式1求得X,确定预应力最低点位置;步骤3,从预应力最低点位置将预应力筋束道分成左右两段,按照式2和式3计算预应力束道理论伸长量;式2中,l为预应力筋长度,Ep为预应力筋的弹性模量,Ap为预应力筋的截面面积,Pp为预应力筋的平均张拉力,对于直线型的预应力束道分段Pp取张拉端的拉力;对于曲线型的预应力束道分段Pp按式3计算;式3中,P为预应力筋张拉端的张拉力,x为从张拉端至计算截面的孔道长度,θ为张拉端至计算截面曲线孔道部分切线的夹角之和,k为孔道偏差系数、μ为孔道壁摩阻系数;在本发明如上所述的双向不对称张拉预应力束道理论伸长量的确定方法中,进一步,在步骤2中,把已知设计参数代入式1后,如果X无解,则说明步骤1中预应力最低点在预应力束道的第i段上的假设不成立;重新假设预应力最低点在另一预应力束道分段上,直至求得X。在本发明如上所述的双向不对称张拉预应力束道理论伸长量的确定方法中,进一步,在式3中,预应力筋张拉端的张拉力大小取设计锚下控制应力。在本发明如上所述的双向不对称张拉预应力束道理论伸长量的确定方法中,进一步,在式3中,孔道偏差系数的取值为0.0015。在本发明如上所述的双向不对称张拉预应力束道理论伸长量的确定方法中,进一步,在式3中,孔道壁摩阻系数的取值为0.25。本发明的有益效果是:利用本发明方法,能够确定预应力最低点在预应力束道具体位置,从而在预应力最低点位置将预应力筋束道分成左右两段,进而按照给出的公式计算预应力束道理论伸长量。解决了不对称布置的两端张拉预应力筋伸长量难以计算的问题,为预应力混凝土结构的施工提供了便利。利用本发明计算的理论伸长量与实际伸长量对比表明,偏差率很好地控制在6%以内。附图说明通过结合以下附图所作的详细描述,本发明的上述和/或其他方面和优点将变得更清楚和更容易理解,这些附图只是示意性的,并不限制本发明,其中:图1为本发明一种实施例的某条预应力束道布置示意图。附图中,各标号所代表的部件列表如下:1、预应力束道的L1分段,2、预应力束道的L2分段,3、预应力束道的L3分段,4、预应力束道的L4分段,5、预应力束道的Li分段,6、预应力束道的Ln-1分段,7、预应力束道的Ln分段。具体实施方式在下文中,将参照附图描述本发明的双向不对称张拉预应力束道理论伸长量的确定方法的实施例。在此记载的实施例为本发明的特定的具体实施方式,用于说明本发明的构思,均是解释性和示例性的,不应解释为对本发明实施方式及本发明范围的限制。除在此记载的实施例外,本领域技术人员还能够基于本申请权利要求书和说明书所公开的内容采用显而易见的其它技术方案,这些技术方案包括采用对在此记载的实施例的做出任何显而易见的替换和修改的技术方案。图1示出本发明一种实施例的双向不对称张拉预应力束道理论伸长量的确定方法,包括以下步骤:根据《公路桥涵施工技术规范》(JTGTF50—2011)7.6.2条款,预应力筋理论伸长量采用公式(1)和公式(2)进行计算:l=pplApEp---(1)]]

  式(1)中:Pp为预应力筋的平均张拉力,两端张拉的直线筋Pp取张拉端的拉力,两端张拉的曲线)计算;l为预应力筋长度,Ep为预应力筋的弹性模量,Ap为预应力筋的截面面积。Pp=p1-e-(Kx+)Kx+---(2)]]

  式(2)中:P为预应力筋张拉端的张拉力(取设计锚下控制应力)、x为从张拉端至计算截面的孔道长度(可近似取水平投影长度)、θ为张拉端至计算截面曲线孔道部分切线的夹角之和(rad)、k为孔道偏差系数(可按规范取值0.0015)、μ为孔道壁摩阻系数(可按规范取值0.25)。k和μ可以在准备步骤中通过实验确定。根据上述预应力筋理论总伸长量计算原理,当预应力筋采用单端张拉时,计算截面为管道终点,取预应力束道全长计算;当预应力筋沿结构中心对称布置且采用两端张拉时,计算截面为管道中点,取管道长度一半进行计算。当采用两端张拉,但沿结构中心不对称布置时,计算截面应为预应力理论最低点,需进行计算确定。预应力筋与孔道壁之间摩擦引起的应力损失是五个主要因素之一(混凝土收缩徐变、预应力筋松弛、锚头变形及预应力筋回缩、摩阻、混凝土弹性压缩)。后张法张拉时,由于梁体内预应力筋与管道壁接触并沿管道滑动而产生摩擦阻力,摩阻损失可分为弯道影响和管道走动影响两部分。理论上讲,直线管道无摩擦损失,但管道在施工时因震动等原因而变成波形,并非理想顺直,加之力筋因自重而下垂,力筋与管道实际上有接触,故当有相对滑动时就会产生摩阻力,此项称为管道走动影响(或偏差影响、长度影响)。对于管道弯转影响除了管道走动影响之外,还有力筋对管道内壁的径向压力所产生的摩阻力,该部分称为弯道影响,随预应力筋弯曲角度的增加而增加。沿结构中点不对称布置的预应力筋,当采用两端张拉时,由于管道摩阻影响,在管道中必然存在一个应力最低点即应力最低断面,如果求出这个断面位置,就可以以此断面把左右端预应力束道分成两部分,利用公式(1)、(2)进行两端伸长量的计算应力最低断面推导如下:根据《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTGD62—2004)条款6.2.2给出的后张法张拉时预应力筋与管道壁摩擦引起的预应力损失式3,可得到计算截面处预应力筋应力σ(σcon-σl1)计算公式4,式4两边同乘预应力筋截面面积Ap后得到式5:σl1=σcon[1-e-(Kx+μθ)]式3;式3中,σcon为预应力筋锚下的张拉控制应力,x为从张拉端至计算截面的孔道长度,θ为张拉端至计算截面曲线孔道部分切线的夹角之和,k为孔道偏差系数、μ为孔道壁摩阻系数;σ=σcone-(Kx+μθ)式4pi=pe-(Kx+μθ)式5;式5中,pi为计算截面处的预应力筋张拉力(锚下控制力减沿程管道摩擦损失后的力),P为预应力筋张拉端的锚下张拉力。两端张拉不对称结构的预应力筋理论应力最低点断面,应是按式5,以左端为张拉起始端到计算截面得到的张拉力和以右端为张拉起始端到计算截面的张拉力相等。假设某工程连续箱梁某条预应力束道(如图1所示),设计采用两端张拉,其尺寸沿结构不对称布置。设计该预应力束道共分n段,每段结构尺寸参数为:l1、l2、l3、l4…ln;θ1、θ2、θ3、θ4、、…θn。在图1中,示出了依次邻接的预应力束道的L1分段1、预应力束道的L2分段2、预应力束道的L3分段3、预应力束道的L4分段4、预应力束道的Li分段5、预应力束道的Ln-1分段6和预应力束道的Ln分段7。现假设预应力最低点在预应力束道的第i段上(1≦I≦n),距第i段起始段的距离为X,相应的弯起角为θi1,则距第i段终端的距离为(li-X),相应的弯起角为θi2(θi1+θi2=θi),根据公式(5),有:e-k(l1+l2+...+li-1+x)-(1+2+...i-1+i1)=e-k(ln+ln-1+...+li-x)-(n+n-1+...+i2)---(6)]]

  把已知设计参数代入公式(6)就可求得X(应力最低断面位置)。找到预应力理论最低点后,从该处把预应力筋束道分成左右两段,分别进行理论伸长量的计算。举例说明如下:某工程连续箱梁某条预应力束道,尺寸沿结构不对称布置,共分五段,每段结构尺寸参数为:l1=15.681m、l2=0.262m、l3=5.99m、l4=0.2621m、l5=0.338m;θ1=0、θ2=0.0654、θ3=0、θ4=0.0654、θ5=0。现假设预应力最低点在预应力束道的第三段上,有如下等式:e-k(l1+l2+...+li-1+x)-(1+2+31)=e-k(l5+l4+l3-x)-(5+4+32)]]

  把已知参数代入上式后,X无解,说明假设不对。重新假设在第二段上,其中21=X0.2622=0.06540.262X=0.2496X-k(15.681+x)-(0.2496X)=-k(0.338+0.262+5.99+0.262-x)-(0+0.0654+0+0.0654-0.2496X)]]

  整理上式得x=0.1522m。找到预应力理论最低点后,从该处把预应力筋束道分成左右两段,分别进行理论伸长量的计算。即预应力理论最低点断面距左端距离为(15.681+0.1522)=15.8332m,θ=0.1522×0.0654/0.262=0.03799;同理可求得距离右端距离为6.6998m,θ=0.02741,以上参数代入式1和式2,可分别求得左端:l=pplApEp=192085×15.83321.4×10-4×1.95×105×106=0.1114m]]

  同理可得右端:Pp=196782N,Δl=0.04829m。表1理论伸长量计算与实际伸长量对比上述披露的各技术特征并不限于已披露的与其它特征的组合,ManBetX体育官网本领域技术人员还可根据发明之目的进行各技术特征之间的其它组合,以实现本发明之目的为准。

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