单端张拉与两端张拉施工方案对比分析

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斜拉索张拉施工技术分析

斜拉索张拉施工技术分析

斜拉索张拉施工技术分析摘要:重庆高家花园大桥为双塔双索面混合梁斜拉桥,主跨为钢箱梁结构,边跨为预应力混凝土箱梁结构,施工时斜拉索索力技术要求高、难度大。

本文介绍了斜拉索张拉过程中索力控制的技术要点,以及采取的施工质量控制措施。

关键词:高家花园大桥斜拉索索力控制1.工程概况重庆高家花园大桥是轨道交通环线跨越嘉陵江的一座轨道交通专用斜拉桥,也是轨道交通环线主要节点性工程之一。

索塔设计为H形,索塔高139.5m;塔梁分离,半漂浮体系。

索塔由下至上依次分为墩柱、下塔柱、中塔柱和上塔柱,主跨为钢箱梁结构,边跨为预应力混凝土结构。

全桥斜拉索设计为52对,塔端索间距为 6.15m,中跨钢箱梁端索间距为12m,边跨混凝土箱梁端索间距为8m。

(斜拉索布置见图1-1 主桥总体布置图)2.斜拉索设计与施工特点2.1 斜拉索设计主桥为双塔双索面混合梁斜拉桥,全桥共52对斜拉索。

边跨为砼箱梁,中跨采用钢箱梁。

斜拉索在中跨主梁上的纵向标准索距为12m。

在边跨的标准索距为8m。

塔侧第一对斜拉索在主梁上的锚固点距主塔中心线边跨、中跨分别为14.5m和20m。

拉索采用外包单层黑色HDPE填充型环氧涂层钢绞线拉索及相应的配套锚具,标准强度fpk=1860MPa,弹性模量为Ep=1.95*105MPa;公称直径Φs15.2mm,张拉力按照0→10%~15%σcon(开始计入伸长量,预紧张拉)→80%σcon→100%σcon(持荷五分钟,保证环氧钢绞线应变充分)进行控制。

2.2 斜拉索张拉施工特点本桥边跨每道斜拉索52根钢绞线,中跨每道索45根钢绞线,采用单根斜拉索的钢绞线均逐根挂索完成后随即用单根千斤顶进行单端张拉的方法进行施工。

环氧钢绞线张拉采用伸长量和索力双控措施,以索力为主,以伸长量为辅并且需要兼顾中跨钢箱梁顶面标高。

施工过程中必须保证两个塔支均匀同步张拉,严格控制张拉力精度,保证索力及中跨钢箱梁顶标高等各项指标满足设计要求。

预应力钢棒张拉施工方案(精制实操)

预应力钢棒张拉施工方案(精制实操)

预应力钢棒张拉施工操作方案一、目的为了明确张拉施工的工作准备和施工步骤,保证施工质量,达到规定技术要求,特编写本施工操作方案,以此起到指导施工的作用。

二、材料在本工程连续梁腹板竖向预应力采用PSU16-2预应力混凝土用钢棒螺纹锚具组件,质量应符合GB/T 5223.3-2005有关规定的要求,预应力钢棒锚固体系采用M17*1.5mm 支承式锚固螺母,其质量应符合GB/T 14370-2007有关规定的要求;并按设计要求制备螺旋筋、锚垫板及定位钢筋。

三、张拉施工设备本工程竖向预应力钢棒张拉采用原精轧螺纹钢张拉千斤顶配套张拉支架进行施工,张拉设备机具包括:高压油泵、高压油管、穿心式千斤顶、张拉支架、张拉杆件及锁母、六方套筒、锁紧链钳以及其他便于施工的辅助装备。

(后附张拉配件价格表)预应力张拉设备应具备有效的标定报告,以确保施工时预应力施加符合设计要求。

四、预应力张拉作业1、预应力钢棒张拉作业应在达到混凝土龄期或者混凝土强度达到设计强度的90%且混凝土龄期不少于7天时,方可张拉作业;2、预应力钢棒张拉控制应力应根据设计要求及施工规范的要求,且张拉采用单端单支张拉;3、预应力钢棒张拉顺序应采用对称张拉,即每个号块对称张拉,每组钢棒对称张拉(先张拉中间再张拉两边);4、预应力钢棒张拉应采用“双控”控制,以张拉力控制为主,伸长值校核。

张拉时采用0 10%σcon 100%σcon 的张拉方法,张拉后预应力钢棒的实测伸长量与理论伸长量误差范围在±6%以内。

五、张拉施工步骤1、张拉工艺流程:清理张拉锚穴清理钢棒端部螺纹安装张拉杆件安装六方套筒摆放张拉支架至正确位置安装千斤顶安装千斤顶底部锁母油泵加荷开始张拉链钳带动六方套筒锁紧锚固螺母卸除载荷千斤顶回油复位拆除千斤顶其他钢棒张拉重复本步骤2、具体操作步骤:a.张拉施工前首先对锚穴进行清理,使得锚垫板外露面平整清洁;b.其次对预应力钢棒端部外漏螺纹进行清理,使螺纹处无杂物或混凝土残渣;c.将张拉杆与张拉头连接,组装件与钢棒端部螺纹连接,连接长度不小于30mm;d.将六方套筒从张拉杆件顶端穿入,使六方套筒与锚固螺母咬合;e.摆放张拉支架,使张拉杆件能从张拉支架面板的中心孔穿出,便于安装千斤顶,张拉支架应可靠摆放;f.安装千斤顶并在张拉杆件安装锁母,固定千斤顶;g.开启油泵加荷至设计力值,同时采用锁紧链钳带动六方套筒锁紧锚固螺母;h.卸除载荷,千斤顶回油复位,依次拆除张拉工装,按相同步骤进行其他钢棒的张拉作业。

预应力混凝土桥梁施工质量控制及张拉过程中所出现质量问题的原因分析

预应力混凝土桥梁施工质量控制及张拉过程中所出现质量问题的原因分析

预应力混凝土桥梁施工质量控制及张拉过程中所出现质量问题的原因分析摘要:桥梁预应力施工质量的控制关系到桥梁的运营安全和使用寿命,是桥梁工程施工过程的重点控制工序,保证各环节施工的精确度和克服质量通病是控制桥梁预应力施工好坏的关键因素。

关键词:桥梁预应力施工;预应力;施工质量要点;影响因素一、前言桥梁建筑是国家建设基础性项目,利用新科技新工艺,提升桥梁建筑质量,是我国近年来桥梁建筑项目上的发展新方向。

桥梁建筑中发挥预应力作用,在混凝土结构的桥梁建筑项目中应用广泛。

这种预应力技术的主要工艺是充分发挥建筑材料的高强度性能,通过增大桥梁的跨度,减轻桥梁的自重,增强桥梁的刚度等方式,来提升桥梁的适用性及舒适性。

在桥梁施工中,桥梁的施工控制至关重要,是确保桥梁安全可靠、并能够长期使用的关键,尤其是预应力的工艺技术的应用,成为桥梁的设施与施工中的重要一环,必须加以严格控制。

元江至磨黑高速公路是我国通往东南亚地区的国道213线中工程十分艰巨复杂的重要路段,属亚洲银行贷款建设项目,由云南省公路规划勘察设计院设计,云南省元磨高速公路建设指挥部代表云南省交通厅负责建设管理。

元磨高速公路17合同段长11.80公里,位于墨江县和普洱县相邻区域内,设计为沿把边江及磨黑河北岸布线,自起点K348+600沿把边江北岸逆流而上,在K352+205处设特大桥上行线35—28.5米,下行线3联2—27+20—28.5米工形组合梁桥。

桥梁设计荷载为汽车—超20级,挂车—120级,按Ⅶ度地震烈度进行抗震设计。

其结构为混凝土灌注钻孔冲击桩基,双柱混凝土墩,重力式L型和重力式U型7.5#浆砌块片石桥台,桩基混凝土轻型桥台,后张法预应力C50混凝土组合梁。

项目于2000年5月18日正式开工,我项目部组建了四个路基施工队,三个桥梁施工队,二个大型预制场进行本项目的施工。

本文结合K352+205把边江特大桥预制厂的建设及I型梁的生产对桥梁预应力施工技术进行简要阐述,以供参考借鉴。

张拉顺序

张拉顺序

1、长束和短束。

应该是先张拉长束,后张拉短束。

假如反过来的话,当长束张完后,则短束的预应力损失太大,效率太低。

2、纵束、横束、竖向束。

应是纵束、横束和竖向束。

纵束是主要钢束,是根据当时施工进度而必须张拉的。

横向束次之,有时一期作用下不张拉受力都通得过。

竖向最后。

3、同一截面。

首先要根据施工方法相应的受力要求确定。

对于可同一工况张拉的同类型钢束(例如都是短束、或都是长束),应遵循对称,由内向外的原则。

例如先张拉腹板束,再张拉顶底板。

其实对于直线桥,截面张拉顺序对应力影响不大,可灵活调整。

但是对于弯桥,研究证明,遵循对称张拉的大前提下,宜先张拉外侧腹板束,再张拉内侧腹板束。

原因是外侧钢束会使曲率降低而内侧钢束则会增大曲率,即“外侧安全内侧危险”。

预应力张拉技术交底(旧规范)一、预应力系统安装:1、波纹管、锚垫板和连接器安装:(1)、波纹管安装:预应力用波纹管采用塑料波纹管,波纹管严格按设计图纸位置和要求安装,并要以定位筋将波纹管固定牢固,在直线段约为0.3米一道“U”字形架立筋固定,曲线段加密,以免在混凝土浇筑过程中,波纹管产生移位,影响钢束对箱梁混凝土的压力,如果管道和钢筋发生冲突,应以管道位置不变为主。

(2)、锚垫板安装:在固定端和张拉端分别安装对应型号和规格的锚垫板和螺旋筋,并将锚垫板喇叭口底端和波纹管连接牢固,锚垫板要牢固地安装在模板上。

要使垫板与孔道严格对中,并与孔道端部垂直,不得错位。

锚下螺旋筋及加强钢筋要严格按图纸设置,喇叭口与波纹管道要连接平顺,密封。

对锚垫板上地的压浆孔要妥善封堵,防止浇注混凝土时漏浆堵孔。

安装锚垫板时,对于两端张拉的锚具,需注意压浆端进浆孔向下,出气孔向上,对于一端张拉的P锚、H锚应把张拉端作为进浆孔,且向下,以保证压浆的密实。

(3)、连接器安装:从第二孔箱梁开始,在前一段已张拉完的群锚连接体上安装连接器,并进行钢绞线接长。

2、钢绞线安装:a.钢绞线下料:钢绞线必须在平整、无水、清洁的场地下料,钢绞线下料长度要通过计算确定,计算应考虑孔道曲线长,锚夹具长度,千斤顶长度及外露工作长度等因素,预应力筋地切割宜用砂轮锯切割,下料过程中钢绞线切口端先用铁丝扎紧,采用砂轮切割机切割。

2-预应力张拉伸长量的计算与测定_secret

2-预应力张拉伸长量的计算与测定_secret

预应力张拉伸长量的计算与测定在预应力筋的张拉施工中,为了保证施工质量,规范要求除了用应力控制外,还需用伸长值进行校核,使实际伸长值与理论伸长值差控制在±6%以内,因此张拉前的伸长值计算就显得十分重要了。

在此,笔者根据有关资料和自己的施工体会,对张拉应力伸长值的计算与测定谈几点看法。

1伸长值的计算预应力施工一般有先张法与后张法两种,先张法的预应力筋一般为直线,计算简便,可以作为后张法无管道摩擦的特例进行研究,因此这里着重论述后张法伸长值的计算方法。

计算伸长值的第一步,首先要确定预应力筋的工作长度和线型段落的划分。

后张法钢筋的线型一般均是既有直线,又含曲线,由于不同线形区间的平均应力会有很大差异,因此需要分段进行伸长量计算,然后再累加。

值得一提的是,在计算工作长度时,一定要考虑位于张拉千斤顶中的那部分预应力筋尺寸,这部分的伸长值对于工作长度小于20m时的情况影响不容忽视。

根据施工规范,△L=△L1+△L2+······△Ln;其中△L为预应力钢材工作长度 L的理论伸长值。

对于各区段的伸长值△L i ,其计算公式为:式中:P i——第i段的平均张拉力,N;L i ——第i 段的工作长,cm;A y——预应力筋截面面积,mm2;E y ——预应力筋弹性模量,N/mm2。

关于平均张拉力P i的计算公式,规范上有介绍,为式中:P ——预应力钢材张拉端的张拉力,N;L——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曲线孔道部分切线的夹角之和。

对于圆曲线,为该段的圆心角;如果孔道在竖平面和水平面内同时弯曲时,则θ为双向弯曲夹角之矢量和,rad;K ——孔道每m局部偏差对磨擦的影响系数;µ——预应力筋与孔道壁的磨擦系数。

应该指出,这里的“P”并不是定值,而是克服了从张拉端至第i-1段的摩阻力后的剩余有效张拉力值,它随区段的增加而减小,所以表示成“P i”更为合适,如图1图中各个区段的平均张拉力分别为P1,P2,P3,P4,P i,各区段端的有效张拉力分别为P1,P2,P3,P4,P i,其计算式分别为:式中:P—初始端的张拉力;L n、错误!未指定书签。

桥梁案例分析

桥梁案例分析

某高速公路 D 合同段, K23+340 为一座桥跨结构为 30m 的连续箱梁,桥高21 米,共计 32 片箱梁,单梁约重 80 吨,该桥右侧为一大块麦地,经理部布置为预制场。

确定的预制安装施工方案为:设 32 个台座,全部预制完成后,采用 130 吨吊车装就位。

工程部门作出主要施工方案如下:1、人工清表 10cm,放样 32 个台座,立模,现浇 15m 厚 C20 砼,埋设对拉杆预留孔,台座顶面撒水泥抹光平整。

2、外模采用已经使用过的同尺寸箱梁的定型钢模板,内模采用木模外包镀锌铁皮,所有模板试拼合格。

3、底模上铺一层硬质复合胶板,在胶板上制作钢筋骨架。

为了钢绞线准确定位,将钢绞线绑扎成束,穿入圆形波纹管中,在钢筋骨架制作过程中按设计坐标固定在钢筋骨架上。

钢绞线下料长度考虑张拉工作长度。

4、安装端模板和外侧钢模,监理工程师检查允许后,砼吊装入模。

先浇底板砼,再安装内模,后浇侧墙和顶板,均用插入式振捣棒振捣密实。

满足强度要求时,拆除内模,浇筑封端砼,履盖养生 7 天。

5、强度达到规定要求后,进行张拉%考试大%作业。

千斤顶共 2 台,在另一工地上校验后才使用一个月,可直接进行张拉控制作业。

计划单端张拉,使用一台千斤顶,另一台备用。

6、按设计提供的应力控制千斤顶张拉油压,按理论伸长量进行校核,双控指标严格控制钢绞线张拉。

保证按设计张拉应力匀速缓慢增加,张拉到设计应力相应油表刻度时,即将锚固。

7、拆除张拉设备,将孔道冲洗干净,吹除积水,及早压注水泥浆。

压浆时使用压浆机从梁的一端向另一端压浆,当梁的另一端流出浓浆时,阻塞压浆孔,稳压 1 分钟后,封闭压浆端浆孔。

8、按要求养生,当水泥浆强度满足设计要求后,可移运吊装。

[问题]:请你指出写明的方案中的不当之处,并说明理由。

.[参考答案]:1、人工清表后应当对台座地基夯实,并合理设置排水沟,台座应当按要求设置预饶度。

2、钢筋骨架的保护层应严格控制。

3、砼浇筑时,应以紧固安装在侧模外侧的附着式振捣器为主,插入式振捣棒为辅。

钢绞线预应力施工中常见问题的原因分析及处理

钢绞线预应力施工中常见问题的原因分析及处理

钢绞线预应力施工中常见问题的原因分析及处理李涌;裴树林【摘要】预应力钢绞线施工在我国各类桥梁施工中有着广泛应用,但在施工中有时会遇到钢绞线伸长量不足、滑丝、断丝、锚下开裂等情况,结合贵广铁路桂林北至定江左右客车联络线特大桥现浇梁施工,提出了对预应力钢绞线施工中常见问题的分析及处理方案,对确保预应力结构安全使用、最大限度发挥结构设计功能和使用寿命提供了经验.【期刊名称】《铁道建筑技术》【年(卷),期】2014(000)003【总页数】4页(P36-39)【关键词】预应力;钢绞线;桥梁施工;伸长量【作者】李涌;裴树林【作者单位】中铁十二局集团第一工程有限公司西安710038;中铁十二局集团第一工程有限公司西安710038【正文语种】中文【中图分类】U445.571 工程概况贵广铁路桂林北至定江左右客车联络线特大桥采用(60+104+60)m连续梁跨桂海高速公路,采用2-68 m系杆拱跨桂黄公路。

本桥连续梁采用挂篮悬臂灌注法施工,系杆拱采用先梁后拱的施工方式,梁部采用支架现浇。

在现浇梁预应力钢绞线施工过程中出现了个别张拉束钢绞线伸长量仅为设计伸长量一半的情况、另外还有锚下开裂以及钢绞线滑丝、断丝等情况。

这些问题都直接影响着梁体的施工质量,甚至梁体的寿命,因此必须对这些问题进行细致的分析,找出原因并采取有效处理方案来保证工程质量。

2 预应力钢绞线伸长量不足2.1 预应力张拉情况2-68 m系杆拱梁部纵向预应力束采用9-15.2钢绞线,塑料波纹管成孔,内径70 mm,外径83 mm。

预应力束布置在顶、底板内,共设通长束51束,采用250 t 张拉千斤顶单端张拉。

设计要求预应力张拉施工采用张拉力与伸长量双控,以张拉力为主,实际伸长量与设计伸长量差值控制在6%以内。

在张拉到底板束编号为N11-3左束时,张拉过程中听到了“嘭、嘭”的声音,结果发现钢绞线伸长量为211 mm,仅为设计伸长量423 mm的一半。

2.2 原因分析造成钢绞线伸长量不足的原因很多,有千斤顶标定不准确或预应力管道定位不准确的原因,有预应力管道漏浆、堵塞的原因,有钢绞线缠绕增大摩阻力力的原因,有时也有可能设计计算使用的钢绞线的弹模值与实际使用的弹模值不相同原因,因此应及时分析,现从以下因素逐步排查寻找原因。

桥梁预应力张拉、压浆专项施工方案

桥梁预应力张拉、压浆专项施工方案

新建九景衢铁路江西段站前工程JQJXZQ—5标(DK128+400~DK185+050)桥梁预应力张拉、压浆专项施工方案****************************二〇一四年四月新建九景衢铁路江西段站前工程JQJXZQ—5标(DK128+400~DK185+050)桥梁预应力张拉、压浆施工方案编制:审核:批准:****************************二〇一四年四月目录1、编制说明 01.1 编制内容 01。

2编制依据 01.3编制目的 02、工程概况 02。

1地形地貌 (1)2。

2水文地质 (1)2。

3施工平面布置 (1)2.4施工前准备 (2)2。

4.1内业准备 (2)2。

4。

2外业准备 (2)3、施工方案 (2)3.1施工工艺 (2)3.2张拉技术参数 (3)3.3张拉压浆 (6)3.3。

1穿束 (6)3。

3.2预应力张拉 (6)3。

3.3张拉过程控制 (7)3.3。

4压浆封锚 (7)3。

4施工要求 (9)3.4.1波纹管及钢绞线安装 (9)3.4。

2预应力张拉 (10)3.4.3预应力压浆封锚 (12)3.4.4预应力施工质量控制措施和注意事项 (14)4、预应力张拉人员及设备配置 (14)4.1作业人员配备 (14)4.2施工机械配备 (15)4。

2.1设备检测要求 (15)4。

2.2设备使用注意事项 (15)5、安全、质量、环水保 (16)5.1、安全要求 (16)5.2安全保证措施 (17)5。

3质量保证措施 (18)5.3.1原材料质量控制 (18)5。

4施工质量控制 (19)5.5环保要求 (20)6、预应力施工应急救援预案 (20)6.1预应力施工事故类型及危险源分析 (20)6。

1。

1预应力施工事故类型 (20)6。

1.2预应力施工事故危害程度分析 (20)6。

2 应急措施 (21)6.2。

1高处坠落应急措施 (21)6。

2.2物体击打应急措施 (23)6.2.3起重伤害应急措施 (24)6。

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单端张拉与两端张拉施工方案对比分析
龙腾大道跨九华河大桥工程主桥箱梁横梁预应力原图纸采用的是后张法预应力单端张拉,现考虑外模使用的是钢模板,必须先穿钢绞线,再拆除模板,施工时开孔难度大,拆模时对钢绞线有损伤的可能性,且施工时必须按顺序施工,这样施工进度肯定较慢。

我部建议使用两端同时张拉方案,即先拆除模板再穿钢绞线,同时施工,则进度将大大加快。

现我部对单端张拉与两端张拉施工方案进行对比分析:
1、预应力现场施工的实验统计与分析
1.1 张拉实验组织与策划
本实验以主桥的A节段和B节段的横梁作为研究对象,其中A节段设计为一端张拉,B节段设计为两端张拉。

主要从以下几个方面进行:施工成本、工程进度、施工效果。

实验中,我们在A节段随机抽取20束横梁钢绞束,在B节段也随机抽取20束横梁钢绞束,A、B两节段的两个实验段同时开始实验。

为保证实验的同步性、连续性和精确性,在实验开始前,机电管理人员要对两个试验段的机器设备以及接线用电做一次全面仔细的检查,确保在实验过程中不会机器和用电故障导致实验中断。

并且请安全管理人员对现场安全防护进行仔细排查,确保现场的安全文明施工标准规范。

由于预应力张拉属于特种作业,张拉过程必须严格按照规范要求来操作,张拉工人必须系好安全带,千斤顶正后方必须竖放2-3块厚木板,周围1平方米范围内严禁站人,张拉过程中必须有安全员全程监控。

实验开始前,工作人员将两个实验小组所需的实验机械材料用量,以及人员配置做了详细统计,统计情况如下表1和表2。

表1 机械材料用量统计
机械材料油泵车
(辆)
千斤顶
(台)
三孔锚环
(个)
喇叭口
(个)
夹片
(个)
一端张

1 1 20 20 60 两端张

2 2 40 40 120
表1为机械材料的用量统计,两端张拉所需的机械材料用量为单端张拉的一倍。

表2 施工人员配置统计
人力配
张拉工木工管理人员质检员安全员置
单端张
3 4 1 1 1

两端张
6 / 2 2 2

表2为施工人员配置统计表,两端张拉除木工外其他人员配备为单端张拉的一倍。

待各方面准备就绪后,两个实验小组和实验策划人员核对手表时间,实验正式开始。

1.2 实验结果与讨论
实验结束后我们对两个实验小组完成张拉所需时间进行了统计,我们以5束为一个结点,统计情况如下:
表3 钢绞束各节点张拉所需时间统计
张拉所需时
1束(min)5束(min)10束(min)15束(min)20束(min)间
一端张拉11 56 125 180 220
两端张拉13 78 170 230 311
很显然,通过表3我们能很清楚的看出,不管在哪个结点,单端张拉比两端张拉完成任务所需的时间都要短,但单端张拉施工钢模板开孔一般需要2天时间,这使单端张拉整体施工时间延长,两端张拉施工先拆除模板再穿钢绞线,相对于单端张拉整个施工过程所需的时间要短。

张拉的效果一般是通过伸长量来衡量的,为此我们在两个实验小组各随机抽取
了10组数据进行分析。

具体张拉数据如下表4和表5
表4 单端张拉数据
钢束编号拉力100%
时伸长量
(mm)
实际伸长
量(mm)
理论伸长
量(mm)
偏差

(%)
1 175 170 180 -5.56
2 179 176 180 -2.22
3 177 170 180 -5.56
4 173 170 180 -5.56
5 172 171 180 -5.00
6 176 176 180 -2.22
7 177 171 180 -5.00
8 173 169 180 -6.00
9 171 171 180 -5.00
10 171 171 180 -5.00
由表4可以看出,单端张拉实际测量的伸长量都要小于理论伸长量,绝大部分伸长量都在170-176mm这个区间段内,并且所有实际伸长量与理论伸长量之间的偏差值都大于-6.00%,满足设计规范要求的[6% 6%]这个区间段,符合设计要求。

表5 两端张拉数据
钢束编号左端拉力
100%时伸长
量(mm)
右端拉力100%
时伸长量(mm)
实际伸长
量(mm)
理论伸长
量(mm)
偏差

(%

1 100 95 185 180 2.78
2 96 100 185 180 2.78
3 115 8
4 186 180 3.33
4 91 107 188 180 4.44
5 102 102 184 180 2.22
6 93 101 181 180 0.56
7 110 86 187 180 3.89
8 107 89 189 180 5.00
9 119 88 185 180 2.78
10 124 82 185 180 2.78
由表5可以看出,两端张拉实际测量的伸长量都要大于理论伸长量,实测伸长量都在180-188mm这个区间段内,并且所有实际伸长量与理论伸长量之间的偏差值都小于6.00%,满足设计规范要求的[-6% 6%]这个区间段,符合设计要求。

比较表4和表5,我们不难发现,两端张拉的效果还是要略好于单端张拉,可见无论是单端张拉还是两端张拉,都符合设计以及工程实际要求。

两者对预应力混凝土构件的作用效果几乎是一样的。

2.3 实验结论
单端张拉在机械材料用量,施工人员配置,基本上是少于两端张拉。

但完成同等工作量所需时间要比两端张拉多。

由此可见,从施工成本和工程进度这两方面考虑,采用两端张拉要比单端张拉有优势。

在张拉效果上,两端张拉要略好于单端张拉。

2、ANSYS有限元模拟与分析
由于施工现场实验技术条件所限,我们无法得知单端张拉和两端张拉后钢筋混凝土内部的受力与变形状况,因此也就无法从更深层次比较两者的优劣。

为此,我们借助ANSYS有限元软件,通过仿真模拟,得到一端张拉和两端张拉后钢筋混凝土的受力与变形状况。

2.1 ANSYS有限元分析模型
在模拟中我们取钢筋混凝土箱梁面板的一小部分长方体为研究对象建立简化了的有限元模型,该长方体的长度为2.0m, 宽1.0m,高0.1m,空心圆柱半径0.03m。

(1)材料性能设定
混泥土弹性模量E=34500MPa,泊松比μ=0.2,单轴抗拉强度Ft=3.1125MPa,裂缝张开传递系数0.35,裂缝闭合传递系数1;钢筋为双线性随动硬化材料,弹性模量E=200000MPa,泊松比μ=0.25,屈服强度σ0.2=360MPa,硬化斜率为20000,配筋率为0.01,沿长度方向和宽度方向放置钢筋。

(2)有限元模型
基于模型结构简单,建模时采用全模型自顶向下的建模方法,模拟时,对板块模型采用专门为混泥土、岩土等抗压能力远大于抗拉能力的非均匀材料开发的单元SOLID65;SOLID65是在三维8节点等单元SOLID45的基础上,增加了针对混泥土的性能参数和组合式模型,可以模拟混泥土中的加强钢筋以及材料的拉裂和压溃问题,所以适合本文所要分析的问题。

对刚性垫片,选择SOLID45单元对其分析。

对实体模型划分网格时,采用映射和扫略相结合的方法划分为规则而紧密的六面体单元网格,以尽量减少四面体单元的使用,从而避免严重的应力集中,开裂越早。

图1 分析模型图
(3)边界条件及求解方法
两端张拉时,在两端的两个长方形环面上均施加45MPa的均布载荷;一端张拉时,在张拉端长方形环面上施加45MPa的均布载荷,锚固端则在管道内长方形面上施加Y方向的位移约束,并施加45MPa的均布载荷。

本文分析为对混泥土的非线性分析,为了使分析结果能有较好的精度且能达到正常收敛,所以在实际加载过程分为多个载荷步缓慢求解,求解过程中需打开大变形效应。

2.2 模拟结果与分析
(1)等效应力云图
图2 两端张拉应力云图图3 一端张拉应力云图
由图2和图3可以看出,一端张拉的最大应力为39.909MPa,,两端张拉为39.471MPa,两者应力值相差0.438MPa,这个差值很小,在工程实际中这么小的差值是可以忽略的。

由此可见,无论是一端张拉还是两端张拉,其内部混凝土的应力状况基本一致。

(2)应变云图
图4两端张拉应变云图图5 一端张拉应变云图
由图4和图5可以看出,在千斤顶张拉端,一端张拉的最大应变为0.001168,两端张拉最大应变为0.001155,一端张拉的应变较之两端张拉要稍稍大一些,两者仅仅相差0.000013;而在一端张拉的锚固端,最大应变为0.001132,比两端张拉要小0.000023;因此两端张拉两边应变值加起来要比一端张拉两端应变值加起来要大0.00001,相差很小。

这说明一端张拉和两端张拉作用在钢筋混凝土上,其内部产生的应变情况基本相同。

同时,两者应变值这个差距,这也和实验张拉数据相对应,很好的解释两端张拉的实测伸长量为什么要比一端张拉要稍稍大一点的原因。

(3)积分点开裂状态(状态可为压碎、裂纹张开或是裂纹闭合)
图6 两端张拉开裂状态图7 一端张拉开裂状态
图6和图7中,数值显示条中,最小2—表示各个方向上裂纹张开、最大16---表示各方向上裂纹闭合(如果有1,则1表示三个方向上都压碎)。

从图6和图7中我们可以发现,单端张拉和两端张拉其积分点开裂状态是一致的,也就是说,在两者的作用下,混凝土的裂纹发展趋势以及可能的破坏位置都是一样的。

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