CN110468719B - 一种减少自锚式悬索桥大长钢绞线预应力损失的施工方法 - Google Patents

一种减少自锚式悬索桥大长钢绞线预应力损失的施工方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种减少自锚式悬索桥大长钢绞线预应力损失的施工方法，包括如下步骤：S1、施工时在主梁内部预埋预应力孔道；S2、将大长钢绞线贯穿预应力孔道；S3、主梁两端正对着预应力孔道的位置分别安装张拉设备；S4、根据预应力孔道的长度将主梁自左向右依次划分为A1区、A2区、A3区、A4区、A5区和A6区，A1区与A6区宽度相等，A2区与A5区宽度相等，A3区与A4区宽度相等。运用此施工方法，克服了孔道越长，预应力钢绞线与管壁的摩擦就越大；孔道越长，预应力钢绞线会产生松弛现象的缺点，采用分级张拉，逐段控制，多次张拉的技术能够有效的保证主梁各区段预应力贴合理论状态，有效降低预应力损失，增强主梁结构的稳固性。

Description

一种减少自锚式悬索桥大长钢绞线预应力损失的施工方法
技术领域
本发明属于桥梁施工的一种方法，具体是涉及一种减少自锚式悬索桥大长钢绞线预应力损失的施工方法。
背景技术
采用后张法施工的预应力工程，钢绞线穿束完成后，在确定锚夹具，及混凝土收缩、徐变等情况下，依照既定的张拉方案进行预应力的施工，此时的预应力损失主要有两个方面，即孔道较长，随着孔道越长，预应力钢绞线与管壁的摩擦就越大；孔道越长，预应力钢绞线会产生松弛现象，尤其大长预应力钢绞线，在越靠近主梁中段区域，预应力损失越多，油表显示的读数满足要求，往往只是表象。在此情况下，预应力的损失将不能有效地提高主梁的抗裂度及刚度，因此采用一种减少预应力损失的施工方法，不仅能够保证主梁施工的质量，通过对张拉方案的二次优化，采用较合理的施工方法能够有效降低预应力损失，增强主梁结构的稳固性。
发明内容
本发明的目的是提供一种减少自锚式悬索桥大长钢绞线预应力损失的施工方法，不仅能够提高主梁的抗裂度及刚度，同时降低主梁质量隐患，增加主梁的结构稳固性。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种减少自锚式悬索桥大长钢绞线预应力损失的施工方法，其特征在于：包括如下步骤：
S1、施工时在主梁内部预埋预应力孔道；
S2、将大长钢绞线贯穿预应力孔道；
S3、主梁两端正对着预应力孔道的位置分别安装张拉设备；
S4、根据预应力孔道的长度将主梁自左向右依次划分为A1区、A2区、A3区、A4区、A5区和A6区，A1区与A6区宽度相等，A2区与A5区宽度相等，A3区与A4区宽度相等；
S5、定义在A1区、A2区、A3区、A4区、A5区和A6区各区段内孔道摩擦系数均等，利用预应力孔道摩擦系数优化公式σ0＝μ[1-e-(-Kx+μθ)]，计算A1区、A2区、A3区、A4区、A5区和A6区各区段的预应力孔道摩擦阻力系数σs1、σs2、σs3、σs4、σs5、σs6；
S6、根据公式Pp＝P×[1-e-(kx+σ0θ)]/(kx+σ0θ)，调整A1区、A2区、A3区、A4区、A5区和A6区各区段对应的理论预应力值Pp1、Pp2、Pp3、Pp4、Pp5、Pp6，利用公式ΔL＝(Pp×x)/(Ap×Ep)计算钢绞线理论伸长量，得到A1区、A2区、A3区、A4区、A5区和A6区各区段对应的ΔLs1、ΔLs2、ΔLs3、ΔLs4、ΔLs5、ΔLs6；
S7、对大长钢绞线按孔道进行编码；
S8、通过张拉设备将大长钢绞线的实际伸长量拉伸至理论伸长量的1.06-1.08倍；
S9、张拉设备进行分级张拉；
S10：针对A1区、A6区，利用张拉设备进行分级张拉分别达到理论应力值Pp1和Pp6；
S11：间隔3-5天，针对A2区、A5区，利用张拉设备再进行分级张拉分别达到理论应力值Pp2和Pp5；
S12：间隔3-5天，针对A3区、A4区，利用张拉设备再进行分级张拉分别达到理论应力值Pp3和Pp4。
进一步的，A1区与A6区相对主梁中轴线对称。
进一步的，A2区与A5区相对主梁中轴线对称。
进一步的，A3区与A4区相对主梁中轴线对称。
进一步的，步骤S5中x的值近似取该孔道在纵轴上的投影长度。
进一步的，S9步骤中大长钢绞线分级张拉步骤为0→0.15σ→0.3σ→σ→锚固。
进一步的，S9步骤中大长钢绞线分级张拉步骤为0→0.25σ→0.5σ→σ→锚固。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、尽可能贴合理论状态，采用分级张拉、逐段控制、多次张拉的技术以减少预应力损失，预应力张拉采用双控，以张拉控制力为主控；
2、依据优化的张拉方案进行大长预应力钢绞线张拉时，首先对张拉区域进行编码划分，根据张拉力值计算，确定张拉力值损失产生关键变化的主梁区域段，在通过分级张拉达到理论张拉力值后，每一区段间隔一定时间，再进行分别张拉至理论力值，直至第n次完成主梁中段区段张拉，利用钢绞线自身力学性能特点，实现预应力值传递，经多次张拉后，主梁各区域均已张拉到位，以保证主梁合理内力下的结构稳固；
3、运用此施工方法，克服了孔道越长，预应力钢绞线与管壁的摩擦就越大；孔道越长，预应力钢绞线会产生松弛现象的缺点，采用分级张拉，逐段控制，多次张拉的技术能够有效的保证主梁各区段预应力贴合理论状态，有效降低预应力损失，增强主梁结构的稳固性。
附图说明
图1是自锚式悬索桥的平面图；
图2是自锚式悬索桥区段划分后的平面图；
图中：1、主梁；2、预应力孔道；3、大长钢绞线；4、张拉设备；5、A1区；6、A2区；7、A3区；8、A4区；9、A5区；10、A6区。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-2所示，本发明提供实施例1：
一种减少自锚式悬索桥大长钢绞线预应力损失的施工方法，包括如下步骤：
S1、施工时在主梁1内部预埋预应力孔道2；
S2、将大长钢绞线3贯穿预应力孔道2；
S3、主梁1两端正对着预应力孔道2的位置分别安装张拉设备4；
S4、根据预应力孔道2的长度将主梁1自左向右依次划分为A1区5、A2区6、A3区7、A4区8、A5区9和A6区10，A1区5与A6区10宽度相等，A2区6与A5区9宽度相等，A3区7与A4区8宽度相等；
S5、定义在A1区5、A2区6、A3区7、A4区8、A5区9和A6区10各区段内孔道摩擦系数均等，利用预应力孔道2摩擦系数优化公式σ0＝μ[1-e-(-Kx+μθ)]，计算A1区5、A2区6、A3区7、A4区8、A5区9和A6区10各区段的预应力孔道2摩擦阻力系数σs1、σs2、σs3、σs4、σs5、σs6，其中k：考虑孔道每米长度局部偏差的摩擦系数，x：从张拉端至计算截面的孔道长度，μ：预应力筋与孔道壁之间的摩擦系数，θ：从张拉端至计算截面的曲线孔道部分切线的夹角；
S6、根据公式Pp＝P×[1-e-(kx+σ0θ)]/(kx+σ0θ)，调整A1区5、A2区6、A3区7、A4区8、A5区9和A6区10区段对应的理论预应力值Pp1、Pp2、Pp3、Pp4、Pp5、Pp6，利用公式ΔL＝(Pp×x)/(Ap×Ep)计算钢绞线3理论伸长量，得到A1区5、A2区6、A3区7、A4区8、A5区9和A6区10各区段对应的ΔLs1、ΔLs2、ΔLs3、ΔLs4、ΔLs5、ΔLs6，ΔL：预应力筋的理论伸长值，单位为cm；Pp：预应力筋平均张拉力，单位为N；Ap：预应力筋截面面积，单位为mm2；Ep：预应力筋的弹性模量，单位为MPa；P：预应力筋张拉端的张拉力，单位为N；x的值近似取该孔道在纵轴上的投影长度；
S7、对大长钢绞线3按孔道进行编码；
S8、通过张拉设备4将大长钢绞线3的实际伸长量拉伸至理论伸长量的1.06-1.08倍之间；
S9、张拉设备4进行分级张拉；
S10：针对A1区5、A6区10，利用张拉设备4进行分级张拉分别达到理论应力值Pp1和Pp6；
S11：间隔3-5天，针对A2区6、A5区9，利用张拉设备4再进行分级张拉分别达到理论应力值Pp2和Pp5；
S12：间隔3-5天，针对A3区7、A4区8，利用张拉设备4再进行分级张拉分别达到理论应力值Pp3和Pp4；
S13、测量大长钢绞线3的实际伸长值，将实际伸长值与ΔLs3或ΔLs4数值分别比较，实际伸长值为理论伸长值的1-1.06倍。
A1区5与A6区10相对主梁1中轴线对称，A2区6与A5区9相对主梁1中轴线对称，A3区7与A4区8相对主梁1中轴线对称。S9步骤中大长钢绞线3分级张拉步骤为0→0.15σ→0.3σ→σ→锚固，其中σ为张拉的控制力，即操作张拉设备4时达到的控制力，锚固指达到钢绞线最大抗拔力的锚固力值。
实施例2
与实施例1不同之处在于：S9步骤中大长钢绞线3分级张拉步骤为0→0.25σ→0.5σ→σ→锚固。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、尽可能贴合理论状态，采用分级张拉、逐段控制、多次张拉的技术以减少预应力损失，预应力张拉采用双控，以张拉控制力为主控；
2、依据优化的张拉方案进行大长预应力钢绞线张拉时，首先对张拉区域进行编码划分，根据张拉力值计算，确定张拉力值损失产生关键变化的主梁区域段，在通过分级张拉达到理论张拉力值后，每一区段间隔一定时间，再进行分别张拉至理论力值，直至第n次完成主梁中段区段张拉，利用钢绞线自身力学性能特点，实现预应力值传递，经多次张拉后，主梁各区域均已张拉到位，以保证主梁合理内力下的结构稳固；
3、按照本方法实施得到S13步骤中实际伸长值肯定为理论伸长值的1-1.06倍，因此本方法可减小预应力损失。
4、运用此施工方法，克服了孔道越长，预应力钢绞线与管壁的摩擦就越大；孔道越长，预应力钢绞线会产生松弛现象的缺点，采用分级张拉，逐段控制，多次张拉的技术能够有效的保证主梁各区段预应力贴合理论状态，有效降低预应力损失，增强主梁结构的稳固性。

Claims (3)

1.一种减少自锚式悬索桥大长钢绞线预应力损失的施工方法，其特征在于：包括如下步骤：
S1、施工时在主梁（1）内部预埋预应力孔道（2）；
S2、将大长钢绞线（3）贯穿预应力孔道（2）；
S3、主梁（1）两端正对着预应力孔道（2）的位置分别安装张拉设备（4）；
S4、根据预应力孔道（2）的长度将主梁（1）自左向右依次划分为A1区（5）、A2区（6）、A3区（7）、A4区（8）、A5区（9）和A6区（10），A1区（5）与A6区（10）宽度相等，A2区（6）与A5区（9）宽度相等，A3区（7）与A4区（8）宽度相等；
S5、定义在A1区（5）、A2区（6）、A3区（7）、A4区（8）、A5区（9）和A6区（10）各区段内孔道摩擦系数均等，利用预应力孔道（2）摩擦系数优化公式σ0=μ[1-e-(-K x+μθ)]，计算A1区（5）、A2区（6）、A3区（7）、A4区（8）、A5区（9）和A6区（10）各区段的预应力孔道（2）摩擦阻力系数σs1、σs2、σs3、σs4、σs5、σs6，x的值近似取该孔道在纵轴上的投影长度；
其中、σ0：对应的每个张拉区段实际摩擦系数；k：孔道单位长度局部偏差的可变摩擦系数；x：从初始张拉端至计算截面的孔道长度；μ：预应力筋与孔道壁之间的固定摩擦系数，即设计给定的摩擦系数；θ：从张拉端至计算截面的曲线孔道部分切线的夹角，即切线角；e为数理公式中的自然常数，是一个无限不循环小数，且为超越数，其值约为2.718281828459045；
S6、根据公式Pp=P× [1-e-（kx+σ0θ）]/（kx+σ0θ），调整A1区（5）、A2区（6）、A3区（7）、A4区（8）、A5区（9）和A6区（10）区段对应的理论预应力值Pp1、Pp2、Pp3、Pp4、Pp5、Pp6，利用公式ΔL=（Pp×x）/（Ap×Ep）计算钢绞线（3）理论伸长量，得到A1区（5）、A2区（6）、A3区（7）、A4区（8）、A5区（9）和A6区（10）各区段对应的ΔLs1、ΔLs2、ΔLs3、ΔLs4、ΔLs5、ΔLs6；
其中、Pp：预应力筋平均张拉力，单位为N；Ap：预应力筋截面面积，单位为mm²； Ep：预应力筋的弹性模量，单位为MPa；P：预应力筋张拉端的张拉力，单位为N；ΔL：预应力筋的理论伸长值；e为数理公式中的自然常数，是一个无限不循环小数，且为超越数，其值约为2.718281828459045；k：孔道单位长度局部偏差的可变摩擦系数；x：从初始张拉端至计算截面的孔道长度；θ：从张拉端至计算截面的曲线孔道部分切线的夹角，即切线角；
S7、对大长钢绞线（3）按孔道进行编码；
S8、通过张拉设备（4）将大长钢绞线（3）的实际伸长量拉伸至理论伸长量的1.06-1.08倍；
S9、张拉设备（4）进行分级张拉；
S10：针对A1区（5）、A6区（10），利用张拉设备（4）进行分级张拉分别达到理论应力值Pp1和Pp6；
S11：间隔3-5天，针对A2区（6）、A5区（9），利用张拉设备（4）再进行分级张拉分别达到理论应力值Pp2和Pp5；
S12：间隔3-5天，针对A3区（7）、A4区（8），利用张拉设备（4）再进行分级张拉分别达到理论应力值Pp3和Pp4；
A1区（5）与A6区（10）相对主梁（1）中轴线对称，A2区（6）与A5区（9）相对主梁（1）中轴线对称，A3区（7）与A4区（8）相对主梁（1）中轴线对称。
2.根据权利要求1所述一种减少自锚式悬索桥大长钢绞线预应力损失的施工方法，其特征在于：S9步骤中大长钢绞线（3）分级张拉步骤为0→0.15σ→0.3σ→σ→锚固。
3.根据权利要求1所述一种减少自锚式悬索桥大长钢绞线预应力损失的施工方法，其特征在于：S9步骤中大长钢绞线（3）分级张拉步骤为0→0.25σ→0.5σ→σ→锚固。
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