预应力锚索张拉伸长量的控制方法.doc

1、25m 预应力锚索张拉伸长量的控制 125m 预应力锚索张拉伸长量的控制1、工程简介浦南高速公路 A7标段 YK80+038.6-YK80+142.1段右侧高边坡最大开挖高度 48米，每级高度为 8米。第一级边坡坡率为 1：0.5，第二至第六级边坡坡率为 1：0.75。第一、第二级设预应力锚杆加固，第三至第五级设预应力锚索加固，锚索每孔张拉力为520KN，每孔分三个单元，每单元两根锚索，一单元锚固长度 4米，自由段 21米，二单元锚固长度 8米，自由段 17米，三单元锚固长度 12米，自由段 13米。锚索锚头结构见下图。 预 应 力 锚 索 锚 头 结 构 图锚 固 段自 由 段钢 绞 线 外

2、 余砼 封 锚 波 纹 钢 管钢 筋 砼钢 筋 砼 锚 梁螺 旋 筋锚 具2、张拉试验前的准备2.1进场的无黏结预应力钢绞线已经检验，并且符合设计要求，其弹性模量为202GPa，直径为 15.24mm。2.2 试验前已经将两套千斤顶和油压表进行配套标定。3、理论计算3.1 受力计算单根钢绞线受力为 520686.667KN,为了使每一根钢绞线受力均衡,考虑到每个单元的自由段长度不同,为了消除其影响,每个单元必须单独张拉,其张拉力由自由段差值与其总长度决定,公式为: F 1(1)=(L1L)F=421173.333=33.016KN其中: F 1(1)为第一单元第一次张拉力;25m 预应力锚索张

3、拉伸长量的控制 2F为每单元总张拉力;F=86.667KN2=173.333KN当第二次张拉时,第一、第二单元同时张拉，其张拉力的分布情况如下：F2F 1(1)F 1(2)F 2(1)=33.016+33.016+40.784=106.816KN其中：（F 1(2)F 2(1)）的分布系数为： （F 1(2)F 2(1)）=（421417）F33.016+40.784=73.8KN可知,第二次张拉结束时一单元受力为 33.016+33.016=66.032KN,二单元受力为40.784KN。在第一、第二次张拉调整好自由段引起的不同伸长量后，还没有达到设计张拉力的 25时，则应按设计的 25、5

4、0%、75%、100%、110%、150%分级张拉，其张拉力为别为 130KN， 260KN， 390KN， 520KN ， 572KN， 780KN。当第三次张拉时,第一、第二、第三单元同时张拉，其张拉力的分布情况如下：F3F 1(3)F 2(2)F 3(1)F 2设（F 1(3)F 2(2)F 3(1)）的总分布系数为 1， 则（1/21+1/17+1/13）X=1F1(3)的系数为（1/21）X=0.259694476，F 2(2)的系数为（1/17）X=0.320799058F3(1)的系数为（1/13）X=0.419506461当 F3=130KN时;F1(3)= 0.2596944

5、76(130-106.816)=6.021KNF2(2) =0.320799058(130-106.816)=7.437KNF3(1) =0.419506461(130-106.816)=9.726KN此时,一单元受力为 72.053KN, 二单元受力为 48.221KN三单元受力为 9.726KN。同理:当 F3=260KN时;F1(3) =39.781KN F2(2) =49.141KN F3(1) =64.262KN此时,一单元受力为 105.813KN, 二单元受力为 89.91KN三单元受力为 64.262KN。当 F3=390KN时;F1(3)= 73.541KN F2(2) =9

6、0.845KN F3(1) =118.798KN此时,一单元受力为 139.562KN, 二单元受力为 131.63KN三单元受力为118.798KN。当 F3=520KN时;F1(3)= 107.302KN F2(2) =132.549KN F3(1) =173.333KN25m 预应力锚索张拉伸长量的控制 3此时,一单元受力为 173.334KN, 二单元受力为 173.334KN三单元受力为173.333KN。当 F3=572KN时;F1(3)= 120.806KN F2(2) =149.2311KN F3(1) =195.148KN此时,一单元受力为 186.838KN, 二单元受力为

7、 190.015KN三单元受力为195.148KN。当 F3=780KN时;F1(3)= 174.822KN F2(2) =215.957KN F3(1) =282.405KN此时,一单元受力为 240.854KN, 二单元受力为 256.741KN三单元受力为282.405KN。3.2油表读数计算依据 122千斤顶的回归方程为： Y28.653X0.004705千斤顶的回归方程为： Y12.173X5.8583（其中 Y单位为 KN，X 单位为MPa）可得到表:122# 05#序号 千斤顶型号张拉力(KN) 读数(MPa) 读数(MPa)1 33.106 0.931 2.6722 106.8

8、16 2.961 7.4513 130 4.537 11.1604 260 9.074 20.9125 390 13.611 32.5196 520 18.148 43.1997 572 19.963 47.4708 780 27.222 64.5573.3伸长量的计算3.3.1根据,可得钢绞线弹性模量 E=202GPa,单元面积为 A=2.796cm23.3.2 根据以上计算由公式: 和 /PA()/LE在只张拉第一单元时, F=33.016KN, L=21 米,可得 =12.276mm。L在只张拉第一、二单元时, F=40.782KN, L=17 米,可得 =12.276mm。25m 预应

9、力锚索张拉伸长量的控制 4在张拉到 130KN时，第三单元 F=9.726KN， L13 米，可得 =2.24mm。L在张拉到 260KN时，第三单元 F=64.262KN， L13 米，可得 =14.79mm。在张拉到 390KN时，第三单元 F=118.798KN，度 L13 米，可得 =27.34mm。在张拉到 520KN时，第三单元 F=173.333KN， L13 米，可得 =39.9mm。在张拉到 572KN时，第三单元 F=195.148KN， L13 米，可得 =44.92mm。L在张拉到 780KN时，第三单元 F=282.405KN， L13 米，可得 =65mm。3.4实

10、际张拉数据汇总：见下表3.5数据分析3.5.1 在经过理论数据和试验数据的对比，发现对一单元和对第一、第二单元张拉的伸长量比理论伸长量稍稍偏短约 0.2mm。3.5.2在张拉力达到 130KN，260KN，390KN 时，伸长量比理论值增量略大或者略小，情况比较理想，在张拉力达到 520KN时，伸长量比理论值增量略小，都是基本吻合，达到要求。3.5.3 在张拉力达到 572KN，780KN 时，总伸长量及其与各级伸长量的差值与理论值相比均略偏小。3.5.4 在回油至 1GPa时，监测到伸长值比 780KN即超张拉 150时的伸长量小4.7mm。3.6原因分析3.6.1 对一单元和对第一、第二单

11、元张拉的伸长量比理论伸长量稍稍偏短约张拉荷载（KN）油压表读数（MPa）锚头位移读数（mm） 理论锚头位移增量（mm） 实际锚头位移增量（mm）33.016 0.93 25.25 12.276 12.05106.816 2.96 37.31 12.276 12.06130 4.54 39.34 2.75 2.03260 9.07 52 12.55 12.65390 13.61 66.4 12.56 12.55520 18.15 91.6 12.56 12.55572 19.96 84 5.02 5.0780 27.22 104.07 20.08 20.07回油 1 1013725m 预应力锚索

12、张拉伸长量的控制 50.2mm。分析原因有一下三种可能：（1） 、 自由段的长度可能稍稍偏短，从计算过程中我们看到由于自由段偏短导致了伸长值的偏短，故此，在张拉的过程中要仔细控制锚索自由段长度。（2） 、 油压表的读数误差引起。（3） 、 千斤顶张拉锚具及夹片的变形引起伸长值偏短。3.6.2 千斤顶在回油至 1GPa时，监测到伸长值比 780KN即超张拉 150时的伸长量小 4.7mm。说明回油时由于锚具及夹片的变形量为 4.7mm，单最终伸长量为38.92mm，略小于设计值为 520KN时的理论伸长值 39.91,但其差值在允许偏差范围（6）以内。纵上所述，该预应力锚索张拉试验与理论计算相吻

13、合，符合规范要求。同时从计算过程中我们充分理解控制锚索张拉伸长量的主要因素有以下几条：有效控制张拉力和伸长量，来保证张拉力的准确。千斤顶和油表、油泵计量精度要符合要求，及时定期校验。失效部分钢绞线失效处理得当，能达到失效的作用和效果，失效长度符合设计长度。4、结束语高边坡锚索张拉的伸长量计算是锚索施工的重要环节，也是锚索能否起到防护作用的关键工序，因此，在施工时决不能轻视这个问题。必须，认真加以对待和解决。 参考文献：4.1土层锚杆设计与施工规范 (CECS22：90)中国计划出版社1991 年4.2建筑工程常用数据手册 中国建筑工业出版社 1997.094.3浦南高速公路高边坡动态设计 福建省交通规划设计院 2005.08