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后张法混凝土大管桩分批张拉预应力损失特性研究.pdf
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1、2 0 1 3 年 第 1 1期 (总 第 2 8 9 期 ) Nu mb e r l 1 i n 2 01 3( To t a l No28 9) 混 凝 土 Co nc r e t e 理论研究 THEORETI CAL RES E ARCH d o i : 1 0 3 9 6 9 i s s n 1 0 0 2 3 5 5 0 2 0 1 3 1 1 0 1 7 后张法混凝土大管桩分批张拉预应力损失特性研究 胡若邻 。梁 国栋 。 ,苏林王 1 I2 ,桑登峰 1 , 2 ( 1 中交四航工程研究院有限公司,广东 广州 5 1 0 2 8 8 ;2 水工构造物耐久性技术交通行业重点实验室
2、 ,广东 广州 5 1 0 2 8 8 3 中交四航局第二工程有限公司,广东 广州 5 1 0 3 0 0 ) 摘要: 为实现精细化施工, 需考虑后张法预应力混凝土大直径管桩分批张拉过程有关预应力损失。 以某改进 型混凝土管桩张 拉全过程的预应力损失发展为例 , 对多钢柬分批次张拉工序造成的预应力损失和控制应力进行理论推导 , 并对由混凝土收缩徐 变 、 钢筋应力松弛和桩端边界引起的预应力损失进行了试验和对比分析。 结果表明: 前次张拉的预应力在紧邻的后次张拉影响下 损 失最大, 之后损失变化量趋于平缓, 分批次张拉预应力损失率与理论结果相符 ; 该类桩型分批次张拉应力损失率最大约 1 0 ;
3、 改进型管桩中与时间相关的预应力损失和有效预应力传递长度较规范设计值偏小。 关键词: 后张法 ;预应力混凝土大管桩;分批张拉 ;预应力传递长度 中图分类号 : T U 5 2 8 叭 文献标志码: A 文章编号 : 1 0 0 2 3 5 5 0 ( 2 0 1 3 ) 1 1 - 0 0 6 1 0 4 Ch a r a c t e r i s t i c o f b a t c h p r e s t r e s s l o s s i n p o s t - t e n s i o n e d p r e s t r e s s c o n c r e t e c y l i n d e
4、 r p i l e HURu o l i n 一, LI ANG Gu o do ng , SU Li nwa n g , S ANGDe n g f e n g , ( 1 CC CC F o rth Ha r b o r E n g i n e e r i n g I n s t i t u t e C o , L t d , G u a n g z h o u 5 1 0 2 8 8 , Ch i n a ; 2 Ke yLa b o r a t o r yo fHa r bo r a n dM a r i n e St r u c t u r eDu r a bi l i t yTe
5、 c h n o l o g yMi ni s t r yo f Co mmu ni c a t i o n s, Gu a ng z ho u 51 0 28 8, Ch i n a; 3 T h e s e c o n dE n g i n e e r i n gCo mp a n yo f C CCCF o u r t hHa r b o r E n g i n e e r i n gCo , L t d , Gu a n g z h o u 5 1 0 3 0 0 , Ch i n a ) Abs t r a c t :Th e p r e s t r e s s l o s s r
6、e l a t i v e t o t i me a nd l oc a t i o n o f p r e s t r e s s t e n do ns n e e d s to be c o ns i d e r e d f or r e fin e me n t c o ns t r u c ti o n i n p o s t t e n s i o ne d p r e s t r e s s c o nc r e t e c y l i n d e r p i l e As a n e x a mpl e of pr e s t r e s s l o s s d e ve l
7、o pme n t o f t he mo d i fie d l a r g e di am e t e r p o s t - t e ns i o ne d c o n c r e t e pi l e, t h e f o r mul a s of p r e s t r e s s l o s s a n d c o ns t r u c t i o n c o n t r o l t e n s i l e f o r c e we r e de r i ve d, a n d the p r e s t r e s s l o s s r e l a t i v e t o t
8、i me a n d l o c a t i on we r e b e t e s t e d i n e v e ry s t e p o fb a t c h p r e s t r e s s i ng Re s ul t i n d i c a t e d t ha t ba t c h pr e s tre s s l os s h a ve t h e s a me r a d i o a s tha t d e d uc e d the o r e t i c a l l y, a n d f o rm e r b a t c h p r e s t r e s s s u f
9、 f e r s g r e a t e s t l os s c a u s e d b y the pr o x i ma t e t e ns i o n, a nd s u ffe r s l i t t l e l o s s a ffe c t e d by s ub s e q u e n t t e ns i o nThe l o s s i s mo r e t h a n 1 0 of c ontr o l t e n s i o n v a l ue un de r b a t c h e s p r e s t r e s s t e ns i o n p r o c
10、e s s i n t hi s t y pe o fpi l e s Pr e s t r e s s l os s r e l a t i v e t o t i me a n d t h e pr e t r e s s t r a ns f e r l e n g t h a r e muc h l e s s t ha n t h e v a l u e i n d e s i g n c o d e s Ke y wo r d s : p o s t t e n s i o n e d ; p r e s t r e s s e d c o n c r e t e l a r g
11、e d i a me t e r c y l i n d e r p i l e ; b atc h p r e s tr e s s ; p r e t r e s s t r a n s f e r l e n gth 0 引言 后张法预应力混凝 土大直径管桩( 雷蒙特桩 ) , 由于抗 弯承载力 高和成本低等诸多优点 , 在港 口工程中得到 了广 泛的使用 。 近年来 , 随着有关工程科技方面的进步 , 该类 管桩在模 板丁艺 、 混凝 土强度和管节长度等方面又得到新 的改进和发展 。 在后张法构件中, 由于管桩预应力钢束均匀分布于管桩 圆周 环形截 面上 , 受张拉设备的限制 , 常采
12、用分批张拉 的 工艺 , 这样 后批张拉的预应 力筋引起混凝土弹性 压缩而产 生次应力, 造成与张拉先后时间顺序相关的预应力损失嘲 。 为保证管桩混凝土有效预压应 力满足设计规范要求 , 并使 各预应力钢束应力水平相当 , 有必要对张拉施工过程进行 分析研究和监测控制 。 虽然有关规范 提 出可将先批 张拉 的预应力钢束控制应力提高以克服应力损失 , 但并未给 出 精确计算预应力筋分批 张拉损失量的公式 , 同时部分理论 收稿 日期 :2 0 1 3 0 5 - - 0 1 方法较为繁琐 , 且缺乏实测数据支撑 。 作为混凝土的一种制 品, 后 张法预应力混凝土管桩还 不可避免的存在与混凝土龄
13、期相关 的预应力损失 , 如钢绞 线应力松弛 和混凝 土收缩徐变分别引起的预应力损失 , 且 这类损失只能通过施工工艺改进而逐步减小。 此外 , 由于预 应力钢 绞线不使用锚具 而依靠钢绞线 和混凝土之 间的黏 结作用 建立 预应力 , 预应力 钢束锚 固的边界 附近 , 即管桩 锚 固端部仍然存在预应力损失 , 而损失范围可用有效预应 力传递长度来描述 。 有学者研究 了不 同截桩方式下 , 预应力 传递长度 的差别 I l 】 , 而对放 张后 的大管桩 , 其有效预应力 传递长度 , 现有相关规范并无明确 规定 , 特别是对 于改进 后的大直径圆形管桩构件 , 预应力传递规律等还有待进一
14、 步研究 。 预应力混凝土管桩 内预应力损失不仅 与产 品质量有 关 , 也和混凝 土管桩制品沉桩控制应力和极 限承载力密切 61 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 相关嘲 。 为此 , 本研究推导 r 管桩分批张拉预应力损失 的计 算公式 , 获得一次张拉到位的各次张拉控制应力值 , 通过 在改进型后张法试验管桩 中分批 次张拉 和放张试验测试 和理论分析 , 获得 分别 由分批张拉 、 钢绞线应力松弛和混 凝土收缩徐变引起的预应力损失 , 确定其有效预应力传递 长度和规律。 1 预 应 力损 失 1 1 分批 张拉预应 力损失 对于采用分批张拉 的后张法预应力
15、混凝土大管桩 , 分 批张拉损失与后批张拉应力有关 , 因此在计算 每批需要提 高的张拉应力时应从最后一批开始计算 , 依次反推出各批 张拉应力。 对于总共分 n 批 次的张拉过程 , 则第 n 1 批张拉 的钢绞线 , 仅有第 n 批张拉对其产生影响, 设 由第 7 , 批张拉 造成的混凝土弹性压缩为 则 由桩身截面平衡条件有 : E , P n = = |_ ( 1 ) Ac+ A 墨s I E c 式巾: r , 第 n 批钢绞线张拉后的有效预应力( 考虑放 张端锚具变形和钢筋 内缩的等引起 的预应 力损失 ) ; 4 混凝土净截面面积 ; A 第 n 批钢绞线截面面积( 每批张拉时的钢
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- 后张法 混凝土 大管桩 分批 预应力 损失 特性 研究
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