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預應力混凝土結構孔道摩擦損失系數(shù)的測定

預應力混凝土結構孔道摩擦損失系數(shù)的測定
時間:2022.08.31
作者:中鋼國檢上海分公司
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摘要: 隨著工程建設數(shù)量的日益增加,預應力混凝土結構越來越廣泛地得到應用,尤其后張法預應力結構近年來在橋梁、巖土、建筑等領域大顯其能。在后張預應力混凝土結構的橋梁中,預應力鋼筋的張拉錨固作業(yè)是通過在預應力預留孔道內穿束、張拉、錨固來完成的。但預應力筋過程或彎曲過多都會加大預應力筋的孔道摩阻損失,而在后張法預應力結構中,鋼筋預應力損失會直接關系到在正常使用狀態(tài)下的鋼筋永存應力值的大小,因此,測量預應力筋的摩阻力,是確保施工質量的有效措施。   01.影響預應力損失的因素 通過分析,在正常使用極限狀態(tài)計算中,預應力混凝土構件應考慮由下列因素引起的預應力損失: ①預應力鋼筋與管道壁間的摩擦力; ②錨具變形、鋼筋回縮和接縫壓縮; ③預應力筋與張拉臺座的溫差; ④混凝土的彈性壓縮; ⑤預應力筋的應力松弛; ⑥混凝土的收縮和徐變。   在預應力損失值中,孔道摩擦造成的損失占比很大,尤其對于超長預應力結構的連續(xù)多股曲線束的運用日益增多,影響也日益增大。   02.摩擦損失原理 摩擦損失是預應力筋與管道或周圍接觸的混凝土之間發(fā)生相對運動產生的摩擦預應力...
預應力混凝土結構孔道摩擦損失系數(shù)的測定

(圖:預應力混凝土結構孔道摩擦損失系數(shù)的測定)

隨著工程建設數(shù)量的日益增加,預應力混凝土結構越來越廣泛地得到應用,尤其后張法預應力結構近年來在橋梁、巖土、建筑等領域大顯其能。在后張預應力混凝土結構的橋梁中,預應力鋼筋的張拉錨固作業(yè)是通過在預應力預留孔道內穿束、張拉、錨固來完成的。但預應力筋過程或彎曲過多都會加大預應力筋的孔道摩阻損失,而在后張法預應力結構中,鋼筋預應力損失會直接關系到在正常使用狀態(tài)下的鋼筋永存應力值的大小,因此,測量預應力筋的摩阻力,是確保施工質量的有效措施。

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01.影響預應力損失的因素

通過分析,在正常使用極限狀態(tài)計算中,預應力混凝土構件應考慮由下列因素引起的預應力損失:

①預應力鋼筋與管道壁間的摩擦力;

②錨具變形、鋼筋回縮和接縫壓縮;

③預應力筋與張拉臺座的溫差;

④混凝土的彈性壓縮;

⑤預應力筋的應力松弛;

⑥混凝土的收縮和徐變。

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在預應力損失值中,孔道摩擦造成的損失占比很大,尤其對于超長預應力結構的連續(xù)多股曲線束的運用日益增多,影響也日益增大。

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02.摩擦損失原理

摩擦損失是預應力筋與管道或周圍接觸的混凝土之間發(fā)生相對運動產生的摩擦預應力損失。在后張法中,預應力筋受到張拉且與管道壁接觸時產生摩擦力造成預應力損失。一般認為預應力筋與孔道間摩擦力主要一兩部分:一部分是由于孔道安設位置偏差和內壁和預應力筋粗糙引起,其值較小,主要與接觸長度成正相關關系;二是對于曲線孔道,在張拉預應力筋時,對孔道壁施加法向壓力引起的摩擦損失,與法向力、摩擦系數(shù)μ及預應力筋彎曲角度有關,摩擦損失值較大。

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孔道摩阻1

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03.摩擦損失的計算

根據(jù)標準JTG 3362-2018 《公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規(guī)范》中的規(guī)定,預應力筋與孔道壁之間的摩擦引起的預應力損失可按σl1=σcon[1-e-(μθ+kx)]計算,若準確測定孔道摩阻系數(shù),就可以準確計算預應力筋與孔道壁之間由摩擦而引起的預應力損失,準確計算力筋的伸長量。因此加強孔道摩擦損失系數(shù)的測定對預應力混凝土結構來說極其重要。

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04.摩擦損失系數(shù)的測定方法

孔道摩擦系數(shù)測定步驟如下:

①按要求進行預應力筋穿束工作,在其兩端依次安設錨墊板、壓力傳感器、千斤頂、錨具,保證四者同心,兩端千斤頂同時充油至5MPa,檢查設備狀態(tài)是否正常;

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②一端固定,另一端張拉,張拉按每5MPa為一級升壓,直至張拉控制應力(根據(jù)預應力筋束長度和千斤頂?shù)幕钊谐檀_定),記錄兩端各級壓力讀數(shù),并測量鋼絞線伸長量及夾片外露長度。反復進行3次,取兩端壓力差的平均值;

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③將上述3次壓力差平均值再次取平均值,即可定為管道摩擦力的測定值,再根據(jù)對應的預應力束空間長度和曲線包角 ,帶入標準中相關公式計算k和μ。

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孔道摩阻2

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05.注意事項

在進行孔道摩擦系數(shù)測定時,需要注意以下幾點:

①需提前確定好試驗預應力束;

②波紋管安裝定位嚴格按照施工設計圖施工,管道在縱向和橫向偏差上均要符合設計要求,以免影響測試精度;

③在預應力束下料長度上的基礎上再增加2.5m左右的長度,以免預應力束長度不夠而無法測試;

④預應力筋穿引采用機械牽引,束頭用膠布纏繞以保持平順,防止戳穿管道內壁;

⑤測試工作均需要在混凝土達到設計要求齡期進行。

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06.結束語

預應力摩阻損失是后張預應力混凝土梁預應力損失的主要部分之一。其取值合理與否不僅影響預應力混凝土構件的變形,甚至影響到結構的耐久性和承載力。另外,對預應力損失估計不足,還會使得混凝土的實際壓應力儲備偏低,造成大跨度預應力連續(xù)箱梁腹板開裂、跨中下?lián)系痊F(xiàn)象,若預應力損失嚴重會影響到結構的使用性能和壽命,嚴重時會導致結構安全事故。因此在預應力結構中,應在現(xiàn)場進行摩擦系數(shù)μ和k的實際測定,這樣才能準確算出預應力損失,才能為設計和施工提供可靠依據(jù)。

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