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隨著工程建設(shè)數(shù)量的日益增加,預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)越來(lái)越廣泛地得到應(yīng)用,尤其后張法預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)近年來(lái)在橋梁、巖土、建筑等領(lǐng)域大顯其能。在后張預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的橋梁中,預(yù)應(yīng)力鋼筋的張拉錨固作業(yè)是通過(guò)在預(yù)應(yīng)力預(yù)留孔道內(nèi)穿束、張拉、錨固來(lái)完成的。但預(yù)應(yīng)力筋過(guò)程或彎曲過(guò)多都會(huì)加大預(yù)應(yīng)力筋的孔道摩阻損失,而在后張法預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)中,鋼筋預(yù)應(yīng)力損失會(huì)直接關(guān)系到在正常使用狀態(tài)下的鋼筋永存應(yīng)力值的大小,因此,測(cè)量預(yù)應(yīng)力筋的摩阻力,是確保施工質(zhì)量的有效措施。
01.影響預(yù)應(yīng)力損失的因素
通過(guò)分析,在正常使用極限狀態(tài)計(jì)算中,預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件應(yīng)考慮由下列因素引起的預(yù)應(yīng)力損失:
①預(yù)應(yīng)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(yù)應(yīng)力筋與張拉臺(tái)座的溫差;
④混凝土的彈性壓縮;
⑤預(yù)應(yīng)力筋的應(yīng)力松弛;
⑥混凝土的收縮和徐變。
在預(yù)應(yīng)力損失值中,孔道摩擦造成的損失占比很大,尤其對(duì)于超長(zhǎng)預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)的連續(xù)多股曲線(xiàn)束的運(yùn)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(yù)應(yīng)力筋與管道或周?chē)佑|的混凝土之間發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的摩擦預(yù)應(yīng)力損失。在后張法中,預(yù)應(yīng)力筋受到張拉且與管道壁接觸時(shí)產(chǎn)生摩擦力造成預(yù)應(yīng)力損失。一般認(rèn)為預(yù)應(yīng)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(shè)位置偏差和內(nèi)壁和預(yù)應(yīng)力筋粗糙引起,其值較小,主要與接觸長(zhǎng)度成正相關(guān)關(guān)系;二是對(duì)于曲線(xiàn)孔道,在張拉預(yù)應(yīng)力筋時(shí),對(duì)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(yù)應(yīng)力筋彎曲角度有關(guān),摩擦損失值較大。
03.摩擦損失的計(jì)算
根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)JTG 3362-2018 《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范》中的規(guī)定,預(yù)應(yīng)力筋與孔道壁之間的摩擦引起的預(yù)應(yīng)力損失可按σl1=σcon[1-e-(μθ+kx)]計(jì)算,若準(zhǔn)確測(cè)定孔道摩阻系數(shù),就可以準(zhǔn)確計(jì)算預(yù)應(yīng)力筋與孔道壁之間由摩擦而引起的預(yù)應(yīng)力損失,準(zhǔn)確計(jì)算力筋的伸長(zhǎng)量。因此加強(qiáng)孔道摩擦損失系數(shù)的測(cè)定對(duì)預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)極其重要。
04.摩擦損失系數(shù)的測(cè)定方法
孔道摩擦系數(shù)測(cè)定步驟如下:
①按要求進(jìn)行預(yù)應(yīng)力筋穿束工作,在其兩端依次安設(shè)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(shí)充油至5MPa,檢查設(shè)備狀態(tài)是否正常;
②一端固定,另一端張拉,張拉按每5MPa為一級(jí)升壓,直至張拉控制應(yīng)力(根據(jù)預(yù)應(yīng)力筋束長(zhǎng)度和千斤頂?shù)幕钊谐檀_定),記錄兩端各級(jí)壓力讀數(shù),并測(cè)量鋼絞線(xiàn)伸長(zhǎng)量及夾片外露長(zhǎng)度。反復(fù)進(jìn)行3次,取兩端壓力差的平均值;
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(cè)定值,再根據(jù)對(duì)應(yīng)的預(yù)應(yīng)力束空間長(zhǎng)度和曲線(xiàn)包角 ,帶入標(biāo)準(zhǔn)中相關(guān)公式計(jì)算k和μ。
05.注意事項(xiàng)
在進(jìn)行孔道摩擦系數(shù)測(cè)定時(shí),需要注意以下幾點(diǎn):
①需提前確定好試驗(yàn)預(yù)應(yīng)力束;
②波紋管安裝定位嚴(yán)格按照施工設(shè)計(jì)圖施工,管道在縱向和橫向偏差上均要符合設(shè)計(jì)要求,以免影響測(cè)試精度;
③在預(yù)應(yīng)力束下料長(zhǎng)度上的基礎(chǔ)上再增加2.5m左右的長(zhǎng)度,以免預(yù)應(yīng)力束長(zhǎng)度不夠而無(wú)法測(cè)試;
④預(yù)應(yīng)力筋穿引采用機(jī)械牽引,束頭用膠布纏繞以保持平順,防止戳穿管道內(nèi)壁;
⑤測(cè)試工作均需要在混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)要求齡期進(jìn)行。
06.結(jié)束語(yǔ)
預(yù)應(yīng)力摩阻損失是后張預(yù)應(yīng)力混凝土梁預(yù)應(yīng)力損失的主要部分之一。其取值合理與否不僅影響預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件的變形,甚至影響到結(jié)構(gòu)的耐久性和承載力。另外,對(duì)預(yù)應(yīng)力損失估計(jì)不足,還會(huì)使得混凝土的實(shí)際壓應(yīng)力儲(chǔ)備偏低,造成大跨度預(yù)應(yīng)力連續(xù)箱梁腹板開(kāi)裂、跨中下?lián)系痊F(xiàn)象,若預(yù)應(yīng)力損失嚴(yán)重會(huì)影響到結(jié)構(gòu)的使用性能和壽命,嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致結(jié)構(gòu)安全事故。因此在預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)中,應(yīng)在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行摩擦系數(shù)μ和k的實(shí)際測(cè)定,這樣才能準(zhǔn)確算出預(yù)應(yīng)力損失,才能為設(shè)計(jì)和施工提供可靠依據(jù)。
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