一种提高预应力钢筋摩擦损失计算准确度的方法与流程

本发明涉及建筑施工技术领域，具体涉及一种提高预应力钢筋摩擦损失计算准确度的方法。

背景技术：

后张法预应力混凝土结构预应力总损失包括张拉端锚具变形和钢筋内缩损失(σl1)、预应力钢筋摩擦(σl2)、预应力钢筋应力松弛(σl3)、混凝土的收缩和徐变(σl5)等，其中预应力钢筋摩擦(σl2)在所有预应力损失总和所占比例较大，尤其是跨距较大、曲线设计较长的连续曲线及空间预应力束形，该数值的大小主要受施工工艺和质量水平影响，目前设计人员对该数值的选取多采用规范规定值，并没有认真反映现场施工的实际情况。预应力钢筋摩擦(σl2)的计算国内外均采用了公式，每米局部偏差的摩擦系数k及预应力钢筋与孔道壁摩擦系数μ采用的不同，则预应力钢筋摩擦σl2也会不同，因此如何准确确定该两个系数成为关键。预应力钢筋摩擦损失主要是由孔道的弯曲和管道的偏差两部分产生，其数值主要受施工质量的影响，不同施工劳务队伍施工后测得的摩擦损失差别较大，如何客观的反映结构的真实情况，避免在直接采用规范摩擦系数及经验值进行计算使结构整体质量得不到保证显得尤其重要。在预应力结构设计中，张拉控制力除去各种摩擦损失为设计的有效预应力，在各种预应力损失中预应力摩擦损失所占比例较大，有效预应力取值不准确会影响到结构的变形、反拱、开裂荷载等，预应力损失计算偏高或偏低都是不利的。所以，通过实测准确的了解预应力损失的情况尤为重要。

技术实现要素：

针对上述背景技术的不足，本发明提供了一种提高预应力钢筋摩擦损失计算准确度的方法，用以解决现有技术中设计人员对预应力钢筋摩擦σl2数值的选取多采用规范规定值，并没有认真反映现场施工的实际情况，精确度低，影响施工质量等技术问题。

本发明的技术方案是：一种提高预应力钢筋摩擦损失计算准确度的方法，包括以下步骤：s1、选取若干预应力构件作为试验构件，在试验构件的两端从外向内依次安装锚环、千斤顶和压力环，压力环上设有压力传感器，压力传感器与读数仪相连接；

s2、将试验构件两端均初张拉10％σcon，σcon为张拉端预应力试验构件的张拉控制应力，然后将其中一端张拉到40％σcon锁定，另外一端分别张拉到40％σcon、60％σcon、80％σcon、100％σcon，并记录试验构件稳定后的读数仪的读数，张拉端读数仪的读数为张拉端预应力实际值f张，锚固端读数仪的读数为锚固端预应力实际值f锚；然后卸载交换两端位置，重复上述过程；

s3、由摩擦损失理论，可知预应力筋张拉力的摩擦损失计算公式为：

fs＝fcon-f锚-2fσ1＝fcon[1-e^-(kx+μθ)]，②

f张＝fcon，④

其中：fs为预应力束损失值，fcon为预应力张拉控制值，f锚为锚固端预应力实际值，f张为张拉端预应力实际值；fσ1为两端锚具变形和钢筋内缩损失，k为每米局部偏差的摩擦系数，μ为预应力钢筋与孔道壁摩擦系数，χ为张拉时构件的长度，θ为管道弯折角度，a为张拉端锚固变形和钢筋内缩值，l为张拉端至锚固端之间的距离，es为预应力钢筋的弹性模量，as为预应力试验构件受力面积；

s4、由步骤s3中公式②可得：

令kx+μθ＝c，xi、θi分别表示每次张拉时构件的长度及管道弯折角度，记εi＝kxi+μθi-ci，表示总偏差，为使总偏差最小，则需最小；

由极值原理：

令：

解此联立方程③和④得：

从而可确定常数k、μ。

所述步骤s2中具体实施步骤为：

s2.1张拉前，调节锚环、千斤顶、压力环，使其处于合适位置；

s2.2将试验构件两端均张拉到10％σcon，稳定后读取试验构件两端读数仪的读数，即为f张，f锚；

s2.3将试验构件两端均张拉到40％σcon，稳定后读取试验构件两端读数仪的读数，即为f张，f锚；

s2.4将试验构件其中一端张拉到60％σcon，稳定后读取试验构件两端读数仪的读数，即为f张，f锚；

s2.5将试验构件在s2.4中张拉的一端张拉到80％σcon，稳定后读取试验构件两端读数仪的读数，即为f张，f锚；

s2.6将试验构件在s2.4中张拉的一端张拉到100％σcon，稳定后读取试验构件两端读数仪的读数，即为f张，f锚；

s2.7卸载试验构件两端的载荷，交换试验构件两端位置；

s2.8重复s2.1～s2.7步骤。

本发明采用了一种提高预应力钢筋摩擦损失计算准确度的方法，首先选取数个工程中较为代表意义的预应力构件，通过试验测得预应力钢筋摩擦损失，通过对大量数据的最小二乘法进行统计分析，从而准确求得每米局部偏差的摩擦系数k及预应力钢筋与孔道壁摩擦系数μ，就可以使设计人员能够结合实测的数据进行设计，理论与实际相结合，提高施工质量。

附图说明

图1为本发明试验构件测试示意图。

具体实施方式

如图1所示：一种提高预应力钢筋摩擦损失计算准确度的方法，包括以下步骤：第一步：选取若干预应力构件可以为预应力钢筋作为试验构件1，在试验构件1的两端从外向内依次安装锚环2、千斤顶3和压力环4，压力环4上设有压力传感器，压力传感器与读数仪5相连接，一端的压力传感器测量的是预应力张拉控制值fcon，另一端的传感器测量的是锚固端的预应力控制拉力f。第二步：首先将试验构件两端均初张拉10％σcon，σcon为张拉端预应力试验构件的张拉控制应力，然后将其中一端张拉到40％σcon锁定，另外一端分别张拉到40％σcon、60％σcon、80％σcon、100％σcon，并记录试验构件每次张拉稳定后的读数仪的读数，张拉端读数仪的读数为张拉端预应力实际值f张，锚固端读数仪的读数为锚固端预应力实际值f锚；然后卸载交换两端位置，重复上述过程；

s3、由摩擦损失理论，可知预应力筋张拉力的摩擦损失计算公式为：

fs＝fcon-f锚-2fσ1＝fcon[1-e^-(kx+μθ)]，②

f张＝fcon，④

其中：fs为预应力束损失值，fcon为预应力张拉控制值，f锚为锚固端预应力实际值，f张为张拉端预应力实际值；fσ1为两端锚具变形和钢筋内缩损失，k为每米局部偏差的摩擦系数，μ为预应力钢筋与孔道壁摩擦系数，χ为张拉时构件的长度，θ为管道弯折角度，a为张拉端锚固变形和钢筋内缩值，l为张拉端至锚固端之间的距离，es为预应力钢筋的弹性模量，as为预应力试验构件受力面积；

s4、由步骤s3中公式②可得：令kx+μθ＝c，xi、θi分别表示每次张拉时构件的长度及管道弯折角度，记εi＝kxi+μθi-ci，表示总偏差，为使总偏差最小，则需最小；

由极值原理：

令：

解此联立方程③和④得：

从而可确定常数k、μ。

所述步骤s2中具体实施步骤为：

s2.1张拉前，调节锚环、千斤顶、压力环，使其处于合适位置，对压力传感器传感器进行标定，使其能准确测量到不同阶段的张拉端预应力和锚固端预应力；

s2.2首先将试验构件两端均张拉到10％σcon，稳定后读取试验构件两端读数仪的读数，一端读数为fcon，另一端读数为f锚；

s2.3然后将试验构件两端均张拉到40％σcon，稳定后读取试验构件两端读数仪的读数，一端读数为f张，另一端读数为f锚；

s2.4将试验构件其中一端张拉到60％σcon，稳定后读取试验构件两端读数仪的读数，张拉端读数为f张，另一端读数为f锚；

s2.5将试验构件在s2.4中张拉的一端张拉到80％σcon，稳定后读取试验构件两端读数仪的读数，张拉端读数为f张，另一端读数为f锚；

s2.6将试验构件在s2.4中张拉的一端张拉到100％σcon，稳定后读取试验构件两端读数仪的读数，张拉端读数为f张，另一端读数为f锚；

s2.7卸载试验构件两端的载荷，交换试验构件两端位置；重复s2.1～s2.7步骤，对同一构件进行重新测量。

本发明采用了现场测试不同荷载作用下张拉端和锚固端的应力值，通过采用最小二乘法统计计算方法，较为准确的求得预应力摩擦损失相应计算系数，从而为设计人员能够结合工程施工实际情况进行较为准确的计算，较好的保证了工程质量。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。