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中鐵大橋局集團(tuán)第四工程有限公司
摘要：預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)廣泛應(yīng)用于橋梁、巖土和建筑等建設(shè)領(lǐng)域中，針對(duì)長(zhǎng)預(yù)應(yīng)力束摩擦損失較大的情況，利用規(guī)范公式運(yùn)用最小二乘法給出了計(jì)算摩擦系數(shù)μ和偏差系數(shù)k的計(jì)算式，同時(shí)給出測(cè)試方法，過(guò)去大多按規(guī)范或設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)來(lái)確定摩擦系數(shù)和偏差系數(shù)，有一定偏差，以期對(duì)預(yù)應(yīng)力摩擦損失的確定提供一定的參考。
關(guān)鍵詞：預(yù)應(yīng)力摩擦損失；最小二乘法；摩擦系數(shù)μ；偏差系數(shù)k
引言：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。后張法預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)中的鋼筋預(yù)應(yīng)力損失直接關(guān)系到在正常使用狀態(tài)下的鋼筋永存應(yīng)力值的大小，預(yù)應(yīng)力損失主要有以下幾點(diǎn)：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)座的溫差應(yīng)力損失；④混凝土的彈性回縮；⑤預(yù)應(yīng)力筋的應(yīng)力松弛；⑥混凝土的收縮和蠕變。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。目前對(duì)于后張法中孔道摩擦系數(shù)和管道偏差取值多采用規(guī)范或按經(jīng)驗(yàn)取值，從而導(dǎo)致預(yù)應(yīng)力損失計(jì)算有較大誤差，本文著重探究實(shí)際測(cè)定孔道摩擦系數(shù)及偏差系數(shù)的原理和方法，以期提高預(yù)應(yīng)力損失的認(rèn)識(shí)。
一、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。
二、摩擦系數(shù)μ和偏差系數(shù)k的計(jì)算公式
后張法中，預(yù)應(yīng)力筋與孔道壁之間的摩擦引起的預(yù)應(yīng)力損失按下式計(jì)算：
三、測(cè)定方法
測(cè)定試驗(yàn)通過(guò)測(cè)定預(yù)應(yīng)力筋張拉端和錨固端實(shí)測(cè)壓力值，以及預(yù)應(yīng)力筋空間曲線(xiàn)長(zhǎng)度和曲線(xiàn)包角，通過(guò)式（9）來(lái)計(jì)算摩擦系數(shù)k和偏差系數(shù)μ。
預(yù)應(yīng)力筋采用單端張拉，在張拉時(shí)同時(shí)間記錄壓力讀數(shù)儀和電動(dòng)油泵讀書(shū)，數(shù)據(jù)以壓力讀數(shù)儀為準(zhǔn)，附以電動(dòng)油泵數(shù)據(jù)校核。張拉端與錨固端的讀數(shù)差值即為摩擦損失值。進(jìn)行孔道摩擦系數(shù)測(cè)定時(shí)，為保證只有預(yù)應(yīng)力筋與孔道壁存在摩擦，需在千斤頂與壓力傳感器間放置限位板，避免偏心受壓，同時(shí)在兩端的喇叭口（錨墊板）內(nèi)放置約束環(huán)，兩端不放置工作錨具。
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 ，帶入上述相關(guān)公式計(jì)算k和μ。
四、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；⑥考慮到測(cè)試工作可能會(huì)與張拉預(yù)應(yīng)力筋相沖突，從式（9）可以看出至少需要兩組數(shù)據(jù)，才能得到孔道摩擦系數(shù)μ和偏差系數(shù)k,因此至少需要測(cè)試2束線(xiàn)性不同的曲線(xiàn)預(yù)應(yīng)力束或者1束直線(xiàn)預(yù)應(yīng)力束和1束曲線(xiàn)預(yù)應(yīng)力束,如果條件允許，盡可能測(cè)量更多的預(yù)應(yīng)力束。
結(jié)束語(yǔ)
預(yù)應(yīng)力摩擦損失尤其在長(zhǎng)預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)中占比很大，在設(shè)計(jì)時(shí)大多按規(guī)范確定不同條件下的參數(shù)取值，建議今后在空間預(yù)應(yīng)力曲線(xiàn)或長(zhǎng)預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)中，對(duì)摩擦損失系數(shù)μ和k應(yīng)進(jìn)行實(shí)際測(cè)定，為設(shè)計(jì)和施工提供可靠依據(jù)。
參考文獻(xiàn)
［1］JTG D62-2004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
［2］李志堅(jiān)，張新.預(yù)應(yīng)力孔道摩阻系數(shù)測(cè)定一例.鐵道建筑技術(shù)，2002
