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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，針對長預(yù)應(yīng)力束摩擦損失較大的情況，利用規(guī)范公式運用最小二乘法給出了計算摩擦系數(shù)μ和偏差系數(shù)k的計算式，同時給出測試方法，過去大多按規(guī)范或設(shè)計經(jīng)驗來確定摩擦系數(shù)和偏差系數(shù)，有一定偏差，以期對預(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：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，尤其對于超長預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)的連續(xù)多股曲線束的運用日益增多，影響也日益增大。目前對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)驗取值，從而導致預(yù)應(yīng)力損失計算有較大誤差，本文著重探究實際測定孔道摩擦系數(shù)及偏差系數(shù)的原理和方法，以期提高預(yù)應(yīng)力損失的認識。
一、摩擦損失原理
摩擦損失是預(yù)應(yīng)力筋與管道或周圍接觸的混凝土之間發(fā)生相對運動產(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產(chǎn)生摩擦力造成預(yù)應(yīng)力損失。一般認為預(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，主要與接觸長度成正相關(guān)關(guān)系；二是對于曲線孔道，在張拉預(yù)應(yīng)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(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)力損失按下式計算：
三、測定方法
測定試驗通過測定預(yù)應(yīng)力筋張拉端和錨固端實測壓力值，以及預(yù)應(yīng)力筋空間曲線長度和曲線包角，通過式（9）來計算摩擦系數(shù)k和偏差系數(shù)μ。
預(yù)應(yīng)力筋采用單端張拉，在張拉時同時間記錄壓力讀數(shù)儀和電動油泵讀書，數(shù)據(jù)以壓力讀數(shù)儀為準，附以電動油泵數(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。進行孔道摩擦系數(shù)測定時，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)測定步驟如下：①按要求進行預(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為一級升壓，直至張拉控制應(yīng)力（根據(jù)預(yù)應(yīng)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(fù)進行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定值，再根據(jù)對應(yīng)的預(yù)應(yīng)力束空間長度 和曲線包角 ，帶入上述相關(guān)公式計算k和μ。
四、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(yù)應(yīng)力束；②波紋管安裝定位嚴格按照施工設(shè)計圖施工，管道在縱向和橫向偏差上均要符合設(shè)計要求，以免影響測試精度；③在預(yù)應(yīng)力束下料長度上的基礎(chǔ)上再增加2.5m左右的長度，以免預(yù)應(yīng)力束長度不夠而無法測試；④預(yù)應(yīng)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(nèi)壁；⑤測試工作均需要在混凝土達到設(shè)計要求齡期進行；⑥考慮到測試工作可能會與張拉預(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,因此至少需要測試2束線性不同的曲線預(yù)應(yīng)力束或者1束直線預(yù)應(yīng)力束和1束曲線預(yù)應(yīng)力束,如果條件允許，盡可能測量更多的預(yù)應(yīng)力束。
結(jié)束語
預(yù)應(yīng)力摩擦損失尤其在長預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)中占比很大，在設(shè)計時大多按規(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)力曲線或長預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)中，對摩擦損失系數(shù)μ和k應(yīng)進行實際測定，為設(shè)計和施工提供可靠依據(jù)。
參考文獻
［1］JTG D62-2004公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計規(guī)范
［2］李志堅，張新.預(yù)應(yīng)力孔道摩阻系數(shù)測定一例.鐵道建筑技術(shù)，2002
