[发明专利]一种在工程结构中获取试验参数的简化预应力试验方法

权利要求书

1.一种在工程结构中获取试验参数的简化预应力试验方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、根据工程规模，选择典型梁板的预应力管道，并收集预应力钢筋束的布置及预应力管道的张拉参数；

S2、搭建在预应力管道两端搭建能记录张拉力和张拉伸长量的张拉装置；

S3、对预应力管道内预应力钢筋束分五级进行双端对称张拉；分级张拉时记录预应力钢筋束两端伸长量与所施加张拉力；

S4、预设中心点偏移量为x，管道摩阻参数为预应力钢筋与管道壁的摩擦系数μ和管道每米局部偏差对摩擦的影响系数k，将双端对称张拉看作为两个单端张拉列式，通过假设中心点A'，将左右A、B两端张拉装置的张拉设为主动端，中心点A'处设为被动端；

因为两端总伸长量和千斤顶张拉值已知；

由理论伸长量公式推得l_AA'和l_A'B；

由平均应力公式和终点截面应力公式σ_j＝2σ_p-σ_i，推得σ_A和σ_B

联立方程建立关系如下：

σ_p为平均张拉应力；

σ_j为终点截面张拉应力；

σ_i为起点截面张拉应力；

σ_A为从左向右张拉的AA'段的起点截面张拉应力；

σ_B为从右向左张拉的BA'段的起点截面张拉应力；

σ_A'为从左向右张拉的AA'段终点截面应力；

σ'_A'为从右向左张拉的BA'段终点截面应力；

l_AA'为从左向右张拉的AA'段的伸长量；

l_A'B为从右向左张拉的BA'的伸长量；

μ为预应力钢筋与管道壁的摩擦系数；

θ为预应力管道沿梁长方向弯曲角之和，θ＝Σθ_j，θ_j为预应力管道沿梁长方向第j段弯曲角；

K为管道每米局部偏差对摩擦的影响系数；

l_AB为预应力钢筋束AB段长度；

S5、以左端张拉为主动张拉端，从第三级张拉开始，依据最小二乘法对预应力管道的摩擦系数和局部偏差系数进行拟合计算，计算公式如下：

由管道摩阻损失计算公式F_B＝F_Ze^-(μθ+kl) 公式(2)

其中两端张拉的F_B＝σ_A'，F_Z＝σ_con左

为确定摩阻参数k和μ，令c＝ln(F_Z/F_B)

对公式(2)两边取对数则有：c＝ln(F_Z/F_B)＝μθ+kl 公式(3)

对公式(3)变形后得到μθ+kl-c＝0；

分级张拉数据满足μ_iθ+k_il-c_i＝0；

其中，

σ_con为张拉端预应力钢筋束锚下控制应力；

F_B为被动端的张拉力；

F_Z为主动端的张拉力；

l为预应力钢筋束在管道内总长度l＝Σl_j；

j为预应力钢筋束曲线分段数；

c_i为换算系数，ln(F_zi/F_bi)＝c_i；

假设每次实验存在误差Δ_i，即Δ_i＝μ_iθ+k_il-c_i；

若

根据最小二乘法原理，F取得最小值应满足

化简整理得k和μ计算公式：

其中n为荷载分级加载的总级数；

进一步化简得到：

联合公式(4)和公式(6)得到：

根据公式(6)得到

l为预应力管道对应的主动端至被动端预应力管道的全长(m)；

i为预应力钢筋束加载级数；

n为预应力最终加载级数；

μ_i为第i级预应力钢筋与管道壁的摩擦系数；

k_i为第i级管道每米局部偏差对摩擦的影响系数；

c_i为第i级预应力管道对应的值；

为第i级被动端的张拉力；

为第i级主动端的张拉力；

w_i为第i级加载的权值系数；

i为预应力钢筋束加载级数；

S6、对加载后数据进行整合记录，根据算法求出第i级时的摩阻系数实测值,通过制定n-1级摩阻参数预测第n级摩阻系数值的规则，由i-1级摩阻参数预测i级时的摩阻参数，预测公式如下：

n为预应力分级加载的总级数，此处n为动态加载级数，每次加载时都会进行预测与修正，在n-1级加载时预测n级值；

μ_i＝n为预测的第n级张拉时预应力钢筋束与管道壁的摩擦系数；

k_i＝n为预测第n级张拉时预应力管道每米局部偏差对摩擦的影响系数；

w_i为第i级加载的权值系数；

S7、假定张拉过程中预应力钢筋束形状不变，将每级受力计算值赋到其长度上，精确计算预测的后一级荷载下伸长量，并与实际伸长校核，对张拉预测结果不断进行动态修正，减少误差；

S8、重复S4到S7，在每级张拉过程中首先确定中心点偏移距，再通过最小二乘法将各级张拉下的μ和k不断进行拟合，并对预测值不断修正，反复减小误差；此外按照该算法可实时监测出预应力钢筋束受力变化，通过每一级的应力实测计算值与前一级的张拉预测进行对比，持续进行张拉结果的动态预测；

S9、在最后一级张拉前完成最终张拉预测结果，将最终张拉预测应用到实际张拉修正中进行双端张拉。