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基于光纤智能钢绞线的预应力施工精细化控制方法-基本原理篇

作者:重庆达陆钢绞线有限公司 浏览: 发表时间:2022-11-18 13:55:54

预应力混凝土结构通过预压应力作用于结构构件上来发挥作用,预应力的多少直接关系到结构构件的稳定性和功能性。现阶段预应力技术主要通过预估预应力损失值来确定张拉控制力,以获取预应力。预应力损失可分为与时间无关的瞬时预应力损失及与时间强烈相关的长期预应力损失。通过分析得知,与瞬时预应力损失相比,长期预应力损失主要与时间和结构材料有关,其受环境影响小,不确定性小,容易准确估算;而瞬时预应力损失主要与结构构件的现场条件有关,受施工条件影响大,易导致结构成形态异常。


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若能通过实测获取瞬时预应力损失值,并在现场实时修正张拉控制力值即可获取准确的预应力值。为此,本文在前期研究的基础上提出基于智能钢绞线的预应力精细化张拉控制方法,采用智能钢绞线代替同类型普通钢绞线,在大面积张拉前先张拉智能钢绞线,通过智能钢绞线的光纤光栅传感器获取预应力值,经多次纠偏后确定实测预应力瞬时损失修正后的张拉控制力;再以该张拉控制力完成全部同类型钢绞线的施工过程,从而实现在不改变施工张拉工艺流程和不增加施工工序的前提下,完成张拉控制力的现场标定工作,实现预应力精细化张拉控制。

预应力精细化张拉控制方法流程如图1所示。



图1  基于智能钢绞线的精细化张拉工艺流程

1.1 基于智能钢绞线的精细化张拉控制方法的优势

与传统预应力张拉方法相比,基于智能钢绞线的精细化张拉控制方法具有如下优势。

(1)可通过智能钢绞线内光纤光栅传感器准确获取预应力值,定量保证施工质量。

(2)通过反复调整过程,相当于在原位进行了瞬时损失标定试验,可准确获取瞬时损失,从而获取张拉控制力,实现施工精细化控制。

(3)智能钢绞线不仅具有感知功能还具备受力性能,在受力方面可完全代替普通钢绞线,对原结构扰动小。

(4)智能钢绞线可延续至施工后,获取长期预应力损失值,准确把握预应力损失状况,获取服役前的结构稳定状态。

1.2 预应力精细化张拉控制方法调整计算

预应力混凝土结构的预应力:

σp=σcon–σ11–σ12(1)

式中:σp为预应力值(MPa);σcon为张拉控制应力值(MPa);σ11为预应力瞬时损失(MPa);σ12为预应力长期损失(MPa)。

按现有规范,应力值是设计要求的核心应力值,也是计入结构有限元模型进行数值模拟计算的选取值。张拉控制应力值是由应力值+预估的两项预应力损失得来,其中预应力长期损失主要与材料的时间属性有关,在材料确定的情况下较易估计得到且预应力损失的占比较少;预应力瞬时损失主要与现场的施工条件有关,不确定性因素多,往往不易准确控制。若能通过测试手段获取实际工程的瞬时损失值,即可在现场修正张拉控制力值,从而实现精细化张拉,即:

σconj=σcon+σ11j–σ11+c(2)

式中:σconj为修正后的张拉控制力(MPa);σ11j为实测的瞬时损失(MPa);c为提高张拉控制力后预应力瞬时损失提高补充系数,可根据经验选取。


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