長安大學(xué)研究生課件-有效預(yù)應(yīng)力

1、混凝土橋梁混凝土橋梁有效預(yù)應(yīng)力分析有效預(yù)應(yīng)力分析賀拴海賀拴海420/2503102902902902903703703702482884.6233064.6233089.12029.989.12029.9851459.91851439.814240.7267.120.2 265314.46176/25996/20123456789R=4003F1R=500R=500R=500R=500R=600R=600R=600R=1000 =123F23F33F43F53F63F73F86F106F979.290R=1000 =122184T14T24T34T44T56T66T78T88T9鋼束立面布置存

2、在問題：下?lián)?、開裂、各種病害解決問題：1、有效預(yù)應(yīng)力是多少？ 2、滿足使用要求嗎？ 3、橋梁安全嗎？ 混凝土橋梁結(jié)構(gòu)中實際的永存預(yù)應(yīng)力本身是未知的 在設(shè)計時是靠理論公式估算各項預(yù)應(yīng)力損失而得到其計算值 預(yù)應(yīng)力筋與管道壁間摩擦引起的應(yīng)力損失 錨具變形、鋼筋回縮和接縫壓縮引起的應(yīng)力損失 先張法構(gòu)件預(yù)應(yīng)力筋與臺座間的溫差引起的應(yīng)力損失 混凝土彈性壓縮引起的應(yīng)力損失 鋼筋松弛引起的應(yīng)力損失 混凝土收縮和徐變引起的應(yīng)力損失 若計算值與實際值之間偏差較大，則會影響到結(jié)構(gòu)的使用性能和壽命，嚴重時還會導(dǎo)致安全事故。即使計算值較精確（其實目前很難達到），由于結(jié)構(gòu)性能的變化，實際的永存預(yù)應(yīng)力值與理論值亦有較大差異

3、 1、現(xiàn)有方法 國內(nèi)外對于有效預(yù)應(yīng)力檢測理論的關(guān)注程度非常高，涉及基于動力特征、基于靜力特征及開裂彎矩法等三個方面，而其中基于預(yù)應(yīng)力梁動力特征的理論和試驗研究成為研究熱點： 形心直線布束的簡支梁室內(nèi)模型試驗研究（1994年M.Saiidi 等） gee)75. 11 ()(EIfNEIA.Dallasta等)()(ccc4442nyyyIANEIANEmLn 首次開裂彎矩法 二次開裂彎矩法 10101/pnncrprnne yMyNfIAI20201/pnncrpnne yMyNIAI 2、有效預(yù)應(yīng)力測試 對在建橋梁可以用振弦式傳感器、光纖光柵傳感技術(shù)、特別是加拿大公司生產(chǎn)的應(yīng)變式傳感器對其預(yù)

4、應(yīng)力進行檢測 對在役橋梁基于梁體力學(xué)性能的檢測基于應(yīng)力釋放的檢測基于橫張增量法的檢測 預(yù)應(yīng)力混凝土簡支梁有效剛度比與力的關(guān)系預(yù)應(yīng)力混凝土簡支梁有效剛度比與力的關(guān)系BB /ecu1)21 (1AfNhek2cu3cu2)()(1AfNkAfNk)(cu54AfNkk有效剛度比0.30時： 0.30時： 預(yù)應(yīng)力束設(shè)置方式直線配束曲線配束頻率力關(guān)系頻率力關(guān)系曲線配束直線配束（1）基于動力參數(shù)的有效預(yù)應(yīng)力預(yù)測方法 預(yù)應(yīng)力混凝土梁 測試基頻測 量測結(jié)構(gòu)尺寸 計算 Be 計算基頻計或 B 計算()BB測計/或 = e/ 判斷1 外觀調(diào)查 梁是否開裂 結(jié) 束 退出評估 由有效剛度比 推求有效預(yù)應(yīng)力 N 評估

5、預(yù)應(yīng)力混凝土梁 否 否 是 是 （2）基于靜力參數(shù)的有效預(yù)應(yīng)力預(yù)測方法 預(yù)應(yīng)力混凝土梁 堅向加載測試 w測或c測或s測 量測結(jié)構(gòu)尺寸 計算 Be 計算 B 或 w計或c計或s計 計 算 判斷1 外觀調(diào)查 梁是否開裂 結(jié) 束 退出評估 由有效剛度比 推求有效預(yù)應(yīng)力 N 評估預(yù)應(yīng)力混凝土梁 否 是 是 （3）基于應(yīng)力釋放的預(yù)應(yīng)力測評總體流程 不同形狀芯孔混凝土表面不同形狀芯孔混凝土表面軸向應(yīng)變隨深度變化曲線軸向應(yīng)變隨深度變化曲線 基于應(yīng)力釋放的預(yù)應(yīng)力衰減程度測評研究 混凝土應(yīng)力釋放技術(shù) 芯孔形狀及深度研究梁體應(yīng)力釋放技術(shù) -0.200.20.40.60.810153045607590105 120

6、時間（分鐘）應(yīng)力釋放比回歸曲線1片2片3片4片混凝土應(yīng)力釋放技術(shù)受干擾因素多，實測離散性大。普通鋼筋應(yīng)力釋放技術(shù)裸露普通鋼筋應(yīng)力釋放試驗 無初應(yīng)變試件 有初應(yīng)變切割 鋼筋應(yīng)變隨時間變化規(guī)律 鋼筋溫度隨時間 實體梁普通鋼筋應(yīng)力釋放試驗 鋼筋應(yīng)變隨時間變化鋼筋應(yīng)變隨時間變化 溫度隨時間變化溫度隨時間變化 設(shè)備及操作設(shè)備：手持式砂輪機（1）鑿除鋼筋保護層，暴露長度以不小于20厘米（2）解除鋼筋與混凝土的粘結(jié)，沿鋼筋徑向兩邊打磨，對稱粘貼兩鋼筋應(yīng)變片，蠟封保護（3）用小型切割設(shè)備釋放普通鋼筋應(yīng)力，邊切割邊噴水冷卻（4）割斷普通鋼筋后，分時間段監(jiān)控測量釋放應(yīng)變，首次量測應(yīng)控制在切割完成后2分鐘內(nèi)采集數(shù)據(jù)

7、（5）修補基于鋼筋釋放應(yīng)力的有效預(yù)應(yīng)力合效應(yīng)分析 ( )yy截面應(yīng)力狀態(tài)截面應(yīng)力狀態(tài) 5551115522115()()5()iiiiiiiiiiiyyyyyy 5511()55iiiiyaype0( ) ( )hNy b y dype0( ) ( )()hxN ey b yyy dy形截面外圍輪廓挖空部分箱形截面挖 空 部 分外 圍 輪 廓空 心 板 截 面開始輸入測點信息線性回歸系數(shù)計算得到截面應(yīng)力狀態(tài)輸入截面信息各等分點處應(yīng)力和寬度計算沿截面高度方向等分10000份合力及合力偏心距計算結(jié)束截面應(yīng)力釋放分析軟件（StrAN V1.0），登記號：輸入基本數(shù)據(jù)求結(jié)構(gòu)總剛度矩陣主元素序號的指示矩

8、陣IM(L3)和最大帶寬MB生成總剛度矩陣KM(IM(L3)主系數(shù)強化處理及引入邊界條件總剛的三角化分解過程生成荷載列陣PP0？計算影響線，給節(jié)點加豎向單位力PM(3*LP(P)1)=1PP0+R0+F0+Q0？PP0+R0+F0？輸入溫度荷載計算溫度內(nèi)力并疊加進荷載列陣輸入分布荷載計算分布荷載內(nèi)力并疊加進荷載列陣輸入集中力荷載計算集中力產(chǎn)生的內(nèi)力并計入荷載列陣回代求解方程得到位移由節(jié)點位移求桿端力并且疊加進桿端力數(shù)組QM中PP0？輸出節(jié)點的位移輸出桿端力Z00？輸出內(nèi)力影響線HZ0？結(jié)束存貯影響數(shù)組是否否是否是否是否是否是Y 鋼筋釋放應(yīng)力預(yù)測有效預(yù)應(yīng)力預(yù)測方法 （4）基于橫張增量法的預(yù)應(yīng)力測

9、評預(yù)應(yīng)力鋼索張力測試儀（型號：LCZL-50） 鉗式抓拔器鉗式抓拔器 靜力檢測法 對兩端張拉鋼絞線的跨中橫向施加作用力，測試其橫向變位值，從而推算鋼束中張力 壓力傳感器支承點鋼絞線T1（T2）支承點壓力傳感器F1(F)F1(F)模擬剝離長度L2有效工作長度L121 y = -1E-05x2 + 0.0057x + 0.1168R2 = 0.99740.000.100.200.300.400.500.600.700.80020406080100 120 140 160 180 200 220縱向力（KN）橫向力（KN）5mm 縱向力多項式 (5mm 縱向力) y = 0.0828x + 1.17

10、R2 = 0.99920.005.0010.0015.0020.00020406080100 120 140 160 180 200 220縱向力（KN）橫向力（KN）20mm 縱向力線性 (20mm 縱向力) 動力檢測法 1.0Lm0.7lm錨固長工作長動力檢測法計算公式動力檢測法計算公式 0.5lm1.0Lm0.7lm0.5lm221222222 4411111120.0040.4(416)Bml fml fEIFABml fC m l flAe 計算結(jié)果相對誤差在3%以內(nèi) 3、復(fù)雜預(yù)應(yīng)力體系有效預(yù)應(yīng)力模擬及預(yù)測 應(yīng)力沿程界限波動率波動束、平緩束擬摩阻損失函數(shù)管道綜合影響系數(shù)名義損失參數(shù)等

11、差分布模式等比分布模式混合分布模式1、測試鋼束分類 定義 鋼束應(yīng)力界限波動率 pemaxpemincon波動束（VT）（0，10.0 平緩束（MT）（10.0，15.0）截面內(nèi)應(yīng)力預(yù)測模型目標鋼束分類判別表層直接測試鋼束鋼束有效預(yù)應(yīng)力預(yù)測值應(yīng)力沿程極限衰減率定位三個測點單測點（控制截面）平緩束擬摩阻損失函數(shù)求解鋼束擬摩阻損失參數(shù)波動束模擬方法鋼束測值信息庫鋼束i測值（i1n）測值數(shù)j3= / 測i,j理i,j測值衰減系數(shù)是從屬模式判別0.951.0分布模式一（等差）分布模式二（等比）0.850.95反摩阻影響長度lf是否投影長度l反摩阻影響長度lf基準測試鋼束分類判別應(yīng)用子模型三預(yù)測鋼束間有效

12、預(yù)應(yīng)力測值預(yù)測模型)()(11)()(111 1ln1 1lnkxkxllkxkxlleekxkkeekx理測理測模型一預(yù)測式 模型二預(yù)測式 2 (1)()2()(1)1 (1)()2()()2 (1)()2()(1)1 (1)()2 ()()ppppppCB mlnxmplnxBnlCAmlplnAplkxBplnx nkplCB mlnxplnxBnkplCAmlplknAplkxB plnx nkpl（）（）模型三預(yù)測式 con2con1con2con1( , )ln( , )lnllallakAkxkkAkkx測理測擬摩阻損失算法 ipllllli1321,22,33,4i,i+1直線

13、圓曲線plff3lRllK段拋物線4ii-1i+1ppi+1i-1i4321212l3ll1conpe212,1,1f,11112f,1f2f( )0()( )2()22()()( )2()(,)( )0(,)lppmljm mjj jjp pjj mjlp plxmpxlx Sl Sll Smpxlx Smp xlxmp xl預(yù)應(yīng)力鋼束擬摩阻損失等效參數(shù)求解程序（PresPS V1.0），軟件登記號：2007SR17517 4、 橋梁安全評價基于有效預(yù)應(yīng)力儲備度的分級體系 S,rE,r ,rX,rE橋梁環(huán)境類型類和類類和類標度描述衰減程度工作狀態(tài)預(yù)警應(yīng)對措施工作狀態(tài)預(yù)警應(yīng)對措施無安全常規(guī)養(yǎng)護

14、安全常規(guī)養(yǎng)護低度安全常規(guī)養(yǎng)護界限通過預(yù)應(yīng)力度衰減率進一步確定中度界限通過預(yù)應(yīng)力度衰減率及名義裂縫寬度兩指標進一步確定危險分析使用應(yīng)力強度，采取技術(shù)改造措施嚴重危險分析使用應(yīng)力強度，采取技術(shù)改造措施有效預(yù)應(yīng)力儲備度衰減率分級有效預(yù)應(yīng)力儲備度衰減率分級 ,K ,K橋梁環(huán)境類型類和類類和類標度描述預(yù)應(yīng)力儲備度變化速率應(yīng)對措施應(yīng)對措施發(fā)展緩慢確定名義裂縫寬度指標進行判定確定下一有效預(yù)應(yīng)力檢測時間區(qū)段進行復(fù)測發(fā)展較快結(jié)合橋梁靜、動載試驗進行檢測結(jié)合橋梁靜、動載試驗進行檢測環(huán)境環(huán)境 類和類和類橋梁名義裂縫寬度分級類橋梁名義裂縫寬度分級 0,0.05fkrw0.05,0.1fkrw標度描述對抗裂度影響程度應(yīng)

15、對措施小常規(guī)養(yǎng)護大結(jié)合橋梁靜、動載試驗進行檢測及評價o預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁檢測評價指南預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁檢測評價指南o1 1 總則總則o2 2 術(shù)語、符號術(shù)語、符號o2.1 術(shù)語o2.2 符號o3 3 預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁缺損狀況檢測預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁缺損狀況檢測o3.1 一般規(guī)定o3.2 混凝土及預(yù)應(yīng)力束劣化程度檢測o4 4 預(yù)應(yīng)力鋼束有效預(yù)應(yīng)力檢測預(yù)應(yīng)力鋼束有效預(yù)應(yīng)力檢測o4.1 一般規(guī)定o4.2 橫張增量法o4.3 基于直接測試的預(yù)應(yīng)力模擬及預(yù)測o4.4 應(yīng)力釋放測試法o4.5 有效預(yù)應(yīng)力衰減程度及其安全評價o5 5 預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁分項指標評價預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁分項指標評價o5.1 混凝土及鋼筋影響

16、評價o5.2 預(yù)應(yīng)力鋼束影響評價o6 6 預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁綜合評價預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁綜合評價o6.1 安全性評價o6.2 適用性評價o6.3 耐久性評價o6.4預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁綜合性能評價o附錄附錄oA1 混凝土中氯離子含量檢測方法oA2 混凝土裂縫深度檢測方法oA3鋼索張力測試儀操作規(guī)程oA4 基于有限截面檢測的有效預(yù)應(yīng)力預(yù)測程序等效參數(shù)求解程序oA5 波動束擬摩阻損失函數(shù)算法oA6 截面應(yīng)力釋放值分析程序oA7 預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁評價系統(tǒng)5、實橋應(yīng)用研究 新寨河特大橋（120+2230+120）m連續(xù)剛構(gòu)玉皇閣特大橋（75+4140+75）m連續(xù)剛構(gòu)石嘴山黃河公路大橋預(yù)應(yīng)力混凝土T構(gòu)簡介3座橋

17、梁的應(yīng)用 石嘴山黃河公路大橋 主橋為四跨帶掛梁的T型剛構(gòu)，橫斷面為單箱雙室，跨徑組合為60+290+60m。o 一般檢測 檢測了橋面鋪裝、橋面排水設(shè)施、伸縮縫、人行道及欄桿、上部結(jié)構(gòu)的懸臂箱梁外（內(nèi)）部及橫隔板開裂情況、掛梁及T梁的裂縫情況和下部結(jié)構(gòu)外觀等情況，混凝土強度、碳化、保護層等。 混凝土抗壓強度混凝土抗壓強度 混凝土碳化深度混凝土碳化深度 混凝土保護層厚度混凝土保護層厚度 o 有效預(yù)應(yīng)力檢測矩形槽橫斷面及所測預(yù)應(yīng)力鋼絞線位置矩形槽橫斷面及所測預(yù)應(yīng)力鋼絞線位置 o 有效預(yù)應(yīng)力理論分布有效預(yù)應(yīng)力理論分布420/2503102902902902903703703702482884.6233

18、064.6233089.12029.989.12029.9851459.91851439.814240.7267.120.2 265314.46176/25996/20123456789R=4003F1R=500R=500R=500R=500R=600R=600R=600R=1000 =123F23F33F43F53F63F73F86F106F979.290R=1000 =122184T14T24T34T44T56T66T78T88T9鋼束立面布置頂板分布腹板分布o 全橋有效預(yù)應(yīng)力分布模擬全橋有效預(yù)應(yīng)力分布模擬 預(yù)應(yīng)力筋分布模式預(yù)應(yīng)力筋分布模式 con1252.76.8鋼束號位置分布模式模擬方法T86#墩頂銀川方向0.898等比調(diào)整后