[發明專利]一種預應力管道摩阻損失試驗及計算方法

在審

• 申請號: 202010930217.8
• 申請日: 2020-09-07
• 公開（公告）號: CN112014310A
• 公開（公告）日: 2020-12-01
• 發明（設計）人: 謝開仲;梁亦登
• 申請（專利權）人: 廣西大學
• 主分類號: G01N19/00
• 分類號: G01N19/00
• 代理公司: 廣西南寧公平知識產權代理有限公司 45104
• 代理人: 藍文苑;楊立華

1.一種預應力管道摩阻損失試驗方法，其特征在于：對兩端錨固定的主橋梁內預應力管道兩側的預應力鋼束分別進行多次不對稱張拉和對稱張拉，不對稱張拉是張拉預應力鋼束一端，對稱張拉是同時張拉預應力鋼束兩端。

2.根據權利要求1所述的預應力管道摩阻損失試驗方法，其特征在于，試驗方法包括如下步驟：

①分別設定主橋梁內預應力管道兩側的預應力鋼束一端為A端，中點為B端，另一端為C端，在預應力鋼束A端和C端分別安裝千斤頂，并分別通過工具錨固定；

②所述不對稱張拉為張拉A端至設計控制張拉力，C端固定不張拉，通過壓力表讀取并記錄預應力鋼束A端各工況下的張拉力，通過鋼板尺測量并記錄相應各工況下的預應力鋼束伸長量；

③所述對稱張拉為松開A端工具錨讓預應力鋼束回到無張拉狀態，同時張拉預應力鋼束A、C兩端至設計張拉控制力值，則N_A＝N_C＝N_con，此時AB段和BC段預應力鋼束平均張拉力相等，通過壓力表讀取并記錄預應力鋼束A端和B端在各工況下的張拉力，通過鋼板尺測量并記錄相應各工況下的預應力鋼束伸長量；

④對調預應力鋼束的A端和C端，重復三次步驟②和③的操作。

3.根據權利要求2所述的一種預應力管道摩阻損失試驗方法，其特征在于，所述不對稱張拉和對稱張拉均采用分級加載，分別以張拉力的10％、25％、50％、75％、100％張拉。

4.根據權利要求2所述的一種預應力管道摩阻損失試驗方法，其特征在于，所述不對稱張拉AC段預應力鋼束平均張拉力的計算公式為：

式中：表示AC段預應力鋼束平均張拉力；N_A表示預應力鋼束A端張拉力；e表示自然常數；L表示AC段長度(m)；θ_L表示預應力鋼束理論空間曲線包角；k表示實際管道偏差影響系數；μ表示實際管道摩擦影響系數。

5.根據權利要求2所述的一種預應力管道摩阻損失試驗方法，其特征在于，所述對稱張拉AB段和BC段預應力鋼束平均張拉力的計算公式為：

式中：表示AB段預應力鋼束平均張拉力；表示BC段預應力鋼束平均張拉力；N_con表示設計控制張拉力；e自然常數；θ_L表示預應力鋼束理論空間曲線包角；k表示實際管道偏差影響系數，μ表示實際管道摩擦影響系數。

6.一種預應力管道摩阻損失計算方法，其特征在于，包括如下步驟：

(1)假設主橋梁內預應力管道兩側的預應力鋼束與彎曲部分管道內壁相貼，從彎道上取某微分段為分離體，通過求和管道彎曲引起的摩擦阻力和管道偏差引起的摩擦阻力，獲得預應力鋼束在某微分段內管道總摩擦力和管道摩擦引起的總預應力損失的計算公式；

(2)通過權利要求1的預應力管道摩阻損失試驗方法獲得的試驗數據，分別計算出多個工況下的預應力鋼束不對稱張拉和對稱張拉的平均張拉力，獲得兩種張拉情況下的預應力鋼束伸長量差值的計算公式；

(3)通過整理分析步驟(2)的數據，獲得實際管道摩擦影響系數和管道偏差影響系數的計算公式，并計算出實際管道摩擦影響系數和管道偏差影響系數；

(4)通過步驟(3)的實際管道摩擦影響系數和管道偏差影響系數代入步驟(1)中的管道摩擦引起的總預應力損失的計算公式，計算出實際管道摩擦引起的總預應力損失值。

7.根據權利要求6所述的一種預應力管道摩阻損失計算方法，其特征在于，所述預應力鋼束伸長量差值計算公式為：

式中：表示AB段預應力鋼束平均張拉力；表示BC段預應力鋼束平均張拉力；A表示預應力鋼束截面面積(m²)；E_p表示預應力鋼束彈性模量；L表示預應力鋼束AC段長度；ΔL表示不對稱張拉和對稱張拉情況下預應力鋼束伸長量差值(m)。