卵形消化池预应力损失与结构内力监测总结

卵形消化池预应力损失与结构内力监测分析参加单位：二零零七年六月月第一章预预应力损失监监测分析本工程的卵形消消化池采用无无粘结预应力力方案，在无无粘结预应力力工程中，孔孔道摩阻损失失宜作施工现现场的测定，并并按测试值取取定张拉控制制应力和计算算理论伸长值值。该预应力力工程采用360°和180°张拉，需要要现场进行预预应力筋摩阻阻损失测试。本本部分监测分分析主要以2#消化池为研研究对象，主主要监测内容容如下：变角垫块摩阻损损失测试；180°张拉预预应力筋摩阻阻损失及伸长长量的量测；；360°张拉预预应力筋摩阻阻损失及伸长长量的量测；；预应力损失现场场测点设在消消化池的上部部承台处，共共两组，第Ⅰ组设在标高高33.300m处，第Ⅱ组设在标高高33.800m处。预应力力试验筋测点点布置见图1-1。图1-1预应力力试验筋测点点布置图一、变角垫块摩摩阻损失通过设置在变角角垫块前后的的荷载传感器器读数，即可可确定出变角角垫块前后预预应力筋的张张拉力值，进进而计算出变变角垫块引起起的摩阻损失失。该部分的的预应力损失失值大小对所所取用的超张张拉系数有着着直接的影响响。1、实验室内量量测结果分级加压，量测测两端传感器器的读数，将将其经过分析析处理，结果果列于表1-1。由表可知知，本次实验验的最大变角角摩阻损失为为3%，最小值为1%，平均值为2%。表1-1实实验室变角垫垫块摩阻损失失测试结果分分析油压10MPaa油压20MPaa油压30MPaa测点位置预应力筋应力预应力筋应力预应力筋应力（MPa）（MPa）（MPa）张拉端312623955固定端308605935摩阻损失（%）1.03.02.02、现场测试为了真实体现实实际张拉过程程中变角垫块块摩阻损失情况况，特再次对对其进行测量量，实验设备备与安装布置置与前述的相相似，选取第第Ⅰ组预应力试试验筋进行实实验。同样分级张拉至至1.03倍的张拉控控制应力，实实验结果列于于表1-2，从表中可可知本次现场场实验的最大大变角摩阻损损失为1.4%，最小为0.2%，在张拉至75%以上时，其其值稳定在0.8%。表1-2现场变角垫垫块摩阻损失失测试结果分分析试验部位测点位置油压6MPa油压18MPaa油压30MPaa油压41MPaa预应力筋预应力筋预应力筋预应力筋应力(MPa))应力(MPa))应力(MPa))应力(MPa))3号筋张拉端2215729131242固定端2175709051232变角摩阻损失（%）1.40.20.80.8注：表中的油压压值6、18、30和41MPa分别对应15%、45%、75%和103%的张拉控制制应力。二、180°张张拉预应力筋筋损失测试测试方法：在张张拉端将荷载载传感器安设设在张拉千斤斤顶和变角垫垫块之间，由由此可测得张张拉端预应力力筋拉力。在在固定端将荷荷载传感器安安设在工具锚锚与锚垫板之之间，用来量量测固定端预预应力筋拉力力。中间端预应力力筋拉力则由由钢绞线张拉拉测定仪测量量。具体实验步骤简简述如下：1）一端张拉，一一端固定，完完成各部分实实验设备的就就位；2）张拉至0..15σcon，读取取荷载传感器器的数据及千千斤顶油缸伸伸长量。3）步骤同2，张张拉至0.45σcon，读取取数据；4）步骤同2，张张拉至0.75σcon，读取取数据；5）张拉至1..03σcon，读取取荷载传感器器的数据、千千斤顶的油缸缸伸长量及中中间端的预应应力筋测试数数据。在上述测试方法法下，根据张张拉端和固定定端的力值大大小，即可计计算出该段预预应力筋的中中间与总摩擦擦损失，试验验结果详见表表1-3。表1-31180°张拉环向预预应力筋的摩摩擦损失预应力筋千斤顶油压值主动端应力中间端应力固定端应力中间摩擦损失值总摩擦损失值孔道摩擦系数编号（Mpa）（MPa）（MPa）（MPa）（%）（%）μ16211—138—34.5—18569—441—22.4—30916—726—20.80.03054113031164106310.718.40.021126192—138—27.8—18544—424—22.3—30868—683—21.30.032641——————36187—138—26.0—18538—421—21.8—30886—702—20.80.0307411170102892412.221.00.031646209—138—34.1—18554—418—24.7—30850—691—18.60.0220411178105890010.223.60.0423注：总摩擦损失失平均值为23.9%，孔道摩擦擦系数μ平均值为0.03001。由表1-3可知知，预应力筋筋的总摩擦损损失在第一级级荷载（张拉拉至0.15σcon）略大大，其范围在在26%～34.5%，后几级荷荷载下总摩擦擦损失测试结结果非常均匀匀，其值在18.4%～24.7%。在本次测测试中总的摩摩擦损失主要要包括以下二二种摩擦损失失：1）预应力筋筋张拉端的变变角垫块摩擦擦损失；2）曲线预应应力筋的孔道道摩擦损失。另外，张拉至11.03σcon时，采采用钢绞线张张拉力测定仪仪量测了中间间端预应力筋筋的拉力。由由张拉端、中中间端与固定定端的应力值值可大体了解解沿程的摩擦擦损失情况。根据现行规程，整整束预应力筋筋的护套壁每每米局部偏差差对摩擦的影影响系数κ取0.004。曲线预应应力筋在池壁壁内的变化角角度θ及长度x，由摩擦损损失系数公式式，即可反算算出预应力筋筋孔道摩阻系系数μ。计算中取取变角垫块所所占摩擦损失失值1.5%，计算结果果如表1-3所示，该值值比规程推荐荐的孔道摩擦擦系数0.09要小的多。三、360°张张拉预应力筋筋损失测试此部分量测在一一组预应力试试验筋中进行行，将两段180°试验筋用游游动锚连接起起来，进行360°张拉预应力力损失测试。在360°张拉实验中，张拉端和固定端的拉力相同，由荷载传感器可测得。与张拉端相对的另一端为连接端，即为由游动锚将两段180°预应力筋连接在一起的端头，该连接端因空间不够，钢绞线拉力不予量测，故只量测两个中间端的钢绞线拉力。综上，360°°张拉环向预预应力筋总摩摩擦损失只能能计算与张拉拉端成90°中间端的损损失值，与张张拉端最远端端的损失值可可按中间端预预应力损失为为其2倍进行估算算，分析结果果见表1-4。表1-43360°张拉环向预预应力筋的摩摩擦损失千斤顶油压值张拉端应力中间端1应力中间端2应力中间端1总摩擦损失中间端2总摩擦损失连接端总摩擦损失孔道摩擦系数（MPa）（MPa）（MPa）（MPa）（%）（%）（%）μ4113121165111011.215.426.60.0344计算孔道摩擦系系数时，相关关的一些要求求同前。经计计算，孔道摩摩擦系数μ为0.03444，比规程推推荐的孔道摩摩擦系数0.09要小的多，这这一结论同前前。四、小结本部分通过预应应力损失检测测及数据分析析，主要结论论如下：预应力筋在未剥剥掉PE塑料护壁套套，采用344°变角张拉拉，引起的变变角垫块摩擦擦损失平均值值为1.4%；确定张拉拉控制应力时时应充分估量量变角垫块摩摩擦损失量，以以避免因张拉拉应力过大导导致预应力筋筋意外拉断，建建议取3%。通过对预应力钢钢筋与孔道壁壁之间的摩擦擦引起的预应应力损失值的的检测，计算算得出预应力力钢筋与孔道道壁之间的摩摩擦系数在0.02～0.05范围内，平均均值为0.03001，比规范值0.09要小的多。第二章结构构内力监测分分析卵形消化池在内内水作用下壳壳体接近于纯纯受拉状态，为为此，环向设设置177道预应力筋筋，径向均布布60道预应力筋筋，以建立足足够适当的预预压混凝土应应力，满足结结构的抗裂性性能要求。为为了解池体在在满水状态下下能否达到工工艺提出的密密闭性要求，在在预应力张拉拉和闭水试验验阶段进行了了结构进行了了混凝土应力力测试分析。本部分结构监测测分析主要以以2#消化池为研研究对象，结结构内力测试试主要结合有有限元分析计计算与现场实实验进行。在在张拉阶段环环向预应力筋筋作用下有限限元计算只考考虑本阶段产产生的预应力力损失项目，包包括变角摩擦擦损失、锚具具变形和无粘粘结预应力筋筋内缩引起的的预应力损失失和孔道摩擦擦损失。一、预应力张拉拉阶段在张拉前后的整整个过程中对对消化池内力力变化进行了了跟踪测试，张张拉阶段引起起的混凝土应应力值在靠近近池壁外表面面处的测点应应力沿池体高高度方向的分分布详见图1-2。图中左侧为内外外侧环向混凝凝土应力，右右侧为内外侧侧竖向混凝土土应力。从图图中看出，环环向预应力筋筋施加给池体体的环向预压压应力在壳体体根部比较小小，承台内部部最小，其值值均在1.0MPPa左右。壳体体根部以上大大约5m高度范围内内达到最大，内内侧10.177MPa，外侧9.68MMPa，再向上缓缓慢减小，其其中最上层测测点应力外侧侧为3.53MMPa，内侧为3.94MMPa。内外侧环环向混应力经经比较发现，内内侧压力值要要比外侧的大大一些，主要要原因是环向向预应力钢筋筋对内层混凝凝土的环箍效效应所致。总总体上，环向向混凝土应力力沿池体高度度变化趋势与与设计思路是是比较吻合的的。与环向预压应力力相比，预应应力筋张拉产产生的径向混混凝土应力要要小的多，测测点应力有正正有负，其值值较大的地方方出现在承台台和壳体过渡渡区域，其中中的内侧径向向应力呈压，最最大值达7.33MMPa，而外侧呈呈现拉应力，其其值达6.19MMPa，从图中的的变化趋势和和标注的数值值说明由于环环向预压应力力的施加使得得壳体根部产产生了很大的的径向弯矩，从从而使得过渡渡区域成为一一个应力分布布集中区，不不过在承台内内部很快得以以削减。将张拉阶段建立立的混凝土应应力与SAP计算结果相相对比，内侧侧和外侧的混混凝土环向应应力分别见图图1-3和图1-4。从图中可知，环环向混凝土应应力的测试结结果与SAP有限元分析析计算结果的的应力变化趋趋势比较一致致，数值也相相对比较吻合合，尤其是外外侧环向混凝凝土应力。内内侧环向混凝凝土应力计算算结果与测试试结果要小一一些，这与预预应力筋在截截面中的靠外外侧布放有关关，预应力钢钢筋对内侧混混凝土产生了了较大的环箍箍效应。环向预应力施加加产生的径向向混凝土应力力有压有拉，而而且数值很小小，各测点测测试结果与计计算结果吻合合很好，因其其不是主要的的受力方向，故故在此略去对对比图形。图1-2张张拉阶段建立立的混凝土应应力图1-3张张拉阶段环向向内侧混凝土土应力变化图图图1-4张张拉阶段环向向外侧混凝土土应力变化图图二、闭水阶段消化池闭水试验验从空池状态态至达到设计计水位绝对高高程67.4661，采取一定定流速逐步进进水的方法，使使得水头高度度最后达到39.8661m，进水时间间总共持续了了两周多时间间，其中在最最大胸径和设设计水头高度度处按设计要要求停留24h，在这期间间每隔一定时时间定时量测测各层测点读读数，以便随随时掌握消化化池应力的变变化情况。为了直观，同样样将闭水阶段段建立的混凝凝土应力沿高高度标于池体体上，详见图图1-5。图中左侧侧为内外侧环环向混凝土应应力，右侧为为内外侧径向向混凝土应力力。从图中可知，在在内水压力作作用下池体的的应力除径向向应力在壳体体根部有个别别点为压应力力外其余均为为拉应力，而而且环向为主主要受力方向向。壳体内外侧环向向混凝土应力力在高度14.0556m处为最大，内内侧为6.97MMPa，外侧7.65MMPa，由此向上上向下均呈减减小趋势，壳壳体上部测点点内外侧混凝凝土应力差值值较小，说明明结构处于纯纯拉状态；而而壳体根部外外侧环向应力力有一定的应应力集中分布布区，测得的的峰值为5.92MMPa，与内侧应应力3.75MMPa相差较多，这这说明根部存存在有较大的的环向弯矩；；承台内部测测点拉应力值值比较均匀，均均在2.0MPPa左右。与环向混凝土应应力相比，径径向混凝土应应力要小的多多，地上壳体体的测点应力力为拉应力，承承台测点应力力有拉有压，变变化要相对复复杂。壳体根根部内部出现现压应力，其其值为1.73MMPa；外侧承台台最上层测点点也出现压应应力，其值为为3.16MMPa。承台内侧侧测点的径向向应力值要比比承台外侧测测点应力要稍稍大一些。将环向混凝土应应力测试结果果与SAP计算结果相相对比，内侧侧和外侧的混混凝土环向应应力分别见图图1-6和图1-7。从图中可知，测测试的混凝土土应力值和用用SAP有限元分析析软件计算的的应力值的变变化趋势比较较一致，测试试值相对要大大一些，尤其其是测点高程程14.0556m处，在壳体体根部最低层层测点应力与与有限元计算算结果反差较较大，这与用用有限元软件件SAP计算时的边边界约束假定定有着一定的的关系，有限限元计算时将将壳体根部按按完全固定支支承考虑。本阶段产生的径径向混凝土应应力也数值较较小，各测点点测试结果与与计算结果吻吻合较好，因因其不是主要要的受力方向向，同样，在在此略去对比比图形。三、张拉+满水水工况图1-8和图11-9为预应力作作用+满水作用下下的内外侧环环向混凝土应应力变化图，计计算结果和测测试结果大体体上一致，从从图中的数值值和高度显示示了，壳体除除根部区域外外，其余各点点混凝土应力力均为压应力力，其值在1.0～4.0MPPa范围内，在在主要工况内内水作用下池池体完全满足足设计抗裂度度的要求，符符合工艺和结结构设计要求求。图1-5满满水试验阶段段建立的混凝凝土应力图1-6满满水阶段内侧侧环向混凝土土应力变化图图图1