卵形消化池預(yù)應(yīng)力損失與結(jié)構(gòu)內(nèi)力監(jiān)測(cè)分析參加單位：二零零七年六月月第一章預(yù)預(yù)應(yīng)力損失監(jiān)監(jiān)測(cè)分析本工程的卵形消消化池采用無(wú)無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力力方案，在無(wú)無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力力工程中，孔孔道摩阻損失失宜作施工現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)的測(cè)定，并并按測(cè)試值取取定張拉控制制應(yīng)力和計(jì)算算理論伸長(zhǎng)值值。該預(yù)應(yīng)力力工程采用360°和180°張拉，需要要現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行預(yù)預(yù)應(yīng)力筋摩阻阻損失測(cè)試。本本部分監(jiān)測(cè)分分析主要以2#消化池為研研究對(duì)象，主主要監(jiān)測(cè)內(nèi)容容如下：變角墊塊摩阻損損失測(cè)試；180°張拉預(yù)預(yù)應(yīng)力筋摩阻阻損失及伸長(zhǎng)長(zhǎng)量的量測(cè)；；360°張拉預(yù)預(yù)應(yīng)力筋摩阻阻損失及伸長(zhǎng)長(zhǎng)量的量測(cè)；；預(yù)應(yīng)力損失現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)測(cè)點(diǎn)設(shè)在消消化池的上部部承臺(tái)處，共共兩組，第Ⅰ組設(shè)在標(biāo)高高33.300m處，第Ⅱ組設(shè)在標(biāo)高高33.800m處。預(yù)應(yīng)力力試驗(yàn)筋測(cè)點(diǎn)點(diǎn)布置見(jiàn)圖1-1。圖1-1預(yù)應(yīng)力力試驗(yàn)筋測(cè)點(diǎn)點(diǎn)布置圖一、變角墊塊摩摩阻損失通過(guò)設(shè)置在變角角墊塊前后的的荷載傳感器器讀數(shù)，即可可確定出變角角墊塊前后預(yù)預(yù)應(yīng)力筋的張張拉力值，進(jìn)進(jìn)而計(jì)算出變變角墊塊引起起的摩阻損失失。該部分的的預(yù)應(yīng)力損失失值大小對(duì)所所取用的超張張拉系數(shù)有著著直接的影響響。1、實(shí)驗(yàn)室內(nèi)量量測(cè)結(jié)果分級(jí)加壓，量測(cè)測(cè)兩端傳感器器的讀數(shù)，將將其經(jīng)過(guò)分析析處理，結(jié)果果列于表1-1。由表可知知，本次實(shí)驗(yàn)驗(yàn)的最大變角角摩阻損失為為3%，最小值為1%，平均值為2%。表1-1實(shí)實(shí)驗(yàn)室變角墊墊塊摩阻損失失測(cè)試結(jié)果分分析油壓10MPaa油壓20MPaa油壓30MPaa測(cè)點(diǎn)位置預(yù)應(yīng)力筋應(yīng)力預(yù)應(yīng)力筋應(yīng)力預(yù)應(yīng)力筋應(yīng)力（MPa）（MPa）（MPa）張拉端312623955固定端308605935摩阻損失（%）1.03.02.02、現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試為了真實(shí)體現(xiàn)實(shí)實(shí)際張拉過(guò)程程中變角墊塊塊摩阻損失情況況，特再次對(duì)對(duì)其進(jìn)行測(cè)量量，實(shí)驗(yàn)設(shè)備備與安裝布置置與前述的相相似，選取第第Ⅰ組預(yù)應(yīng)力試試驗(yàn)筋進(jìn)行實(shí)實(shí)驗(yàn)。同樣分級(jí)張拉至至1.03倍的張拉控控制應(yīng)力，實(shí)實(shí)驗(yàn)結(jié)果列于于表1-2，從表中可可知本次現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)的最大大變角摩阻損損失為1.4%，最小為0.2%，在張拉至75%以上時(shí)，其其值穩(wěn)定在0.8%。表1-2現(xiàn)場(chǎng)變角墊墊塊摩阻損失失測(cè)試結(jié)果分分析試驗(yàn)部位測(cè)點(diǎn)位置油壓6MPa油壓18MPaa油壓30MPaa油壓41MPaa預(yù)應(yīng)力筋預(yù)應(yīng)力筋預(yù)應(yīng)力筋預(yù)應(yīng)力筋應(yīng)力(MPa))應(yīng)力(MPa))應(yīng)力(MPa))應(yīng)力(MPa))3號(hào)筋張拉端2215729131242固定端2175709051232變角摩阻損失（%）1.40.20.80.8注：表中的油壓壓值6、18、30和41MPa分別對(duì)應(yīng)15%、45%、75%和103%的張拉控制制應(yīng)力。二、180°張張拉預(yù)應(yīng)力筋筋損失測(cè)試測(cè)試方法：在張張拉端將荷載載傳感器安設(shè)設(shè)在張拉千斤斤頂和變角墊墊塊之間，由由此可測(cè)得張張拉端預(yù)應(yīng)力力筋拉力。在在固定端將荷荷載傳感器安安設(shè)在工具錨錨與錨墊板之之間，用來(lái)量量測(cè)固定端預(yù)預(yù)應(yīng)力筋拉力力。中間端預(yù)應(yīng)力力筋拉力則由由鋼絞線張拉拉測(cè)定儀測(cè)量量。具體實(shí)驗(yàn)步驟簡(jiǎn)簡(jiǎn)述如下：1）一端張拉，一一端固定，完完成各部分實(shí)實(shí)驗(yàn)設(shè)備的就就位；2）張拉至0..15σcon，讀取取荷載傳感器器的數(shù)據(jù)及千千斤頂油缸伸伸長(zhǎng)量。3）步驟同2，張張拉至0.45σcon，讀取取數(shù)據(jù)；4）步驟同2，張張拉至0.75σcon，讀取取數(shù)據(jù)；5）張拉至1..03σcon，讀取取荷載傳感器器的數(shù)據(jù)、千千斤頂?shù)挠透赘咨扉L(zhǎng)量及中中間端的預(yù)應(yīng)應(yīng)力筋測(cè)試數(shù)數(shù)據(jù)。在上述測(cè)試方法法下，根據(jù)張張拉端和固定定端的力值大大小，即可計(jì)計(jì)算出該段預(yù)預(yù)應(yīng)力筋的中中間與總摩擦擦損失，試驗(yàn)驗(yàn)結(jié)果詳見(jiàn)表表1-3。表1-31180°張拉環(huán)向預(yù)預(yù)應(yīng)力筋的摩摩擦損失預(yù)應(yīng)力筋千斤頂油壓值主動(dòng)端應(yīng)力中間端應(yīng)力固定端應(yīng)力中間摩擦損失值總摩擦損失值孔道摩擦系數(shù)編號(hào)（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：總摩擦損失失平均值為23.9%，孔道摩擦擦系數(shù)μ平均值為0.03001。由表1-3可知知，預(yù)應(yīng)力筋筋的總摩擦損損失在第一級(jí)級(jí)荷載（張拉拉至0.15σcon）略大大，其范圍在在26%～34.5%，后幾級(jí)荷荷載下總摩擦擦損失測(cè)試結(jié)結(jié)果非常均勻勻，其值在18.4%～24.7%。在本次測(cè)測(cè)試中總的摩摩擦損失主要要包括以下二二種摩擦損失失：1）預(yù)應(yīng)力筋筋張拉端的變變角墊塊摩擦擦損失；2）曲線預(yù)應(yīng)應(yīng)力筋的孔道道摩擦損失。另外，張拉至11.03σcon時(shí)，采采用鋼絞線張張拉力測(cè)定儀儀量測(cè)了中間間端預(yù)應(yīng)力筋筋的拉力。由由張拉端、中中間端與固定定端的應(yīng)力值值可大體了解解沿程的摩擦擦損失情況。根據(jù)現(xiàn)行規(guī)程，整整束預(yù)應(yīng)力筋筋的護(hù)套壁每每米局部偏差差對(duì)摩擦的影影響系數(shù)κ取0.004。曲線預(yù)應(yīng)應(yīng)力筋在池壁壁內(nèi)的變化角角度θ及長(zhǎng)度x，由摩擦損損失系數(shù)公式式，即可反算算出預(yù)應(yīng)力筋筋孔道摩阻系系數(shù)μ。計(jì)算中取取變角墊塊所所占摩擦損失失值1.5%，計(jì)算結(jié)果果如表1-3所示，該值值比規(guī)程推薦薦的孔道摩擦擦系數(shù)0.09要小的多。三、360°張張拉預(yù)應(yīng)力筋筋損失測(cè)試此部分量測(cè)在一一組預(yù)應(yīng)力試試驗(yàn)筋中進(jìn)行行，將兩段180°試驗(yàn)筋用游游動(dòng)錨連接起起來(lái)，進(jìn)行360°張拉預(yù)應(yīng)力力損失測(cè)試。在360°張拉實(shí)驗(yàn)中，張拉端和固定端的拉力相同，由荷載傳感器可測(cè)得。與張拉端相對(duì)的另一端為連接端，即為由游動(dòng)錨將兩段180°預(yù)應(yīng)力筋連接在一起的端頭，該連接端因空間不夠，鋼絞線拉力不予量測(cè)，故只量測(cè)兩個(gè)中間端的鋼絞線拉力。綜上，360°°張拉環(huán)向預(yù)預(yù)應(yīng)力筋總摩摩擦損失只能能計(jì)算與張拉拉端成90°中間端的損損失值，與張張拉端最遠(yuǎn)端端的損失值可可按中間端預(yù)預(yù)應(yīng)力損失為為其2倍進(jìn)行估算算，分析結(jié)果果見(jiàn)表1-4。表1-43360°張拉環(huán)向預(yù)預(yù)應(yīng)力筋的摩摩擦損失千斤頂油壓值張拉端應(yīng)力中間端1應(yīng)力中間端2應(yīng)力中間端1總摩擦損失中間端2總摩擦損失連接端總摩擦損失孔道摩擦系數(shù)（MPa）（MPa）（MPa）（MPa）（%）（%）（%）μ4113121165111011.215.426.60.0344計(jì)算孔道摩擦系系數(shù)時(shí)，相關(guān)關(guān)的一些要求求同前。經(jīng)計(jì)計(jì)算，孔道摩摩擦系數(shù)μ為0.03444，比規(guī)程推推薦的孔道摩摩擦系數(shù)0.09要小的多，這這一結(jié)論同前前。四、小結(jié)本部分通過(guò)預(yù)應(yīng)應(yīng)力損失檢測(cè)測(cè)及數(shù)據(jù)分析析，主要結(jié)論論如下：預(yù)應(yīng)力筋在未剝剝掉PE塑料護(hù)壁套套，采用344°變角張拉拉，引起的變變角墊塊摩擦擦損失平均值值為1.4%；確定張拉拉控制應(yīng)力時(shí)時(shí)應(yīng)充分估量量變角墊塊摩摩擦損失量，以以避免因張拉拉應(yīng)力過(guò)大導(dǎo)導(dǎo)致預(yù)應(yīng)力筋筋意外拉斷，建建議取3%。通過(guò)對(duì)預(yù)應(yīng)力鋼鋼筋與孔道壁壁之間的摩擦擦引起的預(yù)應(yīng)應(yīng)力損失值的的檢測(cè)，計(jì)算算得出預(yù)應(yīng)力力鋼筋與孔道道壁之間的摩摩擦系數(shù)在0.02～0.05范圍內(nèi)，平均均值為0.03001，比規(guī)范值0.09要小的多。第二章結(jié)構(gòu)構(gòu)內(nèi)力監(jiān)測(cè)分分析卵形消化池在內(nèi)內(nèi)水作用下殼殼體接近于純純受拉狀態(tài)，為為此，環(huán)向設(shè)設(shè)置177道預(yù)應(yīng)力筋筋，徑向均布布60道預(yù)應(yīng)力筋筋，以建立足足夠適當(dāng)?shù)念A(yù)預(yù)壓混凝土應(yīng)應(yīng)力，滿足結(jié)結(jié)構(gòu)的抗裂性性能要求。為為了解池體在在滿水狀態(tài)下下能否達(dá)到工工藝提出的密密閉性要求，在在預(yù)應(yīng)力張拉拉和閉水試驗(yàn)驗(yàn)階段進(jìn)行了了結(jié)構(gòu)進(jìn)行了了混凝土應(yīng)力力測(cè)試分析。本部分結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè)測(cè)分析主要以以2#消化池為研研究對(duì)象，結(jié)結(jié)構(gòu)內(nèi)力測(cè)試試主要結(jié)合有有限元分析計(jì)計(jì)算與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行。在在張拉階段環(huán)環(huán)向預(yù)應(yīng)力筋筋作用下有限限元計(jì)算只考考慮本階段產(chǎn)產(chǎn)生的預(yù)應(yīng)力力損失項(xiàng)目，包包括變角摩擦擦損失、錨具具變形和無(wú)粘粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋筋內(nèi)縮引起的的預(yù)應(yīng)力損失失和孔道摩擦擦損失。一、預(yù)應(yīng)力張拉拉階段在張拉前后的整整個(gè)過(guò)程中對(duì)對(duì)消化池內(nèi)力力變化進(jìn)行了了跟蹤測(cè)試，張張拉階段引起起的混凝土應(yīng)應(yīng)力值在靠近近池壁外表面面處的測(cè)點(diǎn)應(yīng)應(yīng)力沿池體高高度方向的分分布詳見(jiàn)圖1-2。圖中左側(cè)為內(nèi)外外側(cè)環(huán)向混凝凝土應(yīng)力，右右側(cè)為內(nèi)外側(cè)側(cè)豎向混凝土土應(yīng)力。從圖圖中看出，環(huán)環(huán)向預(yù)應(yīng)力筋筋施加給池體體的環(huán)向預(yù)壓壓應(yīng)力在殼體體根部比較小小，承臺(tái)內(nèi)部部最小，其值值均在1.0MPPa左右。殼體體根部以上大大約5m高度范圍內(nèi)內(nèi)達(dá)到最大，內(nèi)內(nèi)側(cè)10.177MPa，外側(cè)9.68MMPa，再向上緩緩慢減小，其其中最上層測(cè)測(cè)點(diǎn)應(yīng)力外側(cè)側(cè)為3.53MMPa，內(nèi)側(cè)為3.94MMPa。內(nèi)外側(cè)環(huán)環(huán)向混應(yīng)力經(jīng)經(jīng)比較發(fā)現(xiàn)，內(nèi)內(nèi)側(cè)壓力值要要比外側(cè)的大大一些，主要要原因是環(huán)向向預(yù)應(yīng)力鋼筋筋對(duì)內(nèi)層混凝凝土的環(huán)箍效效應(yīng)所致。總總體上，環(huán)向向混凝土應(yīng)力力沿池體高度度變化趨勢(shì)與與設(shè)計(jì)思路是是比較吻合的的。與環(huán)向預(yù)壓應(yīng)力力相比，預(yù)應(yīng)應(yīng)力筋張拉產(chǎn)產(chǎn)生的徑向混混凝土應(yīng)力要要小的多，測(cè)測(cè)點(diǎn)應(yīng)力有正正有負(fù)，其值值較大的地方方出現(xiàn)在承臺(tái)臺(tái)和殼體過(guò)渡渡區(qū)域，其中中的內(nèi)側(cè)徑向向應(yīng)力呈壓，最最大值達(dá)7.33MMPa，而外側(cè)呈呈現(xiàn)拉應(yīng)力，其其值達(dá)6.19MMPa，從圖中的的變化趨勢(shì)和和標(biāo)注的數(shù)值值說(shuō)明由于環(huán)環(huán)向預(yù)壓應(yīng)力力的施加使得得殼體根部產(chǎn)產(chǎn)生了很大的的徑向彎矩，從從而使得過(guò)渡渡區(qū)域成為一一個(gè)應(yīng)力分布布集中區(qū)，不不過(guò)在承臺(tái)內(nèi)內(nèi)部很快得以以削減。將張拉階段建立立的混凝土應(yīng)應(yīng)力與SAP計(jì)算結(jié)果相相對(duì)比，內(nèi)側(cè)側(cè)和外側(cè)的混混凝土環(huán)向應(yīng)應(yīng)力分別見(jiàn)圖圖1-3和圖1-4。從圖中可知，環(huán)環(huán)向混凝土應(yīng)應(yīng)力的測(cè)試結(jié)結(jié)果與SAP有限元分析析計(jì)算結(jié)果的的應(yīng)力變化趨趨勢(shì)比較一致致，數(shù)值也相相對(duì)比較吻合合，尤其是外外側(cè)環(huán)向混凝凝土應(yīng)力。內(nèi)內(nèi)側(cè)環(huán)向混凝凝土應(yīng)力計(jì)算算結(jié)果與測(cè)試試結(jié)果要小一一些，這與預(yù)預(yù)應(yīng)力筋在截截面中的靠外外側(cè)布放有關(guān)關(guān)，預(yù)應(yīng)力鋼鋼筋對(duì)內(nèi)側(cè)混混凝土產(chǎn)生了了較大的環(huán)箍箍效應(yīng)。環(huán)向預(yù)應(yīng)力施加加產(chǎn)生的徑向向混凝土應(yīng)力力有壓有拉，而而且數(shù)值很小小，各測(cè)點(diǎn)測(cè)測(cè)試結(jié)果與計(jì)計(jì)算結(jié)果吻合合很好，因其其不是主要的的受力方向，故故在此略去對(duì)對(duì)比圖形。圖1-2張張拉階段建立立的混凝土應(yīng)應(yīng)力圖1-3張張拉階段環(huán)向向內(nèi)側(cè)混凝土土應(yīng)力變化圖圖圖1-4張張拉階段環(huán)向向外側(cè)混凝土土應(yīng)力變化圖圖二、閉水階段消化池閉水試驗(yàn)驗(yàn)從空池狀態(tài)態(tài)至達(dá)到設(shè)計(jì)計(jì)水位絕對(duì)高高程67.4661，采取一定定流速逐步進(jìn)進(jìn)水的方法，使使得水頭高度度最后達(dá)到39.8661m，進(jìn)水時(shí)間間總共持續(xù)了了兩周多時(shí)間間，其中在最最大胸徑和設(shè)設(shè)計(jì)水頭高度度處按設(shè)計(jì)要要求停留24h，在這期間間每隔一定時(shí)時(shí)間定時(shí)量測(cè)測(cè)各層測(cè)點(diǎn)讀讀數(shù)，以便隨隨時(shí)掌握消化化池應(yīng)力的變變化情況。為了直觀，同樣樣將閉水階段段建立的混凝凝土應(yīng)力沿高高度標(biāo)于池體體上，詳見(jiàn)圖圖1-5。圖中左側(cè)側(cè)為內(nèi)外側(cè)環(huán)環(huán)向混凝土應(yīng)應(yīng)力，右側(cè)為為內(nèi)外側(cè)徑向向混凝土應(yīng)力力。從圖中可知，在在內(nèi)水壓力作作用下池體的的應(yīng)力除徑向向應(yīng)力在殼體體根部有個(gè)別別點(diǎn)為壓應(yīng)力力外其余均為為拉應(yīng)力，而而且環(huán)向?yàn)橹髦饕芰Ψ较蛳颉んw內(nèi)外側(cè)環(huán)向向混凝土應(yīng)力力在高度14.0556m處為最大，內(nèi)內(nèi)側(cè)為6.97MMPa，外側(cè)7.65MMPa，由此向上上向下均呈減減小趨勢(shì)，殼殼體上部測(cè)點(diǎn)點(diǎn)內(nèi)外側(cè)混凝凝土應(yīng)力差值值較小，說(shuō)明明結(jié)構(gòu)處于純純拉狀態(tài)；而而殼體根部外外側(cè)環(huán)向應(yīng)力力有一定的應(yīng)應(yīng)力集中分布布區(qū)，測(cè)得的的峰值為5.92MMPa，與內(nèi)側(cè)應(yīng)應(yīng)力3.75MMPa相差較多，這這說(shuō)明根部存存在有較大的的環(huán)向彎矩；；承臺(tái)內(nèi)部測(cè)測(cè)點(diǎn)拉應(yīng)力值值比較均勻，均均在2.0MPPa左右。與環(huán)向混凝土應(yīng)應(yīng)力相比，徑徑向混凝土應(yīng)應(yīng)力要小的多多，地上殼體體的測(cè)點(diǎn)應(yīng)力力為拉應(yīng)力，承承臺(tái)測(cè)點(diǎn)應(yīng)力力有拉有壓，變變化要相對(duì)復(fù)復(fù)雜。殼體根根部?jī)?nèi)部出現(xiàn)現(xiàn)壓應(yīng)力，其其值為1.73MMPa；外側(cè)承臺(tái)臺(tái)最上層測(cè)點(diǎn)點(diǎn)也出現(xiàn)壓應(yīng)應(yīng)力，其值為為3.16MMPa。承臺(tái)內(nèi)側(cè)側(cè)測(cè)點(diǎn)的徑向向應(yīng)力值要比比承臺(tái)外側(cè)測(cè)測(cè)點(diǎn)應(yīng)力要稍稍大一些。將環(huán)向混凝土應(yīng)應(yīng)力測(cè)試結(jié)果果與SAP計(jì)算結(jié)果相相對(duì)比，內(nèi)側(cè)側(cè)和外側(cè)的混混凝土環(huán)向應(yīng)應(yīng)力分別見(jiàn)圖圖1-6和圖1-7。從圖中可知，測(cè)測(cè)試的混凝土土應(yīng)力值和用用SAP有限元分析析軟件計(jì)算的的應(yīng)力值的變變化趨勢(shì)比較較一致，測(cè)試試值相對(duì)要大大一些，尤其其是測(cè)點(diǎn)高程程14.0556m處，在殼體體根部最低層層測(cè)點(diǎn)應(yīng)力與與有限元計(jì)算算結(jié)果反差較較大，這與用用有限元軟件件SAP計(jì)算時(shí)的邊邊界約束假定定有著一定的的關(guān)系，有限限元計(jì)算時(shí)將將殼體根部按按完全固定支支承考慮。本階段產(chǎn)生的徑徑向混凝土應(yīng)應(yīng)力也數(shù)值較較小，各測(cè)點(diǎn)點(diǎn)測(cè)試結(jié)果與與計(jì)算結(jié)果吻吻合較好，因因其不是主要要的受力方向向，同樣，在在此略去對(duì)比比圖形。三、張拉+滿水水工況圖1-8和圖11-9為預(yù)應(yīng)力作作用+滿水作用下下的內(nèi)外側(cè)環(huán)環(huán)向混凝土應(yīng)應(yīng)力變化圖，計(jì)計(jì)算結(jié)果和測(cè)測(cè)試結(jié)果大體體上一致，從從圖中的數(shù)值值和高度顯示示了，殼體除除根部區(qū)域外外，其余各點(diǎn)點(diǎn)混凝土應(yīng)力力均為壓應(yīng)力力，其值在1.0～4.0MPPa范圍內(nèi)，在在主要工況內(nèi)內(nèi)水作用下池池體完全滿足足設(shè)計(jì)抗裂度度的要求，符符合工藝和結(jié)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求求。圖1-5滿滿水試驗(yàn)階段段建立的混凝凝土應(yīng)力圖1-6滿滿水階段內(nèi)側(cè)側(cè)環(huán)向混凝土土應(yīng)力變化圖圖圖1