一种预应力混凝土框架结构初始有效预压力现场检测方法技术

发明专利技术提供一种预应力混凝土框架结构初始有效预压力现场检测方法。该方法在采取对施工阶段受力状态的明确定义和控制、有限元三维模型计算分析、最佳检测控制截面和截面内最佳测点布置部位的选择以及现场检测环境的选择和有效控制等措施的基础上，提出一种大跨度预应力混凝土框架结构预压力(包括超长预应力混凝土框架结构中预应力筋分批张拉的各批次预压力)的有效现场检测方法。本发明专利技术目的是解决长期以来大跨度预应力混凝土框架结构预应力张拉施工阶段有效预压力检测精度差、以至无法采用的问题，为该类结构的设计提供参考数据，为其施工的可靠性提供有效检测方法。

【技术实现步骤摘要】
一种预应力混凝土框架结构初始有效预压力现场检测方法
本专利技术涉及预应力混凝土框架结构
，特别涉及一种预应力混凝土框架结构初始有效预压力现场检测方法。
技术介绍
预应力混凝土结构是指为了改善结构或构件的使用性能而在外加荷载作用前预先施加的一种作用，以建立起初始内应力和变形，用以部分或全部抵消外荷载应力及变形的一种加筋混凝土结构。预应力混凝土结构一般是通过张拉配置的预应力筋，建立预加应力的。在超静定结构中张拉预应力筋，结构受到赘余约束的影响，除产生如初弯矩、初剪力、初轴力等初内力外，还将在结构中产生如次弯矩、次剪力、次轴力等次内力。准确确定预应力筋张拉后在截面中建立的有效预压力，对分析预应力效应具有重要意义。理论计算值，受到预应力损失计算误差、施工质量以及结构分析模型等多种因素的影响，往往计算偏差较大，特别是对于结构较为复杂的三维结构，如本专利涉及的分批次张拉的超长预应力混凝土框架结构。此外，长期以来，大跨度预应力混凝土框架结构缺乏有效的预应力张拉施工阶段初始有效预压力检测方法，已有检测方法误差大以致无法采用。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种预应力混凝土框架结构初始有效预压力现场检测方法，以解决现有技术中存在的问题。为实现本专利技术目的而采用的技术方案是这样的，一种预应力混凝土框架结构初始有效预压力现场检测方法，包括以下步骤：1)根据实际施工状况，建立待检测预应力混凝土框架结构预应力筋张拉前、后对应的有限元三维计算模型。2)通过有限元模拟计算确定各个测试梁的若干个测试截面。3)将各个测试截面中梁宽中线位于中性轴高度位置处确定为测试点。其中，所述测试点处布置有应变计。所述应变计在测试梁混凝土浇筑前于测试点位置绑扎固定。所述应变计采用振弦式混凝土应变计。所述应变计平行结构轴线方向安装，测试导线沿结构钢筋引出。4)张拉施工前，读取所有应变计的绝对应变和测点温度，并分组记录。其中，所述绝对应变记为轴向应变初始值ε1，测点温度记为测点初始温度T1。5)张拉施工。6)选择与步骤4)相应的环境，读取所有应变计的绝对应变和测点温度，并分组记录。其中，所述绝对应变记为轴向应变终值ε2，测点温度记为测点终温度T2。7)采用式(1)计算考虑温度修正后测点应变增量Δε。Δε＝ε2-ε1+Δεt(1)式中，Δεt为考虑前后两次检测时温度不同对应变增量的修正量，με。8)根据应变增量计算测试截面预压力N：N＝Δσ×A(2)Δσ＝Δε×E(3)式中，Δσ为预应力筋张拉后测点上的应力增量，E为检测时混凝土的弹性模量，A为控制截面的面积。本专利技术还公开一种预应力混凝土框架结构初始有效预压力现场检测方法，包括以下步骤：1)根据实际施工状况，建立待检测预应力混凝土框架结构预应力筋张拉前、后对应的有限元三维计算模型。2)通过有限元模拟计算确定各个测试梁的若干个测试截面。3)将各个测试截面中梁侧位于中性轴高度位置处确定为测试点。其中，所述测试点处布置有应变计。梁浇筑完成以后，在梁侧布设外挂式应变计。所述应变计采用振弦式混凝土应变计。所述应变计平行结构轴线方向安装。4)张拉施工前，读取所有应变计的绝对应变和测点温度，并分组记录。其中，所述绝对应变记为轴向应变初始值ε1，测点温度记为测点初始温度T1。5)张拉施工。6)选择与步骤4)相应的环境，读取所有应变计的绝对应变和测点温度，并分组记录。其中，所述绝对应变记为轴向应变终值ε2，测点温度记为测点终温度T2。7)采用式(1)计算考虑温度修正后测点应变增量Δε。Δε＝ε2-ε1+Δεt(4)式中，Δεt为考虑前后两次检测时温度不同对应变增量的修正量，με。8)根据应变增量计算测试截面预压力N：N＝Δσ×A(5)Δσ＝Δε×E(6)式中，Δσ为预应力筋张拉后测点上的应力增量，E为检测时混凝土的弹性模量，A为控制截面的面积。进一步，步骤1)中，采用有限元分析软件建立三维结构分析模型。进一步，所述有限元分析软件采用SAP2000。进一步，步骤3)之前还具有选定应变计并对应变计检定校准的相关步骤。本专利技术的技术效果是毋庸置疑的：A.可现场检测预应力张拉有效预压力；B.通过选择零弯矩增量截面和中性轴位置布置应变计，最大程度避免了检测前后预应力综合弯矩和外荷载弯矩增量对检测结果产生的影响；C.通过对检测环境条件的控制和正弦式应变计自身的温度修正，有效地防止了温度、日照等环境条件变化对检测结果的影响。附图说明图1为方法流程图；图2为预应力混凝土框架结构平面布置图；图3为预应力混凝土框架结构有限元三维模型；图4为测点布置图；图5为应变计固定安装方法。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术作进一步说明，但不应该理解为本专利技术上述主题范围仅限于下述实施例。在不脱离本专利技术上述技术思想的情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段，做出各种替换和变更，均应包括在本专利技术的保护范围内。实施例1：本实施中预应力混凝土框架结构为双向超长预应力混凝土框架结构。柱网尺寸为12m×11.4m，柱截面尺寸为b×h＝800mm×800mm，框架梁截面尺寸为b×h＝600mm×1000mm，次梁截面尺寸为b×h＝400mm×900mm。2层楼面标高10.900m，基础顶到2层楼面的距离为12m，板厚为170mm。构件均采用C40级混凝土。参见图2，2层楼的楼盖在横向(X方向)布置有2条后浇带，纵向(Y方向)布置有3条后浇带。各后浇带依次编号为1#～5#。后浇带将楼盖划分为12个子单元。测试前，除2层楼盖部分后浇带尚未浇筑(附图2中以黑色填充示意)以外，标高10.900m以下混凝土已浇筑完毕。标高10.900m以上混凝土柱施工完成，其余部分均未施工。图2中定位轴线的横向编号采用阿拉伯数字从左至右编写，纵向编号用大写英文字母从下至上编写。本实施例研究范围为J轴～M轴×～①～所围区域，1#、2#、3#和4#后浇带将该区域划分成三个子单元，分别记为A、B和C子单元。测试前，A子单元X方向预应力筋1已完成张拉。后续张拉和后浇带浇筑施工顺序为：采用两端张方式拉张拉B子单元X方向预应力筋3；采用右端张拉方式张拉跨1#后浇带X方向预应力筋2；浇筑2#后浇带，待达到张拉强度后，采用左端张拉方式张拉跨2#后浇带C子单元X方向预应力筋4。本实施例公开预应力混凝土框架结构初始有效预压力现场检测方法，包括以下步骤：1)根据实际施工现状，采用SAP2000有限元软件建立待检测预应力混凝土框架结构预应力筋张拉前、后对应的有限元三维计算模型。有限元三维计算模型尽可能模拟现场实际状况。应用SAP2000分阶段模拟施工功能较为真实的模拟预应力筋张拉和后浇带浇筑现场施工顺序。建模时充分考虑到小部分梁有变本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种预应力混凝土框架结构初始有效预压力现场检测方法，其特征在于，包括以下步骤：/n1)根据实际施工状况，建立待检测预应力混凝土框架结构预应力筋张拉前、后对应的有限元三维计算模型；/n2)通过有限元模拟计算确定各个测试梁的若干个测试截面；/n3)将各个测试截面中梁宽中线位于中性轴高度位置处确定为测试点；其中，所述测试点处布置有应变计；所述应变计在测试梁混凝土浇筑前于测试点位置绑扎固定；所述应变计采用振弦式混凝土应变计；所述应变计平行结构轴线方向安装，测试导线沿结构钢筋引出；/n4)张拉施工前，读取所有应变计的绝对应变和测点温度，并分组记录；其中，所述绝对应变记为轴向应变初始值ε

【技术特征摘要】
1.一种预应力混凝土框架结构初始有效预压力现场检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)根据实际施工状况，建立待检测预应力混凝土框架结构预应力筋张拉前、后对应的有限元三维计算模型；
2)通过有限元模拟计算确定各个测试梁的若干个测试截面；
3)将各个测试截面中梁宽中线位于中性轴高度位置处确定为测试点；其中，所述测试点处布置有应变计；所述应变计在测试梁混凝土浇筑前于测试点位置绑扎固定；所述应变计采用振弦式混凝土应变计；所述应变计平行结构轴线方向安装，测试导线沿结构钢筋引出；
4)张拉施工前，读取所有应变计的绝对应变和测点温度，并分组记录；其中，所述绝对应变记为轴向应变初始值ε1，测点温度记为测点初始温度T1；
5)张拉施工；
6)选择与步骤4)相应的环境，读取所有应变计的绝对应变和测点温度，并分组记录；其中，所述绝对应变记为轴向应变终值ε2，测点温度记为测点终温度T2；
7)采用式(1)计算考虑温度修正后测点应变增量Δε；
Δε＝ε2-ε1+Δεt(1)
式中，Δεt为考虑前后两次检测时温度不同对应变增量的修正量，με；
8)根据应变增量计算测试截面预压力N：
N＝Δσ×A(2)
Δσ＝Δε×E(3)
式中，Δσ为预应力筋张拉后测点上的应力增量，E为检测时混凝土的弹性模量，A为控制截面的面积。


2.一种预应力混凝土框架结构初始有效预压力现场检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)根据实际施工状况，建立待检测预应力混凝土框架结构预应力筋张拉前、后对应的有限元三维计算模型；
2)通过有限元模拟计算...

【专利技术属性】
技术研发人员：简斌，蒋颖，黄鹏，李鹏程，杨红，
申请(专利权)人：重庆大学，
类型：发明
国别省市：重庆;50