管道摩阻损失的计算公式
根据《铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计规范》TB10002.3-2005第6.3.4条规定,后张法构件张拉时,由于钢筋与管道间的摩擦引起的应力损失按下式计算:
()1[1]kx L con e μθσσ-=-+ 式中
1L σ——由于摩擦引起的应力损失(MPa);
con σ——钢筋(锚下)控制应力(MPa);
θ——从张拉端至计算截面的长度上,钢筋弯起角之和(rad);
x ——从张拉端至计算截面的管道长度(m);
μ——钢筋与管道之间的摩擦系数; k ——考虑每米管道对其设计位置的偏差系数。
根据公式推导k 和μ计算公式,设主动端压力传感器测试值为P 1,被动端为P 2,此时管道长度为l , θ为管道全长的曲线包角,考虑公式两边同乘以预应力钢绞线的有效面积,则可得:
)(1 )(1
21kl e P P P +μθ--=- 即: )(12 kl e
P P +μθ-= 两边取对数可得:
)/ln(12P P kl -=+μθ
令 )/ln(12P P y -=, 则
y kl =+μθ
由此,对不同管道的测量可得一系列方程式:
111y kl =+μθ 即 0111=-+y kl μθ
222y kl =+μθ 即 0222=-+y kl μθ
n n n y kl =+μθ 即 0=-+n n n y kl μθ
由于测试存在误差,上式右边不会为零,假设
1111F =Δy kl -+μθ
2222F =Δy kl -+μθ
n n n n y kl F =Δ-+μθ
则利用最小二乘法原理,同时令21)(i n
i F q ΔΣ==有:
2121)()(i i n
i i i n
i y kl F q -+==∑==μθΔΣ
当
00=∂∂=∂∂k
q q μ (3-5) 时,21)(i n
i F ΔΣ=取得最小值。
可得:
01121111
2
=-+=-+∑∑∑∑∑∑======n i i i n i i n i i i n i i i n i i i n i i
l y l k l y l k θμθθθμ
式中:i y 为第i 管道对应的))/ln((12P P -值,i l 为第i 个管道对应的预应力筋空间曲线长度(m),i θ为第i 个管道对应的预应力筋空间曲线包角(rad),n 为实测的管道数目,且不同线形的预应力筋数目不小于2。
解方程组得k 及μ值。
计算说明
计算管道摩阻系数时,主要是根据试验数据即被动端与主动端的读数,计算)/ln(12P P y -=,这其中12/P P 的值应该根据每级数据进行线性回归分析,即在excel 中生成x 、y 散点图,被动端数据为y 轴,主动端数据为x 轴,然后生成趋势线,趋势线方程中x 的系数即为12/P P 的回归值。
得到)/ln(12P P y -=后,根据前面方程组,做一个数据计算表格在excel 中进行求解。