高拱坝闸墩U形预应力锚索受力不均匀性研究

摘要

对U形预应力锚索进行整体张拉的过程中，在锚索的曲线段，各钢绞线之间存在接触摩擦作用，并且钢绞线在锚索横截面上的排列位置也随着张拉不断调整变化，加之各钢绞线的初始受力不均，这些因素都会导致锚索中各钢铰线的受力不是均匀的，相互之间甚至存在较大的差异。工程经验表明，通过单根张拉可减小这种不均匀性，但因其施工工序多，施工周期长，成本较高，不宜大面积推广，目前常用的做法仍然是整束张拉或者单根预紧后再进行整束张拉。而整束张拉时，钢铰线受力的不均匀性给设计和施工造成了很大的障碍，是当前U形预应力锚索质量控制的一大难点。而闸墩U形锚索有着钢绞线根数多、曲线段长、张拉力大等特点，这些特点使得锚索的受力不均匀问题更加突出。
　　本文针对高拱坝闸墩U形锚索的受力不均匀性，所做研究的内容如下：
　　①在实地考察了施工现场环境，仔细分析了U形锚索的施工工艺后，提出了锚索整体张拉过程中单根钢绞线的应力测试方案，并成功实施了现场试验，得到了单根钢绞线的受力数据。利用锚索受力不均匀系数对钢绞线受力数据进行了处理，以分析锚索受力不均匀程度的大小及特点。
　　②定量地分析了可能导致锚索中各钢绞线受力不均的各种因素。其中，对接触摩擦因素，采用规范中给出的摩阻损失计算公式结合相关经典摩擦理论，成功推导出了单根钢绞线受力大小的解析解。
　　③将定量分析的结果与试验结果进行比较，分析它们的一致性和差异性，得出最终结论，并提出应对这种不均匀性的方法。
　　本文研究表明：由于U形锚索不均匀性受多种因素影响，不均匀的分布和不均匀程度都存在一定的随机性。不均匀的程度不大，并且不均匀程度随张拉力的增大有逐渐减小的趋势，在施工质量有保证的情况下，不会出现钢绞线断丝现象。

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1 绪 论

1.1 问题的提出

1.2 U形锚索存在的问题及研究现状

1.3 研究目的、内容及思路

2 溪洛渡水电站闸墩U形锚索的施工

2.1 概述

2.2 施工材料

2.3 施工程序

2.4 施工方法

3U形锚索受力不均的现场试验研究

3.1 测试目的与方法

3.2 测试方案

3.3 测试方案细则

3.4 测试结果

3.5 测试结果的处理和分析

4 不均匀受力分析的解析解

4.1 经典摩擦理论[55,56]

4.2 摩擦系数的影响因素

4.3 单根钢绞线受力的计算

4. 4 计算结果的处理和分析

5 受力不均匀性的成因分析及对策

5.1 锚索张拉过程分析

5.2 钢绞线受力不均的影响因素

5.3 综合比较分析及应对方法

6 结论与展望

6.1 主要结论

6.2 研究展望

致谢

参考文献

附录

A 作者在攻读硕士学位期间参与的科研项目

B 作者在攻读硕士学位期间参与的实践项目