阮 波，肖武權(quán)

(中南大學(xué)土木工程學(xué)院，湖南 長沙 410075)

預(yù)應(yīng)力錨索加固技術(shù)，關(guān)鍵在于其預(yù)應(yīng)力的大小及變化程度，只有保持足夠的恒久預(yù)應(yīng)力，才能有預(yù)期的錨固效果。然而，錨索鎖定時(shí)，由于鋼絞線的回縮產(chǎn)生鎖定損失;錨索鎖定后，由于巖體的蠕變、鋼材的松弛、溫度及地下水的變化等因素的影響，錨索的預(yù)應(yīng)力會(huì)發(fā)生變化。因此，錨索的預(yù)應(yīng)力損失是設(shè)計(jì)人員和管理人員關(guān)心的重要問題，也是涉及工程安全與否的重大問題。錨索預(yù)應(yīng)力損失包括鎖定損失及鎖定后預(yù)應(yīng)力隨時(shí)間的變化。國內(nèi)外學(xué)者對(duì)錨索的預(yù)應(yīng)力損失進(jìn)行了大量的現(xiàn)場測試研究［1－4］。本文主要對(duì)預(yù)應(yīng)力錨索的鎖定損失進(jìn)行研究。

1 錨索預(yù)應(yīng)力鎖定損失的影響因素

錨索鎖定時(shí)，在千斤頂回油的瞬間，鋼絞線不可避免地向坡內(nèi)回縮，并帶動(dòng)夾片回縮，最終使得錨具、夾片和鋼絞線之間相互卡牢而達(dá)到鎖定的目的，鋼絞線回縮過程使錨索的預(yù)應(yīng)力降低，從而產(chǎn)生鎖定損失，時(shí)間很短［5］?；乜s量決定了錨索預(yù)應(yīng)力損失值。鋼絞線的回縮量與錨夾具的設(shè)備和制造工藝有關(guān)。張拉鎖定造成的預(yù)應(yīng)力損失不一，大者達(dá)30%以上。這么大的應(yīng)力損失如果導(dǎo)致預(yù)應(yīng)力錨索不能對(duì)邊坡加固提供足夠的設(shè)計(jì)拉力值，達(dá)不到應(yīng)有的加固效果。

1.1 錨索鎖定損失與鋼絞線張拉回縮量的關(guān)系

錨索鎖定荷載損失與鋼絞線張拉回縮量成正比。而回縮量與限位板的槽深、限位板與夾片的匹配、夾片與鋼絞線的跟進(jìn)等因素有關(guān)。經(jīng)實(shí)測，OVM錨具的回縮量一般穩(wěn)定在3～5 mm。在計(jì)算錨具應(yīng)力損失值時(shí)建議取Δs=6 mm。三峽永久船閘高邊坡支護(hù)錨索試驗(yàn)結(jié)果表明［6］:采用OVM15－19錨具及YCW錨索張拉千斤頂，張拉鎖定時(shí)鋼絞線回縮約4 mm，鎖定損夫?yàn)?% ～3%。錨索鎖定損失主要反映施工水平，即錨索材質(zhì)、錨具和張拉設(shè)備的性能、施工隊(duì)伍的素質(zhì)和熟練程度有關(guān)。

由鋼絞線回縮引起的預(yù)應(yīng)力損失值Ps也可由下面公式計(jì)算［7］:

式中:A為每孔錨索鋼絞線的截面積;Es為鋼絞線彈性模量;L為錨索自由段長度;Δs為鋼絞線回縮量。

1.2 錨索鎖定損失與錨索自由段長度的關(guān)系

滸家洞滑坡錨索預(yù)應(yīng)力現(xiàn)場試驗(yàn)數(shù)據(jù)［8］見圖1，可以看出，錨索自由段長度越長，錨索的鎖定損失越小。

圖1 錨索鎖定損失與自由段長度的關(guān)系曲線Fig.1 Relationship between instantaneous losses of load at lock off and free length of prestressed anchor

1.3 錨索鎖定損失與張拉荷載的關(guān)系

錨索鎖定損失與張拉荷載有關(guān)。李家峽水電站層狀巖體壩肩及壩下兩岸高邊坡現(xiàn)場測試結(jié)果表明［9］，600 kN 的鎖定損失為 9.6%，而 1000 kN級(jí)的鎖定損失為13.5%。

2 預(yù)應(yīng)力錨索鎖定損失影響因素的灰色關(guān)聯(lián)度分析

2.1 基本原理

灰色關(guān)聯(lián)分析法是研究事物之間、因素之間關(guān)聯(lián)性的一種因素分析方法，它通過對(duì)幾種曲線幾何關(guān)系的比較來分析系統(tǒng)中多因素間的關(guān)聯(lián)程度，曲線越接近，則因素發(fā)展變化態(tài)勢越接近，相應(yīng)序列之間的關(guān)聯(lián)程度就越大，反之就越小。用來表述系統(tǒng)諸因素之間相互關(guān)系的參數(shù)主要有關(guān)聯(lián)系數(shù)ξi(k)和關(guān)聯(lián)度γi。關(guān)聯(lián)系數(shù)ξi(k)是第k個(gè)時(shí)刻比較數(shù)列xi與參考數(shù)列x0的相對(duì)差值。但數(shù)量很多，信息過于分散，不便于比較，為此有必要將各點(diǎn)的關(guān)聯(lián)系數(shù)集中為一個(gè)值，求平均值就是這種信息集中處理的一種方法。關(guān)聯(lián)系數(shù)的平均值就是關(guān)聯(lián)度，關(guān)聯(lián)度γi越大，表明比較數(shù)列xi對(duì)參考數(shù)列x0的依賴性越強(qiáng)，兩者之間的關(guān)聯(lián)程度就越大、關(guān)系越密切［10］。

2.2 灰色關(guān)聯(lián)度的計(jì)算方法

一般來講，參考數(shù)列和比較數(shù)列的各個(gè)元素的物理意義是不一樣的，數(shù)據(jù)的量綱也就不一樣。因此，為了保證各因素具有等效性、同序性和可比性，在進(jìn)行關(guān)聯(lián)度計(jì)算之前，需要對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。常用的數(shù)據(jù)處理方法有初值化、均值化和區(qū)間相對(duì)值化等。初值化是指所有數(shù)據(jù)均用第一個(gè)數(shù)據(jù)除，然后得到一個(gè)新的數(shù)列，這個(gè)新的數(shù)列即是各不同時(shí)刻的值相對(duì)于第一個(gè)時(shí)刻的值的百分?jǐn)?shù)。采用初值化處理原始數(shù)列。

若有原始數(shù)列如下:

對(duì)yi作初值化處理得xi:

2.2.2 計(jì)算關(guān)聯(lián)系數(shù)

對(duì)于一個(gè)參考數(shù)列x0和若干個(gè)比較數(shù)列x1，x2，x3，…，xn，可以用下述關(guān)系表示參考數(shù)列與比較數(shù)列在各點(diǎn)的差值。

式中:ρ為分辯率，其作用在于提高灰色關(guān)聯(lián)系數(shù)之間的差異顯著性，ρ∈(0，1)，通常取為0.5。

腥膻氣味較重的原料，如不鮮的魚、蝦、牛羊肉及內(nèi)臟類，調(diào)味時(shí)應(yīng)酌量多加些去腥解膩的調(diào)味品，諸如料酒、醋、糖、蔥、姜、蒜等，以便減惡味增鮮味。

稱為2個(gè)層次最小差。

第1個(gè)層次最小差:

第2個(gè)層次最小差:

同理可定義2個(gè)層次的最大差:

2.2.3 關(guān)聯(lián)度的計(jì)算

求得關(guān)聯(lián)系數(shù)后，可以用下式求出比較數(shù)列xi對(duì)參考數(shù)列x0的關(guān)聯(lián)度γi

某個(gè)因素關(guān)聯(lián)度越大，表明這個(gè)因素影響越大，它就是系統(tǒng)的優(yōu)勢因素。

2.3 預(yù)應(yīng)力錨索鎖定損失影響因素的灰色關(guān)聯(lián)度分析

預(yù)應(yīng)力錨索的鎖定損失與錨具、錨索體系、施工工藝、巖土體性質(zhì)、張拉荷載、自由段長度及錨固段長度等諸因素有關(guān)。從設(shè)計(jì)角度講，控制預(yù)應(yīng)力錨索的鎖定損失主要從張拉荷載、自由段長度及錨固段長度出發(fā)，下面就這幾個(gè)方面對(duì)鎖定損失的影響因素進(jìn)行灰色關(guān)聯(lián)分析。采用文獻(xiàn)［8］的試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析，見表1。

表1 鎖定損失試驗(yàn)結(jié)果Table 1 Instantaneous losses of load at lock off

以預(yù)應(yīng)力鎖定損失為參考數(shù)列，張拉荷載、自由段長度及錨固段長度為比較數(shù)列。對(duì)表1中的各序列進(jìn)行初值化處理后，根據(jù)式(4)計(jì)算關(guān)聯(lián)系數(shù)序列(計(jì)算時(shí)ρ取0.5)，經(jīng)計(jì)算得:

由以上關(guān)聯(lián)系數(shù)代入式(6)可得以下關(guān)聯(lián)度:

γ1=0.79(張拉荷載與預(yù)應(yīng)力鎖定損失的關(guān)聯(lián)程度)

γ2=0.76(自由段長度與預(yù)應(yīng)力鎖定損失的關(guān)聯(lián)程度)

γ3=0.63(錨固段長度與預(yù)應(yīng)力鎖定損失的關(guān)聯(lián)程度)

相應(yīng)的關(guān)聯(lián)度序列為:γ1＞γ2＞γ3。計(jì)算結(jié)果表明:張拉荷載對(duì)預(yù)應(yīng)力鎖定損失的影響最大，其次是錨索自由段長度，錨固段長度對(duì)預(yù)應(yīng)力鎖定損失最小。與文獻(xiàn)［11］中定性分析結(jié)果一致。

3 結(jié)論

張拉荷載對(duì)預(yù)應(yīng)力錨索的鎖定損失影響最大，其次是錨索自由段長度，錨固段長度對(duì)預(yù)應(yīng)力鎖定損失最小。為了減少預(yù)應(yīng)力錨索的鎖定損失，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)主要考慮錨索張拉荷載及自由段長度對(duì)鎖定損失的影響。

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