张拉限位空间的确定方法、系统及计算机可读存储介质与流程

1.本发明属于预应力技术领域，具体涉及一种张拉限位空间的确定方法、系统及计算机可读存储介质。


背景技术：

2.预应力技术在我国经过了近百年的发展，其张拉工艺研究一直处于热潮，深受广大研究人员的追捧，但暂未做出突破性研究成果。一直以来，预应力张拉时必须配套张拉限位装置，目的是保证有足够的限位空间为能让工作夹片与预应力筋之间产生相对滑移（保证工作夹片有一定的后退空间），进而实现预应力张拉。
3.常见的张拉千斤顶及限位装置分为两种，一种是多孔锚张拉所用的大吨位千斤及配套的限位板，另一种是单孔锚张拉所用的小吨位前卡式千斤顶及内置限位槽装置，无论是哪种限位装置的限位空间（工作夹片的回退空间）都是恒定的。张拉到设计张拉控制力后，随着千斤顶张拉力逐步卸载，具有自锚功能的工作夹片会随着体内预应力筋的预应力反作用下，使得工作夹片锁定，预应力筋与工作夹片回缩一定长度才能被锁住,回缩量长度会造成张拉预应力的损失。
4.然而，限位装置的限位空间有严格的匹配性要求，不合适的话，将直接影响预应力施工质量。限位空间过小，会使工作夹片不能充分扩张，而使工作夹片与预应力筋之间产生较大摩擦力，张拉锚口摩阻损失增加，预应力得不到有效传递；限位空间过大，在一定程度上降低了锚口摩阻损失，但是张拉锚固时预应力筋则会产生较大回缩量，回缩损失增大。故，限位空间必须保持一个合理的空间。


技术实现要素：

5.本发明旨在解决现有技术中存在的技术问题，本发明的第一个目的是提供一种张拉限位空间的确定方法。本发明的第二个目的是提供一种计算机可读存储介质。本发明的第三个目的是提供一种预应力筋张拉锚固系统。
6.为达到上述第一个目的，本发明采用如下技术方案：张拉限位空间的确定方法，用于预应力筋张拉锚固系统，预应力筋张拉锚固系统包括沿预应力筋轴线方向设置的锚具、以及嵌于锚具中的工作夹片，锚具的后端抵接有张拉限位装置，张拉限位装置具有供工作夹片后退的限位空间，确定方法包括如下步骤：建立锚具、工作夹片和预应力筋的受力模型，获取工作夹片后端的直角边长度a、工作夹片锥面与预应力筋轴线的夹角α、预应力筋的直径d、以及锚具与预应力筋单边间隙x；根据如下公式（1）计算张拉锚口摩阻损失根据如下公式（1）计算张拉锚口摩阻损失
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（1）
其中，为工作夹片对预应力筋的许用切应力；h为工作夹片与锚具的咬合深度，h=x-a2，其中a2为工作夹片后退过程中外露至锚具外的长度为h时对应的工作夹片厚度，a2=a*(b-h)/b，其中b为工作夹片的长度，b=a/tanα；根据如下公式（2）计算预应力筋回缩损失根据如下公式（2）计算预应力筋回缩损失
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（2）其中，l为张拉端至锚固端之间的预应力筋的距离，为预应力筋弹性模量；假定=，联立公式（1）和公式（2），计算得出的h取值中，将大于0的正数认定为限位空间长度h1的一个取值。
7.本发明的张拉限位装置的限位空的确定方法，通过获取锚具、工作夹片和预应力筋的参数，并建立受力模型，然后通过计算确定最佳张拉限位空间长度h1。采用本发明的最佳限位空间的张拉限位装置，能够将张拉锚口摩阻损失、预应力筋回缩损失降到最低，两种损失达到共同平衡的状态，以此保证张拉限位装置与预应力筋张拉锚固系统的匹配性，从而减少预应力损失，保证工程质量，为实际工程使用提供参考意义。
8.在本发明的一种优选实施方式中，根据公式（1）绘制随h变化的曲线，根据公式（2）绘制随h变化的曲线，两条曲线在第一象限的交点为限位空间长度h1的一个取值。
9.上述技术方案中，通过绘制随h变化的曲线、以及随h变化的曲线，使得限位空间长度h1的取值更直观。
10.在本发明的一种优选实施方式中，张拉限位装置包括与锚具抵接的受力块、以及设在受力块内部的弹性件，工作夹片通过弹性件与受力块弹性连接。
11.在本发明的一种优选实施方式中，弹性件靠近工作夹片的一端固接有能够在受力块内部轴向滑动的活动挡片，弹性件远离工作夹片的一端与受力块内部的台阶固接。
12.在本发明的一种优选实施方式中，弹性件为柱状弹簧。
13.在本发明的另一种优选实施方式中，张拉限位装置包括与锚具抵接的受力块，受力块内部具有限位台阶，锚具后端面与限位台阶之间具有供工作夹片回退的限位空间。
14.为达到上述第二个目的，本发明采用如下技术方案：计算机可读存储介质，所述的计算机可读存储介质上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现本发明提供的张拉限位装置的限位空间的确定方法的步骤。
15.为达到上述第三个目的，本发明采用如下技术方案：预应力筋张拉锚固系统，包括沿预应力筋轴线方向设置的锚具、以及嵌于所述锚具中的工作夹片，张拉限位装置能够与锚具的后端抵接，张拉限位装置具有供工作夹片后退的限位空间，张拉限位装置的限位空间长度按照本发明提供的张拉限位装置的限位空间的确定方法所确定。
16.本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
17.本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：图1是本技术实施例一中的张拉限位装置与预应力筋张拉锚固系统连接的示意图。
18.图2是本技术的预应力筋、锚具和工作夹片的建模图。
19.图3是本技术求解最佳限位空间长度的示意图。
20.图4是本技术实施例二中的张拉限位装置的结构示意图。
21.说明书附图中的附图标记包括：预应力筋1、锚具2、工作夹片3、张拉限位装置4、限位空间401、受力块41、限位台阶411、活动挡片42、弹性件43。
具体实施方式
22.下面详细描述本发明的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
23.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“竖向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
24.在本发明的描述中，除非另有规定和限定，需要说明的是，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
25.实施例一本实施例提供了一种张拉限位空间的确定方法(简称确定方法)，用于预应力筋张拉锚固系统。如图1所示，预应力筋张拉锚固系统包括沿预应力筋1轴线方向设置的锚具2、以及嵌于锚具2中的工作夹片3，锚具2的后端抵接有张拉限位装置4，张拉限位装置4具有供工作夹片3后退的限位空间401。其中，张拉限位装置4包括与锚具2抵接的受力块41，受力块41内部具有限位台阶411，锚具2后端面与限位台阶411之间具有供工作夹片3回退的限位空间401，锚具2后端面与限位台阶411之间的距离为限位空间长度h1。
26.该的确定方法包括如下步骤：如图2所示，建立锚具2、工作夹片3和预应力筋1的受力模型，获取工作夹片后端的直角边长度a、工作夹片锥面与预应力筋轴线的夹角α、预应力筋的直径d、以及锚具与预应力筋单边间隙x。具体a、α、d和x的获取方式可以为现场测量，包括但不限于采用游标卡尺、断面扫描测绘等方式；而且不同工程，a、α、d和x的数值不同，应根据实际情况取值。根据如下公式（1）计算张拉锚口摩阻损失
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（1）其中，为工作夹片对预应力筋的许用切应力；h为工作夹片与锚具的咬合深度，h=x-a2（因咬合深度值较小，不好）；其中a2为工作夹片后退过程中外露至锚具外的长度为h时对应的工作夹片厚度，利用相似三角形原理得到a2/(b-h)=a/b，变形后得到a2=a*(b-h)/b；其中b为工作夹片的长度，b=a/tanα。
27.根据如下公式（2）计算预应力筋回缩损失根据如下公式（2）计算预应力筋回缩损失
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（2）其中，l为张拉端至锚固端之间的预应力筋的距离，为预应力筋弹性模量。
28.假定=，此时张拉锚口摩阻损失和预应力筋回缩损失达到平衡，联立公式（1）和公式（2），获得h的取值中，将大于0的正数认定为限位空间长度h1的一个取值。
29.进一步优选地，如图3所示，还可根据公式（1）绘制随h变化的曲线，根据公式（2）绘制随h变化的曲线，两条曲线在第一象限和第三象限均具有交点，由于第三象限的值为负值，舍弃，则两条曲线在第一象限的交点为限位空间长度h1的一个取值。
30.实施例二本实施例的结构原理同实施例一的结构原理基本相同，不同的地方在于，张拉限位装置4的结构不同，具体如图4所示，张拉限位装置4包括与锚具2抵接的受力块41、以及设在受力块41内部的弹性件43，工作夹片3通过弹性件43与受力块41弹性连接。弹性件43优选为柱状弹簧，弹性件43的后端与受力块41内部的台阶固接，弹性件43的前端固接有能够在受力块41内部轴向滑动的活动挡片42，工作夹片3的后端与活动挡片42的前端抵接。实际中，可根据调节柱状弹簧的劲度系数来保证工作夹片3回退的空间合适，即保证合适的限位空间长度。
31.实施例三本实施例提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现实施例一或实施例二提供的张拉限位空间的确定方法的步骤。
32.实施例四本实施例提供了一种预应力筋张拉锚固系统，如图1所示，其包括沿预应力筋1的轴线方向设置的锚具2、以及嵌于锚具2中的工作夹片3，张拉限位装置4能够与锚具2的后端抵接，张拉限位装置4具有供工作夹片3后退的限位空间，张拉限位装置4的限位空间长度h1按照实施例一提供的张拉限位空间的确定方法所确定。
33.在本说明书的描述中，参考术语“优选的实施方式”、“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料
或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
34.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。