孔道摩阻技术交底

连续梁预应力孔道摩阻试验

试验方案

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北京市建设工程质量第三所

目录

1 概述 0

2 试验检测依据 0

3 孔道摩阻系数测试 0

3.1 孔道摩阻损失的组成 0

3.2 孔道摩阻试验数据的计算分析 0

3.3 试验方法 (1)

4 锚圈口及喇叭口摩阻损失测试 (2)

1 概述

后张法预应力混凝土梁的预应力张拉是一道极为重要的工序，在后张法预应力混凝土梁施工过程中如何准确将设计张拉力施加于梁体直接影响梁的耐久性、安全性、刚度及矢拱高度。为保证设计张拉力有效的施加到梁体，需进行孔道摩阻试验。 2 试验检测依据

（1）《混凝土结构试验方法标准》（GB50152－92）；

（2）《铁路桥涵施工规范》（TB 10203-2002）；

（3）《铁路工程预应力筋用夹片式锚具、夹具和连接器技术条件》

（TB/T 3193-2008）

（4）《公路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计规范》（JTG D62-2004）；

（5）《公路桥涵施工技术规范》（JTG 041-2000）。

（6）639#梁和636#梁部分设计图纸。

3 孔道摩阻系数测试

3.1 孔道摩阻损失的组成

张拉时，预应力钢束与管道壁接触面间产生摩擦力引起预应力损失，称为摩阻损失。主要有两种形式：一是由于曲线处钢束张拉时对管道壁施以正压力而引起的摩擦，其值随钢束弯曲角度总和而增加，阻力较大；另一是由于管道对其设计位置的偏差致使接触面增多，从而引起摩擦阻力，其值一般相对较小。

3.2孔道摩阻试验数据的计算分析

孔道摩阻试验数据的计算分析如下：

张拉时，预应力束距固定端距离为x 的任意截面上有效拉力为：

)μθ(kx k x e P P +=

式中：P x ——计算截面预应力束的拉力，测量时取至固定端；

P k ——张拉端预应力束的拉力；

⎝——从张拉端至计算截面的孔道弯角之和，以弧度计；

x ——从张拉端至计算截面的孔道长度，以米计；

⎧ ——预应力束与孔道壁的摩阻系数；

k ——孔道对设计位置的偏差系数。

令 )μθ(/kx k x e P P A +-==

则有：kx A +=-μθln ，再令A Y ln -=，

由此，对于同一片梁不同孔道的测量可得一系列方程式：

⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧=-+=-+=-+0

μθ0μθ0μθ222111n n n Y kx Y kx Y kx 由于存在测试上的误差，上列方程式的右边不等于零，假定：

⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧=-+=-+=-+n

n n n F Y kx F Y kx F Y kx ΔμθΔμθΔμθ22221111 根据最小二乘法原理，则有：

212

2111)()μθ()μθ(∑=∆=-+++-+n

i i n n n F Y kx Y kx 当0)(2

=∂∆∂∑μI F 且0)(2=∂∆∂∑k F i 时，∑

∆2)(F 取得最小值， 由此可得：

⎪⎩⎪⎨⎧=-+=-+∑∑∑∑∑∑0

022i i i i i i i i i x Y x k x Y x k θμθθθμ 解方程组即可得⎧、k 值。

3.3 试验方法

主要通过测定孔道张拉束主动端与被动端实测压力值，根据规范规定的公式计算偏差系数k 和摩擦系数⎧ 。

孔道摩阻的常规测试方法以主被动千斤顶测力法为主，长期现场实践证明，这种

方法测试精度较低，且测试工艺不够完善。我单位采用穿心式压力传感器及其配套的读数仪，并结合《公路桥涵施工技术规范》关于孔道摩阻测试相关规定，孔道张拉束主动端与被动端实测压力值导致的压力传感器的应变均用读数仪读取，经过计算可以得出孔道张拉束主动端与被动端实测压力值。我单位运用这种改进的测试工艺及精确的数据处理方法，大大提高了测试精度。试验时所用的张拉设备由施工单位提供，张拉操作由施工单位实梁上预应力张拉人员进行。测试使用的压力传感器为我公司自行设计制作，试验前在MTS-6000kN 试验机上进行了严格的标定。试验预应力束仅在一端安装张拉千斤顶。在试验开始时，将一端封闭作为被动端，以另一端作为主动端，分级加载至设计张拉控制荷载。每级荷载到位后，读取两端读数仪上的应变值和主动端油表读数。主动端张拉三次后，主被动端互换后再张拉三次。然后根据应变值换算成的压力值，计算出孔道摩阻损失。孔道摩阻试验的方法见 图1。

图1 孔道摩阻试验示意图

4 锚圈口及喇叭口摩阻损失测试

现场预制三片试验小梁，小梁的混凝土配合比、喇叭口、锚垫板、螺旋筋、橡胶管道均参照原梁体设计图选取，锚具为杭州浙锚OVM 系列，试件1和试件2锚具类型为M15-9，试件3锚具类型为M15-12。试件两端安装千斤顶及传感器，张拉力按0.8ptk p f A 取值，张拉时主动端传感器与被动端传感器的荷载示值之差即为锚圈口和喇叭口摩阻损失之和，以张拉力的百分率记。每片小梁进行两次张拉测试，取其平均值为测试结果。锚圈口及喇叭口摩阻损失试验装置的安装见图2，测试结果列于表4。

6.穿心式压力传感器

665

1.千斤顶2

2.工具锚3

3.梁体14

44.喇叭口主动端被动端

读数仪5.垫片775127.垫片

8被动端千斤顶

被动端传感器76钢质约束环5试件

工作锚（上夹片）43主动端传感器主动端千斤顶21，9工具锚1249

8637

5 图2 锚圈口及喇叭口摩阻损失测试传感器布置

表4 锚圈口及喇叭口摩阻损失测试结果