预应力连续箱梁孔道摩阻试验

【摘 要】 介绍沪昆客专杭长湖南段预应力连续箱梁预应力施工孔道摩阻试验，重点阐述了如何控制预应力实际张拉效果的措施。

【关键词】锚头摩阻损失、喇叭口摩阻损失、摩阻系数μ、偏差系数k

中图分类号：TU74 文献标识码： A

1.0前言

图1主梁截面形式图

（40+72+40m）连续梁的孔道摩阻试验工作，主要内容包括จ：孔道摩阻系数μ、孔道偏差系数k的测定与分析。试验工作组根据设计文件和现场实际情况，进行了前期准备工作，并制定了测试方案，选取151#墩的3#块F7束和T4进行孔道摩阻试验。

2.试验方法及原理

2.1试验方法

所有试验束采用一端张拉，为了提高测试精度，采用专门的压力传感器来准确测试张拉端和被动端的压力。传感器采用丹东200T钢弦式穿心压力传感器，试验时采取有效措施确保对中，以提高试验精度， 试验测得的总摩阻损失为孔道+锚头+喇叭口摩阻损失之和。试验时，同时记录读数仪和电动油泵的读数以及力筋伸长量，以确保试验结果的可靠性。试验时采用分级加载，稳定后同时读取两端传感器的数据。 锚口及喇叭口摩阻试验装置如图2所示.首先制作了长3 m的钢筋混凝土张拉台座如图3所示，两端埋设锚板。试验采用单端张拉的方式，张拉端的千斤顶完成测试时的张拉工作，锚固端的千斤顶在测试前首先预张，以便在测试完成后进行退锚工作。在张拉时，为保证钢绞线与中间断孔道不产生摩擦应设置多片限位板以加强传☑感器、千斤顶及锚具之间的衔接对中。

图2 锚头+喇叭口摩阻试验装置图

图3 张拉台测试锚口及喇叭口摩阻试验

2.2试验原理

（1）

式中：― 力筋（锚下）控制应力；

― 从张拉端至计算截面的长度上，力筋的弯曲角之和，以rad计。

直线力筋 =0；

― 张拉端至计算截面的孔道水平投影长度，以m计；

― 力筋与孔道壁之间的摩阻系数，取值为0.2 ～0.26；

― 考虑管道对其设计位置的偏差系数，取值为0.002 ～ 0.003；

― 。

由于空间曲线束的孔道摩阻损失计算表达式和平面曲线相同，唯其曲线转角 改用空间包角包。空间包角包的计算表达式为：

（2）

式中：为力筋束竖向平面内的弯起角；为该力筋束水平面内弯起角，若该力筋束仅在竖向平面内弯起，则=0。

在预施应力过程中，离张拉端处因管道摩阻而损失的力筋束内力值为：

（3）

式中为张拉力，为损失率。

当采用一端张拉一端固定的方法来测定参数和时，式

（3）则可写为

（4）

式中和分别为张拉端至固定端力筋束长和空间包角（为书写简便起见，仍用代替）。若该力筋束为直线布置，即，则可由式

（4）直接得到；若该力筋束为曲线布置，则须借助于两根以上力筋束的测试结果利用最小二乘法计算得到、。

试验存在误差是不可避免的。假定式

（4）的误差为，则有

（5）

如果有n束力筋束，则式

（5）变为

（6）

式中、分别为第根力筋束的、，，从而得到全部力筋束测试误差的平方和为

（7）

欲使得试验误差最小，应有

，

（8）

由式

（7）和式

（8）可得

（9）

根据式

（9），从而可求得、。

式中：，角标代表第根钢筋束。由上式可见，根据多管道摩阻测试结果，可利用极值原理建立μ、的联立方程，同时求出μ、。

需要注意的是，在μ与k的计算中，损失率β应用实测的损失率减去ล锚☪口及喇叭口损失率，以得到纯摩阻及孔道偏差的损失率。

3.测试结果与分析

3.1试验内容

在充分考虑预应力张拉空间及实际可操作性的情况下，选取不同类型的预应力束进行试验。本次试验的预应力钢束共有2束，分别为： F

3、T4，如图4所示。其中，T4为顶板束，竖向弯曲；F3为腹板束，竖向弯曲。各测试孔预应力钢束大样如图5所示，几何参数及张拉控制力见表1。

图4 测试预应力筋示意图 图5 ☻ T

4、F3预应力钢筋大样图 表1 测试钢束几何参数及张拉控制力

表2 各级张拉力及对应油表读数

当试验张拉力达到第2级后，若各数据间的线性与相关度不明显，应检查、调整设备，并重做试验。当张拉至试验最大张拉力后，持荷5min，再读取传感器及被动端油压表数据。

3.2现场试验数据结果

表3 现场测验数据

表4 孔道摩阻损失试验值及试验结果

备注 设计取值μ=0.

2

3、k=0.0025。

3.3分析与结论

根据前述的试验原理和2束预应力筋孔道摩阻试验结果，分析得到跨澄潭江支流特大桥（40+72+40）m连续梁桥预应力孔道摩阻系数μ=0.237，偏差系数k=0.00271。

将跨澄潭江支流特大桥（40+72+40）m连续梁桥预应力孔道摩阻系数、偏差系数的实测值与规范、设计取值进行比较，见表5：

1. 摩阻系数μ和偏差系数k的实测值均在规范的取值范围内，说明已浇筑连续梁段的预应力孔道，在设计方面，在波纹管、钢绞线和张拉锚固体系的材质方面，以及预留孔道的线形控制方面，均符合常规。

3. 由于孔道摩阻系数μ和偏差系数k的实测值略不同于设计取值，说明预应力筋的预应力损失略不同于设计，施工时应酌情调整张拉控制力。