32m箱梁预应力孔道管道摩阻性能测试

发布时间：2014-07-27 14:32

　　预应力张拉是后张法预应力混凝土梁的一道极为重要的工序，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。后张梁管道摩阻是引起预应力损失的五个主要因素（混凝土收缩徐变、钢筋松弛、锚头变形及钢筋回缩、摩阻、混凝土弹性压缩）之一。由于施工过程中诸多不确定因素及施工水平的差异，张拉前应对管道摩阻现场测试，并根据测试结果对张拉力及管道进行调整，将设计张拉力准确施加至梁体。
　　兰新第二双线32m箱粱为后张法预应力混凝土结构，预应力束沿梁长通长布置，有腹板束和底板束两种。共有孔道27孔，其中5孔采用9—7φ15.2钢绞线，22孔采用10—7φ15.2钢绞线。钢绞线强度等级为1970 mpa。预应力管道采用橡胶抽拔棒抽拔成型，设计管道局部偏差影响系数k=0.0015、摩擦系数μ=O.55。
　　摩阻测试的基本原理
　　张拉时，预应力钢绞线与孔道壁接触面间产生摩擦力引起预应力损失，称为摩阻损失。摩阻损失主要由于孔道的弯曲和孔道的偏差两部分影响所产生，从理论上说直线孔道无摩擦损失，但由于施工中孔道位置的偏差及孔道不光滑等原因，在钢绞线张拉时实际上仍会与孔道壁接触而引起摩阻损失，称此项为孔道偏差影响（长度影响）摩擦损失，笔耕论文，其值较小，反映在系数k上；对于弯道部分除了孔道偏差影响之外，还有因孔道转弯，预应力钢绞线对弯道内壁的径向压力所引起的摩擦损失，一般称这部分影响为弯道影响摩擦损失，其值较大，并随钢筋弯曲角度的增加而增加，反应在系数μ上。
　　试验计算原理
　　1理论公式
　　张拉时，预应力损失按下式计算
　　σΔ =σcon［1－e－（μθ＋kx）］（1）
　　式中 σΔ——由于摩擦引起的应力损失（MPa）；
　　σcon —— 钢绞线（锚下）控制应力（MPa）；
　　θ—— 从张拉端至计算截面的长度上，钢筋弯起角之和（rad）；
　　x—— 从张拉端至计算截面的管道长度（m）；
　　μ——钢绞线与管道壁之间的摩擦系数；
　　k—— 每米管道对其设计位置的偏差系数；
　　2参数μ、k分析
　　由式（1）可知，在预施应力过程中，离张拉端x处因管道摩阻而损失的力筋束内力值为
　　Fx=Fv［1－e－（μθ＋kx）］=βFv（2）
　　式中 Fv——张拉力；
　　β——预应力损失率；
　　x——张拉端至计算截面的力筋束长（m）；
　　θ——从张拉端至计算截面的长度上力筋束的弯起角之和（rad）；
　　μ——管道摩擦系数；
　　k——管道偏差系数；
　　当采用一端张拉一端固定的方法测定参数μ和k时，式（2）可写为
　　μθ＋kx＝－ln（1－β） （3）
　　试验存在误差是不可避免的。假定式（3）的误差为Δ，则有
　　μθ＋kx＋ln（1－β）＝Δ （4）
　　如果有n束钢绞线束，则
　　μθi＋kxi－Ci＝Δi（i=1,2,3,…n） （5）
　　式中，θi和xi分别为第i根力筋束的θ和x，Ci＝ －1n（1－βi），从而得到全部力筋束测试误差的平方和为
　　q=ΣΔi 2=Σ（μθi+kxi－Ci）2（6）
　　当аq/аμ=0且аq/аk=0时，q取得最小值，由此可得
　　μΣθi2＋kΣxiθi －ΣCiθi ＝0
　　μΣxiθi＋kΣxi2－ΣCixi ＝0 （7）
　　解方程组即可得μ、k值，需要指出的是，由于参数μ和k的耦联，必须借助于2束以上的预应力钢束才能计算出μ和k值。
　　试验内容和方法
　　1试验内容
　　试验内容包括管道摩阻试验和锚具摩阻试验两部分，其中，管道摩阻试验的试验管道为N11、N9、N7、N3、N1b。主要通过测定五个管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摩擦系数和偏差系数 。锚具摩阻试验采用成都新筑锚在4.0mxO.5mx0.5m的混凝土试件上进行，同时，为测定喇叭口的摩阻损失，在试件上也要进行喇叭口的摩阻损失试验，方法是通过测试喇叭口与锚具摩阻损失之和，再从中扣除锚具摩阻损失，以确定喇叭口的摩阻损失。
　　2 测试方法
　　2.1管道摩阻测试
　　试验预应力束两端均安装压力传感器和张拉千斤顶。在试验开始时，预应力束两端同时张拉至设计张拉控制荷载的20%，然后将一端封闭作为被动端，以另一端作为主动端，分级加载到设计张拉控制荷载。每级荷载到位后，均读取两端传感器读数P2、P1。重复张拉2次。然后根据两端传感器读数，计算出孔道摩阻损失β。
　　5试验结果及分析
　　5.1孔道摩阻损失
　　第二次摩阻测试数据见表2。其中P2/P1设计值为按照《铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土设计规范》抽拔橡胶棒成孔时μ=0.55，k=0.0015时的值，P2/P1=e－（μθ＋kx）。
　　表2摩阻测试数据：预应力束编号P2/P1设计值P2/P1实测回归值

 

本文编号：7057