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1、4 桥梁检测与加固 2 0 0 9 年第 2 期 3 2 m简支 T梁预应力孔道摩 阻测试 周 勇 秦岭 欧阳华林 中铁大桥局集团武汉桥梁科学研究院有限公司 湖北 武汉 4 3 0 0 3 4 摘要 为保证预应力的有效值达到设计要求 在张拉 前对孔道摩阻系数和偏差系数进行测定 结合汉宜客运专 线 3 2 m简支 T梁预应力孔道摩阻试验 主要介绍测试方法 及计算分析结果 试验结果表明 孔道摩阻系数实测值略大 于规范设计值 孑 L 道成型较好 建议按设计文件提供的预应 力筋的张拉控制力进行张拉 关键 词 简支 梁 橡胶 抽拔 管 预应 力 孔道摩 阻 系数 桥梁试验 1 概述 汉宜铁路客运专线全长
2、 2 5 0 k m 其中天 门段为 9 孑 L 3 2 I T I 预应力简支 T梁 整孔采用 9 束 1 1 束预 应力钢束 孔道成型方式为橡胶抽拔管 采用安徽金 星锚具 后张法预应力 昆 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 后张梁孔 道摩阻是引起预应力损失的 5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 根据设计文件要求 为了确 保桥梁运营安全 准确获得梁的孔道 锚圈口
3、及喇叭 口引起的预应力损失 并根据测试结果对 张拉力及 孔道进行调整 将设计张拉力准确施加至梁体 2 孔道摩阻系数测试 2 1 孔道摩阻损失的组成 张拉时 预应力钢束与孑 L 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 2种 形式 由于曲线处钢束张拉时对孔道壁施 以正压 力而引起的摩擦 其值随钢束弯曲角度总和增加而 增大 由于孑 L 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 2 2 孑 L 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 z的任意截 面上有效拉力为 Pk e 外拓 式中 Pr 为计算
4、截面预应力束 的拉力 测量时取 至 固定端 P 为张拉端预应力束的拉力 为从张拉端 至计算截面的孔道弯角之和 r a d z为从张拉端至 计算截面的孔道 长度 m 为预应力束与孔道壁 的摩阻系数 愚为孔道对设计位置的偏差系数 令 A P P k e 则有 一1 n A一 忌 z 再令 y一 l n A 由此 对于不同孔道的测量 可 得一系列方程式 1 4 h l Y1 0 0 2 4 2 Y2 0 i 0 4 一 y 0 由于存在测试上 的误差 上列方程式的右边不 等于零 假定 l k r l y1一 AF 2 2 一 y2一 F2 0 h 一 一 根据 最小二 乘法 原理 则有 1 h y
5、1 o 一 a F i 当 a 2 A F i z o 且 一 O时 F 取 得最 小值 由 此 可 得 f 是 z 一 Y iO 一0 z z 0 一 Y 一0 解方程组求得 k 值 收稿 日期 2 0 0 9 1 1 2 0 作者简介 周勇 1 9 8 2 一 男 助理工程师 2 0 0 5年毕业 于武汉理工大学材料科 学与工程专业 工学学士 2 0 0 8年毕业于武汉理工大学材料 学专业 工学硕士 总第 3 期 3 2 m 简支 T梁 预应力孑 L 道摩 阻测试 5 2 3 试验内容和方法 本次试 验选 取 的预 应 力 筋 编号 为 Nl a N3 Nl b N4 L 一 1 1 L
6、一 9 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 试验时所用 的张拉设备 由施工单位提供 张拉 操作由施工单位实桥上预应力张拉人员进行 压力 传感器为 自行设计制作 试验前在 MTS 一 6 0 0 0 k N 试验机上进行 了严格的标定 孔道摩阻试验采用单 端张拉方式进行 试验时 同时记录读数仪和电动油 泵的读数 数据整理 以读数仪结果为准 并用 电动油 泵数据校核 以确保试验结果的可靠性 张拉端与 锚固端的差值即为摩阻损失值 孔道摩阻试验装置 见图 1 被 动端 工 具 千斤顶 2 号传感器 量 读 数仪 读 数仪 主 动端
7、 器霞 锚 千 斤顶 I 号传感 器 图 1孑 L 道摩 阻试 验装置 为了确保试验 中千斤顶和压力传感器的严格对 中 在两者之间设置 了限位板 为 了分别测得孔道 摩阻系数 偏差系数和锚圈 口及喇叭 口摩阻损失率 每束力筋 的测试工作按 2种工况进行 工况 1为 纯孔道摩阻试验 用来测定孔道摩阻系数和偏差系 数 此时 张拉端及 锚 固端 的喇叭 口内均放有 约束 环 以保证钢绞线与喇叭 口无摩擦 且两端均不装工 作锚 工况 2为孔道 锚圈 口及 喇叭 口摩 阻试 验 预制长 4 m 横截面为 6 O c mX6 O c m 的小梁 用 来测定锚圈 口及喇叭 口摩 阻损失率 此时 张拉端 及锚
8、 固端的喇叭 口内均放有约束环 安装工作锚 但 不上夹片 2 4 试验结果 将预应力钢束两端压力荷载传感器测得 的数据 通过传感器的标定曲线换算成对应的荷载值后 即 可计算得到各级荷载作用下张拉主动端至被动端的 有效系数 A 一P Pk 及其相对应的 y 一I n A 值 各预应力钢束孔道摩阻和锚圈 口及喇叭 口摩阻 测试数据及其 对应的 A 值 y值 并 综合计算得到 如表 l 表 2所示的结果 表 1 孔道摩阻系数 单孔钢绞 张拉荷载 荷载 k N 有效 骊 可 线数 量 一 i i 被 动 端 系 数A 综 合 计 算 定 注 P为设计 张拉控制荷载 下 同 表 2 锚圈口及喇叭口摩阻损
9、失率 本次测试简支 T梁钢绞线与孔道壁 之间的摩 擦系数 一0 5 6 6 8 孑 L 道对其设计位置的偏差系数 k 0 0 0 1 8 实测 志均略大于规范设计值 0 5 5及 0 0 0 1 5 锚圈 口及喇叭口摩阻损失率为 4 0 6 3结论 通过对汉宜客运专线预应力筋孔道摩阻的实梁 测试与理论分析 得到主要结论如下 1 孔道摩阻系数 一0 5 6 6 8 偏差系数 是 一 0 0 01 8 2 锚圈 口及喇叭 口摩阻损失率为 4 O 6 3 摩阻系数 和偏差系数 k的实测值均略大 于规范设计值 预应力孔道成型较好 说明按 目前设 计文件提供的预应力筋张拉控制力能保证实梁的有 效预应力的要求 因此 实际张拉时 建议按设计文 件提供的预应力筋的张拉控制力进行张拉
