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1、 白龙江 4#特大桥 1-56m 钢管混凝土系杆拱桥箱梁孔道摩阻试验报告 1 白龙江白龙江 4#特大桥特大桥 1-56m 钢管混凝土系杆拱桥箱梁钢管混凝土系杆拱桥箱梁 孔道摩阻测试报告孔道摩阻测试报告 大跨度预应力混凝土箱形梁桥需施加的预应力以及施加后在结构中所产生的有效预应力的确定是保证预应力结构安全性能的关键， 而相关设计规范中只提供了一般条件下预应力的摩阻损失数据， 对于大曲率预应力筋混凝土结构，其孔道摩阻损失都必须进行专门的孔道摩阻试验测试。 预应力混凝土结构的孔道摩阻损失主要是因为预应力钢筋与管道壁之间摩擦引起的，由于力筋与管道壁接触并沿管道滑动而产生摩擦阻力，进而产生摩阻损失。 摩
2、阻损失可分为孔道弯曲影响和孔道偏差影响两部分，孔道弯曲影响的摩阻损失仅在曲线部分加以考虑， 而由孔道偏差所引起的摩阻损失在直线段和曲线段均应加以考虑。 预应力混凝土结构的孔道摩阻损失主要与预应力钢束与管道壁的摩擦系数和管道每米局部偏差对摩擦的影响系数k有关。 一、试验目的一、试验目的 为了确定白龙江 4#特大桥 1-56m 钢管混凝土系杆拱桥箱梁合理的张拉控制应力， 并根据预应力钢束与管道壁的摩擦系数和管道每米局部偏差对摩擦的影响系数k确定预应力孔道摩阻损失。 二、试验仪器布置二、试验仪器布置 孔道摩阻试验布置图见 2-1。 图2-1 孔道摩阻试验布置图 张拉端张拉千斤顶压力传感器 垫板预应力
3、孔道压力测试仪预应力束 压力表锚固端对中环锚环塞栓白龙江 4#特大桥 1-56m 钢管混凝土系杆拱桥箱梁孔道摩阻试验报告 2 三、测试孔道和测试束的选择三、测试孔道和测试束的选择 本次测试时，选取顶板孔道 N8、腹板孔道 N4 和底板孔道 N5，共三个孔道，每个孔道内选择其孔道预应力钢绞线作为测试束。 测试束在箱梁横断面及沿桥纵向的位置示意图分别见图 3-1、图 3-2。 图 3-1 测试束在横断面上的位置示意图 图 3-2 测试束在沿桥纵向布置示意图 四四、试验前准备工作、试验前准备工作 1. 原始数据收集。包括孔道钢束参数（钢束工作长度、弯起角度、锚固时的控制力、钢束组成、设计钢束伸长值）
4、 、成孔方式、锚具情况（生产厂家、规格型号、厂家提供的锚口摩阻损失率） 、钢绞线参数（生产厂家、型号规格、实测弹性模量） 。 2. 读数仪、千斤顶、高压油泵、精密压力表（0.4 级）检查。 3. 传感器的系统标定，千斤顶和精密压力表的标定，千斤顶应标定进油、回油曲线。 4. 加载顺序：本次摩阻试验共分 5 级，各级荷载分别为设计张拉控制应力的 10%、20% 、30% 、40%和 50%。 5. 计算钢绞线的下料长度并下料、穿束。 6. 孔道、梁端面清理干净。 7. 准备足够的记录表格。 8. 试验前应和施工单位的有关人员进行技术交底。 白龙江 4#特大桥 1-56m 钢管混凝土系杆拱桥箱梁孔
5、道摩阻试验报告 3 五五、试验步骤及方法、试验步骤及方法 1. 根据试验布置图安装传感器、读数仪、锚具、锚垫板和千斤顶。 2. 根据张拉分级荷载张拉千斤顶。 3. 当千斤顶张拉到各级分级荷载时，进行应变量测，记录测试数据。 4. 当张拉到分级荷载的最大值（设计张拉力的 50%）时，张拉千斤顶回油，并卸载到设计张拉力的 10%。 5. 为消除偶然因素所造成的误差影响，重复步骤 2步骤 4 两次，即每组摩阻试验共加载四次。 6 为消除预应力束初始变形的影响， 每次测试加载到设计张拉力的 10%时，对传感器进行调零，作为测试的初始值。 7试验时，被测试孔道两端一端为锚固端，另一端为张拉端，即只允许在
6、被测试孔道的一端进行张拉，且每两次摩阻测试后张拉、锚固端互换，然后再进行两次测试。 8试验过程中若发现测试数据异常或其它意外情况，应立即停止加载，待情况查明后方可重新恢复加载。 六六、数据处理方法、数据处理方法 1. 计算原理 由预应力筋管道摩阻造成的应力损失，一般按下列公式进行计算： 1 )( 1kx conle+= （6.1） 式中： con预应力钢筋锚下的张拉控制应力（MPa） ； 从张拉端至计算截面曲线管道部分切线的夹角之和（rad） ； x从张拉端至计算截面的管道长度， 可近似取该管道在构件纵轴上的投影长度 （m） ； 预应力钢束与管道壁的摩擦系数； k管道每米局部偏差对摩擦的影响系
7、数。 根据图 2-1 的测试原理，设张拉端传感器测试值为 FZ，锚固端传感器测试值为 FB，此时为管道长度 l， 为管道全长的总曲线包角，则（6.1）式可写为： ()kl BZFF e+= （6.2） 对上式两边取对数得： ln(/)zbklFFc+= （6.3） 一般情况下，预应力施工采用一种制孔方法，这时管道质量比较均匀，可以不考虑摩阻系数和k变异。由于设计和实际施工存在差异，故不可避免的产生白龙江 4#特大桥 1-56m 钢管混凝土系杆拱桥箱梁孔道摩阻试验报告 4 误差，假设误差为，即： klc+= （6.4） 若有n束预应力钢束，则： iiiiklc+= （6.5） 利用最小二乘法原理
8、，全部预应力钢束误差的平方和为： 22()iiiiFklc= = + （6.6） 欲使试验误差最小，应使 00FF k=， （6.7） 由式（6.7）对式（6.6）求导，并整理得： 22iiiiiiiii ik lclk lcl + = + = （6.8） 根据式（6.8）可求得参数和k。 七七、测试、测试结果分析结果分析 选取顶板孔道 N5、腹板孔道 N4 和底板孔道 N8，共三个孔道，对整束钢绞线安装传感器，作为测试对象。 试验钢束对应的管道长度、弯道弯起角、FB/ FZ 实测回归值列于表 7-1。 表表 7-1 预应力管道摩阻测试结果预应力管道摩阻测试结果 预应力束 编号 管道长 度 L
9、（m） 管道总 弯起角 （弧度） FB/ FZ实测回归比值 第一次 第二次 第三次 第四次 N4 57.303 0.0785 0.8508 0.8503 0.8499 0.8491 N5 57.293 0.0960 0.8435 0.8422 0.8438 0.8428 N8 57.326 0.0698 0.8479 0.8471 0.8476 0.8477 注：第一次、第二次测试张拉端在小里程，被动端在大里程；第三次、第四次测试张拉端在大里程，被动端在小里程（张拉端被动端对调） 。 根据试验所得孔道偏差系数 k0.0026 和孔道摩阻系数0.24， 白龙江 4#特大桥 1-56m 钢管混凝土系杆拱桥箱梁孔道摩阻试验报告 5 计算设计摩阻力与实测摩阻力的比值以及实测摩阻力与锚下控制应力的比值，见表 7-2。 表表 7-2 设计摩阻力设计摩阻力/实测摩阻力与实测摩阻力实测摩阻力与实测摩阻力/锚下控制应力锚下控制应力计算表计算表 钢束编号 设计摩阻力/实测摩阻力 实测摩阻力/锚下控制应力 N4 0.964 0.155 N5 0.964 0.158 N8 0.964 0.153 经计算可得测试梁段的 管道摩擦系数和管道偏差系数分别为管道摩擦系数和管道偏差系数分别为=0.24，k=0.0026。 对应设计值分别为=0.23，k=0.0025。
