《静载锚固性能试验》PPT课件.ppt

静载锚固性能试验 目的 测试钢绞线 锚具 夹片组装件共同工作性能 参考规范 1 GB T14370 2000 预应力筋用锚具 夹片和连接器 2 CRCC T0005 2007铁路工程预应力筋用夹片式锚具 夹具和连接器技术条件 判定标准 用预应力筋 锚具组装件静载试验测定的锚具效率系数和达到实测极限拉力时组装件受力长度的总应变 来判定锚具的静载锚固性能是否合格 锚具的静载锚固性能应同时满足下列两项要求 此时 预应力筋 锚具组装件的破坏形式应当是预应力筋的断裂 逐根或多根同时断裂 锚具零件的变形不应过大或碎裂 且应按CRCC T0005 20075 2 2的规定确认锚固的可靠性 锚固效率系数 a 95 极限拉力总应变 apu 2 0 锚具效率系数按下式计算 Fapu 预应力筋 锚具组装件的实测极限拉力 Fpm 应力筋的实际平均极限抗拉力 由预应力钢材试件实测破断荷载平均值计算得出 静载试验 1 试验装置 1 试验锚具 2 对中垫圈 3 穿心式千斤顶 4 承力台座 5 测量总应变的装置 6 预应力筋 7 测力传感器 8 对中垫圈 9 试验锚具 整机组成 由主机框架 空心液压缸 空心负荷传感器 液压站 微机测量系统 附件 锚板等 部分组成 1 机架是由前后横梁 四根承载支柱组成的刚性框架 2 液压站由油泵 电机 油箱 溢流阀 手动控制阀 预紧装置组成 3 微机测量系统部分 由计算机 试验机数据采集卡 负荷传感器 位移传感器 专用试验软件组成 MLW型微机锚固静载拉力试验机 加载之前应先将各种仪表安装调试正确 各根预应力钢材的初应力调匀 初应力可取钢材抗拉强度标准值fptk的5 10 测量总应变的量具标距不宜小于1m CRCC T0005 2007中规定 如采用测量加荷千斤顶活塞伸长量 L 计算 apu时 应减去承力台座的弹性压缩 缝隙并紧量和试验锚具 夹具或连接器 的实测内缩量 预应力筋的计算长度为两端锚具 夹具或连接器 夹片小端起夹点之间的距离 2 加载过程 加载步骤为 按预应力钢材抗拉强度标准值的20 40 60 80 分4级等速加载 加载速度每分钟宜为100MPa 达到80 后 持荷时间不少于30min 随后用较低加载速度缓慢逐渐加载至完全破坏的最大值Fgpu 用试验机或承力台座进行单根预应力筋 锚具组装件静载试验时 加荷速度可以加快 但不超过200MPa min 在应力达到0 8时 持荷时间可以缩短 但不应少于10min 应力超过0 8后 加载速度不应超过100MPa min 试验过程中应按规范CRCC T0005 20075 2 2规定的项目进行测量和观察 对于仅要求达到 合格 标准的试件 可以在 a apu满足要求后停止试验 5 2 2试验过程中应测量和观察的项目及要求如下 a 选取有代表性的若干根预应力钢材 按施加荷载的前4级逐级测量其与锚具之间的相对位移 a a应随荷载逐渐增加 a与预应力筋的受力增量如不成比例 应检查预应力筋是否失锚滑动 b 选取锚具若干有代表性的零件 按施加荷载的前4级逐级测量其间的相对位移 b b应随荷载逐渐增加 b与预应力筋的受力增量如不成比例 应检查相关零件是否发生塑性变形 5 2 2试验过程中应测量和观察的项目及要求如下 c 在预应力筋应力达到0 8时 在持荷30min期间 a b如不能稳定 表明已失去可靠锚固能力 d 试件加载至破断时 应记录极限拉力和预应力筋受力长度的总应变 f 对试件的破坏部位与形式 应做出文字描述 必要时可做出图像记录 g 夹片在预应力筋应力达到0 8fptk时不允许出现裂纹和破断 在满足性能要求第2条后允许出现微细纵向裂纹 不允许横向 斜向裂纹及碎断 因受预应力筋多根或整束破断的冲击引起夹片的破坏或断裂属正常情况 h 预应力筋在未达到性能要求第2条之前发生破断时 如是预应力筋存在对接焊并被拉断的情况 此试件不作判定用 另补试件重做试验 i 静载试验应连续进行三个组装件的试验 全部试验结果均应做出记录 据此应进行如下计算分析和评定 1 计算锚具的锚具效率系数 a 3 按性能要求进行评定 4 最后对试验结果做出是否合格的结论 三个试验结果均应满足本规程的规定 不得进行平均 检验单位应向受检单位提出完整的检验报告 静载锚固性能 锚具的静载锚固性能试验是检测锚具质量最重要的试验 它能综合反映出锚板 夹片的硬度 强度 锚固能力等方面的性能 由于操作原因而造成试验失败的也不在少数 试验中发现影响锚具静载锚固性能的因素很多 1 钢绞线母材的试验最大力与试验夹具有关 除非断口离夹具钳口30mm以外 否则试验结果直接影响到锚具静载效率系数的计算 使得静载效率系数偏高 2 锚夹具安装时的初应力的均匀平衡是试验成败的关键 多孔锚具中各束钢绞线受力状态不均 往往造成个别钢绞线提前破坏 导致试验失败 影响因素 1 钢绞线母材的试验最大力 2 初应力的均匀程度 3 加载时间 4 标准中对抽检数量规定不明确 解决办法 办法一 用26t的小千斤顶逐孔预紧各束钢绞线 由于各孔间距很小 操作比较困难 必须在千斤顶前端加一条延长管 办法二 用工具锚限位板的方式 如GB T14370 2000第6 2条图3所示 3 加载时间对试验结果影响很大 试验中发现在80 持荷之后 尤其是90 荷载之后加载必须以极缓慢的方式进行 否则难以得到满意的试验结果 原因 在90 荷载之后 钢绞线开始进入屈服阶段 初始状态下钢绞线长度的不均 受力不均 夹片内缩量不同造成的应力差别此时才开始进入调整阶段 只有经过充分的塑性调整之后 各条钢绞线受力才会趋于均匀 从而准确地测量出锚具的静载锚固效率系数 锚具 夹具及连接器的检验 1 一般要求 1 生产厂应有设计文件 产品合格文件 该类文件应具有可追溯性 2 预应力用锚具 夹具和连接器应具有可靠的锚固性能 足够的承载能力和良好的适用性 3 锚具或其附加上宜设置灌浆孔或排气孔 灌浆孔孔位及孔径应符合灌浆工艺要求 且应有与灌浆管连接的构造 采用封闭罩时锚具或其附件上应设置连接构造 4 锚具生产厂家应给出钢绞线直径为15 2mm时限位板的限位高度 提供钢绞线直径每增加0 1mm时限位高度的具体参数 CRCC T0005 2007 5 用于锚固直径15 2mm钢绞线的锚具 1 5孔 6 12孔 13 17孔 18 21孔锚板最外侧锥孔大口外边缘到锚板边缘的距离分别大于等于11 13 15 17mm 6 用于锚固直径15 2mm钢绞线的锚具 1 21孔锚板的最小直径和最小厚度的尺寸应符合下表的规定 22孔及以上锚板可参照设计文件执行 生产锚板用的原材料性能指标不应低于45 钢的要求 7 锚具零件表面裂缝应采用磁粉探伤的方法进行检测 10 CRCC T0005 2007规定 a 锚板强度要求在荷载达到预应力筋抗拉强度标准值的95 之后释放荷载 锚板挠度残余变形不应大于1 600 在荷载达到预应力筋抗拉强度标准值的1 2倍时 锚板不应有肉眼可见裂纹或破坏 b 低回缩锚具回缩量要求夹片式低回缩锚具普通夹片式锚具和外套螺母组合而成 应实现锚固后预应力筋的回缩量小于1mm d 热处理要求锚具 夹具 锚板应进行调质热处理 表面硬度不应小于HB225 相应HRC20 HB251 相应HRC25 工作 工具 夹片应进行化学热处理 表面硬度不应小于HRA78 HRA81 10 CRCC T0005 2007规定 f 锚垫板要求锚垫板长度应保证钢绞线在锚具底口处的最大折角不应大于4 锚垫板的构造尺寸 包括承压面厚度 壁厚 肋板等 应能满足使用功能要求 垫板下须设螺旋筋 如使用单位有要求或对锚垫板性能质量有疑义时 可参照国际标准 后张预应力体系的验收建议 FIP 1993 中的有关规定对锚垫板的承压性能进行检验 锚垫板底口直径与橡胶抽拔管直径配合间隙不宜大于5mm 锚垫板端面的平面度不应大于0 5mm 10 CRCC T0005 2007规定 g 锚具的辅助性能及其它要求锚具夹片的回缩量不应大于6mm 锚具的锚口摩阻损失和喇叭口摩阻损失合计不宜大于6 夹片式锚具的限位板和工具锚应采用同一锚具生产厂的配套产品 不得分别使用不同生产厂的产品 工作锚不应代替工具锚 a 支承垫板及辅助支承装置应具有足够的刚度以减小变形 加载之前应先将测量挠度的仪表支抵安装在锚板中心和支承垫板内径边缘 试验装置上的支承垫板内径应与受检锚板配套使用的锚垫板上口径一致 b 测试仪表的精度不应大于0 5 高强锥形塞可以用夹片内加高强栓杆替代 高强栓杆的直径为 15 0 1mm 硬度不小于HRC56 c 每种型号锚板均需进行强度试验 试验用的试件不应少于3个 三个试验结果均应满足CRCC T0005 2007的规定 不应进行平均 3 夹片式低回缩锚具的回缩量测试采用两次张拉锚固方法 需用配套的低回缩千斤顶 试验的张拉力为0 8fptk 第一次张拉到0 8fptk时 回油夹片跟进锚固 第二次张拉到0 8fptk时 旋紧螺母后回油锚固 回缩量根据第二次张拉锚固前 后预应力筋拉力差值计算出 试验用的试件不应少于3个 取平均值 组装件中预应力筋受力长度应大于等于3m 4 锚板及其锥形锚孔不允许出现过大塑性变形 锚板强度应按右图的方法进行静载承压试验 1 预应力筋 锚具或连接器组装件的疲劳试验应在疲劳试验机上进行 当疲劳试验机能力不够时 可以按试验结果具有代表性的原则 在实际锚板上少安装预应力筋 或用本系列中较小规格的锚具组装件 但预应力筋根数不应少于实际根数的1 10 CRCC T0005 2007中规定1 5 为了保证试验结果有代表性 直线形及有转折 如果锚具有斜孔时 的预应力钢材都应包括在试验用组装件中 2 以约100MPa min的速度加荷至试验应力下限值 在调节应力幅值达到规定值后 开始记录循环次数 3 选择疲劳试验机的脉冲频率不应超过500次 min 3 疲劳试验 4 周期荷载试验 1 预应力筋 锚具或连接器组装件的周期荷载试验 可以在试验机或承力台座上进行 以约100MPa min的速度加荷至试验应力上限值 再卸载至试验应力下限值为第一周期 然后荷载自下限值经上限值再回复到下限值为第二个周期 重复50个周期 2 经疲劳试验合格后且完整无损的预应力筋 锚具 或连接器 组装件 可用于周期荷载试验 5 辅助性试验 1 锚具的回缩量试验可用小规格锚具配合预应力筋 在不小于5m长的台座或构件上张拉和放张 直接测得锚具夹片的回缩量 以mm计 张拉应力为预应力筋的0 8fptk 用传感器测量锚固前后预应力筋拉力的差值 也可计算求得回缩量 试验用的试件不应少于3个 取平均值 2 锚口和锚垫板摩阻损失试验可在混凝土试件或张拉台座 长度均不小于4m 上进行 混凝土试件锚固区配筋及构造按结构设计要求布置 锚垫板及螺旋筋应安装齐备 试件内管道应顺直 试件两端安装千斤顶及传感器 张拉力按预应力筋的0 8fptkAP 取值 用两端传感器测出锚具和锚垫板前后拉力差值即为锚具的锚口摩阻和锚垫板摩阻损失之和 以张拉力的百分率计 试验用的试件不应少于3个 每个锚具进行二次张拉测试 取平均值为测试结果 3 张拉锚固工艺试验可在混凝土模拟试件或张拉台座上进行 混凝土模拟试件中应包含锚垫板 弯曲或直线管道 用张拉设备进行分级张拉锚固 多次张拉锚固和放松操作 最大张拉力为预应力筋的0 8fptkAP 通过张拉锚固工艺试验应能证明 a 预应力体系具有分级张拉或因张拉设备倒换行程需要临时锚固的可能性 b 经过多次张拉锚固后 同一束内各根预应力筋受力仍是均匀的 c 在张拉发生故障时 有将预应力筋全部放松的措施 五 管道摩阻测试原理及方法 1 引言2 管道摩阻测试原理与方法1 测试原理2 测试方法3 摩阻参数识别4 摩阻测试实例5 测试经验与体会 1 引言预应力摩阻测试包括锚口摩阻 管道摩阻 喇叭口摩阻三部分 摩阻测试的主要目的 1 可以检验设计所取计算参数是否正确 防止计算预应力损失偏小 给结构带来安全隐患 2 为在施工提供可靠依据 以便更准确地确定张拉控制应力和力筋伸长量 3 可检验管道及张拉工艺的施工质量 4 通过大量现场测试 在统计的基础上 为规范的修改提供科学依据 2 管道摩阻测试原理说明 1 进行后张法孔道摩阻测试的原因在后张法结构中 孔道实际位置和设计位置存在偏差 钢束和孔道内壁存在接触 以上两者都会引起钢束和孔道的摩擦 对于钢束而言 摩擦力的方向和张拉运动方向相反 由于摩擦力的存在 使得钢束上的有效预应力减小 影响预应力的发挥 设计时 根据规范按下式计算由孔道摩阻引起的预应力损失 式中 张拉端钢绞线锚下控制应力 MPa 预应力钢筋与管道壁的摩擦系数 从张拉端至计算截面曲线管道部分切线的夹角之和 rad k 管道每米局部偏差对摩擦的影响系数 x 从张拉端至计算截面的管道长度 孔道摩擦测试装置 试验是在锚下安放压力传感器进行 左端为张拉端 右端为锚固端 孔道摩阻的测试孔道摩阻的测试就是确定摩阻和孔道偏差系数 在测试时 先测试直线孔道 此时孔道无转角 可利用张拉 锚固端的压力差 确定孔道偏差系数 然后再在曲线孔道内测试摩阻系数 孔道摩阻力的测算具体可按以下过程 1 先进行直线孔道摩阻测试 按上式 为零 求的k值 2 再进行与直线孔道同样工艺的及施工条件带有曲线孔道的摩阻力试验 并以上项k值代入上式求的 值 数据处理方法 在分级测试出预应力束张拉过程中主动与被动端的荷载后 通过线性回归确定管道被动端和主动端荷载的比值 然后利用二元线性回归的方法确定预应力管道的k 值 具体方法如下 根据上式可推导出k和 计算公式 设主动端压力传感器测试值为P1 被动端为P2 此时管道长度为x 为管道全长的曲线包角 考虑上式两边同乘以预应力钢绞线的有效面积 则可得 2 管道摩阻测试原理与方法1 测试原理管道摩阻损失包括因曲线管道产生的摩擦阻力和直线管道的管道偏差产生的摩阻 分别用管道摩阻系数 和管道偏差系数k来表征 曲线管道的摩阻力如图1所示 取一微弧段dx进行分析 R1为微弧段的半径 作用于管道上的径向压力N1为 设力筋与管道之间的摩擦系数为 则 1 图1曲线管道摩阻力图 图2管道偏差摩阻力图 管道偏差产生的摩阻力如图2所示 假设管道偏差产生一个平均半径为R2的起伏 同样取一微弧段dx进行分析 有 同时令得 2 综合式 1 和式 2 得管道的摩阻损失为 式中 c由边界条件确定 令 0 x 0 此时的P为未发生摩阻损失的张拉力 用P0表示 则 从而得到离张拉端为x处的管道摩阻力为 3 预应力筋曲线包角的计算表达式为 式中 为力筋束在竖平面内的弯起角 为力筋束水平面内弯起角 4 2 测试方法A 主被动千斤顶法 常规测试方法 该方法主要存在测试不够准确和测试工艺等问题 a 由于千斤顶内部存在摩擦阻力 虽然主被动端交替测试可消除大部分影响 但仍存在一定的影响 b 千斤顶主动和被动张拉的油表读数是不同的 需要在测试前进行现场标定被动张拉曲线 c 在测试工艺上 力筋从喇叭口到千斤顶张拉端的长度不足 使得力筋和喇叭口有接触 产生一定的摩擦阻力 也使得测试数据包含了该部分的影响 B 压力传感器测试法该方法使用压力传感器测取张拉端和被张拉端的压力 不再使用千斤顶油表读取数据的方法 为保证所测数据准确反映管道部分的摩阻影响 在传感器外采用约束垫板的测试工艺 其测试装置如图3所示 图3管道摩阻测试装置 该测试方法与常规测试方法比较主要特点如下 1 测试原理正确 图中约束垫板的圆孔直径与管道直径基本相等 如此可使力筋以直线形式穿过喇叭口和压力传感器 力筋与二者没有接触 所测数据仅包括管道摩阻力 保证了管道摩阻损失测试的正确性 而常规测试中所测摩阻力包括了喇叭口的摩阻力 测试原理上存在缺陷 2 数据准确可靠 采用穿心式压力传感器提高了测试数据的可靠性和准确性 不受张拉千斤顶的影响 3 安装简单 拆卸方便 实测中仅使用一个千斤顶 被动端不再安装千斤顶 使得测试安装工作量大为减小 实测时预先将千斤顶油缸略加顶出 以便拆卸张拉端夹片 被动端夹片的拆卸待张拉千斤顶回油后 摇晃力筋即可拆卸夹片 4 力筋可正常使用 从喇叭口到压力传感器外端 力筋与二者没有接触 不会对这部分力筋造成损伤 即两个工作锚之间的力筋没有损伤 可以正常使用 3 摩阻参数识别 采用式 3 的模型来识别整孔梁的