千斤顶工作原理及标定、管道摩阻测试1

1、1会计学千斤顶工作原理及标定、管道摩阻测试千斤顶工作原理及标定、管道摩阻测试1一、张拉千斤顶的工作原理一、张拉千斤顶的工作原理 牛牛文库文档分享牛牛文库文档分享图图1 YC-60型千斤顶具和型千斤顶具和JM型锚的安装型锚的安装1工作锚；工作锚；2YC-60型千斤顶；型千斤顶；3工具锚；工具锚；4预应力筋束预应力筋束牛牛文库文档分享工作原理演示工作原理演示牛牛文库文档分享图图2 YC60型千斤顶型千斤顶a）构造与工作原理；）构造与工作原理； b）加撑脚后的外貌）加撑脚后的外貌1一张拉油缸；一张拉油缸；2顶压油缸（张拉活塞）；顶压油缸（张拉活塞）；3顶压活塞；顶压活塞；4弹簧；弹簧；5预应力筋；预

2、应力筋； 6工具锚；工具锚；7螺帽；螺帽；8锚环；锚环；9构件；构件；10撑脚；撑脚；11一张拉杆；一张拉杆；12连接器；连接器； 13张拉工作油室；张拉工作油室；14顶压工作油室；顶压工作油室；15张拉回程油室；张拉回程油室；16张拉缸油嘴；张拉缸油嘴；17一顶压缸油嘴；一顶压缸油嘴；18油孔油孔牛牛文库文档分享工作原理演示工作原理演示牛牛文库文档分享图图3 锥锚式千斤顶锥锚式千斤顶1-张拉油缸；张拉油缸；2-顶压油缸（张拉活塞）；顶压油缸（张拉活塞）；3-顶压活塞；顶压活塞；4-弹簧；弹簧；5-预应力筋；预应力筋；6-楔块；楔块；7-对中套；对中套；8-锚塞；锚塞；9-锚环；锚环；10-构

3、件构件牛牛文库文档分享图图4 拉杆式千斤顶拉杆式千斤顶 1一主油缸；一主油缸；2主缸活塞；主缸活塞；3一进油孔；一进油孔；4一回油缸；一回油缸；5一回油活塞；一回油活塞；6回油孔；回油孔；7连接器；连接器；8传力架；传力架；9拉杆；拉杆；10螺母；螺母；11一预应力筋；一预应力筋；12一混凝土构件；一混凝土构件；13预埋铁板；预埋铁板；14螺丝端杆螺丝端杆 牛牛文库文档分享工作原理演示工作原理演示牛牛文库文档分享牛牛文库文档分享NfA摩擦力摩擦力f千斤顶活塞受力简图千斤顶活塞受力简图油油压压 作用作用于钢于钢束的束的张拉张拉力力N牛牛文库文档分享牛牛文库文档分享牛牛文库文档分享05. 1压力机

4、读数值有效活塞面积油压表读数校正系数牛牛文库文档分享牛牛文库文档分享a)校验穿心式千斤顶；校验穿心式千斤顶；b)校验拉杆式千校验拉杆式千斤顶斤顶1试验机上、下压板；试验机上、下压板；2拉伸机；拉伸机；3无缝钢管无缝钢管图图5 用压力试验机校验拉伸机用压力试验机校验拉伸机牛牛文库文档分享表表1 张拉设备校验记录表张拉设备校验记录表牛牛文库文档分享2、用标准测力计校验、用标准测力计校验 用水银压力计、测力环、弹簧拉力计等用水银压力计、测力环、弹簧拉力计等标准测力计检验千斤顶，是一种简便可靠标准测力计检验千斤顶，是一种简便可靠的方法。校验穿心式千斤顶时装置如图的方法。校验穿心式千斤顶时装置如图6。校

5、验时，开动油泵，千斤顶进油，活塞。校验时，开动油泵，千斤顶进油，活塞杆推出，顶测力计。当测力计达到一定吨杆推出，顶测力计。当测力计达到一定吨位位T1时，立即读出千斤顶油压表相应的读时，立即读出千斤顶油压表相应的读数数P1，同样可得，同样可得T2、P2；T3、P3；，此时此时T1、T2、T3、,即为相应于压力表即为相应于压力表读数为读数为P1、P2、P3时的实际作用力。时的实际作用力。将测得的各值绘成曲线。实际使用时。即将测得的各值绘成曲线。实际使用时。即可由此曲线找出要求的可由此曲线找出要求的T值和相应的值和相应的P值。值。1标准测力计；标准测力计；2千斤顶；千斤顶；3框框架架图图6. 标准测

6、力计校验千斤顶装置标准测力计校验千斤顶装置牛牛文库文档分享1千斤顶千斤顶A；2千斤顶千斤顶B；3拉杆；拉杆；4测力计测力计图图7 千斤顶卧放对顶标定千斤顶卧放对顶标定牛牛文库文档分享a)校验拉杆式千斤顶；校验拉杆式千斤顶；b)校验穿校验穿心式千斤顶心式千斤顶1螺母；螺母；2垫板；垫板；3传感器传感器；4横梁；横梁；5张拉杆；张拉杆；6千斤顶千斤顶图图8 用传感器校验千斤顶装置用传感器校验千斤顶装置 传感器是在金属弹性元件表面贴上电传感器是在金属弹性元件表面贴上电阻应变片所组成的一个测力装置。当金阻应变片所组成的一个测力装置。当金属元件受外力作用变形后，电阻片也相属元件受外力作用变形后，电阻片也

7、相应变形而改变其电阻值。改变的电阻值应变形而改变其电阻值。改变的电阻值通过电阻应变仪测定出来，即可从预先通过电阻应变仪测定出来，即可从预先标定的数据中查出外力的大小。将此数标定的数据中查出外力的大小。将此数据再标定到千斤顶油表上，即可用以进据再标定到千斤顶油表上，即可用以进行作用力的控制。行作用力的控制。 电测传感器校验千斤顶的装置如图电测传感器校验千斤顶的装置如图8。横梁与传感器间应设置可转动的球铰。横梁与传感器间应设置可转动的球铰，横梁宜设球座。，横梁宜设球座。 牛牛文库文档分享BAPT 可以利用千斤顶检验测得的作用力和油压可以利用千斤顶检验测得的作用力和油压 、 、 ， 对上式式进行线性

8、回归，利用对上式式进行线性回归，利用最小二乘法原理求上式的回归值：最小二乘法原理求上式的回归值：),(11PT),(22PT),(33PT),(nnPTBPATPPPTLLA/PATBniiPnP11niiTnT112112)(1niiniiPPPnPLniiniiniiiPTTPnTPL111)(1牛牛文库文档分享牛牛文库文档分享牛牛文库文档分享牛牛文库文档分享四、管道摩阻测试原理及方法四、管道摩阻测试原理及方法1、引言、引言2、管道摩阻测试原理与方法、管道摩阻测试原理与方法1)测试原理测试原理2)测试方法测试方法 3)摩阻参数识别摩阻参数识别 4)摩阻测试实例摩阻测试实例 5)测试经验与体

9、会测试经验与体会牛牛文库文档分享1、引言、引言 预应力摩阻测试包括锚口摩阻、管道摩阻、喇叭口摩阻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。三部分。客运专线预应力混凝土预制梁暂行技术条件客运专线预应力混凝土预制梁暂行技术条件（铁科技函（铁科技函2004120号）规定：试生产期间应至少进行号）规定：试生产期间应至少进行2件瞬时损失测试，正常生产后每件瞬时损失测试，正常生产后每100件进行一次测试。件进行一次测试。摩阻测试的主要目的：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）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；应力

10、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）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；应力和力筋伸长量； 3）可检验管道及张拉工艺的施工质量；）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）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。提供科学依据。 牛牛文库文档分享2、管道摩阻测试原理与方法、管道摩阻测试原理与方法1)测试原理测试原理 管道摩阻损失包括因曲线管道产生的摩擦阻力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，分别用管道摩和直线管道的管道偏差

11、产生的摩阻，分别用管道摩阻系数阻系数和管道偏差系数和管道偏差系数k来表征。来表征。 曲线管道的摩阻力如图曲线管道的摩阻力如图1所示，取一微弧段所示，取一微弧段dx进行分析，进行分析，R1为微弧段的半径，作用于管道上的径为微弧段的半径，作用于管道上的径向压力向压力N1为：为： 设力筋与管道之间的摩擦系数为设力筋与管道之间的摩擦系数为，则则 （1）牛牛文库文档分享图图1 曲线管道摩阻力图曲线管道摩阻力图图图2 管道偏差摩阻力图管道偏差摩阻力图 管道偏差产生的摩管道偏差产生的摩阻力如图阻力如图2所示，假设所示，假设管道偏差产生一个平均管道偏差产生一个平均半径为半径为R2的起伏，同样的起伏，同样取一微

12、弧段取一微弧段dx 进行分进行分析，有析，有 ，同时，同时令令 得：得：（2）综合式综合式(1)和式和式(2)得管道的摩得管道的摩阻损失为：阻损失为：牛牛文库文档分享式中，式中，c由边界条件确定，令由边界条件确定，令=0， x=0，此时的，此时的P为为未发生摩阻损失的张拉力，用未发生摩阻损失的张拉力，用P0表示，则表示，则从而得到离张拉端为从而得到离张拉端为x处的管道摩阻力为：处的管道摩阻力为：（3）预应力筋曲线包角的计算表达式为：预应力筋曲线包角的计算表达式为：式中，式中，为力筋束在竖平面内的弯起角，为力筋束在竖平面内的弯起角， 为力筋为力筋束水平面内弯起角。束水平面内弯起角。（4）牛牛文库

13、文档分享2)测试方法测试方法A）主被动千斤顶法（常规测试方法）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。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）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；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）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；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）在测试工艺上，力筋从喇叭口到千

14、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。擦阻力，也使得测试数据包含了该部分的影响。 牛牛文库文档分享B）压力传感器测试法）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，其测试装置如图用约束垫板的测试工艺，其测试装置如图3所示。所

15、示。 梁体局部喇叭体管道力筋压力传感器约束垫板张拉千斤顶工具锚压力传感器约束垫板钢环板工具锚图图3 管道摩阻测试装置管道摩阻测试装置 牛牛文库文档分享该测试方法与常规测试方法比较主要特点如下：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

16、中所测摩阻力包括了喇叭口的摩阻力，测的正确性。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。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。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

17、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。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。有损伤，可以正常使用。 牛牛文库文档分享3)摩阻参数识别摩阻参数识别采用式采用式(3)的模型来识别整孔梁的管道摩阻系数时，令的模型来识别整孔梁的管道摩阻系数时，令并改写式并改写式(3)为：为： 在已知在已知 、x和和时

18、，需要进行识别的管道摩阻参数为时，需要进行识别的管道摩阻参数为值值和和k值。理论上仅需要两组试验数据就可以确定，但是实际值。理论上仅需要两组试验数据就可以确定，但是实际的测试试验中的误差是不可避免的，利用实测结果，上式中的测试试验中的误差是不可避免的，利用实测结果，上式中的右边应为一个误差量的右边应为一个误差量i与之对应，即与之对应，即 为减小误差进行多次测试试验，对多组试验数据采用线为减小误差进行多次测试试验，对多组试验数据采用线性最小二乘法来进行摩阻系数的参数识别。根据最小二乘的性最小二乘法来进行摩阻系数的参数识别。根据最小二乘的极值原理，对于同一工地的同一成孔方法和同一材质的孔道极值原理

19、，对于同一工地的同一成孔方法和同一材质的孔道，存在一组，存在一组值和值和k值使得式值使得式(5)中的误差中的误差 i 的平方和最小，的平方和最小，即使得：即使得：（5）最小最小牛牛文库文档分享此时应有此时应有：（7）（6）牛牛文库文档分享4)摩阻测试实例摩阻测试实例 合武客运专线后张法预应力混凝土组合箱梁梁长为合武客运专线后张法预应力混凝土组合箱梁梁长为32.6m，梁，梁高高2.8m。该梁采用在梁厂预制，梁体管道采用橡胶管抽芯成型。该梁采用在梁厂预制，梁体管道采用橡胶管抽芯成型。 将表将表1中数据代入式中数据代入式(7)，得到联立方程如下：，得到联立方程如下： 799299.2785686.7

20、33363005. 8214961. 005063.2818735. 0kk0645 . 0001723. 0k牛牛文库文档分享20519.2785686.733363005. 8214805. 005063.2818735. 0kk5945 . 0001608. 0k将表将表2中数据代入式中数据代入式(7)，得到联立方程如下：，得到联立方程如下： 牛牛文库文档分享4515 . 00017. 0k55 . 05100. 0k两片梁的平均值两片梁的平均值 和和 。规范规定的规范规定的 和和 ，实测的，实测的k值比值比规范值大，其原因是管道定位稍有些偏差。规范值大，其原因是管道定位稍有些偏差。 牛

21、牛文库文档分享(1)测试试验过程中应均匀连续地张拉预应力筋，中途不宜停止测试试验过程中应均匀连续地张拉预应力筋，中途不宜停止，防止预应力筋回缩引起的误差。，防止预应力筋回缩引起的误差。(2)测试的张拉力应尽量达到设计张拉力。测试的张拉力应尽量达到设计张拉力。(3)测试采用的力传感器需要经过标定，以减少测试误差。测试采用的力传感器需要经过标定，以减少测试误差。(4)传感器以及千斤顶安装时应确保其中轴线与预应力筋的中轴传感器以及千斤顶安装时应确保其中轴线与预应力筋的中轴线重合。线重合。(5)如果千斤顶的行程不足时，为避免重复倒顶引起预应力钢筋如果千斤顶的行程不足时，为避免重复倒顶引起预应力钢筋回缩

22、造成的误差，可以采取两种方法进行解决。一种是在固定回缩造成的误差，可以采取两种方法进行解决。一种是在固定端另外安设端另外安设1台千斤顶，测试前利用该千斤顶将预应力筋张拉到台千斤顶，测试前利用该千斤顶将预应力筋张拉到一定的荷载后锁紧该千斤顶的油阀，从另一张拉端开始张拉测一定的荷载后锁紧该千斤顶的油阀，从另一张拉端开始张拉测试。另一种方法是张拉端采用试。另一种方法是张拉端采用2台千斤顶串联后同时张拉。台千斤顶串联后同时张拉。(6)随着对同一管道的测试次数的增加，管道摩阻系数略有所降随着对同一管道的测试次数的增加，管道摩阻系数略有所降低，主要是预应力筋在管道中多次摩擦使得二者之间的接触面低，主要是预

23、应力筋在管道中多次摩擦使得二者之间的接触面逐渐光滑引起的。逐渐光滑引起的。(7)实际施工中应避免力筋和管道的锈蚀等，避免增大其摩阻系实际施工中应避免力筋和管道的锈蚀等，避免增大其摩阻系数等。数等。5)测试经验与体会测试经验与体会牛牛文库文档分享牛牛文库文档分享牛牛文库文档分享牛牛文库文档分享牛牛文库文档分享牛牛文库文档分享牛牛文库文档分享牛牛文库文档分享牛牛文库文档分享牛牛文库文档分享石家庄铁道学院土木工程分院结构实验室概况石家庄铁道学院土木工程分院结构实验室概况 结构实验室成立于结构实验室成立于1986年，是学院桥梁工程、隧道工程、道路与铁道工程、年，是学院桥梁工程、隧道工程、道路与铁道工程

24、、工业与民用建筑等土建专业科研与教学实验的主要基地。实验室具有装备精良的工业与民用建筑等土建专业科研与教学实验的主要基地。实验室具有装备精良的桥梁检定、现场试验和施工监控仪器设备以及旧桥评估测试设备。在科研、设计桥梁检定、现场试验和施工监控仪器设备以及旧桥评估测试设备。在科研、设计、监理、施工监控、现场试验、工程质量检验、旧桥状态及寿命评估和加固、质、监理、施工监控、现场试验、工程质量检验、旧桥状态及寿命评估和加固、质量事故分析等方面有相当丰富的理论和实践经验，是石家庄铁道学院桥梁隧道工量事故分析等方面有相当丰富的理论和实践经验，是石家庄铁道学院桥梁隧道工程硕士学位授予点。结构实验室现有建筑面

25、积程硕士学位授予点。结构实验室现有建筑面积2000m2，拥有各种高精密仪器，拥有各种高精密仪器1000多台件，设备总资产达多台件，设备总资产达1800万元。现有研究人员万元。现有研究人员13人（教授人（教授2人、副教授人、副教授3人，讲人，讲师师4人，其他人员人，其他人员4人），在研究人员中博士人），在研究人员中博士3人，硕士人，硕士5人，硕士研究生人，硕士研究生5名。经名。经过全体实验人员十几年的艰苦努力，现在结构实验室已能够进行：过全体实验人员十几年的艰苦努力，现在结构实验室已能够进行：1）混凝土桥和）混凝土桥和钢梁桥及模型结构的静力、动力性能试验和技术咨询；钢梁桥及模型结构的静力、动力性

26、能试验和技术咨询；2）各种大型桥梁结构的施）各种大型桥梁结构的施工监控和运营期间的健康监测；工监控和运营期间的健康监测；3）各种新、旧桥梁结构的评估与加固；）各种新、旧桥梁结构的评估与加固；4）桩基）桩基检测；检测；5）预应力孔道摩阻测试；）预应力孔道摩阻测试；6）轨道、道床等现场试验与测试；）轨道、道床等现场试验与测试；7）结构振动）结构振动、冲击及疲劳试验等等。可为有关土建行业的企、事业单位的科研、设计及施工、冲击及疲劳试验等等。可为有关土建行业的企、事业单位的科研、设计及施工现场提供强有力的支持和服务。具有国家计量认证现场提供强有力的支持和服务。具有国家计量认证CMA检测资质。检测资质。

27、联联 系系 人：人：王王 军军 文文刘刘 志志 勇勇联系电话：联系电话：0311-879364360311-87935556手手 机：机：1393189586013131190722E-mail：liuzhiyong_牛牛文库文档分享牛牛文库文档分享牛牛文库文档分享牛牛文库文档分享牛牛文库文档分享牛牛文库文档分享工作原理演示工作原理演示牛牛文库文档分享工作原理演示工作原理演示牛牛文库文档分享四、管道摩阻测试原理及方法四、管道摩阻测试原理及方法1、引言、引言2、管道摩阻测试原理与方法、管道摩阻测试原理与方法1)测试原理测试原理2)测试方法测试方法 3)摩阻参数识别摩阻参数识别 4)摩阻测试实例摩

28、阻测试实例 5)测试经验与体会测试经验与体会牛牛文库文档分享图图1 曲线管道摩阻力图曲线管道摩阻力图图图2 管道偏差摩阻力图管道偏差摩阻力图 管道偏差产生的摩管道偏差产生的摩阻力如图阻力如图2所示，假设所示，假设管道偏差产生一个平均管道偏差产生一个平均半径为半径为R2的起伏，同样的起伏，同样取一微弧段取一微弧段dx 进行分进行分析，有析，有 ，同时，同时令令 得：得：（2）综合式综合式(1)和式和式(2)得管道的摩得管道的摩阻损失为：阻损失为：牛牛文库文档分享该测试方法与常规测试方法比较主要特点如下：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