摩阻试验报告

1、杭州湾跨海大桥北引桥(50+80+50)m预应力混凝土连续箱梁管道摩阻试验报告铁科院(北京)工程咨询杭州湾跨海大桥五合同监理工程师办公室2005年5月1试验概况后张法预应力混凝土梁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、预应力筋松弛、锚头变形及预应力筋回缩、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,张拉前应对重要的梁部结构进行管道摩阻现场测试,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.

2、杭州湾跨海大桥北引桥50+80+50m预应力连续箱梁为后张法预应力混凝土结构,纵向预应力根据美国ASTMA416-97270级标准采用直径为小j15.24mm钢绞线,抗拉标准强度byR1860Mpa弹性模量Ey=1.95X105MPg勺高强度低松弛钢绞线,钢绞线的公称截面积为1.4cm2.本桥纵向预应力均采用12-7|5钢绞线,钢束的锚下限制张拉力为2344kNo12-7小5钢绞线采用内径小76mm勺波纹管制孔,15-12锚具锚固.除局部端孔顶、底板合拢束采用单端张拉,其余纵向束采用两端张拉.本次试验箱梁纵向预应力束布置及管道相关参数见表1.1.表1.1预应力束钢束恻用配号弼荣烦格心道长哽Lc

3、ni4度1曾至曲线二6raJl世宣品注S1112一沟3B1316IML投版Nt211一25S1Q3S1D47t役根1m5s254360LO47L5s闻1WT1槐板N15e3S99500.3726鹿皎/试刈通X1612-7tp5a5?0.S726标准要求塑料波纹管内截面面积与钢绞线截面面积比至少为22.5.实际所用直径不同的波纹管与钢绞线的截面面积关系见表1.2.表1.2波纹管内截面面积与钢绞线截面面积关系表序g波葭管类型域面值1犯国cnj钢皎线类型倒皎线藏而面枳$1媪)比伊L0-76JU1L15.3612-7(p516.8J设计管道局部偏差影响系数k=0.0015、摩擦系数=0.25o预应力束

4、沿试验节段梁长通长布置,其中腹板弯束采用12-7小5钢绞线,锚固在试验节段梁两端腹板上.2试验依据(1)?杭州湾跨海大桥专用施工技术标准?；(2)?公路桥涵施工技术标准?(JTJ041-2000);(3)?公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计标准?(JTGD62-2004);(4)?杭州湾跨海大桥北引桥(50+80+50)m预应力连续箱梁施工图?；(5)其他相关资料标准.3根本原理3.1 管道摩阻损失的组成后张法张拉时,由于梁体内力筋与管道壁接触并沿管道滑动而产生摩擦阻力,摩阻损失可分为弯道影响和管道走动影响两局部.理论上讲,直线管道无摩擦损失,但管道在施工时因震动等原因而变成波形,并非理想顺

5、直,加之力筋因自重而下垂,力筋与管道实际上有接触,故当有相对滑动时就会产生摩阻力,此项称为管道走动影响(或偏差影响、长度影响).对于管道弯转影响除了管道走动影响之外,还有力筋对管道内壁的径向压力所产生的摩阻力,该局部称为弯道影响,随力筋弯曲角度的增加而增加.直线管道的摩阻损失较小,而曲线管道的摩擦损失由两局部组成,因此比直线管道大的多.3.2 管道摩阻损失的计算公式根据?公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计标准?(JTGD62-2004)第6.2.2条规定,后张法构件张拉时,预应力钢筋与管道壁之间摩擦引起的预应力损失,可按下式计算:con-(kx'5)e(3-1)式中Con(MPa);

6、N预应力钢筋与管道壁的摩擦系数；0从张拉端至计算截面曲线管道局部切线的夹角之和(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,可近似地取该段管道在构件纵轴上的投影长度(m).根据式(3-1)推导k和卜计算公式,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1,8为管道全长的曲线包角,考虑式(3-1)两边同乘以预应力钢绞线的有效面积,那么可得：P1-P2=R1-e-(k1力即：巳=的"7(3-2)两边取对数可得：kl=-ln(R/P2)(3-3)令y=ln(P/p),那么：ukl二y由此,对不同管道的测量可得一系列方程式：毛1kl1=y1即

7、口力kl1一y1u0乜kl2=y2即e2kl2-y2=0册'kln二yn即In.*-Yn=0由于测试存在误差,上式右边不会为零,假设叫klr=Fi乜kl2-y2=F2j%=相n那么利用最小二乘法原理,同时令q=<(.*)2i1nnq八(Fi)2-ikli-yi)2(3-4)i1iF3=0一u(3-5)n时,q=£(AB)2取得最小值i1由式(3-4)、(3-5)可得:/nn2,"9i+k£日Ji4i4一_nn.zEiQli2i4i1-iYiu0(3-6)二y1i-0i4式中：yi为第i管道对应的(-ln(P,/B)道,li为第i个管道对应的预应力筋空

8、间曲线长度(m),q为第i个管道对应的预应力筋空间曲线包角(rad),n为实测的管道数目,且不同线形的预应力筋数目不小于2.解方程组(3-6)得k及世值.4试验内容和方法4.1 测试内容本次试验为管道摩阻试验,进行管道摩阻试验的连续梁悬浇段为32号墩右幅2号块及31号墩左幅4号块,试验管道为腹板高侧N13N15和低侧N13N15四个管道.试验主要通过测定这四个管道张拉束主动端与被动端实测压力值,根据标准规定的公式计算摩擦系数小和偏差系数k.4.2 测试仪器及元件试验时所用的张拉设备与实际施工时所用设备相同：350t千斤顶2台；压力传感器采用2台湖南长沙金码公司的量程为6000kN、灵敏度为1k

9、N的JMZX-3360AT?能六弦数码穿心式压力传感器.测试仪器为湖南长沙金码公司的JMZX-2006综合测试仪.4.3 管道摩阻测试方法试验时采用一端张拉,应用两台压力传感器.主动端、被动端均有一台千斤顶,试验时仅主动端千斤顶进行张拉,被动端不张拉.张拉前应标定好试验用的千斤顶和高压油泵,并在试验中配套使用,以校核传感器读数.高侧N13N151.千斤顶九生就端传感卷工工具锯4,被动端传感器5.梁体6,凰叭口41的凿摩R1试监示意图图4c高恻N15束主动端千斤顶安装分级测试预应力束张拉过程中主动端与被动端的荷载,并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

10、力管道和低侧N13N15四个管道12-7|5预应力钢绞线分5级加载.试验时根据千斤顶油表读数限制张拉荷载级,并校核数据,以保证试验数据的可靠性.安装传感器与千斤顶时,应保证两者中线位置与锚垫板保持一致,使之张拉时与钢绞线脱离接触.安装示意图见图4.1、4.2的k、仙值.以一端作主动端,一端作被动端逐级加载,两端均读取传感器读数,并测量钢绞线伸长量,分别对每个管道张拉.5试验数据处理分析试验分别于2005年4月26日及5月2日进行.所得的高侧N13、N15和低侧N13、N15四个管道的根本数据,包括主动端读数P1、被动端读数P2、以及管道摩阻实测损失值的结果列于表5.1、5.2、5.3、5.4中

11、.袅5J禹倒箱3束测波结果N13仙i：32号埠右幅工如腹枫高倒动端在南例第一京东肺2005年4月26H1%10V1P.t；rkSi校曷仃p:北kNA?=PpPkN)1624371253103266636631-*S5忡4SI4196S13875SI523651的7*弟一次去W2W5年4月25nlz40rte*-J卞君端P-tjKkSi动'IP乂北13A甘冷kN1前7箝523291010674336314561C0S44S4192S1198530523571金5672第二次张拉20051JJ26II18100)E申*i上功满PM南MkM湾地UiP/北MkPAF二FrFMIcn158236

12、82142100467632S314561010461193895543523621670692根据表5.1中被动端与主动端的实测数据,通过线性回归确定其比值,数据回归分析结果见图5.1.门10134*确实ftA*11113Wi第ftXHOlj文第fft?二次AS2M9MN1才束泅试辇果NU>?L32号城Ji怖2上功端在南羯®次版捡曰以)5年4JJ26112也20)j序！；主动端PlitMM械一5P：L*CkK)AP=Pi'P:(k>D153127021621011576於1314728B55251|1X9120(5632523551556719|第次张挺(arn

13、1；l26(I2i；4G1工J.J)THP<；1力心,被Py1二NEAP-FrF：(kN)15322812C5要9515473513J455891502【第6#171;3702弟.A5KN(2005fHH26(122：10)庠1rIr主动端比甫MkS卜行»,P；,tHkS)AP=P-P：(tN)I15J2S6212今M9535J5l144387g5031192212S9till5235Sr54713根据表5.2中被动端与主动端的实测数据,通过线性回归确定其比值,数据回归分析结果见图5.2.MXNin型IMi必ftLM酒段UM低恻JU3%飘的第一次图5.

14、2低侧N13束线性回归分析表5.3高恻N15束泅试结果N15种置；31弓增中幅4勺块腹板高侧1劫端在北侧第次张椅姬年5月2rl1gO序号主闻航巴0二)(7)被动端P：(南两AP=Pl-Pj(kN)1549338211rt103?715$24312S8一904SS4415251100425二次张拉年山05)序号主动湍PiUtXtN)被动端PW有XkZAF=Pi-P2(kN)157334921410G71734613D790740041545109744SG据表5.3中被动端与主动端的实测数据,通过线性回归确定其比值,数据回归分析结果见图5.3.

15、品招W15区瑞伯次图5.3高侧N15束线性回归分析表5.4低侧N15束测试结果N15位置：31,单左幅49块腹收低用主动端在南罅第一次朱抖005年5月NU16?20F-W-1序号主动端卬北KtN俄马瑞P；第X12AP=P；-P;(kNJ1493374119斗*9%7462-»4工12209L63CM4145610S53715173112SI450排次噩心(2005>111tft!4E.tTh主用J设PM北械动端P：市2AP=PnP：(kN)1509412971¥83774期12190462721145011063445172S12M432根据表5.4中被动端与主动端的

16、实测数据,通过线性回归确定其比值,数据回归分析结皿恻MIS*筑本ft图5.4低侧N15束线性回归分析整理图5.15.4中被动端和主动端比值的回归值见表5.5,并与设计及标准情况下相比较.表5.5管道摩阻测试计算结果例束褊弓管道氏度L(m)虻穹的4S1)特设计叫计党值被标准%®"耳他P：P：处回归值第一次r¥i-1F菜,次第一欹上升N1325431047074090.MB&41踮130764J0757207S他他0703S070650.7065弱990,S7J6073B30,6132-0834707735.76fi7抵酗N150733107257由表5.5中

17、P2/P1实测回归值结果,根据式3-6按最小二乘法原理计算管道摩阻系数科和k值,计算过程及分析结果见表5.6、5.7、5.8.表5.6管道摩阻系数计算表钢束编号1M&134次序当修%仇61hFiyA仲JN1325,431.04711076431.09C426,6280.2816延68566350.7570.21.096426.6230M6466857.07330759S030L4109642C50后#耳£5766410703S0.35IS1.096426.6280.3686我燃5S.93320"0550J4741.096426.52S03耳45例.费5g30.706

18、30J4771.09(5426应£O.3<546短6£5S.S42昌他N151077S50.25680-614540250.224152022010014上07687026.107614>40230230152022O10256诋N15,占a10.73310J1050?614?4.0230.271152022012.10S20.72570J2060.761434.0230260152a22012501X与四295S5729SS996Q99093059表5.7管道摩阻系数计算结果实测计出值设计值标准值kukUkMa001380+268000150250.001s04F7表5.8管道摩阻计算结果比拟表钢束编弓实测设计管道道阻力(kN)管道擘田力端卜挎制应力%)管道摩阻力健W)道4阻力律卜拴制府.力他K13636