预应力管道摩阻实验

第六章宁夏吴忠黄河公路大桥主桥管道摩阻损失测试6.1摩阻损失测试概述预应力筋过长或弯曲过多都会造成预应力筋的孔道摩擦损失，特别是弯曲多、弯曲半径小、弯曲角度较大的预应力筋,在两端张拉时,其中段的有效预应力损失很大，这种预应力的损失往往不容易准确地计算出来,因而其在张拉控制应力作用下的伸长值也无法准确计算。作为张拉的控制条件,如果孔道有漏浆堵塞现象不校核伸长值,就会使有效预应力达不到设计的要求造成质量事故，另外,在连续刚构梁悬臂施工过程中，预应力孔道埋设与设计存在误差时,预应力损失也是不同的。这时,设计单位若按照以往经验计算是不能真实反映实际施工情况的。因此,后张法预应力混凝土结构中孔道摩阻损失估算的准确程度会直接影响结构的使用安全，而施工中混凝土的质量、张拉工艺的优劣往往会影响孔道摩阻损失的大小，测量预应力筋摩阻力,是确保施工质量的有效措施。按照《宁夏回族自治区吴忠黄河公路大桥监控细则》，需要对纵向预应力孔道摩阻损失实行现场测定。6.2摩阻损失测试依据1、中华人民共和国行业标准《公路桥涵施工技术规范》（JTJ041-2000）；2、人民交通出版社《预应力技术及材料设备》（第二版）；3、交通部公路科学研究院《宁夏回族自治区吴忠黄河公路大桥监控细则》；4、监理单位和设计单位提供的桥梁设计图纸；5、宁夏公路工程质量检测中心《压力传感器率定报告》。6.3摩阻损失测试目的及方法宁夏吴忠黄河公路大桥管道摩阻损失测试是针对塑料波纹管，虽然塑料波纹管的管道摩阻系数有理论值，但毕竟塑料波纹管应用时间不长，有必要做实验验证，同时管道摩阻系数的测试结果也为吴忠黄河公路大桥结构预应力设计和大桥施工提供参考，实现现场的预应力控制。管道摩阻损失测试方法，按照业主意见方法采用传感器，采用《公路桥涵施工技术规范》（JTJ041-2000）中附录G-9提供的测试方法，如图6-1所示。该测试方法与常规测试方法比较主要特点如下：⑴图6-1中压力传感器的圆孔直径与锚板直径基本相等，如此可使预应力钢束以直线形式穿过喇叭口和压力传感器，钢束与二者没有接触，只是相当于将预应力钢束加长了，实验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。⑵预应力钢束可正常使用：从喇叭口到压力传感器外端，钢束与二者没有接触，不会对这部分钢束造成损伤，即两个工作锚之间的钢束没有损伤，可以正常使用。图6-1管道摩阻测试原理实验测试的主要步骤如下：⑴预应力钢束两端（甲乙）同时张拉到一定数值(根据钢束长、以及千斤顶的油缸行程确定);⑵甲端封闭，乙端张拉。张拉时分级升压，直至张拉控制应力(根据钢束长、以及千斤顶的油缸行程确定)。如此反复进行3次，取两端压力差的平均值；⑶重复上述方法，但乙端封闭，甲端张拉，取两端3次压力差的平均值；⑷将上述两次压力差平均值再次平均，即为管道摩阻力的测定值。然后代入相关公式计算摩阻系数。6.4摩阻损失测试6.4.1摩阻测试的对象在做管道摩阻损失测试之前，应该对现场所使用的穿心式压力传感器进行标定，有关标定结果参考附件5-传感器法《压力传感器率定报告》。Nz、Nb可以通过实际测试得来，一元一次方程直接可以求得k值。⑵对于曲线束，一般情况下，制梁现场均采用一种制孔方法，或所测试的管道均为一种制孔方法，这时管道质量比较均匀，可以不考虑摩阻系数μ和k的变异，利用最小二乘原理，试验误差最小时的μ和k应使下式取得最小值：(6-6)故有：整理得(6-7)式中：为第i个管道对应的值，为第i个管道对应的力筋空间曲线长度(m)，为第i个管道对应的力筋空间曲线包角(rad)，n为实际测试的管道数目，且不同线形的力筋数目不小于2。实际测试的数据代入式(6-7)，联立求得摩阻系数μ和k。由于吴忠黄河大桥的特殊性，应施工单位以及业主的要求决定采用理论k值来计算μ值。3测试数据的计算表6-4钢束实验测试结果钢束3号块F4基本数据x=30.35,θ=1.432,k=0.0015Nz均值4411.9Nb均值3397.9按照上述方法，由3号块F4得：0.0015×30.35+μ×1.432=In(4411.9/3397.9)(6-8)解得u=0.156.5测试结论⑴预应力管道摩阻系数实验结果是管道偏差系数测试值为k=0.0015，3号块F4钢束的管道摩阻系数测试值u=0.15。该数据为结构计算提供了实测依据。⑵管道摩阻系数测试平均值与理论值（理论值0.20）比较接近，说明管道偏差较小，现场管道布置比较到位。⑶