有效预应力测试方案演示教学

1、 襄樊市内环线工程汉江五桥有效预应力测试研究方案中铁大桥局集团武汉桥梁科学研究院有限公司二 o 一一年九月 目 录12345概述 1测试研究目的 2测试研究依据 2测试研究内容 3测试研究方法 55.1 孔道摩阻损失测试 55.2 锚圈摩阻口损失85.3 锚固回缩损失测试 85.4 应力传递时间测试 95.5 初始张拉力的确定 95.6 有效预应力 1067拟提交的成果 10测试研究费用 10 1 概述江汉五桥属于襄樊市内环线工程（东津营盘段）b1 标。其引桥包含洲上、岸上引桥及坡道桥工程。其中东岸引桥长 352.2m，西岸引桥长 317.2m，洲上引桥主线桥长 1390m。桥梁结构为分幅布置

2、，岸上引桥单幅桥宽 l3.0m，洲上引桥主线桥单幅桥宽 13.025.5m。江汉五桥洲上引桥主线桥为等高度连续箱梁，跨径布置为 (245)+3(350) +(450)+3(350)+450=1390m，共 9 联，编号依次为 z1z9 联。江汉五桥岸上引桥为等截面连续箱梁，其中东岸引桥跨径布置为 2(335)+(435)=350m，共 3 联，编号依次为 e1e3 联。西岸引桥跨径布置为 3(335)=315m，共 3 联，编号依次为 w1w3 联。江汉五桥道路等级为城市主干道 i 级，汽车荷载为公路 i 级，计算行车速度v=60km/h。岸上引桥双向 6 车道；洲上引桥主线桥双向 68 车道

3、。江汉五桥的岸上引桥和洲上引桥纵、横向预应力束采用高强度低松弛钢绞线，标准强度 f =1860mpa。张拉控制应力为 0.75f =1395mpa，公称直径pkpk15.2mm，公称面积 139mm ，弹性模量 e =1.9510 mpa。预应力束采用夹片锚s25p锚固体系，金属波纹管成孔。岸上引桥箱梁纵向预应力钢束规格有 17- 15.2、s12- 15.2 及 9- 15.2 钢绞线，分别布置在箱梁腹板、顶板及底板上；洲上引ss桥箱梁纵向预应力钢束采用 19- 15.2、12- 15.2、9- 15.2 钢绞线，分别布sss置在箱梁腹板、顶板及底板上。岸上引桥采用钢管桩支架法现浇施工。洲上

4、引桥除z9 联采用支架逐孔施工外其余均采用支架法现浇施工。张拉预应力时要求混凝土强度及弹性模量达到设计值的 90%以上，且养护龄期不少于 7 天。预应力张拉顺序严格按照施工图要求顺序进行张拉。预应力钢束采用两端张拉时，两端应保持对称张拉，并保 持同步。箱梁预应力束张拉顺序为：横梁横向束桥面板横向束一一腹板纵向束一一底板纵向束一一顶板纵向束。腹板从高处束开始向低处束顺序张拉，底板束先中间后两侧。左右腹板束及顶、底板束均沿箱梁中心线对称张拉。所有预应力束张拉均要求按伸长量与张拉力双控，以张拉力为主，以张拉伸长量作为校核，要求实测伸长量与设计伸长量两者误差在+6%以内。设计提供的钢绞线伸长量是以初张

5、拉应力为 0.2 时为测量起点计算。con2 测试研究目的通过对襄樊市内环线工程汉江五桥引桥现浇连续箱梁的长预应力钢束进行系列测试，分别提供预应力钢束锚圈口摩阻损失、锚固回缩损失、有效预应力、预应力传递时间及初始张拉力测试结果；将实测有效预应力与设计值进行比较，若不满足设计要求，则提出合理的提高有效预应力的措施，并根据测试结果对汉江五桥引桥的长预应力初始张拉力参考值及张拉持荷时间提出合理的建议，用以指导实桥施工。同时，测试成果也为今后长预应力束的设计和施工提供重要的参考。3 测试研究依据（1）襄樊市内环线工程（东津营盘段）b1 合同段两阶段施工图设计（2）公路桥涵设计通用规范（jtg d60-

6、2004）（3）公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（jtg d62-2004）（4）公路桥涵施工技术规范（jtg/t f50-2011） 4 测试研究内容本项目测试研究的内容主要包括以下几项：（1）锚圈口摩阻损失测试；（2）锚固回缩损失测试；（3）有效预应力及应力传递时间测试；（4）伸长量测量及初始张拉力的确定。拟选择洲上引桥 z3、z5 联、岸上引桥 e2 联的预应力束进行有效预应力测试研究，这几联的长度分别为 150m、200m、105m，均有超长的预应力钢束，并且包括了 19- 15.2、17- 15.2、12- 15.2、9- 15.2 四种不同型号的预应ssss力钢束，具有一定

7、的代表性。洲上引桥 z3 联z3 联单幅箱梁纵向预应力束有 10 根腹板束、24 根顶板束、12 根底板束，编号分别为 f1f5、t1t4、b1b4，f 代表腹板束，t 代表顶板束，b 代表底板束。各束规格如表 1 所示。表 1 z3 联单幅箱梁纵向预应力束表钢束编号规格束数每束管道长度(cm)13979.8张拉方式两端张拉两端张拉两端张拉两端张拉两端张拉单端张拉单端张拉19- 15.2s19- 15.214226.3s19- 15.214473.6s19- 15.214721.0s19- 15.214968.4s9- 15.211375.5s9- 15.211375.5st3t4881179

8、.51179.5单端张拉单端张拉s12- 15.2s b1b2b3b4442214596.614596.63806.63806.6单端张拉单端张拉单端张拉单端张拉sss12- 15.2s洲上引桥 z5 联z5 联单幅箱梁纵向预应力束有 10 根腹板束、32 根顶板束、12 根底板束，编号分别为 f1f5、t1t4、b1b4。各束规格如表 2 所示。表 2 z5 联单幅箱梁纵向预应力束表钢束编号f1规格束数2每束管道长度(cm)18999.119245.219492.619740.019987.316375.516375.51179.5张拉方式两端张拉两端张拉两端张拉两端张拉两端张拉单端张拉单端

9、张拉单端张拉单端张拉单端张拉单端张拉单端张拉单端张拉19- 15.2sf219- 15.22sf319- 15.22sf419- 15.22sf519- 15.22st19- 15.24st29- 15.24st312- 15.2st412- 15.21179.5sb19- 15.2sb29- 15.24sb312- 15.22sb412- 15.223806.6s岸上引桥 e2 联e2 联单幅箱梁纵向预应力束有 8 根腹板束、18 根顶板束、16 根底板束，编号分别为 f1f4、t1t4、b1b4。各束规格如表 3 所示。 表 3 e2 联单幅箱梁纵向预应力束表钢束编号f1规格束数2每束管道

10、长度(cm)9724.7张拉方式两端张拉两端张拉两端张拉两端张拉单端张拉单端张拉单端张拉单端张拉单端张拉单端张拉单端张拉单端张拉sf22sf3210218.810466.29877.4sf42st12st24st38st44sb1610098.010098.010098.03118.0sb29- 15.26sb39- 15.22sb49- 15.22s这几联箱梁中顶板预应力钢束 t1t4 和底板预应力钢束 b1b4 孔道弯角很小，且有的长度还很短，均不是此次研究的对象。本次测试对象为长预应力束，因此，选取这几联中的腹板钢束进行有效预应力测试，具体为z3、z5 联箱梁中 f1、f3、f4 或 f

11、5 中每联选取三束，e2 联箱梁中 f1f4 中共选取三束，包含了 19- 15.2、17- 15.2 两种型号的预应力钢束。ss5 测试研究方法5.1 孔道摩阻损失测试（1）孔道摩阻损失的组成张拉时，预应力钢束与管道壁接触面间产生摩擦力引起预应力损失，称为孔道摩阻损失。主要有两种形式：一是由于曲线处钢束张拉时对管道壁施以正压力而引起的摩擦，其值随钢束弯曲角度总和而增加，阻力较大；另一是由于 p = p e mq-( +kx)xkxp 张拉端预应力束的拉力；kmk 孔道对设计位置的偏差系数。xk+ kxa，mq0111mq0222mmq0nnn 由于存在测试上的误差，上列方程式的右边不等于零，

12、假定：mqkx y+ - = df1111mq+ kx -y = df2222mmq+ kx -y = dfnnnn根据最小二乘法原理，则有：n(mq + kx -y ) +l + (mq + kx -y ) = (df )222111nnnii=1 (df )2 (df )20 (d )2f 取得最小值，当= 且= 0 时，iimk由此可得： m qqq 02+ k x - y =ii ii im q0x+ k x - y x =2i iii i解方程组即可得 、k 值。m锚具压力传感器压力传感器锚具弯索千 斤 顶工具锚锚具图1 孔道摩阻试验方法压力传感器压力传感器试验方法：试验的预应力束张

13、拉端和被动端安装压力传感器测试张拉吨位，锚具根据传感器读数，计算出孔道摩阻损失。孔道摩阻试验方法见图1。千 斤 顶直索根据不同形状、不同长度的预应力束的测试结果，通过最小二乘法可统计工具锚 出钢筋与管道壁的摩擦系数和孔道偏差系数 k。5.2 锚圈摩阻口损失张拉时锚具与预应力钢束之间发生摩擦及锚具本身的变形引起的预应力损失称为锚圈口摩阻损失。试验方法：试验时在预应力钢束两端各安装 2 个压力荷载传感器，一个安置在工作锚锚具内，一个在工作锚锚具外，张拉时主动端锚具内外传感器测得的荷载差值即为锚圈口摩阻损失。锚圈口摩阻损失测试方案示意图见图 2。在选取的几联试验箱梁中，每一种型号的试验预应力钢束各选

14、取两束，进行锚圈口摩阻损失的测试，即 19- 15.2、17- 15.2 两种型号各选择两束进行ss测试。锚垫板压力传感器千斤顶工作锚工具锚图 2 锚圈口摩阻损失试验方法5.3 锚固回缩损失测试在锚固预应力钢束的时候，钢束端头拉力从千斤顶传给锚具，不可避免地要引起钢束少量的回缩，承压的锚垫板也可能被压进梁端混凝土，这些原因引起钢束缩短，从而引起预应力损失，称为锚固回缩损失。试验方法：试验时在预应力钢束张拉端的工作锚具与锚垫板之间各安装压 力荷载传感器，张拉至设计吨位后，测量传感器锚固前和锚固后的数值，换算成对应的荷载，传感器各自锚固前、后测得的荷载差值即为锚固回缩损失。图 3 锚固回缩损失测试

15、方法5.4 应力传递时间测试预应力钢束张拉应力传递时间测试方法：z3、z5、e2 联各选择两束腹板预应力钢束，在两端锚下安装压力荷载传感器，先两端同时张拉至 10%设计张拉控制力，然后一端封闭一端张拉，分级张拉顺序为：00.2p 0.5p 0.8p 1.0p ，每级荷载张拉到位后进行持荷，持kkkk荷时间以被动端压力荷载传感器的读数稳定为准。每级张拉荷载下测读并记录两端压力荷载传感器读数，以及读数至稳定的时间长短。5.5 初始张拉力的确定在 z3、z5、e2 联上各选两束试验预应力钢束，两端均安装压力荷载传感器，试验时一端封闭作为被动端，一端主动张拉，按每级 5%的设计张拉控制力分级张拉，每张

16、拉到位后持荷至两端传感器读数稳定，然后记录两端传感器读数，并同时记下伸长量。通过绘制伸长量和张拉力的关系曲线，并结合被动端应力测试结果，以伸长量和张拉力开始成近似线性关系，且被动端产生了一定的初 始预应力时的张拉力作为初始张拉力。5.6 有效预应力根据上述各类型预应力钢束的实测孔道摩阻系数、锚圈口摩阻损失、锚固回缩损失，计算出长预应力钢束两端张拉时中间位置的有效预应力。6 拟提交的成果（1）19- 15.2、17- 15.2 两种型号预应力锚具的锚圈口摩阻损失。ss（2）试验预应力钢束锚固回缩损失测试结果。（3）试验长预应力钢束初张力测试结果及建议。（4）试验预应力钢束张拉锚固后的锚下及跨中有效预应力。（5）试验预应力钢束张