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-(kx5)e(3-1)式中Con(MPa);N预应力钢

6、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即口力kl1一y1u0乜

7、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=?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=PiP:(kD153127021621011576於1314728B55251|1X9120(5632523551556719|第次张挺(arn1；l26(I2i；4G1工J.J)THP111tft!4E.tTh主用J设PM北械动端P：市2AP=PnP：(kN)1509412971837

8、74期12190462721145011063445172S12M432根据表5.4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ri-1F菜,次第一欹上升N1325431047074090.MB&41踮130764J0757207S他他0703S070650.7065弱990,S7J6073B30,6132-08347077

9、35.76fi7抵酗N150733107257由表5.5中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.933200550J4741.096426.52S03耳

10、45例.费5g30.70630J4771.09(5426应O.340230230152022O10256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K1363627.0

11、760725.91低他N13高蒯N155SC25.00双24.17低侧N15从表5.7可见,实测的管道局部偏差影响系数k、摩擦系数科分别为0.00138、0.268,这与设计值0.0015、0.25极为接近.从表5.8所计算的管道摩阻力,实测和设计相比拟看,四个管道按实测值计算平均比按设计值计算大0.995%,实测管道摩阻力较设计略大,差值影响是在工程允许范围之内的.6结论1 .实测管道局部偏差影响系数k值为0.00138,管道摩擦系数以为0.268.2 .根据表5.6中计算实测管道摩阻力和设计计算管道摩阻力比拟来看,二者非常接近,按实测值计算平均比按设计值计算大0.995%.说明管道整体线形较为顺畅,满足设计要求.3 .据此,建议在正式张拉按设计管道摩阻系数进行计算.附件1测试记录表格表1孔道摩阻试验记录表工程工程主动端传感器编号读数仪编号施工单位被动端传感器编号钢束编号厅P福裁(t)主动端P1(kn)被动端P2(kn)PP=P1-P