采用塑料波纹管制孔的长大吨位预应力孔道摩阻系数试验

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概述后张法预应力管道成孔国内目前普遍采用金属波纹管及橡胶抽拔管，采用塑料波纹管成孔应用较少。塑料波纹管的密封性优于金属波纹管，摩阻系数小于铁皮管及橡胶抽拔管。管道的摩阻系数取值不论何种管道成孔均有一定的范围，尤其是塑料波纹管，其取值范围设计规范为0.14～0.17,实际设计取值0.12～0.22。管道的摩阻系数除与自身材料的摩阻系数有关外，与施工过程中诸多不确定因素及施工水平的差异有关。首次将塑料波纹管成孔应用于70m预制箱梁，因而张拉前进行管道摩阻测试，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，同时准确掌握塑料波纹管实际摩阻系数，为设计提供依据。xx跨海大桥70m预应力混凝土箱梁为后张法预应力混凝土结构，预应力钢绞线采用φj15.24mm(单根截面积1.4cm2)高强度低松弛钢绞线，标准强度1860MPa，Eg＝1.95×105MPa，锚下张拉控制应力=1395MPa。纵向预应力束22-φj15.24管道采用内径100mm高密度聚乙烯波纹管成孔，纵向预应力束19-φj15.24管道采用内径100mm高密度聚乙烯波纹管成孔。纵向预应力束22-φj15.24、19-φj15.24采用群锚锚具，均为两端张拉。箱梁纵向预应力束布置及管道相关参数见表1。表1纵向预应力束布置及管道相关参数表扰钢束编号抖钢束规格病束数醉管道长葛度快L(cm)幻管道曲线角萝θ扩（度）遗管道曲线角淋θ农（葱ra把d改）颠位置种备注洽V1偏22臣-妇φ痕j熄15.24董2投6949.0开30士0.5236欢腹板续测试管道峡V2读22珍-款φ浊j吵15.24洋2说6958.1捞30氧0.5236息腹板切V3霉12程-均φ有j锅15.24核2李7503.9棵14剂0.2443衔腹板合拢束恢V4泉22号-荡φ亮j振15.24蒸2节6940.6逮30槽0.5236蜻腹板疑V5屠22之-菠φ方j恭15.24帅2位6947.1承62算1.0820箩腹板奉测试管道辆Z1坐19遵-侵φ嚼j京15.24玻2博6837.1询8岭0.1396绸底板崖已完成测试德Z2据19日-桂φ擦j男15.24保2摆6837.1出31.陶3娇0.54跟62后底板母Z3餐19亲-迁φ粪j漏15.24喊2秧6828.6堡31.利3叼0.54巴62霸底板新已完成测试赌Z4牌12蚕-侵φ妄j坦15.24码4猫7644.4趋20.4搂0.3560俩底板合拢束芳Z5辱12资-左φ姐j旋15.24度4挺7643.5析30骗0.5236其底板合拢束钻Z6犯19颜-忽φ滥j秩15.24蛇2细6827.2稳8修0.1396冈底板规范要求塑料波纹管内截面面积与钢绞线截面面积比至少为2～2.5。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2。表2波纹管内截面面积与钢绞线截面面积关系表暑序号梳波纹管类型朵截面面服积腊S盖1纵(特cm牲2济)心钢绞线类型宫钢绞线截面面花积笑S室2秆(束cm究2宽)争比唤值振(铜S冒1爪/S朗2旁)瑞1柜Φ开=呀100mm登78.54浓22麻-慧φ访j灌15.24帆30.8糕2.55麦2威Φ蚀=眯100mm乓78.54虑19伟-钻φ题j费15.24怠26.6斥2.95设计管道局部偏差影响系数k=0.0015、摩擦系数μ=0.12。预应力束沿梁长通长布置，有腹板弯束和底板弯束两种。其中腹板弯束采用22-φj15.24钢绞线，锚固在梁两端腹板上；底板弯束采用19-φj15.24钢绞线锚固在梁两端底板上。2 基本原理2.1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部分。理论上讲，直线管道无摩擦损失，但管道在施工时安装误差、振捣及混凝土的冲击等原因造成管道变形或移位，并非理想顺直，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，该部分称为弯道影响，随力筋弯曲角度的增加而增加。直线管道的摩阻损失较小，曲线管道的摩擦损失由两部分组成相对较大。2.2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规范》(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：(2-1)式中———张拉端钢绞线锚下控制应力(MPa)；μ———预应力钢筋与管道壁的摩擦系数；脸θ——灾—旺敬从张拉端至计元算截面曲线管城道部分切线的唉夹角之肉和枪(rad芦)泰；种k叙——禽—秘箱管道每米局部篮偏差对摩擦的当影响系数；件x裕——喝—阀徐从张拉端至计案算截面的管道撞长度，可近似霉地取该段管道悬在构件纵轴上久的投影长辽度短(m推)钱。茶根据姥式秃(2-1闸)葡推悟导奸k留和孝μ茫计算公式，设解主动端压力传颂感器测试值为浊P科1俭,乌被动端为茫P筑2荐，此时管道长旨度为桥,帆携θ涛为管道全长的非曲线包角，考扑虑戒式驻(2-1放)滋两边同乘以预壤应力钢绞线的歇有效面积，则闪可得：屈葱熟兰化盏脆转改即尝：肌魂顺辜吉禁兵伍茎(举2-灶2厉)客两边取对数可懒得星;轰西也戚局京槽怀孩(李2-趁3值)令,则启翻运由此，对不同妹管道的测脆试陪可得一系列方嫂程式：狠昂尽即康严貌件即诞漏汇别即惠份由于测试存在录误差，上式右吉边不会为零，匪假设割则利用最小二涌乘法原理有：回烛汁仿蝶替(乳2-吹4痕)假当岩忽筋乱但轮困决准夹跨(谣2-修5才)氏时，氧取得最小值。燕由摧式添(胃2-栗4薄)贸、降(芽2-艳5且)较可得：翠凑舞勺搜(沿2-迅6否)云解方程单组誉(2-6右)暖得胀k际及颜μ质值。振3缠迁案试验愈内容和雨方法瞧3.1壶锻测试内兄容扎贪分别对拿腹若板筝V4吵、鼓V5页束、底艳板振Z特1贤、旺Z庆3葬束脂j屑进行了测试，课主要通过测定臂管道张拉束主型动端与被动端命实测压力值，爪采用二元线性絮回归的方法未计算尼偏差系况数肚k韵和摩擦系容数汽μ鄙。节3.2淡顷测试仪器及元另件控桥试验时所用的门张拉设备与实援际施工时所用兔设备相同：张婶拉千斤顶为广予西柳州物OVM拉公司生产的晋YCW500监A呆型千斤顶，代油压表精度初为昂1.砌5项级葵。砌压力传感器为开上海华东仪器什厂生产逆的量程船为陆6000k的N声、灵敏度盐为叠1k困N察的丽负荷钩传感器陶（茧2箱台）燃，测试仪器为怒该公司的愉GGD-3躺8顿型显示器矛（泡2陈台）们。夺3.接3丛招挽测试方单法负趋3.秆3巩.1奖落管道摩阻测试火试验采用的单端张拉才的方法，通过颤被动端与主动凭端传感器读数殊的比值来分析料实际息管酸道摩阻休的脚情况。铜22皱-拔φ肝j耳15.2缴4肾预应力钢绞线民分绣8东级加载粉,可试验时预应力掀钢绞线困从虚500kN层拉紧到疏43庄00牧k极N拿（米接近错设计张拉力）错。扒19拴-予φ姨j店15.2舅4仅预应力钢绞线款分料8俩级加瓣载烛,猛居试验时预应力劳钢绞线从虹45替0k怀N眯拉辣到秀3700k节N封（接近设计张春拉力），吊试验时根据千片斤顶油表读数胖控制张拉荷载篇级，蜡由于每台千斤使顶最大行程为进200mm颂，而按设计吨糊位张拉时，预露应力钢退绞线伸长量达扰460道m跨m糊～辜480莲m披m密，故必须在主控动端安装达三拼台千斤顶，被疼动端安装一台旺千斤顶（轨见忧图贼1滑）筐。隔分级测试预应错力束张拉过程笋中主动端与被浸动端的荷载，腿并通过线性回驾归确定管道被岸动端和主动端袖荷载的比值，躬然后利用二元仔线性回归的方刻法确定预应力问管道压的用k乖、惹μ乖值。文图司1洪朗管道摩阻试验疤示意图谱以一端作主动威端，一端作被累动端逐级加载挺，两端均读取袋传感器读数，稍并测量钢绞线净伸长量，每个营管道张拉僻二串次。之后调换证主动端与被动非端位置，用同在样的方法再做壶一遍。胜4蔑险绝试验数据处理造分析醋4.1壳管道摩阻但试验数据扶分析趁根据双所得活的被V回1膊、筛V5亲及耐Z琴1砌、枕Z3懂四个管道死被动端与主动既端的实测数据馒，通过线性回吴归确定其比值晋，义以盈V套1检为例，进行描数据回归分析针如下坡图晚2.果图暑2溪V无1悼束线性回归分潜析适锄魔间得出各点主动瓣端与被动端比遵值如下阅表充3饰表洒3残槐睁管道摩阻测试针计算结果级钢束乳编号惕管道长供度摇L(m)口起弯角蝇度腔(坊rad)夸按设计违P愤2知/P壶1愈计算值宴按规范残P下2症/P宏1处计算值桐P岁2慢/P林1邮实测回归值规1份2笑3壤4习V1针69.49著0.5236膀0.8461当0.8243面~0.837协3禽0.9196那0.9212狡0.8712犁0.8506芹V5蹄69.471左1.082傲0.7913者0.7497令~0.774漂4刺0.8656良0.8802胖0.8392感0.8310黎Z1姥68.270爱0.1396嘱0.8877舟0.881抖5榨～勿0.8852殿0.9428容0.939鸡Z3凡68.286台0.5462高0.8454淘0.822野6封～微0.8362亭0.8543冻0.8452殃由表品3战中使P垃2踪/P迅1达实测回归值结矿果，根据柔式近2-配6包按最小二乘法膀原理计算管道倒摩阻系数售k宴和架μ无值，计算泳过程及盖分析淡结果见表渔4茧、批5轿、哄6.剥表土4好沈报管道摩阻系数绕计算笨表册钢束编号快l共i(m)住θ卵i(r歼ad)爆P缸2找/P圾1拆y舒i启θ丢2钢i张θ夸ili晃y苍i宝θ负i勾l贿2犬i衣y踏i躺l弊i氏V1烫69.49债0.5236柴0.9196葬0.0838材0.2742提36.385渴0.0439服4828.8伴6教5.824厦0.9212赏0.0821川0.2742继36.385撇0.043霞4828.8遍6差5.704僵0.8712刺0.1379窑0.2742灰36.385浊0.0722沉4828.8苦6绢9.582古0.8606亲0.1501否0.2742坦36.385纸0.0786缩4828.8劲6自10.43湿V5彼69.471把1.082祖0.8656利0.1443胀1.1707咸75.168愚0.1562拜4826.2蔽2脆10.03春0.8802破0.1276非1.1707桶75.168技0.1381项4826.2旗2警8.865割0.8392识0.1753姿1.1707央75.168返0.1897怒4826.2钩2爽12.18纽0.831木0.1851世1.1707版75.168品0.2003强4826.2编2疏12.86洁Z1借68.27城0.1396妥0.9428挽0.0589锤0.0195锣9.5305壳0.0082堂4660.7币93鼓4.021叫0.939售0.0629猴0.0195不9.5305贫0.0088玩4660.7愚93汉4.297零Z3驴68.286初0.5462镇0.8543尺0.1575辅0.2983基37.298吃0.086属4662.9絮78矛10.75因0.8452根0.1682婆0.2983很37.298后0.0919重4662.9顿78肌11.48衬Σ墨6.4152定539.87词1.1168泰57267.仇86高106库表译5祸漠管道摩阻系数证计算结果竖实测计算值辨设计值卸规范值灌k掠μ皇k舟μ渔k衡μ束0.0010洗2悄0.089受0.0015捞0.12躲0.0015箩0.1爬4止～痕0.17禾表伍6趣斗管道摩阻计算舌结果比较表姨钢束希编号悦实坝丧测虚设腹织计茫规团塑范享管道摩阻力财(弓kN)居管道摩阻力杆锚下控制力缓(宽%唯)伐管道摩阻力懒(债kN)裤管道摩阻力插锚下控制力漂(敲%颠)出管道摩阻力剃(啊kN)报管道摩阻力爸锚下控制力久(台%磁)乖V1协476琴11.08尊661顽15.39党69肠9蛛～量755身16.2壁7庭～姜17.57稼V5松661亦15.39布897灯20.87孟96捆9驳～抛1076竿22.5够6呆～载25.03葱Z1外292制7.88蜻417节11.23为42贪6列～句440忘11.4粪8撞～包11.85贩Z3集414崇11.15呆574旷15.46刚60陪8蕉～故658收16.3刚8虏～希17.74袜以上是第二次饮管道摩阻试验努所得结果。佛戴裕岔以第一次管道亭摩阻试验根据收其回归分析享得巩κ妙、持μ扇值见晚表古9.表9袭计算值锈设计值封κ缩μ骆κ疫μ闪0.0002可0.3863己0.0015雀0.12精从表支5是可见，实测的道管道局部偏差律影响系数贯k做值绑0.001隔0释2鸣小于设计和规甩范巨的跳0.001之5青，实测的管道聚的摩擦系脂数葛μ眨为缺0.业08擦9厨，数也川比设计剂与规范规定值傲均小。讽从表巧9两其跑K吩值与设