摩阻试验报告讲述.docx

? 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)工程咨询有限公司? 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。? 杭州湾跨海大桥北引桥(50+80+50)m预应力连续箱梁为后张法预应力混凝土结构，纵向预应力按照美国ASTM?A416-97（270级）标准采用直径为φj15.24mm钢绞线，抗拉标准强度byR1860MPa，弹性模量Ey＝1.95×105MPa的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12-7φ5钢绞线，钢束的锚下控制张拉力为2344kN。12-7φ5钢绞线采用内径φ76mm的波纹管制孔，15-12锚具锚固。除部分端孔顶、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 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1.2。 表1.2?波纹管内截面面积与钢绞线截面面积关系表? 设计管道局部偏差影响系数k=0.0015、摩擦系数μ=0.25。预应力束沿试验节段梁长通长布置，其中腹板弯束采用12-7φ5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规范》； (2)《公路桥涵施工技术规范》（JTJ?041-2000）； (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)《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)其他相关资料规范。 3 基本原理? 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部分。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，而曲线管道的摩擦损失由两部分组成，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规范》(JTG?D62—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： ??????????????(3-1)? 式中?———张拉端钢绞线锚下控制应力(MPa)； ———?预应力钢筋与管道壁的摩擦系数；? ?? ———?从张拉端至计算截面曲线管道部分切线的夹角之和(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μ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l,θ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，则可得： 即：?????????????(3-2)? 两边取对数可得： (3-3) 令,则： 由此，对不同管道的测量可得一系列方程式： 由于测试存在误差，上式右边不会为零，假设 则利用最小二乘法原理，同时令?有 (3-4) 当 (3-5) 时，取得最小值。 由式(3-4)、(3-5)可得： (3-6) 式中：为第i管道对应的值，为第i个管道对应的预应力筋空间曲线长度(m)，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μ