大噸位預應力束的孔道摩阻試驗方法及其應用_圖文

1、第22卷第12期2006年12月甘肅科技Gansu Science and TechnologyV ol.22N o.12Dec.2006大噸位預應力束的孔道摩阻試驗方法及其應用岳永青(金華市交通規(guī)劃設計研究院,浙江金華321005摘要:通過對杭州市德勝路快速路工程東段(11標PM23PM28預應力混凝土連續(xù)梁段孔道摩阻的測試,闡述了大噸位預應力束的孔道摩阻試驗方法,并根據試驗結果采取的相應處理措施,為同類型預應力現澆箱梁施工提供了工藝指導。關鍵詞:孔道摩阻;摩擦系數;位置偏差系數;張拉端;被動端;伸長量;超張拉;持荷中圖分類號:U415隨著預應力技術的飛速發(fā)展,大跨徑多聯跨的現澆預應力箱梁越

2、來越多的應用于高速公路及市政工程中,但在工程實踐中,預應力施加時控張應力與伸長量雙控卻與規(guī)范規(guī)定的數據出入較大,仔細分析其原因,主要是實際孔道摩阻損失系數與規(guī)范給定的數據不相符。隨著工程實踐反映出來的問題,目前越來越多的設計單位要求在現場測試孔道摩阻損失系數,以便于設計單位調整控制張拉應力,確保橋梁的施工質量及使用安全。但是目前許多工程技術人員對如何在現場測試孔道摩阻損失系數沒有經驗,不能很好的完成測試工作。下面通過具體的工程實例闡述孔道摩阻損失系數測試方法,并對實測的孔道摩阻損失系數如何應用做出相應的說明。1工程概況杭州市德勝路快速路工程東段(11標試驗梁段為PM23PM28預應力混凝土連續(xù)

3、梁,跨徑組合為26.5×5。梁體斷面為箱行,梁高2.0m;梁寬25m;梁體混凝土為c50級,預應力鋼筋采用符合ASTMA416(270K級標準的高強低松弛鋼絞線,單根剛絞線公稱直徑j15.24mm,標準強度1860M Pa,彈性模量1.95×105M Pa。預應力鋼束管道均采用符合塑料波紋管。該聯橋原設計為分段施工,分段張拉,現改為整體澆注,一次性張拉。由此可能造成通長預應力筋,尤其是通長彎曲預應力筋的預應力損失加大。針對目前該聯梁體的實際工藝過程,了解預應力張拉過程的各項損失,獲取梁體張拉后的有效預應力,為該段同類型橋聯施工提供工藝指導的目的。2試驗內容與試驗方法2.1試

4、驗內容孔道摩阻損失系數,即在預應力鋼筋張拉時,在預應力鋼筋所穿過的預留孔道中由于預應力鋼筋與孔道之間摩擦所產生的損失的比例系數。由于孔道摩擦損失與孔道曲線起彎角度和預留孔道位置偏差等相關,因此,孔道摩阻損失系數包含了摩擦系數和位置偏差系數k。通過試驗取得的以上摩擦系數和位置偏差系數k實際數據,為該段同類型橋聯施工提供工藝指導。2.2大噸位預應力束的孔道摩阻試驗方法張拉時,預應力鋼束與管道壁接觸面產生摩擦力引起預應力損失,稱為摩阻損失。主要有兩種形式:一是由于曲線處鋼束張拉時對管道壁施以正壓力而引起的摩擦,其值隨鋼束彎曲角度總和而增加,阻力較大。另一是由于管道對其設計位置的偏差致使接觸面增多,從

5、而引起摩擦阻力,其值一般相對較小。預應力束的伸長量可以反映預應力索的總體受拉伸長值。(1試驗方法:選取北側FB1、FZ1、FZ2號共,進行試驗。試驗的預應力束張拉端和被動端安裝壓力傳感器測試張拉噸位,計算出孔道摩阻損失?？椎滥ψ钃p失試驗傳感器安裝見圖1。FB1、FZ1、FZ2號三束鋼絞線的布置見圖2。這里需要說明的是:規(guī)范建議的預應力損失測試方法中大多數施工、試驗單位均直接采用校核的主動千斤頂、被動千斤頂的讀數來計算,但由于千斤頂讀數精確度低、誤差較大,導致試驗結果不可靠。安裝傳感器后可較精確的讀數,試驗結果相應可靠。(2孔道摩阻的計算原理: 圖1孔道摩阻損失試驗傳感器安裝示意圖張拉時,預應力

6、鋼束距主動端距離為的任意載面上有效拉力為:P x =P k e -(kx 式中:P x 計算載面預應力鋼束的拉力;P k 張拉端預應力束的拉力;從張拉端至計算載面的孔道彎角之和,以弧度計;X 從張拉端至計算載面的孔道長度,以m 計;預應力索與孔道的摩阻系數;k 孔道對設計位置的偏差系數。由上式有;A =P x /P k =e -(+kX 則有:lnA =+kx ,令Y =lnA ,由此,對于不同孔道的測量可得一系列方程式:1+kx 1Y 1=02+kx 2Y 2=0n +kx n Y n =0由于存在測試上的誤差,上列方程式的右邊不等于零,假定:1+kx 1Y 1=F 12+kx 2Y 2=F

7、 2n +kx n Y n =F n 根據最小二乘法原理,則有:(1+kx 1Y 12+(n +kx n Y n 2=ni =1(F i 2當9(F 129=0且9(F 129k=0時,(F 2取得最小值,由此可得:i 2+k x i i-y i i =0x i i +k x i 2-y i x i =0(方程組1將預應力鋼束兩端壓力荷載傳感器測得的數據通過千斤頂標定曲線換算成對應的荷載值后,即可計算得到各級荷載作用下張拉主動端至被動端的有效系數A 及其相對的Y 值。各預應倆鋼束孔道摩阻測試數據如表1、2所示。在此基礎上,將表1、2中各預應力的轉角和孔道長度值代入上述求解、k 值的線性回歸方程

8、組中,解之可得、k 值。2.3預應力鋼束的實測伸長量為了更好的了解預應力鋼束的實際伸長量,配合試驗時采用的分級張拉程序,測量每根預應力鋼束在各級荷栽下的實際伸長量。3現場試驗操作流程為了減少對正常施工的干擾,縮短試驗時間,做到試驗與施工同步的要求,將試驗操作程序與正常張拉程序相結合,試驗的操作流程如下:北側FZ2號鋼束:兩端同時張拉至0.2Pk 后,在東端按0.2P k 、0.3P k 、0.4P k 、0.5P k 、0.6P k 、0.7P k 、0.8P k 、0.9P k 、1.0P k 分級主動張拉,西端被動錨固;同步完成測試后,換成另一端主動分級張拉補足1.0P K.同步測試相應的

9、指標,最后兩端同時張051甘肅科技第22卷拉各自補足1.0P K ,持荷2分鐘后錨固。同步測試 壓力傳感器的數值。北側FZ1號鋼束:西端按0.1Pk 、0.2Pk 、0.3Pk 、0.4Pk 、0.5Pk 、0.6Pk 、0.7Pk 、0.8Pk 、0.9Pk 、1.0Pk 分級主動張拉,東端被錨固;同步完成測試后,換成另一端主動分級張拉1.0P K ,同步測試相應的指標,最后兩端同時張拉各自補足1.0貧苦,持荷2分鐘后錨固。同步測試測試壓力傳感器的數值。北側FB1號鋼束:東端按0.1Pk 、0.2Pk 、0.3Pk 、0.4Pk 、0.5Pk 、0.6Pk 、0.7Pk 、0.8Pk 、0.

10、9Pk 、1.0Pk 分級主動張拉,西端被動錨固;同步完成測試后,換成另一端主動分級張拉補足1.0P K ,同步測試相應的指標,最后兩端同時張拉各自補足1.0P K ,持荷2分鐘后錨固。同步測試壓力傳感器的數值。4試驗結果及分析4.1 大噸位預應力束的孔道摩阻試驗結果圖2各預應力束布置圖表1孔道摩阻損失試驗數據鋼束號主動端荷載等級主動端拉力P K (KN 被動端拉力P K (KN A =Px/Pk Y=-lnA北側中腹板FZ1束西端0.8P K23564950.195 1.2680.9P K 25755180.201 1.2691.0P K 29365670.193 1.262北側中腹板FB1

11、束東端0.8P K23384510.193 1.6130.9P K 26365320.202 1.5821.0P K 29015830.201 1.581北側中腹板FZ2束東端0.8P K22303370.151 1.8900.9P K 24363610.148 1.9111.0P K27784140.1491.904表2實測有效預應力與理論有效預應力比值的比較鋼束號實測平均有效預應力比值設計有效預應力比值差值(%FZ10.19640.44124.46%FZ20.19870.40720.83%FB10.14930.39424.47%由表1可看出,同處與中腹板的兩根FZ1、FZ2束,由于其所狀態(tài)

12、基本相同,張拉的有效預應力比值非常接近;邊腹板FB1束的張拉有效預應力比值小于中腹板上預應力束的張拉有效預應力比值。以上結果與預計的規(guī)律吻合,說明本次實驗所采集的數據可靠。表2列出比較實測有效預應力與理論有效預應力比值。實測值均小于計算值。設計有效預應力比值系采用設計提供的預應力筋與管道壁之間摩擦系數u 為0.20管道每米局部偏差對摩擦的影響系數K 為0.005計算所得;有效預應力的比值系指被動端與主動端的有效應力比值。根據實測的有效預應力進行分析計算,將Fz1、Fz2、Fb1的具體數據(分別為306、354、362.6度,計算時轉化為弧度;x 分別為123.014、127.278、124.1

13、74m 代入方程組1,得出如下方程組2106.74731379+2227.1065374k -30.71029479=02227.1065374+46668.974444k -641.3714916=0(方程組2151第11期岳永青:大噸位預應力束的孔道摩阻試驗方法及其應用解方程組2得出實測預應力筋與管道壁之間摩擦系數u 為0.22,管道每米局部偏差對摩擦的影響系數k 為0.003194。4.2預應力鋼束的實測伸長量對于摩阻的FZ 1、FZ 2和FB1三束預應力鋼絞線,配合試驗采用的分級張拉程序,測量每根預應力鋼束在各級荷裁下的實際單側張拉伸長量。具體如下表3預應力鋼束的實測單側張拉伸長量鋼絞

14、線編號實測伸長量(cm 設計伸長量(cm 根據實測u 、K 值計算伸長量(cm k =0.001500,u =0.20k =0.003194,u =0.22FZ143.649.9541.71FZ237.347.3339.32FB140.546.4238.58參考鐵道科學研究院西南分院橋梁室在其它橋梁上的試驗結果,本次測試數據處于中間;另外,實測伸長量與根據實測預應力筋與管道壁之間摩擦系數為0.22、管道每米局部偏差對摩擦的影響系數k 為0.003194計算的伸長量比較吻合,表明本次試驗結論是可靠的。5大噸位預應力束的孔道摩阻試驗結果的應用根據試驗結果分析,鑒于孔道摩阻損失較大,跨中截面預應力不

15、能滿足設計要求的應力。為此,組織了設計、業(yè)主、施工、監(jiān)理并邀請了杭州市有關專家進行專題討論。經過討論,一致認為由設計綜合考慮預應力各損失項對結構進行驗算,決定備用索的張拉情況,并適當提高控制張拉應力。通過驗算張拉10束備用索(設計預留了20束,同時將控制張拉應力提高3%,即由原設計要求的Pk =0.75×11860M Pa (標準強度=1395MPa 提高到Pk =0.78×1860M Pa=1451M Pa (規(guī)范要求超張拉不得超過5%。另外將持荷時間由2min 增加至5min ,并確定適當放寬雙控指標中的伸長量限制。根據該會議精神,現場重新組織張拉作業(yè),同時在部分束跨中

16、鋼絞線上粘貼應力片進行鋼絞線束的實際應力測試。采用實測的孔道摩阻及提高的控制張拉應力,另張拉10束備用索,將新采聚的數據提供給設計進行結構驗算,驗算結果表明經過上述處理,該聯箱梁滿足結構安全使用要求。實測伸長量均在計算伸長量的±6.8%以內。通過本次試驗及處理方法,及以往從事預應力工作的經驗,筆者認為在大聯跨大噸位預應力砼結構施工時需作好以下各項要求方可保證工程質量:根據現場實際施工情況進行孔道摩阻試驗;根據試驗結果由設計進行結構驗算,確定適當提高控制張拉應力的幅度及備用束的的數量、適當增加的持荷時間;要嚴格控制預應力管道的安裝精度,盡量做到平順圓滑,注意局部偏差的調整,著重防止管道

17、平面外彎曲;張拉前應逐根張拉,并在混凝土有足夠齡期時張拉;注意防止預應力筋銹蝕,張拉錨固后及時進行管道注漿;由于大聯跨預應力筋布置為連續(xù)凹凸狀,與一般的單調凹凸不同,采用規(guī)范推薦的計算伸長量公式的計算結果和實際情況存在一定的誤差,實際施工時可適當放寬預應力張拉雙控中的伸長量限制;施工期間,嚴格控制施工荷載的大小和施工部位并加強對結構的變形觀測。限于筆者的水平及經驗,本文難免存在不足,在此懇請廣大同仁指正。衷心希望本文能為大聯跨大噸位預應力砼結構施工做出一點貢獻。(上接第146頁盤庫等。數據從數據管理設備遷移到數據保護設備的過程,需要復雜的數據管理軟件,不僅要管理數據備份、數據恢復過程,還在根據不同的應用需求制定相應的策略。離線存儲作為保障數據安全的主要方法,仍然是十分必要的一種存儲備份手段。通過以上分析,可以肯定目前虛擬磁帶庫技術是當前宣傳檔案數字化數據存儲備份系統(tǒng)中值得推廣使用