預(yù)應(yīng)力摩阻損失測(cè)試試驗(yàn)方案講解

預(yù)應(yīng)力摩阻損失測(cè)試試驗(yàn)方案山東鐵正工程試驗(yàn)檢測(cè)中心有限公司二0—0年十一月八日目錄TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"1．概述 1\o"CurrentDocument"2.檢測(cè)依據(jù) 1\o"CurrentDocument"3.檢測(cè)使用的儀器及設(shè)備 1\o"CurrentDocument"4．孔道摩阻損失的測(cè)試 1測(cè)試方法 1\o"CurrentDocument"試驗(yàn)前的準(zhǔn)備工作 3\o"CurrentDocument"試驗(yàn)測(cè)試步驟 3\o"CurrentDocument"數(shù)據(jù)處理方法 4\o"CurrentDocument"注意事項(xiàng) 6\o"CurrentDocument"5．錨口及喇叭口摩阻損失測(cè)試 6測(cè)試方法 6\o"CurrentDocument"測(cè)試步驟 7附件1.測(cè)試記錄表格 錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。1．概述預(yù)應(yīng)力摩阻測(cè)試包括錨口摩阻、管道摩阻、喇叭口摩阻三部分。預(yù)應(yīng)力摩阻損失是后張預(yù)應(yīng)力混凝土梁的預(yù)應(yīng)力損失的主要部分之一，對(duì)它的準(zhǔn)確估計(jì)將關(guān)系到有效預(yù)應(yīng)力是否能滿(mǎn)足梁使用要求，影響著梁體的預(yù)拱變形，在某些情況下將影響著橋梁的整體外觀等。過(guò)高的估計(jì)會(huì)使得預(yù)應(yīng)力張拉過(guò)度，導(dǎo)致梁端混凝土局部破壞或梁體預(yù)拉區(qū)開(kāi)裂，且梁體延性會(huì)降低；過(guò)低的估計(jì)則不能施加足夠的預(yù)應(yīng)力，進(jìn)而影響橋梁的承載能力、變形和抗裂度等。預(yù)應(yīng)力管道摩阻損失與管道材料性質(zhì)、力筋束種類(lèi)以及張拉工藝等有關(guān)，相差較大，最大可達(dá)45%。工程中對(duì)預(yù)應(yīng)力管道摩阻損失采用摩阻系數(shù)口和管道偏差系數(shù)k來(lái)表征，雖然設(shè)計(jì)規(guī)范給出了一些建議的取值范圍，但基于對(duì)實(shí)際工程質(zhì)量保證和施工控制的需要，以及在不同工程中其管道摩阻系數(shù)差別較大的事實(shí)，在預(yù)應(yīng)力張拉前，需要對(duì)同一工地同一施工條件下的管道摩阻系數(shù)進(jìn)行實(shí)際測(cè)定，從而為張拉時(shí)張拉力、伸長(zhǎng)量以及預(yù)拱度等的控制提供依據(jù)。摩阻測(cè)試的主要目的一是可以檢驗(yàn)設(shè)計(jì)所取計(jì)算參數(shù)是否正確，防止計(jì)算預(yù)應(yīng)力損失偏小，給結(jié)構(gòu)帶來(lái)安全隱患；二是為施工提供可靠依據(jù)，以便更準(zhǔn)確地確定張拉控制應(yīng)力和力筋伸長(zhǎng)量；三是可檢驗(yàn)管道及張拉工藝的施工質(zhì)量；四是通過(guò)大量現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試，在統(tǒng)計(jì)的基礎(chǔ)上，為規(guī)范的修改提供科學(xué)依據(jù)。檢測(cè)依據(jù)（1） 《公路橋涵鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》（TB10002.3—2005）（2） 《公路橋涵施工規(guī)范》（TB10203-2002）（3） 擬測(cè)試梁的設(shè)計(jì)圖紙檢測(cè)使用的儀器及設(shè)備（1）2臺(tái)千斤頂、2臺(tái)高壓油泵，2塊0.4級(jí)精密壓力表。（2） 2臺(tái)傳感器，1臺(tái)讀數(shù)儀，2根配套連接線纜。（3） 對(duì)中專(zhuān)用工裝。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)條件確定。（4） 工具錨2套，工作錨1套，配套限位板1塊。（5） 0.5mm精度鋼板尺2把，記錄用夾板2個(gè)，鋼筆2，計(jì)算器1,記錄紙若干。4．孔道摩阻損失的測(cè)試管道摩阻常規(guī)測(cè)試方法以主被動(dòng)千斤頂法為主，該方法主要存在測(cè)試不夠準(zhǔn)確和測(cè)試工藝等問(wèn)題。其一：由于千斤頂內(nèi)部存在摩擦阻力，雖然主被動(dòng)端交替測(cè)試可消除大部分影響，但仍存在一定的影響；其二：千斤頂主動(dòng)和被動(dòng)張拉的油表讀數(shù)是不同的，需要在測(cè)試前進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)定被動(dòng)張拉曲線；其三：在測(cè)試工藝上，力筋從喇叭口到千斤頂張拉端的長(zhǎng)度不足，使得力筋和喇叭口有接觸，產(chǎn)生一定的摩擦阻力，也使得測(cè)試數(shù)據(jù)包含了該部分的影響。為解決上述問(wèn)題，保證測(cè)試數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確，使用壓力傳感器測(cè)取張拉端和被張拉端的壓力，不再使用千斤頂油表讀取數(shù)據(jù)的方法。為保證所測(cè)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確反映管道部分的摩阻影響，在傳感器外采用約束墊板的測(cè)試工藝，其測(cè)試原理如圖1所示。采用該試驗(yàn)裝置，由于力傳感器直接作用在工具錨或千斤頂與梁體之間，因此各種壓縮變形等影響因素在張拉中予以及時(shí)補(bǔ)償，同時(shí)測(cè)試的時(shí)間歷程比較短，避免了收縮與徐變等問(wèn)題，因而兩端力的差值即為管道的摩阻損失。另外，為減少測(cè)試誤差，采用固定端和張拉端交替張拉的方式進(jìn)行，即測(cè)試過(guò)程中完成一端張拉后進(jìn)行另一端的張拉測(cè)試，重復(fù)進(jìn)行3次，每束力筋共進(jìn)行6次張拉測(cè)試，取其平均結(jié)果。測(cè)試試驗(yàn)過(guò)程中應(yīng)均勻連續(xù)地張拉預(yù)應(yīng)力筋，中途不宜停止，防止預(yù)應(yīng)力筋回縮引起的誤差。傳感器以及千斤頂安裝時(shí)應(yīng)確保其中軸線與預(yù)應(yīng)力筋的中軸線重圖1管道摩阻測(cè)試原理該測(cè)試方法與常規(guī)測(cè)試方法比較主要特點(diǎn)如下：測(cè)試原理正確：圖1中約束墊板的圓孔直徑與管道直徑基本相等，如此可使力筋以直線形式穿過(guò)喇叭口和壓力傳感器，力筋與二者沒(méi)有接觸，所測(cè)數(shù)據(jù)僅包括管道摩阻力，保證了管道摩阻損失測(cè)試的正確性。而常規(guī)測(cè)試中所測(cè)摩阻力包括了喇叭口的摩阻力，測(cè)試原理上存在缺陷。數(shù)據(jù)準(zhǔn)確可靠：采用穿心式壓力傳感器提高了測(cè)試數(shù)據(jù)的可靠性和準(zhǔn)確性，不受張拉千斤頂?shù)挠绊?。?） 安裝簡(jiǎn)單，拆卸方便：實(shí)測(cè)中僅使用一個(gè)千斤頂，被動(dòng)端不再安裝千斤頂，使得測(cè)試安裝工作量大為減小。實(shí)測(cè)時(shí)預(yù)先將千斤頂油缸略加頂出，以便拆卸張拉端夾片；被動(dòng)端夾片的拆卸待張拉千斤頂回油后，搖晃力筋即可拆卸夾片。（4） 力筋可正常使用：從喇叭口到壓力傳感器外端，力筋與二者沒(méi)有接觸，不會(huì)對(duì)這部分力筋造成損傷，即兩個(gè)工作錨之間的力筋沒(méi)有損傷，可以正常使用。（5） 對(duì)于較長(zhǎng)的預(yù)應(yīng)力鋼束，如果千斤頂?shù)男谐滩蛔銜r(shí)，為避免重復(fù)倒頂引起預(yù)應(yīng)力鋼筋回縮造成的誤差，可以采取在張拉端用2臺(tái)千斤頂串聯(lián)后同時(shí)張拉。試驗(yàn)前的準(zhǔn)備工作（1）原始數(shù)據(jù)收集。包括孔道鋼束參數(shù)（鋼束工作長(zhǎng)度、起彎角、錨固時(shí)的控制力、鋼束組成、設(shè)計(jì)鋼束伸長(zhǎng)值）、成孔方式、錨具情況（生產(chǎn)廠家、規(guī)格型號(hào)、廠家提供的錨口摩阻損失率）、鋼絞線參數(shù)（生產(chǎn)廠家、型號(hào)規(guī)格、實(shí)測(cè)彈性模量）。（2）傳感器、讀數(shù)儀、千斤頂、高壓油泵、精密壓力表（0.4級(jí)）檢查。（3）傳感器和讀數(shù)儀的系統(tǒng)標(biāo)定（用壓力機(jī)），千斤頂和精密壓力表的標(biāo)定（用標(biāo)定好的傳感器、讀數(shù)儀）。千斤頂應(yīng)標(biāo)定進(jìn)油、回油曲線。（4）根據(jù)標(biāo)定結(jié)果，按每級(jí)5MPa確定張拉分級(jí)。（5）現(xiàn)場(chǎng)確定傳感器、千斤頂對(duì)中方法，檢查位置是否有干涉。（6）按照代表性原則選擇試驗(yàn)孔道，每種線形的孔道基本包括在內(nèi)，至少選擇6個(gè)孔道，所選孔道基本均勻分布在截面的兩側(cè)，計(jì)算所選試驗(yàn)孔道鋼絞線的下料長(zhǎng)度并下料、穿束。（7）孔道、梁端面清理干凈。（8）準(zhǔn)備足夠的記錄表格。記錄表格的格式見(jiàn)附件1。（9）試驗(yàn)前應(yīng)對(duì)有關(guān)人員進(jìn)行技術(shù)交底。試驗(yàn)測(cè)試步驟（1）根據(jù)試驗(yàn)布置圖安裝傳感器、錨具、錨墊板、千斤頂。（2） 錨固端千斤頂主缸進(jìn)油空頂100mm（根據(jù)鋼束理論伸長(zhǎng)值確定）關(guān)閉，兩端預(yù)應(yīng)力鋼束均勻楔緊于千斤頂上，兩端裝置對(duì)中。（3） 千斤頂充油，保持一定數(shù)值（約4MPa）。（4） 甲端封閉，乙端張拉。根據(jù)張拉分級(jí)表，張拉端千斤頂進(jìn)油進(jìn)行張拉，每級(jí)均讀取兩端傳感器讀數(shù)，并測(cè)量鋼絞線伸長(zhǎng)量，每個(gè)管道張拉二次；仍按上述方法，但乙端封閉，甲端張拉，用同樣方法再做一遍；張拉完后卸載至初始位置，退錨進(jìn)行下一孔道鋼絞線的測(cè)試。每級(jí)荷載下均需記錄的測(cè)試數(shù)據(jù)有：主動(dòng)端與被動(dòng)端壓力傳感器讀數(shù)、張拉端的油缸伸長(zhǎng)量、油表讀數(shù)、張拉端夾片外露量，所測(cè)數(shù)據(jù)均在記錄本上即時(shí)記錄。數(shù)據(jù)處理方法二元線性回歸法計(jì)算u、K值分級(jí)測(cè)試預(yù)應(yīng)力束張拉過(guò)程中主動(dòng)端與被動(dòng)端的荷載，并通過(guò)線性回歸確定管道被動(dòng)端和主動(dòng)端荷載的比值，然后利用二元線性回歸的方法確定預(yù)應(yīng)力管道的k、口值。計(jì)算公式為：k工e2+kHei式中g(shù)——第i個(gè)管道對(duì)應(yīng)的值g=-ln(P/P)，P、P分別為主動(dòng)端與被動(dòng)端傳感ii2112器壓力；l.――第i個(gè)管道對(duì)應(yīng)力筋的水平投影長(zhǎng)度(m)；e——第i個(gè)管道對(duì)應(yīng)力筋的空間曲線包角(rad)，曲線包角的實(shí)用計(jì)算以綜合法的計(jì)算精度較好，其表達(dá)式為：e=.「e2+e2'U 17式中：e為空間曲線在水平面內(nèi)投影的切線角之和；HeV為空間曲線在圓柱面內(nèi)展開(kāi)的豎向切線角之和。n――實(shí)際測(cè)試的管道數(shù)目，且不同線形的力筋數(shù)目不小于2；口一一鋼筋與管道壁間的摩擦系數(shù)；k――管道每米局部偏差對(duì)摩擦的影響系數(shù)。二元線性回歸法是建立在數(shù)理統(tǒng)計(jì)基礎(chǔ)上的計(jì)算方法，如果原始數(shù)據(jù)離散性大，則計(jì)算結(jié)果不穩(wěn)定，任意增加或減少幾組數(shù)據(jù)會(huì)造成結(jié)果的較大變動(dòng)，反之則可證明原始數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性。只有原始數(shù)據(jù)穩(wěn)定可靠的情況下方可采用此法。固定口值算k值由于梁兩端孔道位置均被端模板固定，故認(rèn)為彎起的角度一般不會(huì)出現(xiàn)較大的波動(dòng)，整個(gè)孔道摩阻系數(shù)的變化主要取決于孔道位置偏差；□值是材料固有性質(zhì)，和施工工藝沒(méi)有關(guān)系，故可確定一固定的口值，計(jì)算k。口值的確定有兩種方法，一是直接取規(guī)范規(guī)定值，二是測(cè)出口值?？谥档臏y(cè)試可委

托有關(guān)機(jī)構(gòu)進(jìn)行。（3）張拉時(shí)鋼絞線非彈性伸長(zhǎng)值計(jì)算從張拉第一級(jí)起，逐級(jí)記錄千斤頂油缸伸長(zhǎng)值li;根據(jù)每級(jí)千斤頂油缸伸長(zhǎng)值，計(jì)算每一級(jí)的鋼絞線伸長(zhǎng)值：Al.=l.-l.1；iii-1取Alz?相差最小的若干值求其平均值，一般是從第二級(jí)算起，并扣除傳力錨固前的一級(jí)（該級(jí)往往不是級(jí)差的整倍EAl.數(shù)），計(jì)算方法為：z,nAl=—nN④鋼絞線非彈性伸長(zhǎng)值=工（Al-Al），此處Al.一般取第一、二級(jí)即可。zz4）鋼絞線伸長(zhǎng)值精確計(jì)算①被動(dòng)端錨外鋼束伸長(zhǎng)值計(jì)算PLAL1二AL1EAYY其中：P—被動(dòng)端千斤頂壓力B1L—被動(dòng)端錨外長(zhǎng)度1②孔道長(zhǎng)度范圍內(nèi)鋼束伸長(zhǎng)值計(jì)算AL=鋼束伸長(zhǎng)值計(jì)算AL=2A2 2 (1-e-屮SkL2))2EA?(pi0+kL)yy其中：al2――鋼絞線伸長(zhǎng)值；PA2 持荷5min后主動(dòng)端錨下力;L2——鋼絞線工作長(zhǎng)度；Ey――鋼絞線彈性模量；Ay――鋼絞線束截面積。③主動(dòng)端錨外伸長(zhǎng)值計(jì)算PLAL3二一AL3EAYY其中：P―主動(dòng)端千斤頂壓力A1L―被動(dòng)端錨外長(zhǎng)度鋼絞線伸長(zhǎng)值：AL二AL+AL+AL123（5）試驗(yàn)中鋼絞線伸長(zhǎng)值的估算（P+P）（L+L+L）AL= A2 B2 1 2 3^2EAYY其中：P—主動(dòng)端錨下壓力A2P—被動(dòng)端錨下壓力B2注意事項(xiàng)（1）張拉千斤頂與壓力傳感器的安裝順序如圖1所示，被動(dòng)端（錨固端）的鋼環(huán)板換成千斤頂，約束墊板換成對(duì)中套（和壓力傳感器配套的）或限位板。（2）千斤頂、壓力傳感器和喇叭口要嚴(yán)格對(duì)中（中心線重合），不要使壓力傳感器發(fā)生偏載，要使壓力傳感器均勻受壓。（3）被動(dòng)端錨固用的千斤頂，在張拉前主缸空頂10cm關(guān)閉，以便于退錨。（4）千斤頂安裝時(shí)，要注意油缸的方向，應(yīng)使油缸向外便于測(cè)伸長(zhǎng)值。（5）試驗(yàn)前檢查壓力表指針是否在零讀數(shù)位置。（6）由于實(shí)際張拉為兩端張拉，而試驗(yàn)為一端張拉，因此千斤頂行程可能不夠?？刹捎脧埨舜?lián)兩臺(tái)頂。（7）試驗(yàn)中應(yīng)及時(shí)處理數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)反常，應(yīng)查找原因，看傳感器是否對(duì)中或千斤頂是否已經(jīng)穩(wěn)住，并應(yīng)增加試驗(yàn)次數(shù)。每做完一束均要計(jì)算實(shí)測(cè)伸長(zhǎng)值、理論伸長(zhǎng)值并校核誤差。（8）鋼束彎起角指其圓心角，等于弧長(zhǎng)除以半徑。5．錨口及喇叭口摩阻損失測(cè)試5.1測(cè)試方法由于張拉過(guò)程中力筋不可避免的與喇叭口和錨圈口接觸并發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)，必然產(chǎn)生摩擦阻力，而這些摩擦阻力包括在張拉控制應(yīng)力中。而規(guī)范中有的給出了參考值，如錨圈口摩阻給出的參考值為5%，但要求有條件者要測(cè)試；而喇叭口摩阻則沒(méi)有對(duì)應(yīng)的參考數(shù)值，設(shè)計(jì)采用的喇叭口和錨圈口摩阻損失之和為張拉控制應(yīng)力的6%，故此需要進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)?？紤]到測(cè)試方便和準(zhǔn)確測(cè)試所確定的內(nèi)容，在地面上制作了一混凝土長(zhǎng)方體，其尺

寸大約為4.0mX0.8mX0.8m,留有與力筋管道相同的直線孔道，兩端安埋了喇叭口。以此為試驗(yàn)平臺(tái)，采用多組錨頭和鋼絞線反復(fù)測(cè)試此項(xiàng)損失。錨圈口摩阻損失測(cè)試采用工作狀態(tài)的錨頭（必須安裝夾片），然后通過(guò)其前后的壓力傳感器測(cè)得其數(shù)值，測(cè)試原理如圖2所示。用兩端傳感器測(cè)出錨具和錨墊板前后拉力差值即為錨具的錨口摩阻和錨墊板摩阻損失之和，以張拉力的百分率計(jì)。每種規(guī)格錨具選取三套進(jìn)行試驗(yàn)，每套錨具共計(jì)張拉2次。壓力傳感器（上夾片）工具錨試驗(yàn)臺(tái)座喇叭體鋼環(huán)板約束墊板管道力筋限位板約束墊板張拉千斤頂工作錨壓力傳感器 工具錨壓力傳感器（上夾片）工具錨試驗(yàn)臺(tái)座喇叭體鋼環(huán)板約束墊板管道力筋限位板約束墊板張拉千斤頂工作錨壓力傳感器 工具錨圖2喇叭口和錨圈口損失測(cè)試原理5.2測(cè)試步驟錨口和錨墊板摩阻損失試驗(yàn)具體測(cè)試步驟如下：（1） 兩端同時(shí)充油，油表讀數(shù)值均保持4MPa，然后將甲端封閉作為被動(dòng)端，乙端作為主動(dòng)端，張拉至控制噸位。設(shè)乙端壓力傳