完整word版摩阻试验报告Word下载.docx
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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值。
4
试验内容和方法
4.1测试内容
本次试验为管道摩阻试验,进行管道摩阻试验的连续梁悬浇段为32号墩右幅2号块及31号墩左幅4号块,试验管道为腹板高侧N13、N15和低侧N13、N15四个管道。
试验主要通过测定这四个管道张拉束主动端与被动端实测压力值,根据规范规定的公式计算摩擦系数μ和偏差系数k。
4.2测试仪器及元件
试验时所用的张拉设备与实际施工时所用设备相同:
350t千斤顶2台;
压力传感器采用2台湖南长沙金码公司的量程为6000kN、灵敏度为1kN的JMZX-3360AT智能六弦数码穿心式压力传感器。
测试仪器为湖南长沙金码公司的JMZX-2006综合测试仪。
4.3管道摩阻测试方法
试验时采用一端张拉,应用两台压力传感器。
主动端、被动端均有一台千斤顶,试验时仅主动端千斤顶进行张拉,被动端不张拉。
张拉前应标定好试验用的千斤顶和高压油泵,并在试验中配套使用,以校核传感器读数。
高侧N13、N15和低侧N13、N15四个管道
12-7φ5预应力钢绞线分5级加载。
试验时根据千斤顶油表读数控制张拉荷载级,并校核数据,以确保试验数据的可靠性。
安装传感器与千斤顶时,应确保两者中线位置与锚垫板保持一致,使之张拉时与钢绞线脱离接触。
安装示意图见图4.1、4.2。
分级测试预应力束张拉过程中主动端与被动端的荷载,并通过线性回归确定管道被动端和主动端荷载的比值,然后利用二元线性回归的方法确定预应力管道的k、μ值。
以一端作主动端,一端作被动端逐级加载,两端均读取传感器读数,并测量钢绞线伸长量,分别对每个管道张拉。
5
试验数据处理分析
试验分别于2005年4月26日及5月2日进行。
所得的高侧N13、N15和低侧N13、N15四个管道的基本数据,包括主动端读数P1、被动端读数P2、以及管道摩阻实测损失值的结果列于表5.1、5.2、5.3、5.4中。
根据表5.1中被动端与主动端的实测数据,通过线性回归确定其比值,数据回归分析结果见图5.1。
图5.1
高侧N13束线性回归分析
根据表5.2中被动端与主动端的实测数据,通过线性回归确定其比值,数据回归分析结果见图5.2。
图5.2
低侧N13束线性回归分析
根据表5.3中被动端与主动端的实测数据,通过线性回归确定其比值,数据回归分析结果见图5.3。
图5.3
高侧N15束线性回归分析
表5.4
低侧N15束测试结果
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,数据回归分析结果见图5.4。
图5.4
低侧N15束线性回归分析
整理图5.1~5.4中被动端和主动端比值的回归值见表5.5,并与设计及规范情况下相比较。
表5.5
管道摩阻测试计算结果
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μ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
表5.7
管道摩阻系数计算结果
表5.8
管道摩阻计算结果比较表
从表5.7可见,实测的管道局部偏差影响系数k、摩擦系数μ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,实测和设计相比较看,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μ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较来看,二者非常接近,按实测值计算平均比按设计值计算大0.995%。
表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
工程项目
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
钢束编号记
录
时
间
日
期
序号
荷载
(t)
主动端
P1(kn)
被动端
P2(kn)
=P1-P2
损失率(%)
P/P1
油表读数(主)(MPa)
油表读数
(被)(MPa)
实测伸长
量(mm)
表2
锚口和锚垫板摩阻损失记录表
锚具编号记
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