鐵路客專箱梁預(yù)應(yīng)力管道摩阻測試

1、鐵路客專箱梁預(yù)應(yīng)力管道摩阻測試原理王立國中交一公局六公司哈大雙城制梁場摘要:哈大鐵路客運專線32m鐵路簡支箱梁采用后張法預(yù)應(yīng)力體系,根據(jù)在實梁上進(jìn)行6種預(yù)應(yīng)力筋束的孔道摩阻試驗,測試孔道摩阻系數(shù)和偏差系數(shù)k,以檢查預(yù)應(yīng)力孔道的成孔情況,保證實梁的有效預(yù)應(yīng)力。關(guān)鍵詞:客專箱梁預(yù)應(yīng)力摩阻系數(shù)偏差系數(shù)測試1 概述哈大鐵路客專32m無砟軌道后張法預(yù)應(yīng)力混凝土雙線簡支箱梁橋面設(shè)計寬度12m,梁體重量約900t,橫截面設(shè)計為單箱單室等高度縱向預(yù)應(yīng)力體系,線路情況為直線、曲線,最小曲線半徑7000m?？v向預(yù)應(yīng)力孔道27孔,其中曲線梁有1孔采用12715.2鋼絞線, 26孔采用9715.2鋼絞線;直線梁有5孔

2、采用8715.2鋼絞線,22孔采用9715.2鋼絞線。鋼絞線強(qiáng)度等級為1860mpa。預(yù)應(yīng)力管道采用橡膠抽拔棒抽拔成型,采用YCW300型千斤頂,張拉油表選用精度為0.4級。根據(jù)設(shè)計要求,為確保橋梁運營安全,準(zhǔn)確獲得實梁的孔道、錨口及喇叭口引起的預(yù)應(yīng)力損失,從而保證實梁中預(yù)應(yīng)力筋的實際有效預(yù)應(yīng)力,在箱梁試生產(chǎn)期間對兩榀梁進(jìn)行管道摩阻測試,以后每100榀做一次管道摩阻測試。2 管道摩阻的組成分析張拉時,預(yù)應(yīng)力鋼絞線與孔道壁接觸面間產(chǎn)生摩擦力引起預(yù)應(yīng)力損失,稱為摩阻損失。摩阻損失主要由于孔道的彎曲和孔道的偏差兩部分影響所產(chǎn)生,從理論上說直線孔道無摩擦損失,但由于施工中孔道位置的偏差及孔道不光滑等原

3、因,在鋼絞線張拉時實際上仍會與孔道壁接觸而引起摩阻損失,稱此項為孔道偏差影響(長度影響摩擦損失,其值較小,反映在系數(shù)k上;對于彎道部分除了孔道偏差影響之外,還有因孔道轉(zhuǎn)彎,預(yù)應(yīng)力鋼絞線對彎道內(nèi)壁的徑向壓力所引起的摩擦損失,一般稱這部分影響為彎道影響摩擦損失,其值較大,并隨鋼筋彎曲角度的增加而增加,反應(yīng)在系數(shù)上。3 試驗計算原理3.1 理論公式張拉時,預(yù)應(yīng)力損失按下式計算L1=con1-e-(+kx(1式中L1由于摩擦引起的應(yīng)力損失(MPa;con鋼絞線(錨下控制應(yīng)力(MPa;從張拉端至計算截面的長度上,鋼筋彎起角之和(rad;x從張拉端至計算截面的管道長度(m;鋼絞線與管道壁之間的摩擦系數(shù);k

4、每米管道對其設(shè)計位置的偏差系數(shù);3.2 參數(shù)、k分析由式(1可知,在預(yù)施應(yīng)力過程中,離張拉端x處因管道摩阻而損失的力筋束內(nèi)力值為F x=F v1-e-(+kx=F v(2式中 F v張拉力;預(yù)應(yīng)力損失率;x張拉端至計算截面的力筋束長(m;從張拉端至計算截面的長度上力筋束的彎起角之和(rad;管道摩擦系數(shù);k管道偏差系數(shù);當(dāng)采用一端張拉一端固定的方法測定參數(shù)和k時,式(2可寫為+kx=-ln(1-(3試驗存在誤差是不可避免的。假定式(3的誤差為,則有+kx+ln(1-=(4如果有n束鋼絞線束,則i+kx i-C i=i(i=1,2,3,n(5式中,i和x i分別為第i根力筋束的和x,C i=-1

5、n(1-i,從而得到全部力筋束測試誤差的平方和為q=i 2=(i+kx i-C i2(6當(dāng)q/=0且q/k=0時,q取得最小值,由此可得i2+kx ii -C ii =0x ii+kx i2-C i x i =0 (7解方程組即可得、k值,需要指出的是,由于參數(shù)和k的耦聯(lián),必須借助于2束以上的預(yù)應(yīng)力鋼束才能計算出和k值。4 試驗內(nèi)容和方法4.1 試驗內(nèi)容第二次管道摩阻試驗選取編號為N9、N8、N5、N4、N2b、N1a六個孔道。試驗孔道的位置及編號見圖1,各預(yù)應(yīng)力筋束的長度和轉(zhuǎn)角見表1。 圖1 孔道位置及編號表1 預(yù)應(yīng)力筋束長度及轉(zhuǎn)角預(yù)應(yīng)力筋束編號管道長度X(m管道彎起角(rad N9 32.

6、579 0.3195N8 32.506 0.2372N5 32.509 0.3195N4 32.436 0.2372N2b 32.338 0.1396N1a 31.838 0.1396 試驗預(yù)應(yīng)力束兩端均安裝壓力傳感器和張拉千斤頂。在試驗開始時,預(yù)應(yīng)力束兩端同時張拉至設(shè)計張拉控制荷載的20%,然后將一端封閉作為被動端,以另一端作為主動端,分級加載到設(shè)計張拉控制荷載。每級荷載到位后,均讀取兩端傳感器讀數(shù)P2、P1。重復(fù)張拉2次。然后根據(jù)兩端傳感器讀數(shù),計算出孔道摩阻損失?？椎滥ψ柙囼灥姆椒ㄒ妶D2。被動端主動端6.喇叭口663145.梁體54.2#傳感器3.錨具2.1#傳感器讀數(shù)儀1231.千斤頂

7、圖2 孔道摩阻試驗示意圖4.2 錨口損失測試在試驗束的張拉端安裝2個傳感器,1個在錨板內(nèi),1個在錨板外,張拉時2個傳感器的荷載示值之差即為錨口摩阻損失。錨口摩阻損失傳感器的安裝見圖3,試驗張拉3次。 錨口摩阻損失=(錨板外傳感器-錨板內(nèi)傳感器/錨板外傳感器。主動端被動端工具錨限位板工作錨(上夾片2#傳感器1#傳感器工具錨千斤頂喇叭口喇叭口試驗試件管道千斤頂圖3 錨口摩阻損失測試示意5 試驗結(jié)果及分析 5.1 孔道摩阻損失第二次摩阻測試數(shù)據(jù)見表2。其中P2/P1設(shè)計值為按照鐵路橋涵鋼筋混凝土和預(yù)應(yīng)力混凝土設(shè)計規(guī)范抽拔橡膠棒成孔時=0.55,k=0.0015時的值,P2/P1=e-(+kx 。表2

8、 摩阻測試數(shù)據(jù)預(yù)應(yīng)力束編號P2/P1設(shè)計值第195孔箱梁P2/P1實測回歸值 第一次第二次 N9 0.79883 0.71923 0.72556 N8 0.83592 0.73211 0.71594 N50.798920.710720.68757N4 0.83600 0.77558 0.75680N2b 0.88223 0.84514 0.84747N1a 0.88289 0.87114 0.86705 利用表1和表2的數(shù)據(jù)代入式(7中,可得=0.65,k=0.00406。按照規(guī)范規(guī)定,抽拔橡膠棒形成的管道,摩擦系數(shù)=0.55,偏差系數(shù)k=0.0015。試驗結(jié)果值比規(guī)范值較大, k值較大。5.

9、2 錨口及喇叭口損失錨口及喇叭口損失測試結(jié)果見表4。表4 錨口及喇叭口測試結(jié)果9孔錨具試件序號錨口+喇叭口摩阻(%錨具回縮量(mm1 6.5 4.722 6.4 4.633 6.0 4.94平均值 6.3 4.77 由表4可知,3次錨口及喇叭口損失測試值基本接近,反映出測試結(jié)果的準(zhǔn)確性。錨口摩阻損失設(shè)計文件為6%,測試為6.3%,基本接近于設(shè)計值。6 結(jié)論通過對預(yù)應(yīng)力筋的孔道摩阻測試與理論分析,得出以下結(jié)論:1孔道摩阻系數(shù)=0.65,偏差系數(shù)k=0.00406;2錨口及喇叭口摩阻損失率為6.3%;3通過數(shù)據(jù)分析可以看出,孔道摩阻測試值與設(shè)計值偏差較大,真實地反映了孔道摩擦損失,對此需提高張拉控制應(yīng)力,以確保預(yù)施應(yīng)力的準(zhǔn)確。4k值及值大于規(guī)范值,其主要原因有:橡膠棒定位不準(zhǔn)確或受外部因素影響發(fā)生偏移而造成孔道不平順,孔道彎起角度與設(shè)計偏差較大等。應(yīng)適應(yīng)加密抽拔幫定位鋼筋特別是曲線段定位鋼筋,抽拔棒使用鐵線綁扎牢固,澆注混凝土?xí)r每次下料不宜過多,避免混凝土混合料對抽拔橡膠棒的沖擊,從而減小孔道偏差。參考文獻(xiàn):1、鐵路橋涵鋼筋混凝土和預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范2、空間曲線預(yù)應(yīng)