预应力混凝土梁管道摩阻试验研究

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1、铁道建筑RailwayEngineering20文章编号：1003-1995(2011)07—0020—04预应力混凝土梁管道摩阻试验研究蔡金标，胡蒙，陈海浪(浙江大学建筑工程学院，杭州310058)摘要：结合武汉市轨道交通一号线二期工程跨江岸货场桥梁空间曲线预应力束管道摩阻试验的数据，采用最小二乘法原理，求出管道摩阻系数肛和k。通过对诸多相关文献中不同管道类型的摩阻系数和k的取值进行统计，提出了相应的设计参考取值。关键词：空间曲线最小二乘法管道摩阻系数中图分类号：U448．35文献标识码：B预应力损失由五个主要因素组成：混凝土收缩徐1

2、工程概况变，预应力筋松弛，锚头变形及预应力筋回缩，管道摩擦阻力，混凝土弹性压缩。对于后张拉预应力混凝土武汉市轨道交通一号线二期工程跨江岸货场桥梁梁而言，管道摩阻损失是各种预应力损失的最主要部采用梁拱组合结构，跨径组合为(49．9+104．983+分，尤其是对弯曲长束管道的摩阻损失可达40％以49．9)m。桥址平面位于S型反向非对称曲线上，因上。由于施工过程中诸多不确定因素及施工水平存在此预应力钢束为空间曲线布置。主梁采用槽形箱梁结差异，虽然管道材质、力筋束种类相同，实测管道摩阻构，中支点处梁高8．163m，跨中梁高3．01．11，中间以

3、4系数却大不相同。所以，在正式张拉前，应对结构进行次抛物线连接。纵向预应力采用1915．20mm钢绞管道摩阻现场测试，并根据测试结果对张拉力和监控线索，抗拉标准强度=i860MPa，弹性模量E=计算中的管道摩阻系数值进行相应调整。1．95×10MPa，张拉控制应力为or⋯=0．7=1340MPa。钢绞线的公称截面积为140mm。预应力管道采用塑料波纹管成孔。桥型布置如图1所示。E23墩E24"墩E25墩图1桥型布置(单位：em)此项称为管道偏差影响。对于管道弯转影响除了管道2试验原理和内容偏差影响之外，还有力筋对管道内壁的径向压力所产2

4、．1试验原理生的摩阻力，该部分称为弯道影响，随力筋弯曲角度的摩阻损失主要由于孔道的偏差和孔道的弯曲两部增加而增加。根据《公路钢筋混凝土及预应力混凝土分影响所产生。由于施工时因振动等原因而使管道变桥涵设计规范》(JTGD62-2004)(以下简称公路规成波形，加之预应力筋因自重下垂，与管道有实际接范)，预应力管道摩阻损失为触，故当张拉预应力筋有相对滑动时就会产生摩阻力，orn=or⋯[1一e一’](1)式(1)中的or⋯为张拉端钢绞线锚下控制应力(MPa)；收稿日期：2010—11—31；修回日期：2011—04—06为预应力钢筋与管道壁

5、的摩擦系数；0为从张拉端至作者简介：蔡金标(】965一)，男，浙江浦江人，副教授，博士。计算截面曲线管道部分切线的夹角之和(rad)，空间包2011年第7期预应力混凝土梁管道摩阻试验研究21+．i}Z—Y：0角0的计算公式：0=~／+，其中，0为空间曲线在水平面内投影的切线角之和，0为空间曲线在竖向平由于实际测试存在误差，上式右边不会为零，假设面的切线角之和；k为管道每米局部偏差对摩擦的影+kl—Yl=sl响系数；为从张拉端至计算截面的管道长度，可近似+kl—Y2=2地取该段管道在构件纵轴上的投影长度(m)。根据式(1)推导k和计算公式

6、，设主动端压力+kl—Y=s传感器测试值为P，被动端为P，此时管道长度为z，0利用最小二乘法原理，令q：∑s为管道全长的曲线包角，上式两边同乘以预应力钢绞Oq线的有效面积，则可得——：0当Pl—P2=Pt[1一e“](2)i砉s取得最小值。-一由式(2)得P2=P，e“两边取对数得+kl=一In(P／P)从而可得到令Y=一In(P2／P)f肛∑0+k∑0；一∑yiO=0试验时通过传感器测得P。，P。对不同管道的测{。。i=1‘量理论上可得到一系列的方程式如下：【∑Oil+k∑l一∑yil：0t．0+kl—Yl=0I*0+kl—Y=0解方

7、程组得和k。管道摩阻测试原理如图2所示。图2管道摩阻测试系统示意测试仪器和相关的仪器特性见表1。第一级：左端张拉至0．20"⋯，即712．9kN；表1穿心式力传感器特性值第二级：右端张拉至0．50"⋯，即1782．2kN；第三级：右端张拉至0．60"⋯，即2138．6kN；第四级：右端张拉至0．70"⋯，即2495．1kN。每级张拉完，记录主动端和被动端的压力传感器读数。传感器的计算公式为P=K(fi一)3数据结果‘式中，K为传感器压力系数；为荷载实时平均频率●各钢束的空间长度、总包角如表2所示。值为初始频率值。2．2试验内容表2试验钢

8、束空间长度和包角本次试验测试对象为24号墩T10、T11和23号墩T11预应力钢绞线(皆为由北至南第2束)。为了得到多组试验数据，试验采用多次分级张拉法。由于试验钢束较长，而张拉千斤顶量程有限，因此不能张拉