32m箱梁預(yù)應(yīng)力孔道管道摩阻性能測試
發(fā)布時間:2014-07-27 14:32
預(yù)應(yīng)力張拉是后張法預(yù)應(yīng)力混凝土梁的一道極為重要的工序,如何準(zhǔn)確將設(shè)計張拉力施加于梁體直接影響梁的耐久性、安全性、剛度及矢拱高度。后張梁管道摩阻是引起預(yù)應(yīng)力損失的五個主要因素(混凝土收縮徐變、鋼筋松弛、錨頭變形及鋼筋回縮、摩阻、混凝土彈性壓縮)之一。由于施工過程中諸多不確定因素及施工水平的差異,張拉前應(yīng)對管道摩阻現(xiàn)場測試,并根據(jù)測試結(jié)果對張拉力及管道進行調(diào)整,將設(shè)計張拉力準(zhǔn)確施加至梁體。
蘭新第二雙線32m箱粱為后張法預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu),預(yù)應(yīng)力束沿梁長通長布置,有腹板束和底板束兩種。共有孔道27孔,其中5孔采用9—7φ15.2鋼絞線,22孔采用10—7φ15.2鋼絞線。鋼絞線強度等級為1970 mpa。預(yù)應(yīng)力管道采用橡膠抽拔棒抽拔成型,設(shè)計管道局部偏差影響系數(shù)k=0.0015、摩擦系數(shù)μ=O.55。
摩阻測試的基本原理
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,筆耕論文,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)μ上。
試驗計算原理
1理論公式
張拉時,預(yù)應(yīng)力損失按下式計算
σΔ =σcon[1-e-(μθ+kx)](1)
式中 σΔ——由于摩擦引起的應(yīng)力損失(MPa);
σcon —— 鋼絞線(錨下)控制應(yīng)力(MPa);
θ—— 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);
μ——鋼絞線與管道壁之間的摩擦系數(shù);
k—— 每米管道對其設(shè)計位置的偏差系數(shù);
2參數(shù)μ、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
Fx=Fv[1-e-(μθ+kx)]=βFv(2)
式中 Fv——張拉力;
β——預(yù)應(yīng)力損失率;
x——張拉端至計算截面的力筋束長(m);
θ——從張拉端至計算截面的長度上力筋束的彎起角之和(rad);
μ——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)μ和k時,式(2)可寫為
μθ+kx=-ln(1-β) (3)
試驗存在誤差是不可避免的。假定式(3)的誤差為Δ,則有
μθ+kx+ln(1-β)=Δ (4)
如果有n束鋼絞線束,則
μθi+kxi-Ci=Δi(i=1,2,3,…n) (5)
式中,θi和xi分別為第i根力筋束的θ和x,Ci= -1n(1-βi),從而得到全部力筋束測試誤差的平方和為
q=ΣΔi 2=Σ(μθi+kxi-Ci)2(6)
當(dāng)аq/аμ=0且аq/аk=0時,q取得最小值,由此可得
μΣθi2+kΣxiθi -ΣCiθi =0
μΣxiθi+kΣxi2-ΣCixi =0 (7)
解方程組即可得μ、k值,需要指出的是,由于參數(shù)μ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μ和k值。
試驗內(nèi)容和方法
1試驗內(nèi)容
試驗內(nèi)容包括管道摩阻試驗和錨具摩阻試驗兩部分,其中,管道摩阻試驗的試驗管道為N11、N9、N7、N3、N1b。主要通過測定五個管道張拉束主動端與被動端實測壓力值,根據(jù)規(guī)范規(guī)定的公式計算摩擦系數(shù)和偏差系數(shù) 。錨具摩阻試驗采用成都新筑錨在4.0mxO.5mx0.5m的混凝土試件上進行,同時,為測定喇叭口的摩阻損失,在試件上也要進行喇叭口的摩阻損失試驗,方法是通過測試喇叭口與錨具摩阻損失之和,再從中扣除錨具摩阻損失,以確定喇叭口的摩阻損失。
2 測試方法
2.1管道摩阻測試
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β。
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μ=0.55,k=0.0015時的值,P2/P1=e-(μθ+kx)。
表2摩阻測試數(shù)據(jù):預(yù)應(yīng)力束編號P2/P1設(shè)計值P2/P1實測回歸值
本文編號:7057
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