1、预应力混凝土连续梁预应力损失测试研究摘要：预应力摩阻损失值的准确计算与否，关系到张拉后的有效预应力值是否能够满足连续梁的使用要求，对于重要的预应力结构应当进行预应力摩阻力现场测试，以保证施加的有效预应力符合设计要求。本文结合歹阳河大桥现场测试，详细阐述了预应力摩阻损失的试验原理和试验方法，通过线性回归原理进行数据分析处理，计算出实际预应力摩阻损失据以指导施工。 关键词：预应力摩阻损失测试计算 中图分类号：TU37 文献标识码：A 文章编号： 0 前言 预应力摩阻损失主要包括孔道摩阻、锚板摩阻、喇叭口摩阻三部分。预应力孔道摩阻大小用摩阻系数和孔道偏差系数来表示。在现行桥梁规范中，虽然对于一定的成
2、孔材料其给出了一定的摩阻损失取值范围，但是其取值范围较大，且在实际施工中，孔道曲率半径、钢绞线的数量、张拉力吨位及孔道施工的成孔质量均对孔道的摩阻损失产生一定的影响，以往施工实践证明，仅根据经验进行孔道摩阻、锚板摩阻、喇叭口摩阻的参数取值与实际数值相差较大。在摩阻损失取值与实际差生偏差的情况下，将不能使预应力以正确的数值施加给连续梁，施加的预应力过高或过低都将对连续梁的承载力、抗裂、变形挠度等产生不利影响，带来安全隐患。因此，对结构摩阻损失进行实测研究是非常必要的。 1 工程概况 黄桶至织金新建铁路歹阳河大桥上构主跨采用（52+96+52）m 连续刚构结构，连续刚构梁体为全预应力结构，在梁体纵
3、向、横向和竖向设预应力筋。纵向预应力筋钢束采用 12-j15.2mm 钢绞线，OVM15-12 锚具锚固。横向预应力筋钢束采用 2-j15.2mm 钢绞线，配套扁形锚具锚固。竖向采用 25PSB830 螺纹钢筋，配套千斤顶张拉，对应锚具锚固，张拉时采用单端张拉的方式，张拉端设在梁顶。根据预应力筋对结构功能的重要性，选择纵向预应力筋进行摩阻力的实测，以掌握预应力摩阻损失系数、及锚口摩阻、喇叭口摩阻设计参数取值和实际是否相符，以指导预应力的施工作业，将预应力准确施加给连续梁，确保工程质量。 纵向预应力束采用高强度低松弛 12-j15.2mm 钢铰线，其抗拉强度标准值 fpk=1860MPa，纵向预
4、应力束锚下控制应力为 con=1302MPa（不包括锚圈口摩阻损失） ，两端张拉；采用 OVM15 型夹片群锚锚具；纵向预应力筋孔道预留采用金属波纹管成孔，波纹管内径 90mm，外径 97mm。波纹管的定位设置钢筋定位网，定位网间距为 0.5m。波纹管接长处应用大于其型号的套管连接，并用胶布密封，以防漏浆。 2 试验方法 2.1 摩阻系数和孔道偏差系数测试方法 （1）测试方法 本次试验利用连续梁悬臂浇灌梁段进行纵向预应力孔道一端张拉时的摩阻测定。 孔道摩阻测试的基本步骤为：在预应力筋的两端各装一台千斤顶。测试时首先将被动端千斤顶的油缸拉出少许，并将回油阀关死。然后开动张拉端千斤顶进行分级张拉，
5、当主动端传感器达到预定的张拉力时，读出被端传感器读数并换算成张拉力。两端张拉力读数差即为该孔道的摩阻损失。完成一次张拉测试后，被动端千斤顶回油，再主动端千斤顶回油、退锚。将主动端及被动端互换，按上述相同程序做第 2 次测试。 试验前，需对油表与千斤顶进行配套（主动、被动）标定。根据和TB10002.3-2005铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计规范的规定，预应力损失按下式进行计算： （1） 式中： 由于磨擦引起的预应力损失，单位为 MPa； 钢筋（锚下）控制应力；预应力孔道摩阻系数；预应力孔道每米局部偏差对摩阻的影响系数；从张拉端至计算截面孔道长度，单位为 m；从张拉端至计算截面曲线孔道
6、部分切线夹角之和，单位为 rad。 由上式可见，对于试件，上述公式包含了两个未知数，即和。 由公式（1）推导出公式（2） ，采用二元线性回归法可解出、值。 （2） 式中：第 i 束孔道长度，单位为 m；第 i 束曲线孔道切线夹角之和，单位为 rad；第 i 束主动端与被动端传感器压力之比。 （2）测试仪器配置 1）2 台千斤顶、2 台高压油泵，2 块 0.4 级精密压力表。 2）2 台传感器，2 台应变仪，2 根配套连接线缆。 3）对中专用工具 2 套。 4）工具锚 2 套，工作锚 1 套，配套限位板 1 块。 5）0.5mm 精度钢板尺 2 把，记录用夹板 2 个，钢笔 2 只，计算器 1个
7、，记录纸若干。 （3）测试布置 试验布置见图 1。 图 1 孔道摩阻试验布置图 （4）预应力束选择 根据本桥连续梁的设计结构，拟选用具有代表性纵向预应力束的N19、N21、N23 左、右束进行摩阻系数和孔道偏差系数 k 测试，N19、N21、N23 预应力束结构设计参数见图 2。 图 2 孔道摩阻试验预应力钢束布置图 （5）试验结果与数据分析 试验时，主动端千斤顶缓慢进油加荷载，加载速度控制 100MPa/min左右；张拉荷载按 20%、40%、60%、80%、100%分五级进行。每级加载到位后读取记录两端压力传感器读数值和伸长量。试验加至 100%荷载时，持载 2min 且稳定后方读取数据，
8、将主动端的张拉力值记为 P1，被动端的张拉力值记为 P2。 测试完成后对被动端和主动端张拉力比值（P2/P1）的结果进行线性回归分析，本文仅列出 N19 孔道预应力束测试的回归分析结果图，见图3 所示，其余预应力束测试所得数据及分析结果见表 1。 图 3N19 孔道回归分析（第 1 次，第 2 次） 表 1 纵向预应力束孔道摩阻试验计算表 把计算表 1 的所得数据代入公式（1）得： （3） 解方程得=0.216，=0.0027 将上测试所得值与规范建议值进行对比，见表 2。 表 2 测试所得值与规范建议值对比表 由对比表可得，摩阻系数和孔道偏差系数实测值均在规范要求的范围内，说明测试结果是准确
9、有效，预应力孔道施工质量及工艺满足规范要求，可按上述实测值对预应力的施加进行指导及控制。 2.2 锚板、喇叭口摩阻损失测试方法 预应力张拉施工时预应力束与喇叭口和锚圈口产生接触并发生相对滑动，从而产生摩擦阻力，造成锚板、喇叭口的摩阻损失，为得到施工时的准确数据，也需要进行现场实测。 锚板和喇叭口摩阻损失试验是预制带喇叭口的砼件在张拉试验台上完成（制作锚具带喇叭口的砼件，其预埋的喇叭口、螺旋筋、钢筋等和砼标号与现场实际施工孔道的完全一致） 。锚板和喇叭口摩阻损失试验布置如图 4 所示。 图 4 锚板和喇叭口摩阻损失试验示意图 本次测试时选取了 3 套锚具，每套锚具进行 3 次张拉。试验时一次施加
10、张拉至设计值 1302KN，分别读取、记录主动端和被动端传感器读数。锚口、喇叭口损失试验结果见表 3。 表 3 锚口、喇叭口损失试验结果记录及计算表 从以上测试结果平均值为 5.65%，基本等于设计的建议值 6%，表明测试结果是正确有效的，可用于施工指导及控制，以保证梁体有效预应力符合设计要求。 3 结束语 摩阻造成预应力张拉力的损失比值是非常大的，且现场施工时因施工方法、施工技术水平的不同，摩阻损失值相差较大，因此进行现场实际值的精确测定是非常必要的，并需按实际值进行施工控制。 在本桥施工时以孔道摩阻测试理论为依据，利用传感器，通过主、被端读数法测试孔道的摩阻系数，并运用线性回归法进行数据的分析及处理，且有方法合理易行，数据准确的特点。 参 考 文 献 1TB 10002.3-2005，铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计规范S。 2赵建昌?混凝土结构设计原理M?北京：中国铁道出版社，2010，06。
