连续梁预应力摩阻力现场测试技术研究.pdf

1、连续梁预应力摩阻力现场测试技术研究陈磊摘要：根据天津滨海新区西中环及延长线快速路工程西中环大桥现场进行上构连续梁预应力孔道摩阻测试试验为例。详细阐述了进行现场孔道摩阻测试的试验办法、操作要点、数据处理技巧等。以期让其它项目需进行类似测试的读者能够掌握试验的关键要点、技术及方法，确保试验顺利，结果准确。Abstract：According to the example of the on-site continuous beam prestressed holefriction test of the West Central Ring Bridge in expressway project

2、of theWest Central Ring and the extension line in Tianjin Binhai New Area.The testmethods，operation points，data processing skills for conducting on-sitefrictional resistance tests are elaborated in detail，in order to allowreaders of other projects that need to perform similar tests to master the key

3、points，techniques and methods of the test and ensure that the test is smoothand the results are accurate.关键词：连续梁;预应力摩阻;现场测试;数据处理0引言大跨度的桥梁上构连续梁结构通常采取挂篮悬臂浇筑，为了确保施工过程的结构安全和成桥后全桥受力状态的安全合理，且结构线形尺寸达到设计要求，确保能够将预应力准确施加于结构物上成为预应力梁体施工的关键所在。预应力是否能够准确、合理的施加则决定于计算预应力施加值的孔道摩阻系数和偏差系数 k。设计图纸、规范提供了上述两个系数的取值或是取值范围。但其

4、范围较大，且取值无依据，在其推荐范围内的不同取值计算出的摩阻损失率差别太大，故难以科学准确地将预应力施加予梁体。为此，有必要在施工现场进行孔道摩阻测试，以获取在目前施工条件下实际的孔道摩阻系数和偏差系数k，准确计算现场摩阻损失，据以施加准确的预应力。1试验方法滨海新区西中环及延长线快速路工程西中环大桥主跨为 48m+80+48m 连续箱梁，连续箱梁采取挂篮悬浇，设计图纸建议连续梁预应力施工的孔道摩阻系数和偏差系数 k 分别为 0.20、0.0015。因本桥连续梁具有跨度大，建成后需通行大量重载汽车的特点，对其结构安全要求高，且处于城市之中，其外形美观要求也颇高。故本项目拟进行现场的孔道摩阻系数

5、和偏差系数 k 的测试，然后据以调整预应力施工参数，确保施工质量。2测试设备、仪器及试验方法2.1 测试所用设备、仪器2 台 350t 的千斤顶、2 台高压油泵，2 块精密压力表（0.4 级）。2 台智能六弦数码穿心式压力传感器（型号 JMZX23360AT，灵敏度为 1kN），1 台读数仪（型号 MZX22006），2 根配套的连接线缆。对中专用工装。根据现场条件确定及制作。专用工具锚 2 套，专用工作锚 1 套，配套限位板 1 块。钢板尺 2 把（0.5mm 精度），记录用夹板、钢笔、计算器、纸张若干。2.2 测试方法以往进行摩阻测试通常采用主、被动安装千斤顶，油表读数法。但此方法测试工艺

6、存在测试操作过程较为繁琐、测试数据准确度不足等问题。为了解决以上问题，确保准确、高效地测取数据。本项目采用压力传感器代替油表来读取压力器的方法。同时为了确保所測得数据能够正确反映管道的摩阻损失，还采用了在传感器外设置限位垫板的测试工艺，此测试原理见图 1 所示。该测试方法是将传感器放置在工具锚与梁体间，或是千斤顶与梁体间。传感器直接反映了管道两端预应力筋的拉力值，即两端读数的差值为摩阻损失，避免了以往摩阻测试时各种工具变形等因素的影响。且该方法测试用时短，更是避免了梁体收缩与徐变的影响。另外，从减少测试误差考虑，采取主动、被动端交替更换的测试顺序，即完成一端的3 次重复测试后，更换主动、被动端

7、，按上述测试方法进行 3 次重复测试，即对 1 组预应力进行了 6 次测试后，测设数据取数学平均值。进行传感器和千斤顶安装时要正确对中，确保传感器、千斤顶、预应力筋轴线重合。且进行测试时均匀施力张拉千斤顶，不能中途停顿，以避免预应力筋因回缩而出现误差。2.3 本测试方法较以往测试而言存在的优点测试方法正确合理：所用约束垫板、压力传感器中间圆孔大小与梁体预应力孔道相当，预应力筋与二者圆孔的孔壁没有触碰，预应力束以直线状穿过喇叭口、压力传感器和垫板，所测数据仅为管道摩阻，无其它的喇叭口摩阻力等磨擦力损失，保证了管道摩阻损失测试数据的准确性。数据准确可靠：采用准确，且数据可传输至电脑自行记录的穿心式

8、压力传感器，其所测数据不受千斤顶的影响，增强了测试数据的可靠性和准确性。操作简单、方便快捷：测试时仅在主动端安装 13 个（个数依据钢绞线张拉伸长量而定）千斤顶，减轻了测试时设备安装工作量。且在测试时将被动端千斤顶加油顶出少许，待测试完成后回油，稍用力即可可拆卸夹片。测试用钢束还可使用：从喇叭口至工具锚段的钢束与其它结构、设备没有触碰，故钢束不会出现损伤，在测试完成后，还可继续使用，降低了测试成本。3摩阻损失试验步骤及施工关键点试验前标定所用的高压油泵、压力传感器、张拉千斤顶。标定所用的高压油泵、压力传感器、张拉千斤顶为同一压力机，以消除上述 3 种仪器标定时的系统误差。按图 1 所示的安装结

9、构图进行钢束、传感器、工具锚及千斤顶等安装。当钢束较长，钢束伸长量超过单台千斤顶的行程时，为避免重复倒顶而造成钢束回缩，引起测试误差，可采取两 2 台以上千斤顶串联同时张拉。锚固端的千斤顶进油空顶 10cm 后关油，使两端钢束预紧，并锚紧在千斤顶上，检查、调整两端装置中轴对中重合。使千斤顶进油，保持约 4MPa 左右的适当拉力。测试系统检查无误后，张拉主动端（按级张拉，每级递加 5MPa）。每级均读取两端传感器读数、量测油缸伸出量并记录，每处孔道张拉 3 次。将主、被动端调换，按上述方法再进行 3 次张拉。每级荷载下均需记录以下测试数据：主动端与被动端压力传感器读数、张拉端的油缸伸长量、油表读

10、数、张拉端夹片外露量，所测数据均在记录本上即时记录。完成一孔的摩阻测试后，进行一下孔孔道的测试。4试验孔道的先择为了确保测试所选用的孔道具有典型性，测试所得数据具有代表性，能够正确获得预应力的摩阻参数，本项目对桥梁纵向预应力各孔道长度、孔道弯曲进行了评估，最终选取位于侧腹板的编号 N20、N21 号预应力孔道（图如 2 所示），左、右侧腹板的 N20、N21 号孔道均进行测试，即共测试 4 个孔道。5试验数据分析处理方法5.1 处理方法测试得所需的数据后，采用二元线性回归法计算摩阻孔道摩阻系数和偏差系数 k，计算公式如下：li 为 i 号测孔的预应力钢束在水平方向的投影长度（m）。n 为选用的

11、测试孔道的数量，为了确保数据准确，实际测试的孔道数目（且为不同线形的预应力钢束）不小于 2。钢束与孔道壁间的摩擦系数。k孔道每米局部偏差对摩擦的影响系数。5.2 孔道摩阻试验结果数据计算对腹板左、右侧的 N20 号及 N21 号的 4 个孔道实施了现场摩阻测试。测试记录了主动端、被动端的每级荷载下的读数 PX、PK，4 处孔道所得的测试数据为 8 组，本项目左侧腹板 ZN20 号孔道、右侧腹板 YN21 号孔道针对被动端和主动端比值（ln（PK/PX）的线性回归计算及分析结果见表 2。左侧腹板 ZN20 号孔道、右侧腹板 YN21 号孔道数据的 PK/PX 回归计算见图 3、图 4 所示。经对

12、所有 8 组的数据进行处理及计算后得：从计算结果得孔道摩阻系数=0.24，计算值在公路桥涵施工技术规范（JTG/TF50-2011）规范的建议值 0.200.25 范围内，表明实测值合理有效。从计算结果得偏差系数 k=0.0016，计算值与公路桥涵施工技術规范（JTG/T F50-2011）的推荐值（0.0015）相差不大，表明实测值合理有效。从以上实测值的计算结果看来，孔道摩阻系数、偏差系数均与设计单位的建议值存在较大的差异，表明进行预应力摩阻的现场实测对于确保预应力结构的施工质量是非常有必要的。本项目在此后的预应力施工时，按上述所测得的孔道摩阻系数和偏差系数 k 对各孔道的预应力束张拉值进

13、行了计算，并据以施加预应力。6结束语为了控制连续箱梁预应力的施加质量，准确施加预应力，确保结构承载安全及线型美观，故有进行摩阻损失现场测试的必要。但施工现场条件有限，测试工作均为高空操作，且对现场施工造成干扰，故需采用科学合理、操作快速简便的测试方法。并在进行现场摩阻测试之前，对可能遇到的各种问题进行评估，并做好解决问题的预案，确保顺利完成测试任务。参考文献：1中华人民共和国铁道交通部.JTG/T F50-2011，公路桥涵施工技术规范S.北京：人民交通出版社，2011，07.2王继成，向中富，彭凯.桥梁预应力及索力张拉测控技术M.北京：人民交通出版社，2010，04.3赵霄，金凌志.缓粘结预应力混凝土连续梁预应力损失计算及摩阻力研究J.井冈山大学学报：自然科学版，2011（6）.