1、預應力摩阻損失測試試驗方案1 .概述12 .檢測依據13 .檢測使用的儀器及設備14 .孔道摩阻損失的測試 24.1 測試方法2.4.2 試驗前的準備工作 34.3 試驗測試步驟34.4 數據處理方法4.4.5 注意事項6.5 .錨口及喇叭口摩阻損失測試 65.1 測試方法6.5.2 測試步驟7.附件1.測試記錄表格8附件2.資質證書91 .概述預應力摩阻測試包括錨口摩阻、管道摩阻、喇叭口摩阻三部分。預應力摩阻損失是 后張預應力混凝土梁的預應力損失的主要部分之一，對它的準確估計將關系到有效預 應力是否能滿足梁使用要求，影響著梁體的預拱變形，在某些情況下將影響著橋梁的 整體外觀等。過高的估計會使

2、得預應力張拉過度，導致梁端混凝土局部破壞或梁體預 拉區開裂，且梁體延性會降低；過低的估計則不能施加足夠的預應力，進而影響橋梁 的承載能力、變形和抗裂度等。預應力管道摩阻損失與管道材料性質、力筋束種類以及張拉工藝等有關，相差較大， 最大可達45%。工程中對預應力管道摩阻損失采用摩阻系數小和管道偏差系數k來表征，雖然設計規范給出了一些建議的取值范圍，但基于對實際工程質量保證和施工控 制的需要，以及在不同工程中其管道摩阻系數差別較大的事實，在預應力張拉前，需 要對同一工地同一施工條件下的管道摩阻系數進行實際測定，從而為張拉時張拉力、 伸長量以及預拱度等的控制提供依據。摩阻測試的主要目的一是可以檢驗設

3、計所取計算參數是否正確，防止計算預應力損 失偏小，給結構帶來安全隱患；二是為施工提供可靠依據，以便更準確地確定張拉控 制應力和力筋伸長量；三是可檢驗管道及張拉工藝的施工質量；四是通過大量現場測 試，在統計的基礎上，為規范的修改提供科學依據。受中鐵十七局集團第三工程有限公司青縣制梁廠的委托，石家莊鐵道學院巖土與結 構實驗中心擬于2008年9月24日開始對京滬高鐵土建一標32m簡支梁進行預應力摩 阻測試。2 .檢測依據(1)鐵路橋涵鋼筋混凝土及預應力混凝土結構設計規范(TB10002.32005)(2)鐵路橋涵施工規范(TB10203-2002)(3)擬測試梁的設計圖紙3 .檢測使用的儀器及設備(

4、1) 2臺千斤頂、2臺高壓油泵，2塊0.4級精密壓力表。(2) 2臺傳感器，1臺讀數儀，2根配套連接線纜。(3)對中專用工裝。根據現場條件確定。(4)工具錨2套，工作錨1套，配套限位板1塊。(5) 0.5mm精度鋼板尺2把，記錄用夾板2個，鋼筆2,計算器1,記錄紙若干。4.孔道摩阻損失的測試4.1 測試方法管道摩阻常規測試方法以主被動千斤頂法為主，該方法主要存在測試不夠準確和測 試工藝等問題。其一：由于千斤頂內部存在摩擦阻力，雖然主被動端交替測試可消除 大部分影響，但仍存在一定的影響；其二：千斤頂主動和被動張拉的油表讀數是不同 的，需要在測試前進行現場標定被動張拉曲線；其三：在測試工藝上，力筋

5、從喇叭口 到千斤頂張拉端的長度不足，使得力筋和喇叭口有接觸，產生一定的摩擦阻力，也使 得測試數據包含了該部分的影響。為解決上述問題，保證測試數據的準確，使用壓力 傳感器測取張拉端和被張拉端的壓力，不再使用千斤頂油表讀取數據的方法。為保證 所測數據準確反映管道部分的摩阻影響，在傳感器外采用約束墊板的測試工藝，其測 試原理如圖1所示。采用該試驗裝置，由于力傳感器直接作用在工具錨或千斤頂與梁 體之間，因此各種壓縮變形等影響因素在張拉中予以及時補償，同時測試的時間歷程 比較短，避免了收縮與徐變等問題，因而兩端力的差值即為管道的摩阻損失。另外，為減少測試誤差，采用固定端和張拉端交替張拉的方式進行，即測試

6、過程中 完成一端張拉后進行另一端的張拉測試，重復進行 3次，每束力筋共進行6次張拉測 試，取其平均結果。測試試驗過程中應均勻連續地張拉預應力筋，中途不宜停止，防 止預應力筋回縮引起的誤差。傳感器以及千斤頂安裝時應確保其中軸線與預應力筋的 中軸線重合。工具錨 壓力傳感器壓力傳感器 工具錨梁體局部喇叭體管道 力筋張拉千斤頂鋼環板約束墊板約束墊板圖1管道摩阻測試原理該測試方法與常規測試方法比較主要特點如下：(1)測試原理正確：圖1中約束墊板的圓孔直徑與管道直徑基本相等，如此可使力 筋以直線形式穿過喇叭口和壓力傳感器，力筋與二者沒有接觸，所測數據僅包括管道摩阻力，保證了管道摩阻損失測試的正確性。而常規

7、測試中所測摩阻力包括了喇叭口 的摩阻力，測試原理上存在缺陷。(2)數據準確可靠：采用穿心式壓力傳感器提高了測試數據的可靠性和準確性，不 受張拉千斤頂的影響。(3)安裝簡單，拆卸方便：實測中僅使用一個千斤頂，被動端不再安裝千斤頂，使 得測試安裝工作量大為減小。實測時預先將千斤頂油缸略加頂出，以便拆卸張拉端夾 片；被動端夾片的拆卸待張拉千斤頂回油后，搖晃力筋即可拆卸夾片。(4)力筋可正常使用：從喇叭口到壓力傳感器外端，力筋與二者沒有接觸，不會對 這部分力筋造成損傷，即兩個工作錨之間的力筋沒有損傷，可以正常使用。(5)對于較長的預應力鋼束，如果千斤頂的行程不足時，為避免重復倒頂引起預應 力鋼筋回縮造

8、成的誤差，可以采取在張拉端用 2臺千斤頂串聯后同時張拉。4.2 試驗前的準備工作(1)原始數據收集。包括孔道鋼束參數(鋼束工作長度、起彎角、錨固時的控制 力、鋼束組成、設計鋼束伸長值)、成孔方式、錨具情況(生產廠家、規格型號、廠家 提供的錨口摩阻損失率)、鋼絞線參數(生產廠家、型號規格、實測彈性模量)。(2)傳感器、讀數儀、千斤頂、高壓油泵、精密壓力表(0.4級)檢查。(3)傳感器和讀數儀的系統標定(用壓力機)，千斤頂和精密壓力表的標定(用標 定好的傳感器、讀數儀)。千斤頂應標定進油、回油曲線。(4)根據標定結果，按每級5MPa®定張拉分級。(5)現場確定傳感器、千斤頂對中方法，檢查

9、位置是否有干涉。(6)按照代表性原則選擇試驗孔道，每種線形的孔道基本包括在內，至少選擇6個孔道，所選孔道基本均勻分布在截面的兩側，計算所選試驗孔道鋼絞線的下料長度 并下料、穿束。(7)孔道、梁端面清理干凈。(8)準備足夠的記錄表格。記錄表格的格式見附件 1。(9)試驗前應對有關人員進行技術交底。4.3試驗測試步驟(1)根據試驗布置圖安裝傳感器、錨具、錨墊板、千斤頂。(2)錨固端千斤頂主缸進油空頂100mR根據鋼束理論伸長值確定)關閉，兩端預應力鋼束均勻楔緊于千斤頂上，兩端裝置對中(3)千斤頂充油，保持一定數值(約 4MPa。(4)甲端封閉，乙端張拉。根據張拉分級表，張拉端千斤頂進油分級張拉，張

10、拉至設計張拉力。記錄乙端壓力傳感器的讀數 Nz,甲端壓力傳感器的讀數Nb,如此反復進行三次，取三次測試的平均值分布記為 Nz和N；;(5)仍按上述方法，但乙端封閉，甲端張拉，分級張拉至控制應力。記錄甲端壓力傳感器的讀數N',乙端壓力傳感器的讀數Nb,如此反復進行三次，取三次測試的F平均值分布記為N*ffi Nb ；F(6)將上述Nz和N'進行平土勻記為Nz ,瓜和Nb'進行平均記為N?。則N?和?Nb即為該孔道的張拉端和被動端壓力。(7)張拉完后卸載至初始位置，退錨進行下一孔道鋼絞線的測試。(8)如時間允許，每個孔道測三個循環。4.4數據處理方法(1)二元線性回歸法計算

11、 以、K值計算公式為：> nS en ： +kt 日日出=4/電 y i n-nnp Z e.y i h ki： =ili式中 巴第i個管道對應的ln(Nz /Nb)值,Nz、Nb分別為主動端與被動端傳感器壓力；li 第i個管道對應力筋的水平投影長度(m);a 第i個管道對應力筋的空間曲線包角(rad),曲線包角的實用計算以綜合 法的計算精度較好，其表達式為：h =JaH式中：e h為空間曲線在水平面內投影的切線角之和； w為空間曲線在圓柱面內展開的豎向切線角之和。n 實際測試的管道數目，且不同線形的力筋數目不小于 2;以一一鋼筋與管道壁間的摩擦系數；k管道每米局部偏差對摩擦的影響系數。

12、二元線性回歸法是建立在數理統計基礎上的計算方法，如果原始數據離散性大，則計算結果不穩定，任意增加或減少幾組數據會造成結果的較大變動，反之則可證明 原始數據的穩定性。只有原始數據穩定可靠的情況下方可采用此法。(2)固定炫值算k值由于梁兩端孔道位置均被端模板固定，故認為彎起的角度一般不會出現較大的波 動，整個孔道摩阻系數的變化主要取決于孔道位置偏差；小值是材料固有性質，和施工工藝沒有關系，故可確定一固定的 以值，計算k。卜值的確定有兩種方法，一是直接取規范規定值，二是測出以值。小值的測試可委托有關機構進行。(3)張拉時鋼絞線非彈性伸長值計算從張拉第一級起，逐級記錄千斤頂油缸伸長值 li;根據每級千

13、斤頂油缸伸長值，計算每一級的鋼絞線伸長值：Ai=li-li-i；取A li相差最小的若干值求其平均值，一般是從第二級算起，并扣除傳力錨固 前的一級(該級往往不是級差的整倍數)，計算方法為：V，li,nl N鋼絞線非彈性伸長值=£ 3,此處A li一股取第一、二級即可。(4)鋼絞線伸長值精確計算被動端錨外鋼束伸長值計算一皿EyAy其中：PB1 一被動端千斤頂壓力Li 一被動端錨外長度孔道長度范圍內鋼束伸長值計算L = _PAL12_ (1-e<kL2)EyAy (I kL2)其中：A 2鋼絞線伸長值；PA251荷5min后主動端錨下力；L2鋼絞線工作長度；Ey鋼絞線彈性模量;Ay

14、鋼絞線束截面積。PaL主動端錨外伸長值計算Ey AyL3其中：PA1 一主動端千斤頂壓力L3 一被動端錨外長度鋼絞線伸長值：L -/<Li ' ."：L2. L3(5)試驗中鋼絞線伸長值的估算,(PA2 Pb2)(Li L2 L3)L2EyAy其中：PA2 一主動端錨下壓力PB2 一被動端錨下壓力4.5注意事項(1)張拉千斤頂與壓力傳感器的安裝順序如圖1所示，被動端(錨固端)的鋼環 板換成千斤頂，約束墊板換成對中套(和壓力傳感器配套的)或限位板。(2)千斤頂、壓力傳感器和喇叭口要嚴格對中(中心線重合)，不要使壓力傳感 器發生偏載，要使壓力傳感器均勻受壓。(3)被動端錨固

15、用的千斤頂，在張拉前主缸空頂 10cm關閉，以便于退錨。(4)千斤頂安裝時，要注意油缸的方向，應使油缸向外便于側伸長值。(5)試驗前檢查壓力表指針是否在零讀數位置。(6)由于實際張拉為兩端張拉，而試驗為一端張拉，因此千斤頂行程可能不夠。 可采用張拉端串聯兩臺頂。(7)試驗中應及時處理數據，發現數據反常，應查找原因，看傳感器是否對中或 千斤頂是否已經穩住，并應增加試驗次數。每做完一束均要計算實測伸長值、理論伸 長值并校核誤差。(8)鋼束彎起角指其圓心角，等于弧長除以半徑。5.錨口及喇叭口摩阻損失測試5.1 測試方法由于張拉過程中力筋不可避免的與喇叭口和錨圈口接觸并發生相對滑動，必然產 生摩擦阻力

16、，而這些摩擦阻力包括在張拉控制應力中。而規范中有的給出了參考值， 如錨圈口摩阻給出的參考值為5%但要求有條件者要測試；而喇叭口摩阻則沒有對應 的參考數值，設計采用的喇叭口和錨圈口摩阻損失之和為張拉控制應力的6%故此需要進行現場實測。考慮到測試方便和準確測試所確定的內容，在地面上制作了一混凝土長方體，其尺 寸大約為0.8mx0.8mx3.0m,留有與力筋管道相同的直線孔道，兩端安埋了喇叭口。 以此為試驗平臺，采用多組錨頭和鋼絞線反復測試此項損失。錨圈口摩阻損失測試采 用工作狀態的錨頭（必須安裝夾片），然后通過其前后的壓力傳感器測得其數值，測試 原理如圖2所示。用兩端傳感器測出錨具和錨墊板前后拉力

17、差值即為錨具的錨口摩阻工作錨壓力傳感器工具錨（上夾片）限位板約束墊板張拉千斤頂和錨墊板摩阻損失之和，以張拉力的百分率計。圖2喇叭口和錨圈口損失測試原理5.2 測試步驟錨口和錨墊板摩阻損失試驗具體測試步驟如下：（D兩端同時充油，油表讀數值均保持 4MPa然后將甲端封閉作為被動端，乙端 作為主動端，張拉至控制噸位。設乙端壓力傳感器讀數為 Nz時，甲端壓力傳感器的相 應讀數為Nb,則錨口和錨墊板摩阻損失為：N -Nz -Nb以張拉力的百分率表示的錨口和錨墊板摩阻損失為：二處1 100%Nz（2）乙端封閉，甲端張拉，同樣按上述方法進行三次，取平均值；(3)兩次的AN和。平均值，再予以平均，即為測定值。記錄表格的格式見附件1。附件1.測試記錄表格