高速公路后张预应力混凝土梁桥管道摩阻试验

张崇尚 赵 鹏 张宇胜

高速公路后张预应力混凝土梁桥管道摩阻试验

张崇尚 赵 鹏 张宇胜

鉴于后张法预应力混凝土梁管道摩阻损失的重要性,结合杜峪河大桥预应力施工情况,介绍了管道摩阻的测试原理和方法。采用最小二乘原理法处理实际测试数据,并最终得到管道摩阻系数μ和偏差系数 k。试验分析结果表明：实测管道摩阻系数μ小于设计值,并且差值较大;而偏差系数k则与设计值吻合较好。

预应力,管道摩阻,后张法,最小二乘法

随着社会与经济的发展,高速公路得到了迅猛发展;其中,后张法预应力混凝土梁桥在总体线路的比重不断增加。而预应力设计、施工是预应力混凝土梁桥修建过程最为关键的环节,直接影响桥梁结构成桥线形与运营安全。如何确定有效预应力的大小,又是预应力设计、施工的核心步骤。造成预应力混凝土预应力损失的因素,其中,对后张法而言,管道摩阻是最为重要的一项。在设计阶段,依据设计规范选取管道摩阻参数。然而,由于施工工艺、各类误差的影响,在施工阶段可能出现真实管道摩阻参数与设计相差很大的情况;因此,需要获得施工条件下的真实管道摩阻参数,与设计值进行校核,当发现两者差异过大时,则需要调整设计,甚至施工方案。因此,测定预应力管道的摩阻参数有着至关重要的意义。

1 试验简介

杜峪河大桥为潼关至西安段改扩建项目跨越杜峪河和地方道路的一座大桥,上部结构为(3×26.8)m+(26.2+17+32+26.2+ 17)m预应力混凝土现浇连续梁。试验选取第一联(3跨一联 3× 26.8)主梁进行测试。该桥采用公称直径 15.24mm的预应力钢绞线;其弹性模量、标准强度分别为1.95×105MPa,1 860MPa。结合实际施工进展情况,选取N 1,N 2和N 3管道进行测试;相应的管道参数取值见表 1。测试时刻选择在温度相对变化不大的阴天。

2 参数识别与测试原理

2.1 参数识别原理

管道摩阻力导致预应力损失值σn由下式求得：

其中,σcon为张拉端预应力钢筋锚下的张拉控制应力,MPa;μ为预应力钢筋与管道壁的摩擦系数;θ为从张拉端至计算截面曲线管道部分切线的夹角之和,rad;k为管道每米局部偏差对摩擦的影响系数;x为从张拉端至计算截面的管道长度。

一般情况下,施工现场采用一种制孔方法,或所测试的管道均为一种制孔方法,这时孔道质量比较均匀,可以不考虑摩擦系数μ和k的变异,利用最小二乘法,试验误差最小时的μ和k应使用下式取得最小值：

其中,ci为第i个管道对应的ln(Nz/Nb)值(Nz为张拉端压力传感器测试值,Nb为被动端压力传感器测试值);n为实际测试的管道数目。将实测数值代入上式中联立求解方程得到摩阻系数k值和 μ值。

2.2 测试原理

图 1为管道摩阻试验原理布置示意图。试验时采用单端张拉,也就是说,主动端、被动端分别设两台、一台千斤顶,而仅在主动端进行张拉,被动端不张拉;同时,在主动端和被动端各设一台压力传感器。

试验时除了需要记录压力传感器读数外,张拉端和固定端的油压表读数、油缸外露量、夹片外露量同样需要记录,以便实时对比分析,防止意外情况的发生。

3 试验结果

图 2～图 7给出了各试验管道主动端张拉力控制值与被动端之间的关系。

直线段管道长度x、弯曲管道端部切线夹角 θ,(σcon-σn)/ σcon实测回归值见表 1。

表1 管道摩阻试验结果

从表 1可得,实测的预应力管道摩擦系数μ、偏差影响系数k分别为 0.167,0.001 47,这与设计值μ=0.20,k=0.001 5较为吻合。

4 结语

试验分析结果表明：实测管道摩阻系数 μ小于设计值,并且差值较大;而偏差系数 k则与设计值吻合较好;设计、施工单位依据测试结果适当调整预应束张拉力的大小。实际工程中,应尽可能的进行现场测试以获取准确的摩阻参数,并根据实测结果进行施工控制。

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On pipe friction experiment of post-tension prestressed concrete girder along expressways

ZHANG Chong-shang ZHAO Peng ZHANG Yu-sheng

Referring to the importance of pipe friction loss of the post-tension prestressed concrete,the paper,combining with the prestressed construction of Duyuhe Bridge,introduces the experimental principles and methods for the pipe friction,adopts the least-squaremethod to treat the factual experimental data,concludes pipe friction indexμand deviant index k,and p roves according to the experimental analysis that observed pipe friction indexμis less than the design value,and the different value is larger,while the deviant index k is betterly consistentwith the design value.

prestress,pipe friction,post-tension,least-squaremethod

U 448.35

A

1009-6825(2011)09-0188-02

2010-12-04

张崇尚(1970-),男,工程师,陕西高速公路建设集团公司,陕西西安 710054

赵 鹏(1972-),男,高级工程师,陕西高速公路建设集团公司,陕西西安 710054

张宇胜(1980-),男,工程师,铁科院(北京)工程咨询有限公司,北京 100000