預(yù)應(yīng)力混凝土梁管道摩阻試驗(yàn)研究

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1、鐵道建筑RailwayEngineering20文章編號(hào)：1003-1995(2011)07—0020—04預(yù)應(yīng)力混凝土梁管道摩阻試驗(yàn)研究蔡金標(biāo)，胡蒙，陳海浪(浙江大學(xué)建筑工程學(xué)院，杭州310058)摘要：結(jié)合武漢市軌道交通一號(hào)線二期工程跨江岸貨場(chǎng)橋梁空間曲線預(yù)應(yīng)力束管道摩阻試驗(yàn)的數(shù)據(jù)，采用最小二乘法原理，求出管道摩阻系數(shù)肛和k。通過(guò)對(duì)諸多相關(guān)文獻(xiàn)中不同管道類型的摩阻系數(shù)和k的取值進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，提出了相應(yīng)的設(shè)計(jì)參考取值。關(guān)鍵詞：空間曲線最小二乘法管道摩阻系數(shù)中圖分類號(hào)：U448．35文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B預(yù)應(yīng)力損失由五個(gè)主要因素組成：混凝土收縮徐1

2、工程概況變，預(yù)應(yīng)力筋松弛，錨頭變形及預(yù)應(yīng)力筋回縮，管道摩擦阻力，混凝土彈性壓縮。對(duì)于后張拉預(yù)應(yīng)力混凝土武漢市軌道交通一號(hào)線二期工程跨江岸貨場(chǎng)橋梁梁而言，管道摩阻損失是各種預(yù)應(yīng)力損失的最主要部采用梁拱組合結(jié)構(gòu)，跨徑組合為(49．9+104．983+分，尤其是對(duì)彎曲長(zhǎng)束管道的摩阻損失可達(dá)40％以49．9)m。橋址平面位于S型反向非對(duì)稱曲線上，因上。由于施工過(guò)程中諸多不確定因素及施工水平存在此預(yù)應(yīng)力鋼束為空間曲線布置。主梁采用槽形箱梁結(jié)差異，雖然管道材質(zhì)、力筋束種類相同，實(shí)測(cè)管道摩阻構(gòu)，中支點(diǎn)處梁高8．163m，跨中梁高3．01．11，中間以

3、4系數(shù)卻大不相同。所以，在正式張拉前，應(yīng)對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行次拋物線連接?？v向預(yù)應(yīng)力采用1915．20mm鋼絞管道摩阻現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試，并根據(jù)測(cè)試結(jié)果對(duì)張拉力和監(jiān)控線索，抗拉標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度=i860MPa，彈性模量E=計(jì)算中的管道摩阻系數(shù)值進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整。1．95×10MPa，張拉控制應(yīng)力為or?=0．7=1340MPa。鋼絞線的公稱截面積為140mm。預(yù)應(yīng)力管道采用塑料波紋管成孔。橋型布置如圖1所示。E23墩E24"墩E25墩?qǐng)D1橋型布置(單位：em)此項(xiàng)稱為管道偏差影響。對(duì)于管道彎轉(zhuǎn)影響除了管道2試驗(yàn)原理和內(nèi)容偏差影響之外，還有力筋對(duì)管道內(nèi)壁的徑向壓力所產(chǎn)2

4、．1試驗(yàn)原理生的摩阻力，該部分稱為彎道影響，隨力筋彎曲角度的摩阻損失主要由于孔道的偏差和孔道的彎曲兩部增加而增加。根據(jù)《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土分影響所產(chǎn)生。由于施工時(shí)因振動(dòng)等原因而使管道變橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范》(JTGD62-2004)(以下簡(jiǎn)稱公路規(guī)成波形，加之預(yù)應(yīng)力筋因自重下垂，與管道有實(shí)際接范)，預(yù)應(yīng)力管道摩阻損失為觸，故當(dāng)張拉預(yù)應(yīng)力筋有相對(duì)滑動(dòng)時(shí)就會(huì)產(chǎn)生摩阻力，orn=or?[1一e一’](1)式(1)中的or?為張拉端鋼絞線錨下控制應(yīng)力(MPa)；收稿日期：2010—11—31；修回日期：2011—04—06為預(yù)應(yīng)力鋼筋與管道壁

5、的摩擦系數(shù)；0為從張拉端至作者簡(jiǎn)介：蔡金標(biāo)(】965一)，男，浙江浦江人，副教授，博士。計(jì)算截面曲線管道部分切線的夾角之和(rad)，空間包2011年第7期預(yù)應(yīng)力混凝土梁管道摩阻試驗(yàn)研究21+．i}Z—Y：0角0的計(jì)算公式：0=~／+，其中，0為空間曲線在水平面內(nèi)投影的切線角之和，0為空間曲線在豎向平由于實(shí)際測(cè)試存在誤差，上式右邊不會(huì)為零，假設(shè)面的切線角之和；k為管道每米局部偏差對(duì)摩擦的影+kl—Yl=sl響系數(shù)；為從張拉端至計(jì)算截面的管道長(zhǎng)度，可近似+kl—Y2=2地取該段管道在構(gòu)件縱軸上的投影長(zhǎng)度(m)。根據(jù)式(1)推導(dǎo)k和計(jì)算公式

6、，設(shè)主動(dòng)端壓力+kl—Y=s傳感器測(cè)試值為P，被動(dòng)端為P，此時(shí)管道長(zhǎng)度為z，0利用最小二乘法原理，令q：∑s為管道全長(zhǎng)的曲線包角，上式兩邊同乘以預(yù)應(yīng)力鋼絞Oq線的有效面積，則可得——：0當(dāng)Pl—P2=Pt[1一e“](2)i砉s取得最小值。-一由式(2)得P2=P，e“兩邊取對(duì)數(shù)得+kl=一In(P／P)從而可得到令Y=一In(P2／P)f肛∑0+k∑0；一∑yiO=0試驗(yàn)時(shí)通過(guò)傳感器測(cè)得P。，P。對(duì)不同管道的測(cè){。。i=1‘量理論上可得到一系列的方程式如下：【∑Oil+k∑l一∑yil：0t．0+kl—Yl=0I*0+kl—Y=0解方

7、程組得和k。管道摩阻測(cè)試原理如圖2所示。圖2管道摩阻測(cè)試系統(tǒng)示意測(cè)試儀器和相關(guān)的儀器特性見(jiàn)表1。第一級(jí)：左端張拉至0．20"?，即712．9kN；表1穿心式力傳感器特性值第二級(jí)：右端張拉至0．50"?，即1782．2kN；第三級(jí)：右端張拉至0．60"?，即2138．6kN；第四級(jí)：右端張拉至0．70"?，即2495．1kN。每級(jí)張拉完，記錄主動(dòng)端和被動(dòng)端的壓力傳感器讀數(shù)。傳感器的計(jì)算公式為P=K(fi一)3數(shù)據(jù)結(jié)果‘式中，K為傳感器壓力系數(shù)；為荷載實(shí)時(shí)平均頻率●各鋼束的空間長(zhǎng)度、總包角如表2所示。值為初始頻率值。2．2試驗(yàn)內(nèi)容表2試驗(yàn)鋼

8、束空間長(zhǎng)度和包角本次試驗(yàn)測(cè)試對(duì)象為24號(hào)墩T10、T11和23號(hào)墩T11預(yù)應(yīng)力鋼絞線(皆為由北至南第2束)。為了得到多組試驗(yàn)數(shù)據(jù)，試驗(yàn)采用多次分級(jí)張拉法。由于試驗(yàn)鋼束較長(zhǎng)，而張拉千斤頂量程有限，因此不能張拉