31.1 m跨度预应力混凝土现浇箱梁张拉摩阻及锚具回缩量的测试

测试

周鑫

【摘 要】对温福客运专线云淡门特大桥跨度31.1 m采用移动模架施工的预应力混凝土现浇箱梁预应力管道和锚口、喇叭口的摩擦阻力及锚具回缩量进行试验测试,以提供相关施工参数并验证设计数据;同时检验施工单位管道的成孔工艺是否达到设计要求,确保箱梁张拉满足规范要求. 【期刊名称】《铁道标准设计》 【年(卷),期】2007(000)009 【总页数】3页(P10-12)

【关键词】后张梁;管道;锚口;喇叭口;摩阻;回缩量;测试 【作 者】周鑫

【作者单位】中铁六局温福铁路工程指挥部,福建宁德,352100 【正文语种】中 文 【中图分类】U448.21+3

1 工程概况

温州到福州客运专线云淡门特大桥全长1 061 m，线间距4.6 m，曲线半径为4 500 m，钻孔桩基础、圆端形变截面空心墩，孔跨结构为后张法32-32 m双线简

支箱梁。上部结构采用DXZ32/900型移动模架现浇法施工箱梁，箱梁施工图号：通桥(2006)2221-Ⅴ，线路设计速度200 km/h，预留250 km/h的提速条件。 箱梁长32.6 m，计算跨度31.1 m，跨中部分梁高2.8 m，支点部分梁高3.0 m，梁宽13.0 m，预应力管道采用φ90 mm的波纹管成孔，锚具采用OVM15型，预应力钢束采用7-φ15.2 mm钢绞线，抗拉强度标准值1 860 MPa。设计给定的锚口及喇叭口损失按预应力钢束张拉控制应力的6%计算，管道摩阻按波纹管成孔计算，管道摩擦系数μ取0.26，管道偏差系数κ取0.003。 2 测试内容

后张法预应力混凝土箱梁中管道摩擦阻力和锚口、喇叭口摩擦阻力估算的准确程度直接影响到箱梁的上拱度，直接影响到结构使用的安全，而采用的管道是何种介质、管道定位是否准确、管道是否漏浆等施工质量的优劣往往直接影响到摩阻的大小。为确保箱梁的施工质量，对云淡门特大桥第一孔移动模架施工的现浇箱梁的4束曲线孔道、1束直线孔道和锚口、喇叭口摩阻及锚具回缩量进行了测试。 每孔箱梁预应力部分由27束钢绞线组成，其中13-7φ5钢绞线23束，12-7φ5钢绞线4束。跨度31.1 m后张法预应力混凝土简支箱梁摩阻试验测试内容包括管道摩阻、锚口、喇叭口摩阻和锚具回缩量。管道摩阻试验需要在尚未进行初张拉的预应力钢束中选取5～6束进行试验，要求尽量选取具有代表性的不同管道长度、不同弯起角的钢束；箱梁中13-7φ5的钢绞线占到钢绞线总数量的85%，试验优先选择13孔的锚具及配套锚垫板进行测试；经过比较最后选定了编号为N1b、N3、N6、N7、N9共5束作为代表性钢绞线束进行测试。 3 试验仪器及准备工作 主要试验仪器见表1。

表1 试验仪器仪器及工具数量YL4000测力传感器2YDC4000千斤顶2ZBL⁃400高压油泵2ϕ90mm约束圈2精度0 1mm游标卡尺1

锚口、喇叭口摩阻测试的标准试件见图1。

图1 锚口、喇叭口摩阻试验混凝土试件制作示意(单位：mm)

锚口、喇叭口摩阻制作标准试件一个。N1筋长4 940 mm，N2筋长1 560 mm；管道要求顺直，要加强定位，管道用PVC管，以40 cm间距沿试件纵向布置定位网片；喇叭口、螺旋筋、锚垫板与32 m梁13-7φ5钢绞线孔道预埋件一致；管道成型方式与实际梁相同；制作时预留6个试块，随试件同等条件养护，试验时要确保标准试件强度达到设计强度的80%，确定强度时每次压1～2个试件即可；试件设置2个起吊钩；混凝土等级C50；保护层厚度3 cm；试件端部50 mm箍筋间距布置困难时视实际情况自行调整。

选定编号的摩阻测试管道对应钢绞线下料长度应比正常张拉工作长度长出1.0 m，否则无法满足试验要求；试验时，对试验选取孔道要进行清孔，并且不能安装锚具；管道摩阻试验时，要求箱梁的混凝土强度达到设计强度的80%以上；管道摩阻试验时需要配备8名工人配合；现场需准备千斤顶及油泵，并提供电源及提升千斤顶、传感器的倒链等。 4 测试原理与方法 4.1 管道摩阻

管道摩阻作用由管道曲率效应和偏差效应两部分产生，预应力束在被动端的拉力可按下面理论计算式计算 P2=P1×e-(μ·θ+κ·L)

式中 P1、P2——分别为张拉端和被动端管道口的预应力束拉力； L——管道总长度，m； θ——管道总弯起角，rad； κ——管道偏差系数；

μ——钢束与管道壁之间摩擦系数。

P1、P2可由测力传感器测出，L、θ按设计值取用，按二元线性回归即可求得μ值和κ值。在测量中同时测出预应力钢绞线的伸长量，可以测得预应力束的弹性模量。

管道摩阻测试在云淡门特大桥第一孔箱梁上进行，试验时采用的张拉设备与实际施工时的设备相同，测力传感器为上海诚知自动化系统公司生产的4 000 kN穿心式压力传感器(精度0.5%)，钢束伸长量通过钢直尺测量张拉端油缸长度并减掉两端夹片、被动端油缸回缩量获得。

测试时不得进行其他钢束的张拉作业，以减少测试值产生偏差。试验中管道摩阻采用一端张拉，从10%的张拉控制拉力开始，分8级张拉至80%的设计张拉力，每个管道试验2次。测读内容包括：张拉端与被动测力传感器读数、张拉端油缸外露量、被动端油缸外露量、张拉端与被动端夹片回缩量。

管道摩阻试验时主、被动端不安装工作锚而首先安装约束圈，然后依次安装测力传感器、千斤顶、工具锚、工具夹片，试验张拉时由于约束圈的作用，使钢绞线与锚口、喇叭口无法接触，因而测试到主动端传感器与被动端传感器的读数之差即为被管道摩擦阻力所抵消的张拉力，从而可分析计算出管道摩阻。 4.2 锚口、喇叭口摩阻

锚口、喇叭口摩阻和锚具回缩量测试都在现场预制的5.0 m长的标准试件上进行，采用一端张拉，试验张拉控制力为预应力钢绞线的0.8fptk×Ap(Ap为13根钢绞线的面积)，测读内容主要为摩阻损失前、后主动端与被动端测力传感器的读数及夹片回缩量，锚具、限位板的几何尺寸等。

锚口、喇叭口摩阻试验时，以一端为主动端，另一端为被动端。主动端先安装φ90 mm约束圈，然后依次安装工作锚、工作夹片、限位板、测力传感器、千斤顶、工具锚、工具夹片；被动端直接安装测力传感器，然后依次安装千斤顶、工具锚、工具夹片。张拉测试时，被动端由于没有受到约束圈的约束，钢绞线跟锚口和

喇叭口发生摩擦，产生阻力。

标准试件的一端为主动端时测试进行2次，然后将主、被动端对调再测试2次，最后取平均值。由于管道采用的5 m长的光滑的PVC管，因此管道摩阻为零；主动端与被动端测力传感器的读数之差，即为被锚口和喇叭口摩擦阻力所抵消的张拉力，从而可分析计算出锚口和喇叭口的摩阻。 5 测试结果与分析 5.1 管道摩阻测试结果

云淡门特大桥跨度31.1 m移动模架现浇简支箱梁预应力管道采用波纹管成孔，施工第一孔梁时对箱梁进行了管道摩阻试验，管道长度、管道弯起角、P2/P1的设计值和实测回归值(实测回归值取平均值作为结果)列于表2。

表2 跨度31.1 m现浇简支箱梁管道摩阻测试结果预应力束编号管道长度(L)/m弯起角(θ)/radP2/P1设计值P2/P1实测回归值第一次第二次N1b31 6000 0 9095550 9502820 953243N731 6280 1974610 8639640 9921380

965785N931 6680 2517150 8517610 9519070 931371N631 7490 3490660 8302700 8551490 832494N331 6780 3490660 8304470 9428300 926104 根据张拉测试结果，经计算可得31.1 m预应力混凝土现浇简支箱梁的管道偏差系数和摩擦系数分别为κ=0.000 55，μ=0.20。 5.2 锚口、喇叭口摩阻和锚具回缩量测试结果

锚具、喇叭口摩阻和锚具回缩量测试是在提前预制好的5.0 m长标准试件上进行的，测试的是13孔锚具及配套锚垫板。实测钢绞线直径为φ15.38 mm，13孔锚具配套限位板的限位高度为9.12 mm，测试结果见表3。

表3 锚口+喇叭口摩阻和锚具回缩量测试结果序号锚口+喇叭口摩阻/%锚具回缩量/mm110 94 56210 94 80311 74 30411 84 81平均值11 34 61 6 结论

根据实测结果，温福客运专线云淡门特大桥跨度31.1 m现浇施工的后张预应力混凝土双线简支箱梁管道摩擦系数和管道偏差系数分别为：μ=0.20，κ=0.000 55；对应设计值分别为μ=0.26，κ=0.003。

箱梁预应力束在实际施工中为两侧同时张拉，因此换算到跨中时，跨度31.1 m预应力混凝土简支现浇箱梁管道摩阻实测值比设计值偏小，偏小值为4.6%。 实测13孔锚具的锚口摩阻和喇叭口摩阻两项损失合计为11.3%，实测值比设计值(6.0%)偏大，偏大值为5.3%。实测13孔锚具的回缩量为4.61 mm，符合设计要求。

测试结果表明：箱梁管道摩阻偏小，预应力管道定位及成形工艺良好；综合考虑管道、锚口和喇叭口摩阻，可考虑采用原预应力束设计的张拉控制应力进行施工。 参考文献：

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