摘要：本文以南水北調(diào)丹江口庫區(qū)淅川縣小三峽大橋?yàn)楣こ瘫尘?闡述了進(jìn)行預(yù)應(yīng)力孔道摩阻損失試驗(yàn)的目的、方法、實(shí)驗(yàn)過程及結(jié)果，并以試驗(yàn)結(jié)果作出參數(shù)識(shí)別與修正。

　　關(guān)鍵詞：摩阻試驗(yàn),摩阻系數(shù),偏差系數(shù),預(yù)應(yīng)力損失

　　南水北調(diào)丹江口庫區(qū)淅川縣小三峽大橋，距離丹江口大壩直線距離約50Km，主橋?yàn)?5m+150m+85m的變截面預(yù)應(yīng)力連續(xù)箱梁，總長332m。橋梁基礎(chǔ)為群樁;下部結(jié)構(gòu)為矩形雙薄壁墩;上部設(shè)計(jì)為三向全預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)，箱梁設(shè)計(jì)單箱單室斷面，箱梁頂寬11m，翼緣板懸臂長2.5m，箱梁底寬6m，箱梁頂橫坡為2%。

　　1 目的

　　確定預(yù)應(yīng)力索與孔道壁的摩阻系數(shù)μ與孔道對(duì)設(shè)計(jì)位置的偏差系數(shù)k，并與規(guī)范作對(duì)比。

　　2 原理

　　如圖1，鋼束兩端安裝壓力傳感器測(cè)試張拉噸位，首先張拉至0.1倍的控制拉力，以此作為初始狀態(tài)，然后分級(jí)張拉至控制拉力。一端主動(dòng)，一端被動(dòng)，主被動(dòng)端荷載傳感器的差值即為孔道摩阻損失，然后可用最小二乘法計(jì)算孔道的摩阻系數(shù)及孔道偏差系數(shù)。預(yù)應(yīng)力張拉過程中，同時(shí)測(cè)試鋼絲的伸長量，并與計(jì)算伸長量對(duì)比。用于孔道摩阻試驗(yàn)的鋼絞線下料長度應(yīng)加長二個(gè)傳感器的長度。

　　3 方法

　　(1)直接測(cè)量法;

　　(2)根據(jù)橋面標(biāo)高測(cè)量反分析預(yù)應(yīng)力損失值。

　　這里采用直接測(cè)量法。

　　4直接測(cè)量法

　　4.1試驗(yàn)步驟

　　1)根據(jù)試驗(yàn)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(jìn)油空頂200mm(根據(jù)鋼束理論伸長值確定)關(guān)閉，兩端預(yù)應(yīng)力鋼束均勻楔緊于千斤頂上;兩端裝置對(duì)中。

　　3)根據(jù)張拉分級(jí)表，張拉端千斤頂進(jìn)油分級(jí)張拉，兩端同時(shí)記錄有關(guān)數(shù)據(jù)。

　　4)錨固端千斤頂回油后，張拉端千斤頂退回油、退錨。

　　5)將鋼絲束串動(dòng)數(shù)次，做第二次。

　　4.2數(shù)據(jù)處理方法

　　1)二元線性回歸法計(jì)算μ、K值

　　計(jì)算公式為：

　　其中：xi——第i束孔道長度，單位為m;

　　θi——第i束曲線孔道切線夾角之和，單位rad;

　　ri——第i束主動(dòng)端與被動(dòng)端傳感器壓力之比;

　　μ______鋼筋與管道壁間的摩擦系數(shù);

　　K______管道每米局部偏差對(duì)摩擦的影響系數(shù)。

　　二元線性回歸法是建立在數(shù)理統(tǒng)計(jì)基礎(chǔ)上的計(jì)算方法，如果原始數(shù)據(jù)離散性大，則計(jì)算結(jié)果不穩(wěn)定，任意增加或減少幾組數(shù)據(jù)會(huì)造成結(jié)果的較大變動(dòng)，反之則可證明原始數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性。只有原始數(shù)據(jù)穩(wěn)定可靠的情況下方可采用此法。

　　2)固定μ值算K值

　　由于梁兩端孔道位置均被端模板固定，故認(rèn)為彎起的角度一般不會(huì)出現(xiàn)較大的波動(dòng)，整個(gè)孔道摩阻系數(shù)的變化主要取決于孔道位置偏差;μ值是材料固有性質(zhì)，和施工工藝沒有關(guān)系，故可確定一固定的μ值，計(jì)算K。

　　μ值的確定有兩種方法，一是直接取規(guī)范規(guī)定值，二是測(cè)出μ值。μ值的測(cè)試可委托有關(guān)機(jī)構(gòu)進(jìn)行。

　　3)張拉時(shí)鋼絞線非彈性伸長值計(jì)算

　　①從張拉第一級(jí)起，逐級(jí)記錄千斤頂油缸伸長值li;

　　②根據(jù)每級(jí)千斤頂油缸伸長值，計(jì)算每一級(jí)的鋼絞線伸長值：Δli=li-li-1;

　　③取Δli相差最小的若干值求其平均值，一般是從第二級(jí)算起，并扣除傳力錨固前的一級(jí)(該級(jí)往往不是級(jí)差的整倍數(shù))，計(jì)算方法為：

　　④鋼絞線非彈性伸長值= ，此處Δli一般取第一、二級(jí)即可。

　　4)鋼絞線伸長值精確計(jì)算

　　①被動(dòng)端錨外鋼束伸長值計(jì)算

　　②孔道長度范圍內(nèi)鋼束伸長值計(jì)算

　　其中：

　　ΔL2——鋼絞線伸長值;

　　PA2——持荷5min后主動(dòng)端錨下力;

　　L2——鋼絞線工作長度;

　　Ey——鋼絞線彈性模量;

　　Ay——鋼絞線束截面積。

　　③主動(dòng)端錨外伸長值計(jì)算

　　④鋼絞線伸長值：

　　5)試驗(yàn)中鋼絞線伸長值的估算

　　4.3 有關(guān)事項(xiàng)

　　1)被動(dòng)端不能安裝工作錨。

　　2)千斤頂安裝時(shí)，要注意油缸的方向，應(yīng)使油缸向外便于側(cè)伸長值。

　　3)千斤頂和傳感器標(biāo)定時(shí)應(yīng)采用同一壓力機(jī)標(biāo)定，以消除千斤頂和傳感器的標(biāo)定系統(tǒng)誤差。標(biāo)定時(shí)要有初讀數(shù)、標(biāo)到額定荷載后要緩慢回零，并記下回零讀數(shù)。當(dāng)三次的讀數(shù)差別較大或有兩次差別不大而與另一次差別較大、或逐次增大時(shí)，應(yīng)標(biāo)第四次。

　　4)試驗(yàn)前檢查壓力表指針是否在零讀數(shù)位置。

　　5)千斤頂行程要留20mm，這一段一般不成線性。兩端千斤頂預(yù)先伸長一部分以便退錨。

　　6)讀數(shù)根據(jù)加載表每級(jí)都讀，注意應(yīng)記錄初始、σK、持荷、錨固、回零幾個(gè)狀態(tài)的讀數(shù)。有關(guān)數(shù)據(jù)應(yīng)由技術(shù)人員負(fù)責(zé)讀取。由于加壓時(shí)壓力表有振動(dòng)，節(jié)流閥密實(shí)性的影響，操作人員的控制誤差，實(shí)際讀數(shù)與計(jì)算值有誤差，此時(shí)壓力表數(shù)據(jù)必須讀實(shí)際達(dá)到的壓力值，并且不得靠回油來調(diào)整壓力值。

　　7)張拉工藝：OVM錨具不能超張拉，張拉中應(yīng)觀察鋼絞線是否有滑絲。

　　8)由于實(shí)際張拉為兩端張拉，而試驗(yàn)為一端張拉，因此千斤頂行程可能不夠。可采用兩種方法，一是倒頂，二是張拉端串聯(lián)兩臺(tái)頂。

　　9)試驗(yàn)中應(yīng)及時(shí)處理數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)反常則增加試驗(yàn)次數(shù)。每做完一束均要計(jì)算實(shí)測(cè)伸長值、理論伸長值并校核誤差。

　　10)錨具回縮值的測(cè)定：在錨固體系下，原定通過測(cè)工具錨夾片回縮值的方法不正確，原因是傳力錨固時(shí)，鋼絞線與夾片有相對(duì)滑移，夾片回縮值不等于鋼絞線回縮值。

　　11)鋼束彎起角指其圓心角，等于弧長除以半徑。

　　12)鋼束回縮值和錨固前后的應(yīng)力損失值不存在對(duì)應(yīng)關(guān)系。因?yàn)殄^固后由于千斤頂內(nèi)摩阻的影響，錨外鋼束實(shí)際還有荷載;傳力錨固時(shí)鋼束停止滑移時(shí)的長度和對(duì)應(yīng)張拉力無法測(cè)出;孔道內(nèi)鋼束回縮受反向摩阻的影響，存在一個(gè)應(yīng)力不動(dòng)點(diǎn)，實(shí)際參與回縮的鋼束實(shí)際長度小于其工作長度。

　　13)一定要將千斤頂和傳感器系統(tǒng)標(biāo)定，以消除系統(tǒng)誤差。

　　14)試驗(yàn)時(shí)要及時(shí)松倒，確保各部位受力順暢。

　　5 試驗(yàn)鋼束的選取

　　試驗(yàn)鋼束假定為設(shè)計(jì)施工圖中的腹板束T19、T20，如圖2。T19、T20鋼束明細(xì)表及鋼束要素表分別如表1和表2。

　　6 試驗(yàn)結(jié)果與結(jié)論

　　6.1 試驗(yàn)結(jié)果

　　腹板束T19摩阻損失特征表3，腹板束T20摩阻損失特征表4，K、μ值識(shí)別、摩阻損失理論實(shí)測(cè)比較表5。

　　6.2試驗(yàn)結(jié)論

　　1)預(yù)應(yīng)力鋼筋與管道壁之間的摩擦系數(shù)μ=0.155，考慮每米管道對(duì)其設(shè)計(jì)位置的偏差系數(shù)k=(0.00328+0.00306)/2=0.00317;

　　2)被動(dòng)端摩阻損失比設(shè)計(jì)值大約5%;若按兩端對(duì)稱張拉，實(shí)際摩阻損失比理論值約大3%;

　　3)說明實(shí)際施工時(shí)，應(yīng)加強(qiáng)工序管理，防止塑料波紋管內(nèi)留有雜物或砂漿，避免造成預(yù)應(yīng)力的額外損失。