第32卷第6期2006年11月
中国测试技术
CHINAMEASUREMENTTECHNOLOGY
Vol.32No.6Nov.2006
采用塑料波纹管的预应力管道摩阻试验研究
李友明1,郑杰元1,陈建军1,王
摘
鹏2
(1.中铁二局股份有限公司,四川成都610031;2.铁科院(北京)工程咨询有限公司,北京100081)
要:采用塑料波纹管作为预应力管道是配套真空辅助压浆技术的技术措施。在介绍杭州湾跨海大桥Ⅹ合同50m
箱梁预应力管道摩阻试验、锚具摩阻试验方案和方法的基础上,对测试数据进行了分析、处理,并与设计和施工规范要求进行了对比分析。结合管道摩阻和锚具摩阻产生的原理,总结了塑料波纹管成孔工艺的技术要点。关键词:预应力;塑料波纹管;摩阻测试;成孔工艺;技术要点中图分类号:O657.31
文献标识码:A
文章编号:1672-4984(2006)06-0032-04
Frictionalresistanceteststudyofplasticprestressedduct
LIYou-ming1,ZHENGJie-yuan1,CHENJian-jun1,WANGPeng2
(1.ChinaRailwayErjuCo.Ltd.,Chengdu610031,China;
2.BeijingEngineeringConsultingLimitedCompany,ChinaAcademyofRailwaySciences,Beijing100081,China)Abstract:Theprestressedductwasatechnicalmeasureofductgroutingbyvacuummethod.Thispaperpresented
frictionalresitancetestmethodofprestressedductandanchorabout50mboxgirderofthehangzhoubaybridge.Byanalysisngthedata,theactualfrictionalresisrancewasobtainedandcomparedwithdesignandconstruetionstandard.Throughstudyingthecomponentsoftheprestressedductandanchor,thekeyconstructiontechnicalpointofductwassummarized.
Keywords:Prestressiplasticduct;Frictionalresistance;Hole-formingtechnology;Keypoint
1引言
锚具,均为两端张拉。设计管道局部偏差影响系数摩擦系数μk=0.002、=0.14。
预应力张拉是后张法预应力混凝土梁的一道极为重要的工序,如何准确将设计张拉力施加于梁体直接影响梁的耐久性、安全性、刚度及矢拱高度。后张梁管道摩阻是引起预应力损失的五个主要因(混凝土收缩徐变、钢筋松弛、锚头变形及钢筋回素
缩、摩阻、混凝土弹性压缩)之一。由于施工过程中诸多不确定因素及施工水平的差异,张拉前应对管道摩阻现场测试,并根据测试结果对张拉力及管道进行调整,将设计张拉力准确施加至梁体。
杭州湾跨海大桥50m预应力混凝土箱梁为后张法预应力混凝土结构,预应力束沿梁长通长布
j
置,有腹板束和底板束两种,分别采用19-φ15.24j和12-φ15.24钢绞线,锚固在梁两端。预应力钢绞
2
2.1
摩阻测试的基本原理
管道摩阻损失的组成
预应力张拉时,由于预应力筋与管道壁接触并
沿管道滑动而产生摩擦阻力,摩阻损失可分为弯道影响和管道走动影响两部分。理论上讲,直线管道无摩擦损失,但管道在施工时因混凝土浇筑挠动及管道安装误差等原因而变成波形,并非理想顺直,加上预应力筋因自重而下垂,力筋与管道实际上有接触,故当有相对滑动时就会产生摩阻力,此项称为管道走动影响(或偏差影响、长度影响)。对于曲线管道,除了管道走动影响之外,还有力筋对管道内壁的径向压力所产生的摩阻力,该部分称为弯道影响,随力筋弯曲角度的增加而增加。直线管道的摩阻损失较小,而曲线管道的摩擦损失由两部分组成,因此比直线管道大的多。本次试验箱梁纵向预应力束布置及管道相关参数见表1。
线标准强度Rby=1860MPa,Eg=1.95×105MPa,锚下控
kb制应力σy=0.75Ry=1395MPa。纵向预应力束19-jjφ15.24、12-φ15.24管道分别采用内径100mm、90mm高密度聚乙烯波纹管成孔,锚具均采用群锚
收稿日期:2006-04-02;收到修改稿日期:2006-06-14作者简介:李友明(1968-),男,高级工程师,主要从事桥梁工程施工。
2.2管道摩阻损失的计算公式
根据《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设
(JTGD62-2004)第6.2.2条规定,预应力钢计规范》
第32卷第6期李友明等:采用塑料波纹管的预应力管道摩阻试验研究
33
表1编号
预应力束布置及管道相关参数表
束管道长数度L(cm)
管道曲
管道曲线
线角θ角θ(rad)(度)
位置
备注
钢束规格
j
19-φ15.24j19-φ15.24j19-φ15.24
BF1BF2BF3BB1
222228
4928.44936.24921.54928.92596.13393.33394.74866.0900
1414141429.729.729.7100
0.24430.24430.24430.24430.51840.51840.51840.17450
腹板测试管道腹板腹板
腹板测试管道底板底板底板
底板测试管道顶板
压力YCW450B-200型千斤顶,公称张拉力4490kN。
灵敏传感器为湖南长沙金码公司的量程为6000kN、
度为1kN的JMZX-3360AT智能六弦数码穿心式压力传感器,测试仪器为该公司的JMZX-2006综合测试仪。
BF419-φj15.242
j
12-φ15.24
BB2a12-φj15.242
j
BB2b12-φ15.24
BB312-φj15.244BT1
j
5-φ15.24
筋与管道壁之间摩擦引起的预应力损失,可按下式计算:
(-μ)θ+kx
(1)σ]l1=σcon[1-e
式中σ、、μθk、x意义与规范相同。假设主动端压con、
力传感器测试值为P1,被动端为P2,此时管道长度
为管道全长的曲线包角,根据式(1)利用最小为l,θ
的如下计算公式:二乘法原理可推导k和μ
2
μΣθΣliθyiθi+κi-Σi=0
(2)
μΣθΣli2-Σyili=0ili+κ解方程组(2)得k及μ值。2.3锚具摩阻损失的计算公式
在特制试件上进行19孔群锚锚具摩阻损失试验时,令主动端压力值为N1,被动端压力值为N2,则
3.3测试方法
3.3.1管道摩阻测试
试验加载分8级单端张拉,根据千斤顶油表读
jj
数控制张拉荷载,19-φ15.24和12-φ15.24预应力钢绞线分别从(500→3711)kN和(300→2344)kN。由于每台千斤顶最大行程为200mm,张拉时,钢筋绞线伸长量达304mm~307mm,必须在主动端安装
(见图1)。两台千斤顶,被动端安装一台千斤顶
!
测试过程为:首先,以一端作主动端,另一端作被动端逐级加载,两端均读取传感器读数,并测量钢绞线伸长量,每个管道张拉二次;然后调换主动端与被动端位置,用同样的方法再做一遍。对分级测试的荷载通过线性回归确定管道被动端和主动端荷载的比值,然后利用二元线性回归的方法确定预应力管道的k、值。μ
锚具摩阻力为:
N0=N1-N2
3
3.1
试验内容和方法
测试内容
试验内容包括管道摩阻试验和锚具摩阻试验
3.3.2锚具摩阻及喇叭口摩阻测试
锚具摩阻及喇叭口摩阻试验在2.0×0.6×0.6m
混凝土试件上进行,截面中心处的预应力管道为直管道,采用的成孔方式及锚具、锚垫板与箱梁相同。试验采用单端张拉方式,测试时需采用工作状态的锚头(安装夹片),在试件两端分别安装千斤顶,被动端测试前首先张拉,以便完成测试后进行退锚。锚具摩阻试验方案和喇叭口摩阻试验方案分别见图2、图3。
两部分,其中,管道摩阻试验的试验管道为低端侧高端侧BF4、底板BB3。主要通过测定三个管BF1、
道张拉束主动端与被动端实测压力值,根据规范规定的公式计算摩擦系数μ和偏差系数k。
锚具摩阻试验采用19孔群锚在2.0m×0.6m×
0.6m的混凝土试件上进行,同时,为测定喇叭口的
摩阻损失,
在试件上也要进行喇叭口
的摩阻损失试验,方法是通过测试喇叭口与锚具摩阻损失之和,再从中扣除锚具摩阻损失,以确定喇叭口的摩阻损失。
3.2测试仪器
试验时所用的张拉设备与实际施
工时所用设备相同:张拉千斤顶为
34
中国测试技术2006年11月
锚具摩阻试验选取两套规格相同的
19孔群锚锚具进行试验
,每套锚具共计张拉2次。喇叭口摩阻试验以试件一端为主动张拉端,一端为被动端,进行张拉。试验时千斤顶张拉至设计张拉应力3711kN。
表2钢束编号
测试数据回归线性方程汇总表第一次
第二次
第三次
第四次
测试数据回归线性方程见表2。整理图4中被动端和主动端比值的回归值并与设计及规范情况下相比较见表3。由表3中P2/P1实测回归值结果,根据式(2)按最小二乘法原理计算管道摩阻系数μ和k值,计算过程及分析结果见表4、5、6。
表5
管道摩阻系数计算结果
设计值
规范值
实测计算值
BF1BF2BF3
Y=0.9076x+
63.555Y=0.8803x+31.384Y=0.9122x-37.737
Y=0.9037x+Y=0.9266x+Y=0.9309x-43.369.9312.309Y=0.8866x+Y=0.8858x+Y=0.8949x+33.68533.68558.506Y=0.9116x+Y=0.9199x-Y=0.9238x+12.2170.49272.2076
k0.0011
μ0.1888
k0.002
μ0.14
k0.0015
μ0.14~0.17
4
4.1
试验数据处理分析
管道摩阻试验数据分析
试验于2005年1月20日开始,24日结束。将
从表5可见,实测管道局部偏差影响系数k值
所得的BF1、BF4、BB3三个管道的基本数据通过线性回归确定其比值,由于受篇幅限制,仅显示BF1的第一次测试数据回归分析曲线,结果见图4。所有
表3钢束
编号
管道摩阻测试计算结果
起弯角度(rad)
按设计P2/P1
计算值
按规范P2/P1
计算值
0.0011小于设计的0.002和规范的0.0015,实测管道摩擦系数μ为0.1888,比设计的0.14大,但与规范值上限0.17接近。从表6所计算的管道摩阻力,
实测、设计和规范值相比较看,按实测值计算平均
比按设计值计算小
P2/P1实测回归值
第一次
第二次
第三次
第四次
管道长度
L(m)
2.99%,按实测值计算
比按规范所推荐值计算平均小0.80%,三者相差不大,差值影响是在工程许可范围之内。
BF1BF4BB3
49.28449.28948.66
表4
0.24430.24430.1745
0.87570.87570.8854
0.8910 ̄0.89750.8910 ̄0.89750.9024 ̄0.9072
0.90760.88030.9122
0.90370.88660.9116
0.92260.88580.9199
0.93090.89490.9238
管道摩阻系数计算表
钢束编号
li(m)θi(rad)次序P2/P10.90760.90370.92660.93090.88030.88660.88580.89490.91220.91160.91990.9238
yi0.0970.1010.0760.0720.1270.120.1210.1110.0920.0930.0830.079
2
θiθili12.0412.0412.0412.0412.0412.0412.0412.048.4918.4918.4918.491130.3
yiθi0.0240.0250.0190.0170.0310.0290.030.0270.0160.0160.0150.0140.262
l2i2428.92428.92428.92428.92429.42429.42429.42429.42367.82367.82367.82367.828904
yili4.7784.993.7573.5296.2845.9325.9775.4734.4724.5044.0633.85757.62
4.2锚具摩阻及喇叭口摩阻试验数据分析
锚具摩阻试验选
1
BF1
49.284
0.2443
2341
BF4
49.289
0.2443
2341
BB3
48.66
0.1745
234Σ
0.05970.05970.05970.05970.05970.05970.05970.05970.03050.03050.03050.03050.5993
取两套规格相同的19孔群锚锚具进行试验,每套锚具各张拉两次,试验数据见表7。从表
8看出,锚具摩阻损失
平均值为6.89%,是厂家提供的2.5%的2.76
倍。试验的锚具摩阻损失大是正常的,因为试验中为解决穿心式压
第32卷第6期李友明等:采用塑料波纹管的预应力管道摩阻试验研究
35
表6管道摩阻计算结果比较表
实测
设计
规范
管道摩阻力锚下控制应力
(%)
样前两部分的摩阻损失之和为
3.44%。因为前两部分的摩阻产生的
主要原因是钢绞线产生折角,且二者产生的折角相同,可以近似认为二者摩阻损失相等,这样可以得出锚具摩阻损失为2.81%,喇叭口的摩阻为
钢束管道摩阻力管道摩阻力
编号管道摩阻力锚下控制应力管道摩阻锚下控制应力管道摩阻
(kN)力(kN)力(kN)
(%)(%)
BF1BF4BB3
表7
354354194
9.559.558.28
462462269
12.4412.4411.47
380~405380~405218~229
10.25~10.9110.25~10.919.28~9.76
1.72%。
锚具摩阻试验数据
主动端P1(外)(kN)
被动端P2(内)(kN)
损失值(kN)损失率(%)
5
ΔP=P1-P2
239282219251
ΔP/P16.377.766.267.18
6.89
平均损失率(%)
塑料波纹管成孔技术措施
根据对塑料波纹管管道摩阻
项目一套
第一次张拉第二次张拉第一次张拉第二次张拉
ΔP/P1
及锚圈口预应力损失的测试情况和箱梁预制施工总体施工技术要求,为保证预应力工程施工质量,在塑料波纹管成孔方面采取了以下技术措施:
3749363534973491
3510335332783240
二套
力传感器与锚具之间的传力,必须在两者之间装限位板过渡,这样测得的锚具摩阻损失包括三部分:一是纯锚具摩阻损失,二是夹片引起的摩阻损失,三是增加的限位板与锚具因对准误差而错孔产生的摩阻损失。前两部分为正常的锚具摩阻损失,第三部分为额外增加的锚具摩阻损失,必须予以剔除。为进一步分析,又在一套锚具上进行了没有夹片的锚具摩阻试验,除无夹片外,其余试验条件与有夹片试验时完全相同,试验结果见表8,两次摩阻损失的平均值为5.80%。综合分析有夹片和无夹片两次试验,可知夹片引起的锚具摩阻损失为1.09%。
表8项目第一次张拉第二次张拉平均值
锚具摩阻试验(无夹片)数据主动端
P1(外)(kN)
被动端P2(内)(kN)
损失值(kN)损失率(%)
(1)预应力管道用波纹管材质必须满足其强度足以保持管道的形状,以防止在搬运和混凝土浇筑过程中损坏;同时还应具有良好的柔韧性、耐磨性预应力筋或和绝缘性能;管道的材质不与混凝土、水泥浆有不良化学反应。
(2)安装波纹管时保证其位置正确,孔道平顺,端部的预埋钢垫板垂直于孔道中心线;塑料波纹管在布管安装前,按设计规定的坐标进行放样,设置定位钢筋,在定位钢筋上用油漆等做出标记,然后采用“Ω形箍筋将波纹管固定定位钢筋上(采用点曲焊或扎丝扎紧),定位箍筋的间距按直线段60cm、
线段40cm。
(3)波纹管接长连接采用专用焊接机进行焊接或采用专用的连接接头,并在接缝处用密封胶带缠紧,采取双重保护,避免浇筑混凝土时水泥浆渗入管内造成管道堵塞。
(4)波纹管与锚垫板的连接,连接后用密封
胶封口,再采用扎丝将密封胶扎紧。
(5)塑料波纹管进场后安排专人检查其外形、外观质量以及运输途中有无破损现象。波纹管绑扎成型后,安排专职质检人员检查合格方可进入下一道工序。
ΔP=P1-P2
218200
ΔP/P16.045.555.80
36203599
34023399
喇叭口摩阻试验和锚具摩阻试验一样,均在特制的2.0m×0.6m×0.6m混凝土试件上进行。喇叭口摩阻试验以试件一端为主动端,一端为被动端进行张拉,试验情况见图3,试验结果见表9。
表9项目张拉
喇叭口和锚具摩阻试验数据主动端P1
(南)(kN)
被动端P2(北)(kN)
损失值(kN)
损失率(%)
ΔP=P1-P2
158
ΔP/P14.53
(6)管道在模板内安装完毕后,在管道内穿入芯管,芯管贯穿整个管道长度,以防止因混凝土压应力过大使管道变形、走位。混凝土浇筑后约100(温小时),抽出波纹管内芯管,观察芯管表面确认度×
管道内无浆体渗入。
34893331
从表9中可以看出喇叭口和锚具摩阻损失之合为
4.53%,这其中总计包括三部分:一是喇叭口处钢绞
线折角而产生的摩阻,二是钢绞线在锚具入口处折角产生的摩阻,三是夹片引起的摩阻。由前面分析中可以知道第三部分的摩阻已经测得为1.09%,这
6结论
(1)实测的管道局部偏差影响系数k值0.0011小于设计的0.002和规范的0.0015,(下转第128页)
128
以通过浏览器来访问VI程序的前面板,甚至还可以控制远程计算机上
中国测试技术2006年11月
VI程序的运行。可
以避免因为现场人员经验不足的缺点,通过网络专家没有必要进入现场就可以得到监测数据,进行数据分析得到结果,并且可以充分利用高等学校的知识资源,得到矿井的动态状况,为矿井冲压监
测提供了充分的技术支持。
参考文献
5结束语
声发射监测仪的研制水平很大程度上决定了
[1]秦四清,李造鼎,张倬元,等.岩石声发射概论[M].成都:西南交通大学出版社,1993.
声发射技术的发展和应用,进入80年代以来计算机技术应用于声发射取得了令人瞩目的发展,大大提高声发射数据处理能力和速度,在现场应用中实现了真正的“实时”监测。21世纪是一个科技水平发展的新时期,信息技术、基因技术、生命科学技术、网络技术以及超大规模电路技术日新月异,各学科相互交叉融合,测试信号的手段得到了根本的改变,加上计算机技术的应用,诞生的虚拟仪器,提出了“软件就是仪器的口号”,这一切为声发射技术的发展开辟了新的天地,目前,美国的声发射监测已形成了大型网络化系统。网络化声发射系统是声发射发展的标志,也是我国目前研究的方向。
[2]齐庆新,李首滨,王淑坤.地音监测技术及其在矿压监测
中的应用[J].煤炭学报,1994,19(3):221-232.
[3]杨乐平,李海涛,杨磊.LabVIEW程序设计与应用(第
二版)[M].北京:电子工业出版社,2005.
[4]岑传鸿.采场顶板控制及监测技术[M].徐州:中国矿业大
学出版社,1998.
[5]Guozhenyu,MoulderChris,Zouyongning,Loew,Murray,Du-rand,Louis-Gilles.AVirtualInstrumentforAcquisitionandAnalysisofthePhonocardiogramandItsInternet-basedApplication[J].TelemedicineJournalande-
(4):333-339.Health,2001,7
[6]BassimMN.DetectionofFatigueCrackPropagationwithAco-usticEmission[J].NonDestructiveTestingand
(6):287-289.EvaluationInternational,1992,25
!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
(上接第35页)
设置是必须的。
(3)通过采取相应的技术措施,预应力管道成孔质量良好,保证了预应力张拉施工和管道压浆质量。
参考文献
实测的管道壁的摩擦系数μ为0.1888,比设计的
0.14大,但与规范值上限0.17接近。所计算的管道
设计和规范值相比较看,按实测值计摩阻力,实测、
算平均比按设计值计算小2.99%,按实测值计算比按规范所推荐值计算平均小0.80%,三者相差不大,差值影响是在工程许可范围之内。
(2)根据喇叭口摩阻试验和锚具摩阻所得数据结果,分析得锚具摩阻为2.81%,喇叭口摩阻为
[1]杭州湾跨海大桥南引桥滩涂区上部结构施工图设计文件,2004.
[2]JTGD62-2004,公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设
计规范[S].北京:人民交通出版社.
[3]JTJ041-2001,公路桥涵施工技术规范[S].北京:人民交通
出版社.
1.72%。锚具下的喇叭口能减小钢绞线进入锚口的
弯折角,因而能减小锚具的摩阻,故群锚的喇叭口
[4]杭州湾跨海大桥专用施工技术规范及验收评定标准[S].
2005.
第32卷第6期2006年11月
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要:采用塑料波纹管作为预应力管道是配套真空辅助压浆技术的技术措施。在介绍杭州湾跨海大桥Ⅹ合同50m
箱梁预应力管道摩阻试验、锚具摩阻试验方案和方法的基础上,对测试数据进行了分析、处理,并与设计和施工规范要求进行了对比分析。结合管道摩阻和锚具摩阻产生的原理,总结了塑料波纹管成孔工艺的技术要点。关键词:预应力;塑料波纹管;摩阻测试;成孔工艺;技术要点中图分类号:O657.31
文献标识码:A
文章编号:1672-4984(2006)06-0032-04
Frictionalresistanceteststudyofplasticprestressedduct
LIYou-ming1,ZHENGJie-yuan1,CHENJian-jun1,WANGPeng2
(1.ChinaRailwayErjuCo.Ltd.,Chengdu610031,China;
2.BeijingEngineeringConsultingLimitedCompany,ChinaAcademyofRailwaySciences,Beijing100081,China)Abstract:Theprestressedductwasatechnicalmeasureofductgroutingbyvacuummethod.Thispaperpresented
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Keywords:Prestressiplasticduct;Frictionalresistance;Hole-formingtechnology;Keypoint
1引言
锚具,均为两端张拉。设计管道局部偏差影响系数摩擦系数μk=0.002、=0.14。
预应力张拉是后张法预应力混凝土梁的一道极为重要的工序,如何准确将设计张拉力施加于梁体直接影响梁的耐久性、安全性、刚度及矢拱高度。后张梁管道摩阻是引起预应力损失的五个主要因(混凝土收缩徐变、钢筋松弛、锚头变形及钢筋回素
缩、摩阻、混凝土弹性压缩)之一。由于施工过程中诸多不确定因素及施工水平的差异,张拉前应对管道摩阻现场测试,并根据测试结果对张拉力及管道进行调整,将设计张拉力准确施加至梁体。
杭州湾跨海大桥50m预应力混凝土箱梁为后张法预应力混凝土结构,预应力束沿梁长通长布
j
置,有腹板束和底板束两种,分别采用19-φ15.24j和12-φ15.24钢绞线,锚固在梁两端。预应力钢绞
2
2.1
摩阻测试的基本原理
管道摩阻损失的组成
预应力张拉时,由于预应力筋与管道壁接触并
沿管道滑动而产生摩擦阻力,摩阻损失可分为弯道影响和管道走动影响两部分。理论上讲,直线管道无摩擦损失,但管道在施工时因混凝土浇筑挠动及管道安装误差等原因而变成波形,并非理想顺直,加上预应力筋因自重而下垂,力筋与管道实际上有接触,故当有相对滑动时就会产生摩阻力,此项称为管道走动影响(或偏差影响、长度影响)。对于曲线管道,除了管道走动影响之外,还有力筋对管道内壁的径向压力所产生的摩阻力,该部分称为弯道影响,随力筋弯曲角度的增加而增加。直线管道的摩阻损失较小,而曲线管道的摩擦损失由两部分组成,因此比直线管道大的多。本次试验箱梁纵向预应力束布置及管道相关参数见表1。
线标准强度Rby=1860MPa,Eg=1.95×105MPa,锚下控
kb制应力σy=0.75Ry=1395MPa。纵向预应力束19-jjφ15.24、12-φ15.24管道分别采用内径100mm、90mm高密度聚乙烯波纹管成孔,锚具均采用群锚
收稿日期:2006-04-02;收到修改稿日期:2006-06-14作者简介:李友明(1968-),男,高级工程师,主要从事桥梁工程施工。
2.2管道摩阻损失的计算公式
根据《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设
(JTGD62-2004)第6.2.2条规定,预应力钢计规范》
第32卷第6期李友明等:采用塑料波纹管的预应力管道摩阻试验研究
33
表1编号
预应力束布置及管道相关参数表
束管道长数度L(cm)
管道曲
管道曲线
线角θ角θ(rad)(度)
位置
备注
钢束规格
j
19-φ15.24j19-φ15.24j19-φ15.24
BF1BF2BF3BB1
222228
4928.44936.24921.54928.92596.13393.33394.74866.0900
1414141429.729.729.7100
0.24430.24430.24430.24430.51840.51840.51840.17450
腹板测试管道腹板腹板
腹板测试管道底板底板底板
底板测试管道顶板
压力YCW450B-200型千斤顶,公称张拉力4490kN。
灵敏传感器为湖南长沙金码公司的量程为6000kN、
度为1kN的JMZX-3360AT智能六弦数码穿心式压力传感器,测试仪器为该公司的JMZX-2006综合测试仪。
BF419-φj15.242
j
12-φ15.24
BB2a12-φj15.242
j
BB2b12-φ15.24
BB312-φj15.244BT1
j
5-φ15.24
筋与管道壁之间摩擦引起的预应力损失,可按下式计算:
(-μ)θ+kx
(1)σ]l1=σcon[1-e
式中σ、、μθk、x意义与规范相同。假设主动端压con、
力传感器测试值为P1,被动端为P2,此时管道长度
为管道全长的曲线包角,根据式(1)利用最小为l,θ
的如下计算公式:二乘法原理可推导k和μ
2
μΣθΣliθyiθi+κi-Σi=0
(2)
μΣθΣli2-Σyili=0ili+κ解方程组(2)得k及μ值。2.3锚具摩阻损失的计算公式
在特制试件上进行19孔群锚锚具摩阻损失试验时,令主动端压力值为N1,被动端压力值为N2,则
3.3测试方法
3.3.1管道摩阻测试
试验加载分8级单端张拉,根据千斤顶油表读
jj
数控制张拉荷载,19-φ15.24和12-φ15.24预应力钢绞线分别从(500→3711)kN和(300→2344)kN。由于每台千斤顶最大行程为200mm,张拉时,钢筋绞线伸长量达304mm~307mm,必须在主动端安装
(见图1)。两台千斤顶,被动端安装一台千斤顶
!
测试过程为:首先,以一端作主动端,另一端作被动端逐级加载,两端均读取传感器读数,并测量钢绞线伸长量,每个管道张拉二次;然后调换主动端与被动端位置,用同样的方法再做一遍。对分级测试的荷载通过线性回归确定管道被动端和主动端荷载的比值,然后利用二元线性回归的方法确定预应力管道的k、值。μ
锚具摩阻力为:
N0=N1-N2
3
3.1
试验内容和方法
测试内容
试验内容包括管道摩阻试验和锚具摩阻试验
3.3.2锚具摩阻及喇叭口摩阻测试
锚具摩阻及喇叭口摩阻试验在2.0×0.6×0.6m
混凝土试件上进行,截面中心处的预应力管道为直管道,采用的成孔方式及锚具、锚垫板与箱梁相同。试验采用单端张拉方式,测试时需采用工作状态的锚头(安装夹片),在试件两端分别安装千斤顶,被动端测试前首先张拉,以便完成测试后进行退锚。锚具摩阻试验方案和喇叭口摩阻试验方案分别见图2、图3。
两部分,其中,管道摩阻试验的试验管道为低端侧高端侧BF4、底板BB3。主要通过测定三个管BF1、
道张拉束主动端与被动端实测压力值,根据规范规定的公式计算摩擦系数μ和偏差系数k。
锚具摩阻试验采用19孔群锚在2.0m×0.6m×
0.6m的混凝土试件上进行,同时,为测定喇叭口的
摩阻损失,
在试件上也要进行喇叭口
的摩阻损失试验,方法是通过测试喇叭口与锚具摩阻损失之和,再从中扣除锚具摩阻损失,以确定喇叭口的摩阻损失。
3.2测试仪器
试验时所用的张拉设备与实际施
工时所用设备相同:张拉千斤顶为
34
中国测试技术2006年11月
锚具摩阻试验选取两套规格相同的
19孔群锚锚具进行试验
,每套锚具共计张拉2次。喇叭口摩阻试验以试件一端为主动张拉端,一端为被动端,进行张拉。试验时千斤顶张拉至设计张拉应力3711kN。
表2钢束编号
测试数据回归线性方程汇总表第一次
第二次
第三次
第四次
测试数据回归线性方程见表2。整理图4中被动端和主动端比值的回归值并与设计及规范情况下相比较见表3。由表3中P2/P1实测回归值结果,根据式(2)按最小二乘法原理计算管道摩阻系数μ和k值,计算过程及分析结果见表4、5、6。
表5
管道摩阻系数计算结果
设计值
规范值
实测计算值
BF1BF2BF3
Y=0.9076x+
63.555Y=0.8803x+31.384Y=0.9122x-37.737
Y=0.9037x+Y=0.9266x+Y=0.9309x-43.369.9312.309Y=0.8866x+Y=0.8858x+Y=0.8949x+33.68533.68558.506Y=0.9116x+Y=0.9199x-Y=0.9238x+12.2170.49272.2076
k0.0011
μ0.1888
k0.002
μ0.14
k0.0015
μ0.14~0.17
4
4.1
试验数据处理分析
管道摩阻试验数据分析
试验于2005年1月20日开始,24日结束。将
从表5可见,实测管道局部偏差影响系数k值
所得的BF1、BF4、BB3三个管道的基本数据通过线性回归确定其比值,由于受篇幅限制,仅显示BF1的第一次测试数据回归分析曲线,结果见图4。所有
表3钢束
编号
管道摩阻测试计算结果
起弯角度(rad)
按设计P2/P1
计算值
按规范P2/P1
计算值
0.0011小于设计的0.002和规范的0.0015,实测管道摩擦系数μ为0.1888,比设计的0.14大,但与规范值上限0.17接近。从表6所计算的管道摩阻力,
实测、设计和规范值相比较看,按实测值计算平均
比按设计值计算小
P2/P1实测回归值
第一次
第二次
第三次
第四次
管道长度
L(m)
2.99%,按实测值计算
比按规范所推荐值计算平均小0.80%,三者相差不大,差值影响是在工程许可范围之内。
BF1BF4BB3
49.28449.28948.66
表4
0.24430.24430.1745
0.87570.87570.8854
0.8910 ̄0.89750.8910 ̄0.89750.9024 ̄0.9072
0.90760.88030.9122
0.90370.88660.9116
0.92260.88580.9199
0.93090.89490.9238
管道摩阻系数计算表
钢束编号
li(m)θi(rad)次序P2/P10.90760.90370.92660.93090.88030.88660.88580.89490.91220.91160.91990.9238
yi0.0970.1010.0760.0720.1270.120.1210.1110.0920.0930.0830.079
2
θiθili12.0412.0412.0412.0412.0412.0412.0412.048.4918.4918.4918.491130.3
yiθi0.0240.0250.0190.0170.0310.0290.030.0270.0160.0160.0150.0140.262
l2i2428.92428.92428.92428.92429.42429.42429.42429.42367.82367.82367.82367.828904
yili4.7784.993.7573.5296.2845.9325.9775.4734.4724.5044.0633.85757.62
4.2锚具摩阻及喇叭口摩阻试验数据分析
锚具摩阻试验选
1
BF1
49.284
0.2443
2341
BF4
49.289
0.2443
2341
BB3
48.66
0.1745
234Σ
0.05970.05970.05970.05970.05970.05970.05970.05970.03050.03050.03050.03050.5993
取两套规格相同的19孔群锚锚具进行试验,每套锚具各张拉两次,试验数据见表7。从表
8看出,锚具摩阻损失
平均值为6.89%,是厂家提供的2.5%的2.76
倍。试验的锚具摩阻损失大是正常的,因为试验中为解决穿心式压
第32卷第6期李友明等:采用塑料波纹管的预应力管道摩阻试验研究
35
表6管道摩阻计算结果比较表
实测
设计
规范
管道摩阻力锚下控制应力
(%)
样前两部分的摩阻损失之和为
3.44%。因为前两部分的摩阻产生的
主要原因是钢绞线产生折角,且二者产生的折角相同,可以近似认为二者摩阻损失相等,这样可以得出锚具摩阻损失为2.81%,喇叭口的摩阻为
钢束管道摩阻力管道摩阻力
编号管道摩阻力锚下控制应力管道摩阻锚下控制应力管道摩阻
(kN)力(kN)力(kN)
(%)(%)
BF1BF4BB3
表7
354354194
9.559.558.28
462462269
12.4412.4411.47
380~405380~405218~229
10.25~10.9110.25~10.919.28~9.76
1.72%。
锚具摩阻试验数据
主动端P1(外)(kN)
被动端P2(内)(kN)
损失值(kN)损失率(%)
5
ΔP=P1-P2
239282219251
ΔP/P16.377.766.267.18
6.89
平均损失率(%)
塑料波纹管成孔技术措施
根据对塑料波纹管管道摩阻
项目一套
第一次张拉第二次张拉第一次张拉第二次张拉
ΔP/P1
及锚圈口预应力损失的测试情况和箱梁预制施工总体施工技术要求,为保证预应力工程施工质量,在塑料波纹管成孔方面采取了以下技术措施:
3749363534973491
3510335332783240
二套
力传感器与锚具之间的传力,必须在两者之间装限位板过渡,这样测得的锚具摩阻损失包括三部分:一是纯锚具摩阻损失,二是夹片引起的摩阻损失,三是增加的限位板与锚具因对准误差而错孔产生的摩阻损失。前两部分为正常的锚具摩阻损失,第三部分为额外增加的锚具摩阻损失,必须予以剔除。为进一步分析,又在一套锚具上进行了没有夹片的锚具摩阻试验,除无夹片外,其余试验条件与有夹片试验时完全相同,试验结果见表8,两次摩阻损失的平均值为5.80%。综合分析有夹片和无夹片两次试验,可知夹片引起的锚具摩阻损失为1.09%。
表8项目第一次张拉第二次张拉平均值
锚具摩阻试验(无夹片)数据主动端
P1(外)(kN)
被动端P2(内)(kN)
损失值(kN)损失率(%)
(1)预应力管道用波纹管材质必须满足其强度足以保持管道的形状,以防止在搬运和混凝土浇筑过程中损坏;同时还应具有良好的柔韧性、耐磨性预应力筋或和绝缘性能;管道的材质不与混凝土、水泥浆有不良化学反应。
(2)安装波纹管时保证其位置正确,孔道平顺,端部的预埋钢垫板垂直于孔道中心线;塑料波纹管在布管安装前,按设计规定的坐标进行放样,设置定位钢筋,在定位钢筋上用油漆等做出标记,然后采用“Ω形箍筋将波纹管固定定位钢筋上(采用点曲焊或扎丝扎紧),定位箍筋的间距按直线段60cm、
线段40cm。
(3)波纹管接长连接采用专用焊接机进行焊接或采用专用的连接接头,并在接缝处用密封胶带缠紧,采取双重保护,避免浇筑混凝土时水泥浆渗入管内造成管道堵塞。
(4)波纹管与锚垫板的连接,连接后用密封
胶封口,再采用扎丝将密封胶扎紧。
(5)塑料波纹管进场后安排专人检查其外形、外观质量以及运输途中有无破损现象。波纹管绑扎成型后,安排专职质检人员检查合格方可进入下一道工序。
ΔP=P1-P2
218200
ΔP/P16.045.555.80
36203599
34023399
喇叭口摩阻试验和锚具摩阻试验一样,均在特制的2.0m×0.6m×0.6m混凝土试件上进行。喇叭口摩阻试验以试件一端为主动端,一端为被动端进行张拉,试验情况见图3,试验结果见表9。
表9项目张拉
喇叭口和锚具摩阻试验数据主动端P1
(南)(kN)
被动端P2(北)(kN)
损失值(kN)
损失率(%)
ΔP=P1-P2
158
ΔP/P14.53
(6)管道在模板内安装完毕后,在管道内穿入芯管,芯管贯穿整个管道长度,以防止因混凝土压应力过大使管道变形、走位。混凝土浇筑后约100(温小时),抽出波纹管内芯管,观察芯管表面确认度×
管道内无浆体渗入。
34893331
从表9中可以看出喇叭口和锚具摩阻损失之合为
4.53%,这其中总计包括三部分:一是喇叭口处钢绞
线折角而产生的摩阻,二是钢绞线在锚具入口处折角产生的摩阻,三是夹片引起的摩阻。由前面分析中可以知道第三部分的摩阻已经测得为1.09%,这
6结论
(1)实测的管道局部偏差影响系数k值0.0011小于设计的0.002和规范的0.0015,(下转第128页)
128
以通过浏览器来访问VI程序的前面板,甚至还可以控制远程计算机上
中国测试技术2006年11月
VI程序的运行。可
以避免因为现场人员经验不足的缺点,通过网络专家没有必要进入现场就可以得到监测数据,进行数据分析得到结果,并且可以充分利用高等学校的知识资源,得到矿井的动态状况,为矿井冲压监
测提供了充分的技术支持。
参考文献
5结束语
声发射监测仪的研制水平很大程度上决定了
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声发射技术的发展和应用,进入80年代以来计算机技术应用于声发射取得了令人瞩目的发展,大大提高声发射数据处理能力和速度,在现场应用中实现了真正的“实时”监测。21世纪是一个科技水平发展的新时期,信息技术、基因技术、生命科学技术、网络技术以及超大规模电路技术日新月异,各学科相互交叉融合,测试信号的手段得到了根本的改变,加上计算机技术的应用,诞生的虚拟仪器,提出了“软件就是仪器的口号”,这一切为声发射技术的发展开辟了新的天地,目前,美国的声发射监测已形成了大型网络化系统。网络化声发射系统是声发射发展的标志,也是我国目前研究的方向。
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(6):287-289.EvaluationInternational,1992,25
!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
(上接第35页)
设置是必须的。
(3)通过采取相应的技术措施,预应力管道成孔质量良好,保证了预应力张拉施工和管道压浆质量。
参考文献
实测的管道壁的摩擦系数μ为0.1888,比设计的
0.14大,但与规范值上限0.17接近。所计算的管道
设计和规范值相比较看,按实测值计摩阻力,实测、
算平均比按设计值计算小2.99%,按实测值计算比按规范所推荐值计算平均小0.80%,三者相差不大,差值影响是在工程许可范围之内。
(2)根据喇叭口摩阻试验和锚具摩阻所得数据结果,分析得锚具摩阻为2.81%,喇叭口摩阻为
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1.72%。锚具下的喇叭口能减小钢绞线进入锚口的
弯折角,因而能减小锚具的摩阻,故群锚的喇叭口
[4]杭州湾跨海大桥专用施工技术规范及验收评定标准[S].
2005.