采用塑料波紋管制孔的長大噸位預應力孔道摩阻系數(shù)試驗

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概述后張法預應力管道成孔國內(nèi)目前普遍采用金屬波紋管及橡膠抽拔管，采用塑料波紋管成孔應用較少。塑料波紋管的密封性優(yōu)于金屬波紋管，摩阻系數(shù)小于鐵皮管及橡膠抽拔管。管道的摩阻系數(shù)取值不論何種管道成孔均有一定的范圍，尤其是塑料波紋管，其取值范圍設計規(guī)范為0.14～0.17,實際設計取值0.12～0.22。管道的摩阻系數(shù)除與自身材料的摩阻系數(shù)有關(guān)外，與施工過程中諸多不確定因素及施工水平的差異有關(guān)。首次將塑料波紋管成孔應用于70m預制箱梁，因而張拉前進行管道摩阻測試，并根據(jù)測試結(jié)果對張拉力及管道進行調(diào)整，將設計張拉力準確施加至梁體，同時準確掌握塑料波紋管實際摩阻系數(shù)，為設計提供依據(jù)。xx跨海大橋70m預應力混凝土箱梁為后張法預應力混凝土結(jié)構(gòu)，預應力鋼絞線采用φj15.24mm(單根截面積1.4cm2)高強度低松弛鋼絞線，標準強度1860MPa，Eg＝1.95×105MPa，錨下張拉控制應力=1395MPa?？v向預應力束22-φj15.24管道采用內(nèi)徑100mm高密度聚乙烯波紋管成孔，縱向預應力束19-φj15.24管道采用內(nèi)徑100mm高密度聚乙烯波紋管成孔?？v向預應力束22-φj15.24、19-φj15.24采用群錨錨具，均為兩端張拉。箱梁縱向預應力束布置及管道相關(guān)參數(shù)見表1。表1縱向預應力束布置及管道相關(guān)參數(shù)表擾鋼束編號抖鋼束規(guī)格病束數(shù)醉管道長葛度快L(cm)幻管道曲線角蘿θ擴（度）遺管道曲線角淋θ農(nóng)（蔥ra把d改）顛位置種備注洽V1偏22臣-婦φ痕j熄15.24董2投6949.0開30士0.5236歡腹板續(xù)測試管道峽V2讀22珍-款φ濁j吵15.24洋2說6958.1撈30氧0.5236息腹板切V3霉12程-均φ有j鍋15.24核2李7503.9棵14劑0.2443銜腹板合攏束恢V4泉22號-蕩φ亮j振15.24蒸2節(jié)6940.6逮30槽0.5236蜻腹板疑V5屠22之-菠φ方j恭15.24帥2位6947.1承62算1.0820籮腹板奉測試管道輛Z1坐19遵-侵φ嚼j京15.24玻2博6837.1詢8嶺0.1396綢底板崖已完成測試德Z2據(jù)19日-桂φ擦j男15.24保2擺6837.1出31.陶3嬌0.54跟62后底板母Z3餐19親-遷φ糞j漏15.24喊2秧6828.6堡31.利3叼0.54巴62霸底板新已完成測試賭Z4牌12蠶-侵φ妄j坦15.24碼4貓7644.4趨20.4摟0.3560倆底板合攏束芳Z5辱12資-左φ姐j旋15.24度4挺7643.5析30騙0.5236其底板合攏束鉆Z6犯19顏-忽φ濫j秩15.24蛇2細6827.2穩(wěn)8修0.1396岡底板規(guī)范要求塑料波紋管內(nèi)截面面積與鋼絞線截面面積比至少為2～2.5。實際所用直徑不同的波紋管與鋼絞線的截面面積關(guān)系見表2。表2波紋管內(nèi)截面面積與鋼絞線截面面積關(guān)系表暑序號梳波紋管類型朵截面面服積臘S蓋1縱(特cm牲2濟)心鋼絞線類型宮鋼絞線截面面花積笑S室2稈(束cm究2寬)爭比喚值振(銅S冒1爪/S朗2旁)瑞1柜Φ開=呀100mm登78.54濃22麻-慧φ訪j灌15.24帆30.8糕2.55麥2威Φ蝕=瞇100mm乓78.54慮19偉-鉆φ題j費15.24怠26.6斥2.95設計管道局部偏差影響系數(shù)k=0.0015、摩擦系數(shù)μ=0.12。預應力束沿梁長通長布置，有腹板彎束和底板彎束兩種。其中腹板彎束采用22-φj15.24鋼絞線，錨固在梁兩端腹板上；底板彎束采用19-φj15.24鋼絞線錨固在梁兩端底板上。2 基本原理2.1管道摩阻損失的組成后張法張拉時，由于梁體內(nèi)力筋與管道壁接觸并沿管道滑動而產(chǎn)生摩擦阻力，摩阻損失可分為彎道影響和管道走動影響兩部分。理論上講，直線管道無摩擦損失，但管道在施工時安裝誤差、振搗及混凝土的沖擊等原因造成管道變形或移位，并非理想順直，加之力筋因自重而下垂，力筋與管道實際上有接觸，故當有相對滑動時就會產(chǎn)生摩阻力，此項稱為管道走動影響（或偏差影響、長度影響）。對于管道彎轉(zhuǎn)影響除了管道走動影響之外，還有力筋對管道內(nèi)壁的徑向壓力所產(chǎn)生的摩阻力，該部分稱為彎道影響，隨力筋彎曲角度的增加而增加。直線管道的摩阻損失較小，曲線管道的摩擦損失由兩部分組成相對較大。2.2管道摩阻損失的計算公式根據(jù)《公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規(guī)范》(JTGD62—2004)第6.2.2條規(guī)定，后張法構(gòu)件張拉時，預應力鋼筋與管道壁之間摩擦引起的預應力損失，可按下式計算：(2-1)式中———張拉端鋼絞線錨下控制應力(MPa)；μ———預應力鋼筋與管道壁的摩擦系數(shù)；臉θ——災—旺敬從張拉端至計元算截面曲線管城道部分切線的唉夾角之肉和槍(rad蘆)泰；種k敘——禽—秘箱管道每米局部籃偏差對摩擦的當影響系數(shù)；件x?！取y徐從張拉端至計案算截面的管道撞長度，可近似霉地取該段管道懸在構(gòu)件縱軸上久的投影長遼度短(m推)錢。茶根據(jù)姥式禿(2-1閘)葡推悟?qū)Ъ閗留和孝μ茫計算公式，設解主動端壓力傳頌感器測試值為濁P科1儉,烏被動端為茫P筑2薦，此時管道長旨度為橋,帆攜θ濤為管道全長的非曲線包角，考撲慮戒式駐(2-1放)滋兩邊同乘以預壤應力鋼絞線的歇有效面積，則閃可得：屈蔥熟蘭化盞脆轉(zhuǎn)改即嘗：肌魂順辜吉禁兵伍莖(舉2-灶2厲)客兩邊取對數(shù)可懶得星;轟西也戚局京槽懷孩(李2-趁3值)令,則啟翻運由此，對不同妹管道的測脆試陪可得一系列方嫂程式：狠昂盡即康嚴貌件即誕漏匯別即惠份由于測試存在錄誤差，上式右吉邊不會為零，匪假設割則利用最小二涌乘法原理有：回燭汁仿蝶替(乳2-吹4痕)假當巖忽筋亂但輪困決準夾跨(謠2-修5才)氏時，氧取得最小值。燕由摧式添(胃2-栗4薄)貿(mào)、降(芽2-艷5且)較可得：翠湊舞勺搜(沿2-迅6否)云解方程單組譽(2-6右)暖得脹k際及顏μ質(zhì)值。振3纏遷案試驗愈內(nèi)容和雨方法瞧3.1壺鍛測試內(nèi)兄容扎貪分別對拿腹若板箏V4吵、鼓V5頁束、底艷板振Z特1賢、旺Z慶3葬束脂j屑進行了測試，課主要通過測定臂管道張拉束主型動端與被動端命實測壓力值，爪采用二元線性絮回歸的方法未計算尼偏差系況數(shù)肚k韻和摩擦系容數(shù)汽μ鄙。節(jié)3.2淡頃測試儀器及元另件控橋試驗時所用的門張拉設備與實援際施工時所用兔設備相同：張嬸拉千斤頂為廣予西柳州物OVM拉公司生產(chǎn)的晉YCW500監(jiān)A呆型千斤頂，代油壓表精度初為昂1.砌5項級葵。砌壓力傳感器為開上海華東儀器什廠生產(chǎn)逆的量程船為陸6000k的N聲、靈敏度鹽為疊1k困N察的麗負荷鉤傳感器陶（繭2箱臺）燃，測試儀器為怒該公司的愉GGD-3躺8頓型顯示器矛（泡2陳臺）們。奪3.接3叢招挽測試方單法負趨3.稈3鞏.1獎落管道摩阻測試火試驗采用的單端張拉才的方法，通過顫被動端與主動憑端傳感器讀數(shù)殊的比值來分析料實際息管酸道摩阻休的腳情況。銅22皺-拔φ肝j耳15.2繳4腎預應力鋼絞線民分繡8東級加載粉,可試驗時預應力掀鋼絞線困從虛500kN層拉緊到疏43莊00牧k極N拿（米接近錯設計張拉力）錯。扒19拴-予φ姨j店15.2舅4僅預應力鋼絞線款分料8倆級加瓣載燭,猛居試驗時預應力勞鋼絞線從虹45替0k懷N瞇拉辣到秀3700k節(jié)N封（接近設計張春拉力），吊試驗時根據(jù)千片斤頂油表讀數(shù)胖控制張拉荷載篇級，蠟由于每臺千斤使頂最大行程為進200mm頌，而按設計噸糊位張拉時，預露應力鋼退絞線伸長量達擾460道m(xù)跨m糊～辜480蓮m披m密，故必須在主控動端安裝達三拼臺千斤頂，被疼動端安裝一臺旺千斤頂（軌見憂圖賊1滑）筐。隔分級測試預應錯力束張拉過程筍中主動端與被浸動端的荷載，腿并通過線性回駕歸確定管道被岸動端和主動端袖荷載的比值，躬然后利用二元仔線性回歸的方刻法確定預應力問管道壓的用k乖、惹μ乖值。文圖司1洪朗管道摩阻試驗疤示意圖譜以一端作主動威端，一端作被累動端逐級加載挺，兩端均讀取袋傳感器讀數(shù)，稍并測量鋼絞線凈伸長量，每個營管道張拉僻二串次。之后調(diào)換證主動端與被動非端位置，用同在樣的方法再做壺一遍。勝4蔑險絕試驗數(shù)據(jù)處理造分析醋4.1殼管道摩阻但試驗數(shù)據(jù)扶分析趁根據(jù)雙所得活的被V回1膊、篩V5親及耐Z琴1砌、枕Z3懂四個管道死被動端與主動既端的實測數(shù)據(jù)饅，通過線性回吳歸確定其比值晉，義以盈V套1檢為例，進行描數(shù)據(jù)回歸分析針如下坡圖晚2.果圖暑2溪V無1悼束線性回歸分潛析適鋤魔間得出各點主動瓣端與被動端比遵值如下閱表充3飾表灑3殘槐睜管道摩阻測試針計算結(jié)果級鋼束乳編號惕管道長供度搖L(m)口起彎角蠅度腔(坊rad)夸按設計違P憤2知/P壺1愈計算值宴按規(guī)范殘P下2癥/P宏1處計算值桐P歲2慢/P林1郵實測回歸值規(guī)1份2笑3壤4習V1針69.49著0.5236膀0.8461當0.8243面~0.837協(xié)3禽0.9196那0.9212狡0.8712犁0.8506芹V5蹄69.471左1.082傲0.7913者0.7497令~0.774漂4刺0.8656良0.8802胖0.8392感0.8310黎Z1姥68.270愛0.1396囑0.8877舟0.881抖5榨～勿0.8852殿0.9428容0.939雞Z3凡68.286臺0.5462高0.8454淘0.822野6封～微0.8362亭0.8543凍0.8452殃由表品3戰(zhàn)中使P垃2蹤/P迅1達實測回歸值結(jié)礦果，根據(jù)柔式近2-配6包按最小二乘法膀原理計算管道倒摩阻系數(shù)售k宴和架μ無值，計算泳過程及蓋分析淡結(jié)果見表漁4繭、批5轎、哄6.剝表土4好沈報管道摩阻系數(shù)繞計算笨表冊鋼束編號快l共i(m)住θ卵i(r殲ad)爆P缸2找/P圾1拆y舒i啟θ丟2鋼i張θ夸ili晃y蒼i寶θ負i勾l賄2犬i衣y踏i躺l弊i氏V1燙69.49債0.5236柴0.9196葬0.0838材0.2742提36.385渴0.0439服4828.8伴6教5.824廈0.9212賞0.0821川0.2742繼36.385撇0.043霞4828.8遍6差5.704僵0.8712刺0.1379窯0.2742灰36.385濁0.0722沉4828.8苦6絹9.582古0.8606親0.1501否0.2742坦36.385紙0.0786縮4828.8勁6自10.43濕V5彼69.471把1.082祖0.8656利0.1443脹1.1707咸75.168愚0.1562拜4826.2蔽2脆10.03春0.8802破0.1276非1.1707桶75.168技0.1381項4826.2旗2警8.865割0.8392識0.1753姿1.1707央75.168返0.1897怒4826.2鉤2爽12.18紐0.831木0.1851世1.1707版75.168品0.2003強4826.2編2疏12.86潔Z1借68.27城0.1396妥0.9428挽0.0589錘0.0195鑼9.5305殼0.0082堂4660.7幣93鼓4.021叫0.939售0.0629猴0.0195不9.5305貧0.0088玩4660.7愚93漢4.297零Z3驢68.286初0.5462鎮(zhèn)0.8543尺0.1575輔0.2983基37.298吃0.086屬4662.9絮78矛10.75因0.8452根0.1682婆0.2983很37.298后0.0919重4662.9頓78肌11.48襯Σ墨6.4152定539.87詞1.1168泰57267.仇86高106庫表譯5禍漠管道摩阻系數(shù)證計算結(jié)果豎實測計算值辨設計值卸規(guī)范值灌k掠μ皇k舟μ漁k衡μ束0.0010洗2悄0.089受0.0015撈0.12躲0.0015籮0.1爬4止～痕0.17禾表伍6趣斗管道摩阻計算舌結(jié)果比較表姨鋼束希編號悅實壩喪測虛設腹織計茫規(guī)團塑范享管道摩阻力財(弓kN)居管道摩阻力桿錨下控制力緩(寬%唯)伐管道摩阻力懶(債kN)褲管道摩阻力插錨下控制力漂(敲%顛)出管道摩阻力剃(啊kN)報管道摩阻力爸錨下控制力久(臺%磁)乖V1協(xié)476琴11.08尊661頑15.39黨69腸9蛛～量755身16.2壁7庭～姜17.57稼V5松661亦15.39布897燈20.87孟96捆9駁～拋1076竿22.5夠6呆～載25.03蔥Z1外292制7.88蜻417節(jié)11.23為42貪6列～句440忘11.4糞8撞～包11.85販Z3集414崇11.15呆574曠15.46剛60陪8蕉～故658收16.3剛8虜～希17.74襪以上是第二次飲管道摩阻試驗努所得結(jié)果。佛戴裕岔以第一次管道亭摩阻試驗根據(jù)收其回歸分析享得鞏κ妙、持μ扇值見晚表古9.表9襲計算值銹設計值封κ縮μ駱κ疫μ閃0.0002可0.3863己0.0015雀0.12精從表支5是可見，實測的道管道局部偏差律影響系數(shù)貫k做值綁0.001隔0釋2鳴小于設計和規(guī)甩范巨的跳0.001之5青，實測的管道聚的摩擦系脂數(shù)葛μ眨為缺0.業(yè)08擦9廚，數(shù)也川比設計劑與規(guī)范規(guī)定值傲均小。諷從表巧9兩其跑K吩值與設