預應力混凝土連續梁
孔道摩阻試驗報告
1 工程概況
(58+96+58)m預應力混凝土連續梁採用掛籃施工，梁全長212m,梁體為單箱單室，變高度、變截面結構,樑高沿縱向按圓曲線變化。全橋每個t構為12個對稱澆注梁段，中支點0#梁段長度11.0m，懸灌梁段長度分成3.
0m、3.5m、和4.0m，合攏段長2.
0m，邊跨現澆段共長9.75m，最大懸臂澆築塊重1216.5kn。
箱梁橫截面為單箱單室直腹板，頂板厚32cm，腹板厚分別為45cm、57.5cm、70cm，底板厚由跨中的46cm按圓曲線變化至中支點梁根部的95cm。橋面設單線軌道，寬8.
5m，橫坡為雙向2%，縱坡為+4.3‰，箱梁採用雙向預應力體系。
橋面採用整體橋面形式。梁體採用c55混凝土，封端採用c55無收縮混凝土。預應力採用縱向和豎向預應力體系，其中縱向預應力鋼筋採用抗拉強度標準值為1860mpa的高強低鬆弛鋼絞線，公稱直徑15.
2mm，其技術條件應符合gb/t5224-2003標準，縱向預應力管道採用圓形金屬波紋管，錨具採用ovm系列錨具。
應施工單位要求，對石長鐵路增建第二線湘江特大橋(58+96+58)m預應力混凝土連續梁進行預應力孔道摩阻試驗。
2 摩阻試驗的必要性
由於預應力筋過長或彎曲過多都會加大預應力筋的孔道摩阻損失，特別是彎曲多、彎曲半徑小、彎曲角度較大的預應力筋，兩端張拉時，中間段的有效預應力損失較大。實測資料表明：雖然孔道材質、力筋束種類以及張拉控制力相同，不同單位施工的梁所用的鋼絞線與波紋管的實測孔道摩阻係數卻大不相同，同一單位施工的不同孔道的摩阻係數也存在差異。
作為張拉的控制條件，如果孔道有漏漿堵塞現象，若不校核伸長值，就會使有效預應力達不到設計要求；另外，在施工過程中，預應力孔道埋設與設計存在誤差時，預應力損失也是不同的，這時，設計伸長值若按照以往經驗計算是不能真實反映實際施工情況的。因此，測量預應力筋的摩阻力，是確保施工質量的有效措施。
另外各個廠家生產的預應力筋用夾片式錨具及錨墊板也是不相同的，預應力筋在錨具及錨墊板處發生的摩擦損失也不相同，需要對錨具和錨墊板處產生的預應力損失進行現場測定。
為解決孔道摩阻常規測試中存在的問題，保證測試資料的準確性，在本橋梁體孔道摩阻試驗中，使用穿心式壓力感測器測試張拉端和被動端的壓力以代替千斤頂油壓表讀取資料的方法，提高了測試資料的可靠度與準確性，測試結果不受千斤頂油壓表讀數解析度較低的影響；並在感測器外採用約束墊板的測試工藝，以保證張拉過程中壓力感測器與張拉千斤頂對位準確。
3 摩阻損失組成
3.1 孔道摩阻損失
後張梁張拉時，由於力筋與管道壁接觸並沿管道滑動而產生摩擦阻力，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，但管道在施工時因震動等原因走動而變成波形，並非理想順直，加之力筋因自重而下垂，力筋與管道實際上有接觸，當有相對滑動時就會產生摩阻力，此項稱為管道走動影響（或偏差影響、長度影響）。對於曲線管道，除了管道走動影響之外，還有力筋對管道內壁的徑向壓力所產生的摩阻力，該部分稱為彎道影響。
按照《tb1002.3-2005 鐵路橋涵鋼筋混凝土和預應力混凝土結構設計規範》，預應力鋼束的摩阻損失按下式計算：
1）式中:
—張拉控制應力，；
—彎曲孔道端部切線交角，，對於空間預應力束，空間包角情況下，採用如下近似方法計算：
2）式中：
－空間曲線在水平面上投影包角；
－空間曲線在豎向圓柱面的展開平面上投影包角；
－曲線分段；
—孔道長度，m；
、—分別為孔道摩阻係數和孔道偏差係數。
3.2 錨口、喇叭口損失
預應力筋通過錨具在預應力孔道端部散開，張拉時預應力筋與錨墊板及錨具將發生摩擦損失，此部分預應力損失稱為錨口及喇叭口損失，以張拉力的百分比計。
4 摩阻試驗儀器布置
4.1 預應力束選擇
試驗選擇預應力束的原則如下：
（1） 預應力束的長度不能太小，否則，摩阻損失較小，而影響因素較多，試驗精度無法保證；
（2） 預應力束的長度不能過大，因為試驗時預應力束為單端張拉，預應力束的伸長量較大，若預應力束長度過大則會增加試驗的難度。
根據以上原則，選擇2束腹板束m3和2束頂板t4束進行孔道摩阻試驗。
4.2 預應力孔道摩阻損失測試
試驗採用《tb10203-2002 鐵路橋涵施工規範》附錄所建議的儀器布置測試本橋孔道摩阻損失，儀器布置如圖1所示。
圖1 摩阻試驗儀器布置圖
4.3 錨口損失和喇叭口損失
由於錨口和喇叭口損失在張拉力中所佔比重較小，故將錨口和喇叭口損失合在一起進行測試。為測試錨口損失和喇叭口損失，需要做一試驗梁（梁長4m，截面為0.5m×0.
5m，配置一定的普通鋼筋及錨下螺旋筋），測試喇叭口損失的試驗儀器布置圖見圖2。
圖2 錨口、喇叭口損失測試儀器布置圖
5 現場試驗步驟
5.1 孔道摩阻試驗
（1） 試驗過程按照相關規範要求進行試驗裝置安裝，每一束分**張拉，當千斤頂張拉到各級分級荷載時，進行應變數測，記錄測試資料，先進行直線束孔道摩阻力測試，按式（1）＝0時求得值，再進行與直線束孔道同樣工藝及施工條件的曲線束孔道的摩阻試驗，並以所得值代人式（1）求得值，為減小退錨的難度，在張拉前將錨固端千斤頂油缸空載頂出10cm，然後安裝夾片，張拉完成後，錨固端千斤頂回油，減小退錨時鋼絞線的預應力；
（2） 試驗前測試壓力感測器初值，然後分級單端張拉；
（3） 張拉到分級荷載，持壓5min，測量壓力筒壓力。
5.2 錨口、喇叭口損失試驗
（1） 試驗過程按照圖2及相關規範要求進行試驗裝置安裝，均進行3次張拉試驗，每次張拉後都要退錨重新安裝千斤頂，為減小退錨的難度，在張拉前將錨固端千斤頂油缸空載頂出10cm，然後安裝夾片，張拉完成後，錨固端千斤頂回油，減小退錨時鋼絞線的預應力；
（2） 試驗前測試壓力感測器初值，然後分級單端張拉到；
（3） 張拉到控制應力，持壓5min，測量壓力筒壓力及油壓表讀數，以此時的測量結果作為張拉試驗的終值進行分析；
（4） 張拉端千斤頂回油到0，記錄壓力筒壓力及油壓表讀數；
（5） 錨固端千斤頂回油，卸下兩端張拉裝置；
（6） 重複進行上述步驟，再試驗2次。
6 試驗資料分析方法
6.1 直接分析
先進行直線束孔道摩阻力測試，按式（1）＝0時求得值，再進行與直線束孔道同樣工藝及施工條件的曲線束孔道的摩阻試驗，並以所求值代人式（1）求得值。
6.2 最小二乘法
若試驗採用的預應力束均有彎起角度，需採用最小二乘法來進行分析。
被動端的拉力與主動端的張拉力關係為：
3）為根據試驗資料確定引數和的值，令：
4）則：
5）由於試驗存在誤差，故假設測試誤差為，即：
6）若有束預應力鋼束，則：
7）利用最小二乘原理，全部預應力鋼筋測試誤差的平方和為：
8）欲使試驗誤差最小，應使：
9）整理可得：
10）由式（9）可解得引數和，需要指出的是，由於引數和的耦聯，必須借助於2束以上的預應力鋼束才能計算出和的值。
7 摩阻試驗結果
7.1 喇叭口損失與錨口損失
7.1.1 喇叭口損失
按照圖2所示儀器布置，忽略試驗梁段內很短的直線孔道摩阻損失，兩端壓力感測器的壓力差即為錨口、喇叭口的應力損失之和。
表1 錨口、喇叭口損失試驗結果
喇叭口損失平均值為：5.2%。
7.2 孔道摩阻試驗結果
孔道摩阻試驗預應力束為單端張拉，一端為主動端，另一端為被動端，兩端壓力感測器的壓力差即為孔道摩阻損失。預應力鋼絞線計算摩阻損失時計算引數，腹板束m3（12-75,長度24.18m，彎起角度70°），頂板束t4（15-75，長度28.
976m，彎起角8°），試驗結果列於表2。
表2 摩阻試驗結果
參考（10）式，聯立求解：
腹板束試驗c值平均值為：0.3414，頂板束c值平均為：0.1045。
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