時速200公里客貨共線鐵路
32公尺預應力混凝土簡支t梁摩阻試驗方案
中國鐵道科學研究院鐵道建築研究所
2023年10月
目錄1試驗依據12試驗概況13試驗內容14試驗原理2
4.1管道摩阻損失的組成24.2管道摩阻損失的計算公式2
5試驗方法3
5.1管道摩阻試驗35.2錨口加喇叭口摩阻試驗4
6注意及需準備事項4
時速200公里客貨共線鐵路32公尺預應力混凝土t梁摩阻試驗方案
1試驗依據
(1)《鐵路橋涵鋼筋混凝土和預應力混凝土結構設計規範》tb10002.3-2005；(2)《谷橋施2201-ⅰ》施工圖；(3)相關計算資料。
2試驗概況
時速200公里客貨共線鐵路32公尺預應力混凝土簡支t梁為後張法預應力混凝土結構，縱向預應力筋採用公稱直徑為15.2mm的鋼絞線，抗拉強度為1860mpa張拉裝置採，彈性模量為1.95×105mpa，其技術條件符合gb/t5224-2003的要求，管道形成採用直徑為80mm和90mm的抽拔管。
本次試驗t梁縱向預應力束及管道相關引數見表2.1。
表2.1試驗預應力束及管道相關參數列
梁型鋼束編號鋼束規格n6
直線邊梁
n4n3n1n6
曲線邊梁
n4n3n1n6
直線中梁
n4n3n1n6
曲線中梁
n4n3n1
根數管道長度l(mm)1112111211121112
管道曲線角θ
(rad)0.26180.26180.
26180.13260.26180.
26180.26180.13260.
26180.26180.26180.
13260.26180.26180.
26180.1326
預應力管道(mm)
φ80φ80φ80φ80φ80φ80φ80φ90φ80φ80φ80φ90φ80φ80φ80φ90
張拉力(kn)1734.31734.31734.
31734.31687.41687.
41687.42062.41687.
41687.41687.41874.
91734.31734.31734.
32119.7
3試驗內容
本次試驗包括管道摩阻試驗、錨口摩阻加喇叭口摩阻試驗。選擇製好的兩孔t梁進行管道摩阻試驗，錨口摩阻加喇叭口摩阻試驗在試件進行。管道摩阻試驗的試驗1
時速200公里客貨共線鐵路32公尺預應力混凝土t梁摩阻試驗方案
每孔t梁選擇了未初張拉的五條管道(2n1、n3、n4、n6)進行，通過測定張拉束主動端與被動端實測壓力值，根據規範規定的公式計算摩擦係數μ和偏差係數k。
選擇9孔群錨錨具在混凝土試件上進行錨口加喇叭口摩阻試驗。主要測定錨口加喇叭口的摩阻損失，根據主動端與被動端的差值計算錨口加喇叭口的摩阻損失。
4試驗原理
4.1管道摩阻損失的組成
後張法張拉時，由於梁體內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，故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）。對於管道彎轉影響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，隨力筋彎曲角度的增加而增加。
直線管道的摩阻損失較小，而曲線管道的摩擦損失由兩部分組成，因此比直線管道大的多。
4.2管道摩阻損失的計算公式
根據《鐵路橋涵鋼筋混凝土和預應力混凝土結構設計規範》tb10002.3-2005第6.3.4條規定，後張法構件張拉時，由於鋼筋與管道間的摩擦引起的應力損失按下式計算：
式中σl1=σcon[1e(μθ＋kx)](4.1)
σl1——由於摩擦引起的應力損失(mpa)；σcon——鋼筋(錨下)控制應力(mpa)；
θ——從張拉端至計算截面的長度上，鋼筋彎起角之和(rad)；
x——從張拉端至計算截面的管道長度(m)；
μ——鋼筋與管道之間的摩擦係數；
k——考慮每公尺管道對其設計位置的偏差係數。
根據式(4.1)推導k和μ計算公式，設主動端壓力感測器測試值為p被動端為p2，1，此時管道長度為l,θ為管道全長的曲線包角，考慮式(4.1)兩邊同乘以預應力鋼絞線的
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有效面積，則可得：
(μθ＋kl)
p2=pe(4.2)1
p1、p2可由感測器測出，l、θ按設計值取用，根據最小二乘法原理，按二元線性回歸分析得如下方程組：
i=1i=1i=1
(4.3)nnn
μ∑θili+k∑li2∑yili=0
i=1i=1i=1
μ∑θ+k∑liθi∑yiθi=02i
nnn式中
yi——第i管道對應的(ln(p2/p1))值；
li——第i個管道對應的預應力筋空間曲線長度(m)；
θi——第i個管道對應的預應力筋空間曲線包角(rad)；
n——實測的管道數目，且不同線形的預應力筋數目不小於2。
解方程組(4.3)得k及μ值。
5試驗方法
5.1管道摩阻試驗
(1)試驗時採用單端張拉，張拉前應標定好試驗用的千斤頂和高壓油幫浦，並在試驗中配套使用，以校核感測器讀數。
(2)從10％張拉控制拉力開始，荷載分8級張拉至接近設計張拉力，每個管道張拉兩次(以第一次為準，第二次作複核用)。試驗時根據千斤頂油表讀數控制張拉荷載級，並校核資料，以確保試驗結果的可靠性。23
5643
61讀數儀1
被動端主動端
1.千斤頂2.1#感測器3.錨具4.2#感測器5.梁體6.喇叭口
圖5.1管道摩阻試驗示意圖
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(3)試驗採用兩台壓力感測器，分級測試預應力束張拉過程中主動端與被動端的荷載，通過線性回歸確定管道被動端和主動端荷載的比值，然後利用二元線性回歸的方法確定預應力管道的k、μ值。
(4)鋼束伸長量和夾片外露量通過直鋼尺測量。
(5)鋼絞線下料長度要滿足要求，主動端或被動端鋼絞線工作長度包括乙個穿心式壓力感測器長度、一台千斤頂長度、工具錨長度及額外工作長度，如圖5.1。
5.2錨口加喇叭口摩阻試驗
錨口加喇叭口摩阻試驗在混凝土試件上進行，截面中心處的預應力管道為直管道
(管道直徑根據9-7φ5鋼束，採用φ80mm)，成孔方式及錨具、錨墊板與箱梁採用的完全相同。測試時需採用工作狀態的錨頭(安裝夾片)，試驗採用單端張拉方式，在試件兩端分別安裝千斤頂，被動端測試前首先張拉，以便完成測試後進行退錨。試驗時示意圖見圖5.
2。試驗時千斤頂分兩次直接張拉至0.8fptkap(ap－9根鋼絞線的面積)，分別讀取主動端和被動端感測器讀數。選取3套9孔群錨錨具進行試驗，每套共計張拉2次。
1＃感測器千斤頂
喇叭口試驗試件
喇叭口管道
2＃感測器工具錨
工具錨被動端
工作錨(上夾片)
限位板主動端
千斤頂圖5.2錨口加喇叭口摩阻試驗示意圖
6注意及需準備事項
在測試過程中需注意及準備以下事項：
(1)分級測試時，應要求油幫浦操作人員控制好每級荷載(張拉每級荷載時，油表對
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應讀數應根據每級荷載提前計算)，在壓力顯示值穩定後，迅速讀取主、被動兩端讀數。
(2)管道摩阻試驗最後一級荷載根據油缸最大行程不超過195mm控制(現場和施工單位協商，也可190mm)。
(3)摩阻試驗前，被動端油缸應預留行程至少150mm左右，以便退錨。(4)錨口加喇叭口摩阻試驗，工作夾片退錨方法應提前和施工人員協商。(5)一次測試迴圈完成後，應對整個測試系統進行仔細檢查，包括安裝感測器位置是否偏心偏離，千斤頂油幫浦等是否狀態良好，鋼絞線是否出現問題等，之後擱置約十分鐘左右，方可進行下次測試。
(6)摩阻試驗時箱梁混凝土強度需達到設計值的80%以上，試驗前要對管道進行清孔，對錨墊板及錨穴內平面整理清平，安裝感測器時需保證感測器位置準確，且垂直於錨墊板，以保證試驗資料準確性。
(7)測試時需張拉安裝配合人員約8~9人，現場需提供電源、倒鏈、操作平台。(8)根據摩阻試驗示意圖，試驗管道鋼絞線需提前下料，下料長度滿足要求，鋼束切割整齊。
(9)試驗過程中，所有試驗人員注意安全，千斤頂前方及側前方禁止有人員活動。
後附穿心式壓力感測器示意圖（請對感測器及錨穴尺寸進行比對，如感測器試驗過程中不能順利安放到錨穴內，需提前加工墊環）。5
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