管道摩阻试验

八、预应力管道摩阻试验
1、试验仪器
(1)2台传感器及显示仪表，根据所测试的锚口+喇叭口摩阻张拉力大小（0.8ƒptk ·A p ）、预应力孔道控制张拉力（按设计取值）的大小选择合适量程的传感器，使得张拉力在落在传感器量程的20%～80%范围内。

连接传感器及仪表，检查系统是否正常工作。

(2)2台千斤顶、2台高压油泵，2块精密压力表，千斤顶及油压表必须经过校验合格。

(3)游标卡尺、对中垫板、钢板尺2把、钢质约束圈若干。

(4)计算器、记录纸若干。

2、试验原理
孔道摩阻试验是通过在实体梁上选择几个不同部位有代表性的管道进行测试（一般包括最大弯起角度和最小弯起角度），通过分级加载测读管道两端传感器读数，每个管道加载试验两次，通过二元线性回归计算管道摩阻系数μ和管道偏差系数k 。

试验仪器布置图如下所示：
梁体局部
应力传感器
限位垫板
钢垫环
工具锚应力传感器限位垫板
钢垫环工具锚管道力筋
喇叭体
图8.1 管道摩阻测试仪器布置图
3、试验测试步骤
（1）根据试验布置图安装传感器、锚具、锚垫板、千斤顶。

（2）锚固端千斤顶主缸进油空顶100mm （根据钢束理论伸长值确定）关闭，两端预应力钢束均匀楔紧于千斤顶上，两端装置对中。

（3）千斤顶充油，保持一定数值（约4MPa ）。

（4）甲端封闭，乙端张拉。

根据张拉分级表，张拉端千斤顶进油进行张拉，每级均读取两端传感器读数，并测量钢绞线伸长量，每个管道张拉3次。

（5）将乙端封闭，甲端张拉，用同样方法再做一遍。

（6）张拉完后卸载至初始位置，退锚进行下一孔道钢绞线的测试。

每级荷载下均需记录的测试数据有：主动端与被动端压力传感器读数、主动端的油缸伸长量。

4、数据处理方法
（1）二元线性回归法计算μ、K 值
分级测试预应力束张拉过程中主动端与被动端的荷载，并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 、μ值。

计算公式为：
⎪⎩⎪⎨⎧=+=+∑∑∑∑∑∑i
i i i i i
i i i i l C l k l C l k 2
2θμθθθμ 式中 i C ——第i 个管道对应的值)P /P ln(12-=i C ，P 1、P 2分别为主动端与被动端传感器压力；
i l ——第i 个管道对应力筋的水平投影长度(m)；
i θ——第i 个管道对应力筋的空间曲线包角(rad)，曲线包角的实
用计算以综合法的计算精度较好，其表达式为：
22
V H θθθ+=
式中：H θ为空间曲线在水平面内投影的切线角之和；
V θ为空间曲线在圆柱面内展开的竖向切线角之和。

n ——实际测试的管道数目，且不同线形的力筋数目不小于2；
μ——钢筋与管道壁间的摩擦系数； k ——管道每米局部偏差对摩擦的影响系数。

二元线性回归法是建立在数理统计基础上的计算方法，如果原始数据离散性大，则计算结果不稳定，任意增加或减少几组数据会造成结果的较大变动，反之则可证明原始数据的稳定性。

只有原始数据稳定可靠的情况下方可采用此法。

（2）张拉时钢绞线非弹性伸长值计算
①从张拉第一级起，逐级记录千斤顶油缸伸长值l i ；
②根据每级千斤顶油缸伸长值，计算每一级的钢绞线伸长值：Δl i =l i -l i-1；
③取Δl i 相差最小的若干值求其平均值，一般是从第二级算起，并扣除传力锚固前的一级（该级往往不是级差的整倍数），计算方法为：
N
l
l n
n
i ∑∆=
∆,
④钢绞线非弹性伸长值=)(l l i ∆-∆∑，此处Δl i 一般取第一、二级即可。

（4）钢绞线伸长值精确计算 ①被动端锚外钢束伸长值计算
Y
Y B A E L P L 1
11=
∆ 被动端锚外长度
—被动端千斤顶压力—其中：
11L P B ②孔道长度范围内钢束伸长值计算
)1()
()(22
222kL y y A e kL A E L P L +--+⋅⋅=
∆μθμθ
其中：
ΔL 2——钢绞线伸长值；
P A 2——持荷5min 后主动端锚下力； L 2——钢绞线工作长度； E y ——钢绞线弹性模量； A y ——钢绞线束截面积。

③主动端锚外伸长值计算
Y
Y A A E L P L 3
13=
∆ 被动端锚外长度
—主动端千斤顶压力—其中：
31L P A ④钢绞线伸长值：
321L L L L ∆+∆+∆=∆
（5)试验中钢绞线伸长值的估算
Y
Y B A A E L L L P P L 2)
)((32122+++=
∆
被动端锚下压力
—主动端锚下压力—其中：
22B A P P 注：根据现场实际情况确定，仅作为复核措施。