孔道摩阻试验作业指导书

作业指导书
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孔道摩阻试验作业指导书
一、主题内容与适用范围
摩阻测试的主要目的一是可以检验设计所取计算参数是否正确，防止计算预应力损失偏小，给结构带来安全隐患；二是为施工提供可靠依据，以便更准确地确定张拉控制应力和力筋伸长量；三是可检验管道及张拉工艺的施工质量；四是通过大量现场测试，在统计的基础上，为规范的修改提供科学依据。

二、引用标准
（1）《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTG D62-2004）
（2）《公路桥涵施工技术规范》（JTG/T F50-2011）/附录C2
（3）拟测试梁的设计图纸
三、检查仪器
现场检测设备一览表表2-1
四、检查方法
1预应力束选择
试验选择预应力束的原则如下：（1）预应力束的长度不能太小，否则，摩阻损失较小，而影响因素较多，试验精度无法保证；（2）预应力束的长度不能过大，因为试验时预应力束为单端张拉，预应力束的伸长量较大，若预应力束长度过大则会增加试验的难度。

（3）选取的预应力束尽可能包含最大弯起和最小弯起的钢束，便于后期数据的计算2测试方法
管道摩阻常规测试方法以主被动千斤顶法为主，该方法主要存在测试不够准确等问题。

其一：由于千斤顶内部存在摩擦阻力，虽然主被动端交替测试可消除大部分影响，但仍存在一定的影响；其二：千斤顶主动和被动张拉的油表读数是不同的，需要在测试前进行现场标定被动张拉曲线；其三：在测试工艺上，预应力筋从喇叭口到千斤顶张拉端的长度不足，使得预应力筋和喇叭口有接触，产生一定的摩擦阻力，也使得测试数据包含了该部分的影响。

为解决上述问题，保证测试数据的准确，使用压力传感器测取张拉端和被张拉端的压力，不再使用千斤顶油表读取数据的方法。

为保证所测数据准确反映管道部分的摩阻影响，在传感器外采用约束垫板的测试工艺，其测试原理如图1所示。

采用该试验装置，由于力传感器直接作用在工具锚或千斤顶与梁体之间，因此各种压缩变形等影响因素在张拉中予以及时补偿，同时测试的时间历程比较短，避免了收缩与徐变等问题，因而两端力的差值即为管道的摩阻损失。

另外，为减少测试误差，采用固定端和张拉端交替张拉的方式进行，即测试过程中完成一端张拉后进行另一端的张拉测试，每端重复进行3次，每束预应力筋共进行6次张拉测试，取其平均结果。

测试试验过程中应均匀连续地张拉预应力筋，中途不宜停止，防止预应力筋回缩引起误差。

传感器以及千斤顶安装时应确保其中轴线与预应力筋的中轴线重合。

现场布置如图1。

图1 管道摩阻测试仪器布置图
该测试方法与常规测试方法比较，主要特点如下：
(1) 测试原理正确：约束垫板的圆孔直径与管道直径基本相等，如此可使预应力筋以直线形式穿过喇叭口和压力传感器，预应力筋与二者没有接触，所测数据仅包括管道摩阻力，保证了管道摩阻损失测试的正确性。

而常规测试中所测摩阻力包括了喇叭口的摩阻力，测试原理上存在缺陷。

(2) 数据准确可靠：采用穿心式压力传感器提高了测试数据的可靠性和准确性，不受张拉千斤顶的影响。

(3)实测时预先将千斤顶油缸略加顶出，以便拆卸张拉端夹片；被动端夹片的拆卸待张拉千斤顶回油后，摇晃预应力筋即可拆卸夹片。

(4) 预应力筋可正常使用：从喇叭口到压力传感器外端，预应力筋与二者没有接触，不会对这部分预应力筋造成损伤，即两个工作锚之间的预应力筋没有损伤，可以正常使用。

(5) 对于较长的预应力钢束，如果千斤顶的行程不足时，为避免重复倒顶引起预应力钢筋回缩造成的误差，可以采取在张拉端用2台千斤顶串联后同时张拉。

五、试验前的准备工作
（1）原始数据收集。

包括孔道钢束参数（钢束工作长度、起弯角、锚固时的控制力、钢束组成、设计钢束伸长值）、成孔方式、锚具情况（生产厂家、规格型号、厂家提供的锚口摩阻损失率）、钢绞线参数（生产厂家、型号规格、实测弹性模量）。

（2）传感器、读数仪的检查。

（3）传感器和读数仪的系统标定（用压力机），千斤顶和精密压力表的标定（用标定好的传感器、读数仪）。

千斤顶应标定进油、回油曲线。

（4）现场确定传感器、千斤顶对中方法，检查位置是否有干涉。

（5）检查孔道、梁端面是否清理干净。

（7）准备足够的记录表格。

（8）试验前应对有关人员进行技术交底。

六、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。

七、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：
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：
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：
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
②孔道长度范围内钢束伸长值计算
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
④钢绞线伸长值：
（5)试验中钢绞线伸长值的估算
注：根据现场实际情况确定，仅作为复核措施。

八、注意事项
（1）张拉千斤顶与压力传感器的安装顺序如图1所示，被动端（锚固端）的钢环板换成千斤顶，约束垫板换成对中套（和压力传感器配套的）或限位板。

（2）千斤顶、压力传感器和喇叭口要严格对中（中心线重合），不要使压力传感器发生偏载，要使压力传感器均匀受压。

（3）被动端锚固用的千斤顶，在张拉前主缸空顶10cm关闭，以便于退锚。

（4）千斤顶安装时，要注意油缸的方向，应使油缸向外便于测伸长值。

（5）试验前检查压力表指针是否在零读数位置。

（6）由于实际张拉为两端张拉，而试验为一端张拉，因此千斤顶行程可能不够。

可采用张拉端串联两台顶。

（7）试验中应及时处理数据，发现数据反常，应查找原因，看传感器是否对中或千斤顶是否已经稳住，并应增加试验次数。

九、检测过程中发生意外事故时的处理方法
1、检测过程中出现油泵喷油、起火、断筋等事故时，应立即停止试验，油泵泄压，千斤顶回零应对千斤顶和油泵维修并检定后方可继续检测。

张拉钢筋后严禁站人。

2、因检测仪器设备发生故障或损坏而中断试验，可用备用仪器重新检测；若无备用仪器，则须将损坏的仪器设备进行修复，经检定合格后，再重新检测。

十、检测结果
由于现场可能出现的各种原因导致个别组或个别分级数据出现偏差，可根据压力损失率对偏差较大的数据进行剔除，保证实验数据稳定性。

当根据现场测试得出的μ、k值与设计值偏差较大或超过规范限值时，建议施工单位根据实测数据验算张拉伸长量，根据施工现场情况控制张拉预应力束。

十一、检测报告要求
1、检测报告严格按照有关规范的要求进行编制。

2、测试中间成果资料和正式报告按与业主签订的合同要求时间提交。

3、检测报告须按照我室《质量手册》要求的程序进行签发和存档。