孔道摩阻试验作业指导书

作业指导书批准人：年月日颁布年月日实施编制：审核：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。

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：⎪⎩⎪⎨⎧=+=+∑∑∑∑∑∑ii i i i i i i i i l C l k l C l k 22θμθθθμ 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：22V 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：Nll nni ∑∆=∆,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YY B A E L P L 111=∆ 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()()(22222kL 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YY A A E L P L 313=∆ 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YY 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。

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。