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論文導(dǎo)讀：隨著我國(guó)客運(yùn)專線建設(shè)的蓬勃發(fā)展,橋梁建設(shè)進(jìn)入了前所未有的高潮時(shí)期,橋梁的結(jié)構(gòu)安全性已成為當(dāng)今社會(huì)普遍關(guān)注的問題�？椎滥ψ韬涂椎榔�差系數(shù)就直接影響預(yù)應(yīng)力連續(xù)梁的設(shè)計(jì)預(yù)應(yīng)力力值，孔道摩阻和孔道偏差系數(shù)在實(shí)際施工中的數(shù)值與設(shè)計(jì)采用的數(shù)值相差較大時(shí)也直接影響預(yù)應(yīng)力施加的合理性和有效性。因此在預(yù)應(yīng)力連續(xù)箱梁施工中進(jìn)行摩阻試驗(yàn)是非常有必要的。
關(guān)鍵詞：客運(yùn)專線，懸臂施工，連續(xù)箱梁，預(yù)應(yīng)力筋束，摩擦系數(shù)，孔道偏差系數(shù)

　　0 引言
　　隨著我國(guó)客運(yùn)專線建設(shè)的蓬勃發(fā)展,橋梁建設(shè)進(jìn)入了前所未有的高潮時(shí)期,橋梁的結(jié)構(gòu)安全性已成為當(dāng)今社會(huì)普遍關(guān)注的問題。同時(shí)，由于預(yù)應(yīng)力技術(shù)已經(jīng)較為成熟，鐵路客運(yùn)專線跨越干道、河谷等時(shí)采用預(yù)應(yīng)力連續(xù)梁的數(shù)量越來越多。在預(yù)應(yīng)力連續(xù)梁施工過程中預(yù)加應(yīng)力的數(shù)值就直接影響橋梁的受力狀態(tài)和成橋后的運(yùn)營(yíng)安全。所以在預(yù)應(yīng)力設(shè)計(jì)和施工中就要嚴(yán)格控制施加的預(yù)應(yīng)力力值�？椎滥ψ韬涂椎榔�差系數(shù)就直接影響預(yù)應(yīng)力連續(xù)梁的設(shè)計(jì)預(yù)應(yīng)力力值，孔道摩阻和孔道偏差系數(shù)在實(shí)際施工中的數(shù)值與設(shè)計(jì)采用的數(shù)值相差較大時(shí)也直接影響預(yù)應(yīng)力施加的合理性和有效性。因此在預(yù)應(yīng)力連續(xù)箱梁施工中進(jìn)行摩阻試驗(yàn)是非常有必要的。
　　1孔道摩阻損失組成
　　后張梁張拉時(shí)，由于力筋與孔道壁接觸并沿孔道滑動(dòng)而產(chǎn)生摩擦阻力，摩阻損失可分為彎道影響和孔道走動(dòng)影響兩部分,理論上講，直線孔道無摩擦損失，但孔道在施工時(shí)因震動(dòng)等原因走動(dòng)而變成波形，并非理想順直，加之力筋因自重而下垂，力筋與孔道實(shí)際上有接觸，當(dāng)有相對(duì)滑動(dòng)時(shí)就會(huì)產(chǎn)生摩阻力，此項(xiàng)稱為孔道走動(dòng)影響（或偏差影響、長(zhǎng)度影響）。對(duì)于曲線孔道，除了孔道走動(dòng)影響之外，還有力筋對(duì)孔道內(nèi)壁的徑向壓力所產(chǎn)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(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》，預(yù)應(yīng)力鋼束的摩阻損失按下式計(jì)算：
　　（1）
　　式中:
　　—張拉控制應(yīng)力，；
　　—彎曲孔道端部切線交角，，對(duì)于空間預(yù)應(yīng)力束，空間包角情況下，采用如下近似方法計(jì)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(zhǎng)度，m；
　　、—分別為孔道摩阻系數(shù)和孔道偏差系數(shù)。
　　2 摩阻試驗(yàn)的必要性
　　由于預(yù)應(yīng)力筋過長(zhǎng)或彎曲過多都會(huì)加大預(yù)應(yīng)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(yù)應(yīng)力筋，兩端張拉時(shí)，中間段的有效預(yù)應(yīng)力損失較大。實(shí)測(cè)資料表明：雖然孔道材質(zhì)、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(shí)測(cè)孔道摩阻系數(shù)卻大不相同，同一單位施工的不同孔道的摩阻系數(shù)也存在差異。
　　作為張拉的控制條件，如果孔道有漏漿堵塞現(xiàn)象，若不校核伸長(zhǎng)值，就會(huì)使有效預(yù)應(yīng)力達(dá)不到設(shè)計(jì)要求；另外，在施工過程中，預(yù)應(yīng)力孔道埋設(shè)與設(shè)計(jì)存在誤差時(shí)，預(yù)應(yīng)力損失也是不同的，這時(shí)，設(shè)計(jì)伸長(zhǎng)值若按照以往經(jīng)驗(yàn)計(jì)算是不能真實(shí)反映實(shí)際施工情況的。因此，測(cè)量預(yù)應(yīng)力筋的摩阻力，是確保施工質(zhì)量的有效措施。
　　為解決孔道摩阻常規(guī)測(cè)試中存在的問題，保證測(cè)試數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，在本橋梁體孔道摩阻試驗(yàn)中，使用穿心式壓力傳感器測(cè)試張拉端和被動(dòng)端的壓力以代替千斤頂油壓表讀取數(shù)據(jù)的方法，提高了測(cè)試數(shù)據(jù)的可靠度與準(zhǔn)確性，測(cè)試結(jié)果不受千斤頂油壓表讀數(shù)分辨率較低的影響；并在傳感器外采用約束墊板的測(cè)試工藝，以保證張拉過程中壓力傳感器與張拉千斤頂對(duì)位準(zhǔn)確。
　　3預(yù)應(yīng)力孔道摩阻損失測(cè)試
　　試驗(yàn)采用《TB10203-2002 鐵路橋涵施工規(guī)范》附錄所建議的儀器布置測(cè)試本橋孔道摩阻損失，儀器布置如圖1所示。
　　
　　圖1 摩阻試驗(yàn)儀器布置圖
　　4 現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)步驟
　�。�1） 試驗(yàn)過程按照相關(guān)規(guī)范要求進(jìn)行試驗(yàn)設(shè)備安裝，每一束均進(jìn)行3次張拉測(cè)量，先進(jìn)行直線束孔道摩阻力測(cè)試，按式（1）＝0時(shí)求得值，再進(jìn)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(yàn)，并以所得值代人式（1）求得值，每次張拉后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，然后安裝夾片，張拉完成后，錨固端千斤頂回油，減小退錨時(shí)鋼絞線的預(yù)應(yīng)力；
（2） 試驗(yàn)前測(cè)試壓力傳感器初值，然后分級(jí)單端張拉到；
　�。�3） 張拉到控制應(yīng)力，持壓5min，以此時(shí)的測(cè)量結(jié)果作為張拉試驗(yàn)的終值進(jìn)行分析；
　�。�4） 張拉端千斤頂回油到0，記錄壓力筒壓力及錨塞外露值。論文參考。
　�。�5） 錨固端千斤頂回油，卸下兩端張拉裝置。
　�。�6） 重復(fù)進(jìn)行上述步驟，再試驗(yàn)2次。
　　5 試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析方法
　�。�1） 直接分析
　　先進(jìn)行直線束孔道摩阻力測(cè)試，按式（1）＝0時(shí)求得值，再進(jìn)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(yàn)，并以所求值代人式（1）求得值。
　�。�2）最小二乘法
　　若試驗(yàn)采用的預(yù)應(yīng)力束均有彎起角度，需采用最小二乘法來進(jìn)行分析。
　　被動(dòng)端的拉力與主動(dòng)端的張拉力關(guān)系為：
　　（3）
　　為根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)確定參數(shù)和的值，令：
　　（4）
　　則：
　　（5）
　　由于試驗(yàn)存在誤差，故假設(shè)測(cè)試誤差為，即：
　　（6）
　　若有束預(yù)應(yīng)力鋼束，則：
　　（7）
　　利用最小二乘原理，全部預(yù)應(yīng)力鋼筋測(cè)試誤差的平方和為：
　　（8）
　　欲使試驗(yàn)誤差最小，應(yīng)使：
　　，（9）
　　整理可得：
　　（10）
　　由式（9）可解得參數(shù)和，需要指出的是，由于參數(shù)和的耦聯(lián)，必須借助于2束以上的預(yù)應(yīng)力鋼束才能計(jì)算出和的值。
　　6 工程實(shí)例
　　（1）工程概況
　　哈大客專 (32+48+32)m預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋,采用懸臂施工，邊支座中心線至梁端0.75m,梁全長(zhǎng)113.3m,梁體為單箱單室，變高度、變截面結(jié)構(gòu),箱梁底板下緣按二次拋物線變化，梁底拋物線方程為。中支點(diǎn)梁高4.05m，邊支點(diǎn)及跨中梁高3.05m，中跨跨中直線段長(zhǎng)2.00m，邊跨直線段長(zhǎng)9.65m。截面采用單箱單室斜腹板形式，頂板厚度除梁端和支點(diǎn)附近外均為35cm，腹板厚40～70cm，底板厚度從跨中到端部由40cm加厚至60cm。頂板寬13.4m，底板寬度6.7m。箱梁兩側(cè)腹板與頂?shù)装逑嘟惶幘�采用圓弧倒角過渡。箱梁支點(diǎn)處設(shè)置橫隔板，共設(shè)置4道橫隔板，橫隔板厚度：邊支座處1.50m，中支座處1.60m。
　　梁體采用C50混凝土，預(yù)應(yīng)力采用縱向、橫向及豎向三向預(yù)應(yīng)力體系，連續(xù)梁梁體縱、橫向預(yù)應(yīng)力采用符合現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《預(yù)應(yīng)力混凝土用鋼絞線》（GB 5224）規(guī)定的鋼絞線,抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值fpk＝1860MPa。錨固體系采用與之對(duì)應(yīng)規(guī)格的群錨裝置，張拉采用與之配套的機(jī)具設(shè)備，采用金屬波紋管成孔。豎向預(yù)應(yīng)力筋采用Φ32mmPSB830預(yù)應(yīng)力砼用高強(qiáng)精軋螺紋鋼筋，抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值fpk＝830MPa，錨具采用JLM錨具錨固，采用內(nèi)徑為Φ50mm鐵皮管成孔。論文參考。
　�。�2）預(yù)應(yīng)力束選擇
　　試驗(yàn)選擇預(yù)應(yīng)力束的原則如下：
　　① 預(yù)應(yīng)力束的長(zhǎng)度不能太小，否則，摩阻損失較小，而影響因素較多，試驗(yàn)精度無法保證；
　�、� 預(yù)應(yīng)力束的長(zhǎng)度不能過大，因?yàn)樵囼?yàn)時(shí)預(yù)應(yīng)力束為單端張拉，預(yù)應(yīng)力束的伸長(zhǎng)量較大，若預(yù)應(yīng)力束長(zhǎng)度過大則會(huì)增加試驗(yàn)的難度。
　　根據(jù)以上原則，選擇2號(hào)塊2束腹板束F2和2束頂板束T2進(jìn)行孔道摩阻試驗(yàn)。
　　7試驗(yàn)結(jié)果分析
　　孔道摩阻試驗(yàn)預(yù)應(yīng)力束為單端張拉，一端為主動(dòng)端，另一端為被動(dòng)端，兩端壓力傳感器的壓力差即為孔道摩阻損失。預(yù)應(yīng)力鋼絞線計(jì)算摩阻損失時(shí)計(jì)算參數(shù)，頂板束T2（長(zhǎng)度20.0m，彎起角度0°），腹板束F2（長(zhǎng)度20.406m，彎起角度40°），試驗(yàn)結(jié)果列于表1及表2。
　　表1 頂板束摩阻試驗(yàn)結(jié)果
　　

鋼束名稱	試驗(yàn) 序號(hào)	主動(dòng)端初值 （）	主動(dòng)端終值 （）	被動(dòng)端初值 （）	被動(dòng)端終值 （）	摩阻損失 （）	值	平均值
T2-1	第一次	0	2230	0	2122	108	0.00248	0.00260
	第二次	0	2208	0	2095	113	0.00263
	第三次	0	2217	0	2101	116	0.00269
T2-2	第一次	0	2218	0	2107	111	0.00257
	第二次	0	2223	0	2110	113	0.00261
	第三次	0	2197	0	2085	112	0.00262

表2 腹板束摩阻試驗(yàn)結(jié)果
　　

鋼束名稱	試驗(yàn) 序號(hào)	主動(dòng)端初值 （）	主動(dòng)端終值 （）	被動(dòng)端初值 （）	被動(dòng)端終值 （）	摩阻損失 （）	值	平均值
F2-1	第一次	0	2187	0	1780	407	0.219	0.224
	第二次	0	2205	0	1789	416	0.223
	第三次	0	2218	0	1797	421	0.226
F2-2	第一次	0	2201	0	1788	413	0.222
	第二次	0	2096	0	1693	403	0.230
	第三次	0	2208	0	1784	424	0.229

8 結(jié)論
　　對(duì)哈大客專（32+48+32）m預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋進(jìn)行了預(yù)應(yīng)力摩阻損失試驗(yàn)，試驗(yàn)主要結(jié)論如下：
　　　�。�1） 錨口、喇叭口損失取5.6%；
　�。�2） 摩阻系數(shù)取值：孔道摩阻系數(shù)＝0.22，孔道偏差系數(shù)＝0.0026。
　　 從試驗(yàn)結(jié)果來看，各參數(shù)的實(shí)測(cè)值與設(shè)計(jì)取值基本接近，表明設(shè)計(jì)時(shí)所取用的參數(shù)合理、可靠。論文參考。設(shè)計(jì)提供的預(yù)應(yīng)力筋張拉控制力能保證箱梁的有效預(yù)應(yīng)力的要求。

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