梁光荣

1 摩阻试验的必要性

预应力是桥梁结构的生命线工程，预应力施加的准确程度和损失情况是保证箱梁质量、后期运营和使用年限(高铁客专新标准要求100年使用寿命)的重要施工环节。而预应力混凝土结构的大量试验结果表明，通过测试管道、锚口和喇叭口摩阻以及钢绞线弹性模量确定预应力筋伸长量，并严格控制预应力管道位置，可以获得准确的梁体混凝土预施应力。为此《客运专线预应力混凝土预制梁暂行技术条件》中规定在试生产期间应至少进行2片预应力摩阻损失测试，正常生产后每100片进行一次测试。

2 预制箱梁预应力孔道摩阻与喇叭口摩阻测试方案

2.1 测试目的

1)检验预应力混凝土箱梁的管道摩擦系数μ和管道偏差系数k以及锚口、喇叭口摩阻的实际值。2)锚具、夹片实际回缩量。

2.2 测试原理和方法

2.2.1 喇叭口摩阻测试

在试生产前，按图1制作喇叭口摩阻测试预制试件，待强度和弹性模量均达到100%后方可进行摩阻试验。

锚口、喇叭口摩阻和锚具回缩量测试都在梁场预制的3.5 m长试件上进行，采用一端张拉，试验张拉控制力为预应力钢绞线的0.8fptk(Ap为9根钢绞线的面积)，测读内容主要为摩阻损失前、后测力传感器的读数。

2.2.2 管道摩阻测试

箱梁管道摩阻力由管道曲率效应和偏差效应两部分组成。依据TB 10002.3-2005铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计规范第6.3.4条规定，管道摩阻可按下式计算:

其中，P1，P2分别为张拉端和被动端管道口的钢束拉力;θ，l分别为管道总弯起角，rad，管道总长度，m;μ，k分别为钢束与管道壁之间的摩擦系数和管道的偏差系数。

P1，P2可由测力传感器测出，θ，l按设计值取用，按二元线性回归即可求得μ和k，测试时采用的张拉设备与实际施工时的设备相同，测力传感器为4 000 kN穿心式压力传感器(精度0.5%)，钢束伸长量通过钢板尺测量张拉端油缸长度并减掉夹片回缩量来获得。

管道摩阻测试在箱梁强度和弹性模量均达到100%后，在箱梁实体上进行，采用一端张拉，从10%的张拉控制拉力开始，分8级张拉至90%的设计张拉力，在箱梁腹板位置自上而下选取6个孔道进行测试，每个孔道测试两次(见图2)。

测读内容包括:张拉端与被动端测力传感器读数、张拉端油缸伸长量、被动端油缸外露量、张拉端与被动端夹片回缩量。

测试结果若与设计图纸提供的数值差别较大，及时通知设计方对张拉控制应力进行调整。

3 管道摩阻损失的计算公式

根据TB 10002.3-2005铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计规范第6.3.4条规定，后张法构件张拉时，由于钢筋与管道间的摩擦引起的应力损失按下式计算:

其中，σL1为由于摩擦引起的应力损失，MPa;σcon为钢筋(锚下)控制应力，M Pa;θ为从张拉端至计算截面的长度上，钢筋弯起角之和，rad;x为从张拉端至计算截面的管道长度，m;μ为钢筋与管道之间的摩擦系数;k为考虑每米管道对其设计位置的偏差系数。

根据公式推导k和μ计算公式，设主动端压力传感器测试值为P1，被动端为P2，此时管道长度为 l，θ为管道全长的曲线包角，考虑公式两边同乘以预应力钢绞线的有效面积，则可得:

两边取对数可得:

令 y=-ln(P2/P1)，则:

由此，对不同管道的测量可得一系列方程式:

由于测试存在误差，上式右边不会为零，假设:

可得:

其中，yi为第 i管道对应的(-ln(P2/P1))值;li为第 i个管道对应的预应力筋空间曲线长度，m;θi为第 i个管道对应的预应力筋空间曲线包角，rad;n为实测的管道数目，解方程组得 k及 μ值。

4 控制摩阻损失施工要点

1)严格控制成孔橡胶抽拔管或波纹管定位坐标，保证成孔线型，绑扎钢筋和安装内模前均必须仔细检查，误差在规范允许范围之内。

2)若采用橡胶抽拔管成孔，应制定成熟的施工工艺，选派熟练工人上岗，保证拔管时孔道混凝土强度在相对稳定的范围内，强度波动范围较小，管道摩阻相对稳定。具体拔管时间因季节而定，一般以混凝土强度达到8 MPa以上为宜。

3)钢绞线、锚具、夹片及锚垫板等存放库房，防止日晒雨淋生锈影响摩阻数值。

4)更换钢绞线、锚具、夹片及锚垫板等生产厂家时，必须重新测定摩阻。