一種預應力管道摩阻系數測試裝置及方法
【專利摘要】本發明公開一種預應力管道摩阻系數測試裝置及方法，其包括張拉千斤頂，主動端傳感器，工具錨，被動端傳感器，喇叭口及錨墊板；喇叭口穿過預應力束，設置在梁體內預應力管道的端部；主動端傳感器、被動端傳感器設置在預應力管道的端部，其穿過預應力束，由張拉千斤頂及工具錨固定在預應力束的末端；喇叭口與主動端傳感器、被動端傳感器之間設置有錨墊板；喇叭口、錨墊板安裝位置的中軸線與預應力管道的中軸線重合。本發明提供的一種預應力管道摩阻系數測試裝置及方法，該裝置結構合理，測試方法操作方便，為后張法預應力混凝土梁的設計及施工提供科學評價，消除工程施工的安全隱患，保證預應力管道的施工質量。
【專利說明】
一種預應力管道摩阻系數測試裝置及方法
技術領域
[0001] 本發明涉及預應力管道摩阻系數測試領域，尤其涉及一種預應力管道摩阻系數測 試裝置及方法。
【背景技術】
[0002] 在預應力混凝土施工中，引起預應力損失的原因很多，產生的時間也先后不一。預 應力管道摩阻引起的應力損失是五個主要因素之一。預應力管道摩阻損失與管道材料性 質、力筋束種類及張拉工藝等因素有關。
[0003] 工程中對預應力管道摩阻損失采用摩阻系數μ和管道偏差系數k來表征，雖然設計 規范給出了一些建議的取值范圍，但基于對實際工程質量保證和施工控制的需要，以及在 不同工程中其管道摩阻系數差別較大的事實，在后張法預應力張拉前，需要對同一工地同 一施工條件下的管道摩阻系數進行實際測定，從而為張拉時張拉力、伸長量以及預拱度等 的控制提供依據。
[0004] 預應力管道摩阻測試的主要目的如下：
[0005] ( - )可以檢驗設計所取計算參數是否正確，防止計算預應力損失偏小，減少工程 的安全隱患；
[0006] (二)為施工提供可靠依據，以便準確確定張拉控制應力和力筋伸長量；
[0007] (三)可檢驗管道及張拉工藝的施工質量。
【發明內容】
[0008] 本發明的目的是針對上述技術問題，提供一種結構合理、操作方便的預應力管道 摩阻系數檢測裝置及方法，為后張法預應力混凝土梁的設計及施工提供科學評價，消除工 程施工的安全隱患，保證預應力管道的施工質量。
[0009] 本發明的技術方案：
[0010] 為解決上述技術問題，本發明提供一種預應力管道摩阻系數檢測裝置，其包括張 拉千斤頂，主動端傳感器，工具錨，被動端傳感器，喇叭口及錨墊板。
[0011]喇叭口穿過預應力束，設置在梁體內預應力管道的端部;主動端傳感器、被動端傳 感器設置在預應力管道的端部，其穿過預應力束，由張拉千斤頂及工具錨固定在預應力束 的末端;喇叭口與主動端傳感器、被動端傳感器之間設置有錨墊板;喇叭口、錨墊板安裝位 置的中軸線與預應力管道的中軸線重合，使預應力管道內的預應力束與喇叭口、錨墊板脫 離接觸。
[0012] 進一步地，所述的主動端傳感器、被動端傳感器為穿心式壓力傳感器，其安裝位置 的中軸線與預應力管道的中軸線重合，使預應力管道內的預應力束與主動端傳感器、被動 端傳感器脫離接觸。
[0013] 進一步地，該裝置還包括測試儀，其通過數據線與主動端傳感器、被動端傳感器連 接。
[0014] -種上述預應力管道摩阻系數測試裝置對應的測試方法，包括以下步驟：
[0015] S1，根據工程規模，選擇典型梁板的四根預應力管道，并收集預應力束的布置及預 應力管道的相關參數；
[0016] S2,搭建預應力管道摩阻系數測試裝置，將張拉千斤頂、主動端傳感器、工具錨、被 動端傳感器、喇叭口及錨墊板安裝在預應力管道內的預應力束上;主動端傳感器、被動端傳 感器、喇叭口、錨墊板安裝位置的中軸線與預應力管道的中軸線重合；
[0017] S3，通過數據線將主動端傳感器、被動端傳感器與測試儀連接，調試測試儀；
[0018] S4,以主動端傳感器所在端作為主動端，另一端作為被動端，分五級逐級在預應力 束加載張力；分級張拉時，分別讀取主動端傳感器、被動端傳感器對應的讀數，并測量預應 力束的伸長量；
[0019] S5,將步驟S4中的主動端、被動端調換，分五級逐級在預應力束加載張力；分級張 拉時，分別讀取主動端傳感器、被動端傳感器對應的讀數，并測量預應力束的伸長量；
[0020] S6，重復S4-S5，對其他三根預應力管道分別進行測試，并記錄試驗數據；
[0021] S7,根據測定的四根管道張拉束的主動端、被動端實測壓力值P1、P2,通過線性回 歸確定其比值；
[0022] S8,利用最小二乘法，由管道摩阻損失計算公式= O11 = Occm[卜eT_kx)]，推導出k和 μ計算公式：
[0023]
[0024]計算預應力管道局部偏差影響系數k、摩擦系數μ;
[0025]其中，
[0026] 〇_為張拉端鋼絞線錨下控制應力(MPa);
[0027] μ為預應力鋼筋與管道壁的摩擦系數；
[0028] Θ為從張拉端至計算截面曲線管道部分切線的夾角之和(rad);
[0029] k為管道每米局部偏差對摩擦的影響系數；
[0030] X為從張拉端至計算截面的管道長度，可近似取該段管道在構件縱軸上的投影長 度(m);
[0031] yi為第i根預應力管道對應的-In(P2M)值；
[0032] I1為第i根預應力管道對應的預應力筋空間曲線長度(m);
[0033] Qi為第i根預應力管道對應的預應力筋空間曲線包角(rad);
[0034] η為實測的預應力管道數目，且不同線形的預應力筋數目不小于2;
[0035] S9,將步驟S8中實測計算的管道局部偏差影響系數k、摩擦系數μ與規范推薦的取 值比較，若其影響在工程允許范圍之內，則按規范選取管道局部偏差影響系數k、摩擦系數 μ〇
[0036] 進一步地，步驟S4、S5中，預應力束上的載荷按照20 %，40%，60%，80 %，100%分 五級加載。
[0037]本發明有益效果：
[0038]本發明提供的一種預應力管道摩阻系數測試裝置及方法，該裝置結構合理，測試 方法操作方便，為后張法預應力混凝土梁的設計及施工提供科學評價，消除工程施工的安 全隱患，保證預應力管道的施工質量。
【附圖說明】
[0039]圖1是本發明連接示意圖；
[0040]圖2是本發明具體實施例中高側N13預應力管道實測壓力值Pl、P2線性擬合曲線 圖；
[0041]圖3是本發明具體實施例中低側N13預應力管道實測壓力值P1、P2線性擬合曲線 圖；
[0042]圖4是本發明具體實施例中高側N15預應力管道實測壓力值Pl、P2線性擬合曲線 圖；
[0043]圖5是本發明具體實施例中低側N15預應力管道實測壓力值P1、P2線性擬合曲線 圖。
[0044] 其中：
[0045] 1.張拉千斤頂;2 .主動端傳感器;3.工具錨;4.被動端傳感器;5 .梁體;6.喇叭口； 7.錨墊板;8.數據線;9.測試儀;10.預應力束;11.預應力管道。
【具體實施方式】
[0046] 下面結合具體實施例和附圖對本發明的一種預應力管道摩阻系數測試裝置及方 法進行詳細說明：
[0047] 圖1所示一種預應力管道摩阻系數測試裝置，其包括張拉千斤頂1，主動端傳感器 2，工具錨3，被動端傳感器4，喇叭口 6及錨墊板7。
[0048]喇叭口 6穿過預應力束10,設置在梁體5內預應力管道11的端部;主動端傳感器2、 被動端傳感器4設置在預應力管道11的端部，其穿過預應力束10,由張拉千斤頂1及工具錨3 固定在預應力束10的末端。
[0049] 喇叭口 6與主動端傳感器2、被動端傳感器4之間設置有錨墊板7;喇叭口 6、錨墊板7 安裝位置的中軸線與預應力管道11的中軸線重合，使預應力管道11內的預應力束10與喇叭 口 6、錨墊板7脫離接觸。
[0050] 所述的主動端傳感器2、被動端傳感器4為穿心式壓力傳感器，其安裝位置的中軸 線與預應力管道11的中軸線重合，使預應力管道11內的預應力束10與主動端傳感器2、被動 端傳感器4脫離接觸。
[0051] 該裝置還包括測試儀8,其通過數據線8與主動端傳感器2、被動端傳感器4連接。 [0052] 一種上述預應力管道摩阻系數測試裝置對應的測試方法，包括以下步驟：
[0053] S1，根據工程規模，選擇典型梁板的四根預應力管道11，并收集預應力束10的布置 及預應力管道11的相關參數；
[0054] S2，搭建預應力管道摩阻系數測試裝置，將張拉千斤頂1、主動端傳感器2、工具錨 3、被動端傳感器4、喇叭口 6及錨墊板7安裝在預應力管道11內的預應力束10上;主動端傳感 器2、被動端傳感器4、喇叭口 6、錨墊板7安裝位置的中軸線與預應力管道11的中軸線重合；
[0055] S3,通過數據線8將主動端傳感器2、被動端傳感器4與測試儀9連接，調試測試儀9;
[0056] S4,以主動端傳感器2所在端作為主動端，另一端作為被動端，分五級逐級在預應 力束10加載張力；分級張拉時，分別讀取主動端傳感器2、被動端傳感器4對應的讀數，并測 量預應力束10的伸長量；
[0057] S5,將步驟S4中的主動端、被動端調換，分五級逐級在預應力束10加載張力；分級 張拉時，分別讀取主動端傳感器2、被動端傳感器4對應的讀數，并測量預應力束10的伸長 量；
[0058] S6,重復S4-S5,對其他三根預應力管道11分別進行測試，并記錄試驗數據；
[0059] S7,根據測定的四根管道張拉束10的主動端、被動端實測壓力值Pl、P2,通過線性 回歸確定其比值；
[0060] S8,利用最小二乘法，由管道摩阻損失計算公式推導出k和 μ計算公式：
[0061]
[0062]計算預應力管道局部偏差影響系數k、摩擦系數μ;其中，
[0063] 〇_為張拉端鋼絞線錨下控制應力(MPa);
[0064] μ為預應力鋼筋與管道壁的摩擦系數；
[0065] Θ為從張拉端至計算截面曲線管道部分切線的夾角之和(rad);
[0066] k為管道每米局部偏差對摩擦的影響系數；
[0067] X為從張拉端至計算截面的管道長度，可近似取該段管道在構件縱軸上的投影長 度(m);
[0068] yi為第i根預應力管道對應的-In(P2M)值；
[0069] I1為第i根預應力管道對應的預應力筋空間曲線長度(m);
[0070] Q1為第i根預應力管道對應的預應力筋空間曲線包角(rad);
[0071] η為實測的預應力管道數目，且不同線形的預應力筋數目不小于2;
[0072] S9,將步驟S8中實測計算的管道局部偏差影響系數k、摩擦系數μ與規范推薦的取 值比較，若其影響在工程允許范圍之內，則按規范選取管道局部偏差影響系數k、摩擦系數 μ〇
[0073] 步驟S4、S5中，預應力束10上的載荷按照20%，40%，60%，80%，100%分五級加 載。
[0074] 下面根據具體實施例，詳述預應力管道摩阻系數測試方法。
[0075] S1，根據工程規模，選擇典型梁板的四根預應力管道11，并收集預應力束10的布置 及預應力管道11的相關參數。
[0076] 具體地，選擇高側N13、高側N15、低側N13、低側N15四根預應力管道11，并收集預應 力束10的布置及相關參數，如表1所示。
[0077] 表1預應力束布置及管道相關參數表
[0080] S2，搭建預應力管道摩阻系數測試裝置，將張拉千斤頂I、主動端傳感器2、工具錨 3、被動端傳感器4、喇叭口 6及錨墊板7安裝在預應力管道11內的預應力束10上;主動端傳感 器2、被動端傳感器4、喇叭口 6、錨墊板7安裝位置的中軸線與預應力管道11的中軸線重合；
[0081] S3,通過數據線8將主動端傳感器2、被動端傳感器4與測試儀9連接，調試測試儀9;
[0082] S4，以主動端傳感器2所在端作為主動端，另一端作為被動端，分五級逐級在預應 力束10加載張力；分級張拉時，分別讀取主動端傳感器2、被動端傳感器4對應的讀數，并測 量預應力束10的伸長量；
[0083] S5,將步驟S4中的主動端、被動端調換，分五級逐級在預應力束10加載張力；分級 張拉時，分別讀取主動端傳感器2、被動端傳感器4對應的讀數，并測量預應力束10的伸長 量；
[0084] S6，重復S4-S5，對其他三根預應力管道11分別進行測試，并記錄試驗數據;具體測 試數據如表2-表5所不。
[0085] 表2高側Nl 3束測試結果
[0091] 表5低側N15束測試結果
[0093] S7,根據測定的四根管道張拉束10的主動端、被動端實測壓力值Pl、P2,通過線性 回歸確定其比值;圖2-圖5是通過線性回歸確定的主動端、被動端實測壓力值之比。
[0094] S8,利用最小二乘法，由管道摩阻損失計算公式:ση = σ_[卜eT_kx)]，推導出k和 μ計算公式：
[0095]
[0096] 計算預應力管道局部偏差影響系數k、摩擦系數μ。其計算結果，如表6所示。
[0097]表6預應力管道摩阻系數計算結果
LTO99」S9,將步驟S8中買測計算的営道局部偏差影啊糸數k、摩搽糸數μ與規范推存的取 值比較，若其影響在工程允許范圍之內，則按規范選取管道局部偏差影響系數k、摩擦系數 μ〇
[0100]由表6可見，本實施例中，實測的管道局部偏差影響系數k、摩擦系數μ分別為 0.00138、0.268，這與設計值0.0015、0.25極為接近，其差值影響是在工程允許范圍之內的。
[0101] 本發明提供的一種預應力管道摩阻系數測試裝置及方法，該裝置結構合理，測試 方法操作方便，為后張法預應力混凝土梁的設計及施工提供科學評價，消除工程施工的安 全隱患，保證預應力管道的施工質量。
[0102] 本發明不局限于上述實施方式，任何人在本發明的啟示下都可得出其他各種形式 的產品，但不論在其形狀或結構上作任何變化，凡是具有與本申請相同或相近似的技術方 案，均落在本發明的保護范圍之內。
【主權項】
1. 一種預應力管道摩阻系數測試裝置，包括張拉千斤頂（1)，主動端傳感器(2)，工具錯 (3)，被動端傳感器(4)，卿趴口（6)及錯墊板(7);卿趴口（6)穿過預應力束（10)，設置在梁體 (5)內預應力管道(11)的端部;主動端傳感器(2)、被動端傳感器(4)設置在預應力管道(11) 的端部，其穿過預應力束（10)，由張拉千斤頂（1)及工具錯(3)固定在預應力束（10)的末端； 卿趴口（6)與主動端傳感器(2)、被動端傳感器(4)之間設置有錯墊板(7);其特征在于，卿趴 口（6)、錯墊板(7)安裝位置的中軸線與預應力管道(11)的中軸線重合。2. 根據權利要求1所述的預應力管道摩阻系數測試裝置，其特征在于，所述的主動端傳 感器(2)、被動端傳感器(4)為穿屯、式壓力傳感器，其安裝位置的中軸線與預應力管道（11) 的中軸線重合。3. 根據權利要求1所述的預應力管道摩阻系數測試裝置，其特征在于，該裝置還包括測 試儀(8)，其通過數據線(8)與主動端傳感器(2)、被動端傳感器(4)連接。4. 一種權利要求1~3中任意一項所述的預應力管道摩阻系數測試裝置對應的測試方 法，其特征在于，包括W下步驟： S1，根據工程規模，選擇典型梁板的四根預應力管道(11)，并收集預應力束（10)的布置 及預應力管道(11)的相關參數； 52, 搭建預應力管道摩阻系數測試裝置，將張拉千斤頂（1)、主動端傳感器(2)、工具錯 (3)、被動端傳感器(4)、卿趴口（6)及錯墊板(7)安裝在預應力管道（11)內的預應力束（10) 上;主動端傳感器(2)、被動端傳感器(4)、卿趴口（6)、錯墊板(7)安裝位置的中軸線與預應 力管道(11)的中軸線重合； 53, 通過數據線(8)將主動端傳感器(2)、被動端傳感器(4)與測試儀(9)連接，調試測試 儀(9); S4，W主動端傳感器(2)所在端作為主動端，另一端作為被動端，分五級逐級在預應力 束（10)加載張力；分級張拉時，分別讀取主動端傳感器(2)、被動端傳感器(4)對應的讀數， 并測量預應力束(10)的伸長量； S5，將步驟S4中的主動端、被動端調換，分五級逐級在預應力束（10)加載張力；分級張 拉時，分別讀取主動端傳感器(2)、被動端傳感器(4)對應的讀數，并測量預應力束（10)的伸 長量； S6，重復S4-S5，對其他Ξ根預應力管道（11)分別進行測試，并記錄試驗數據； S7,根據測定的四根管道張拉束（10)的主動端、被動端實測壓力值P1、P2,通過線性回 歸確定其比值； S8，利用最小二乘法，由管道摩阻損失計算公式:011 = 〇。。。[ ]，推導出k和μ計算 公式：計算預應力管道局部偏差影響系數k、摩擦系數μ;其中， 0。。。為張拉端鋼絞線錯下控制應力(MPa); μ為預應力鋼筋與管道壁的摩擦系數； Θ為從張拉端至計算截面曲線管道部分切線的夾角之和(rad); k為管道每米局部偏差對摩擦的影響系數； X為從張拉端至計算截面的管道長度，可近似取該段管道在構件縱軸上的投影長度 (m)； y功第i根預應力管道對應的-ln(P2/Pi)值； li為第i根預應力管道對應的預應力筋空間曲線長度(m); 曰1為第i根預應力管道對應的預應力筋空間曲線包角(rad); η為實測的預應力管道數目，且不同線形的預應力筋數目不小于2; S9,將步驟S8中實測計算的管道局部偏差影響系數k、摩擦系數μ與規范推薦的取值比 較，若其影響在工程允許范圍之內，則按規范選取管道局部偏差影響系數k、摩擦系數μ。5.根據權利要求4所述的預應力管道摩阻系數測試方法，其特征在于，步驟S4、S5中，預 應力束(10)上的載荷按照20% ,40% ,60% ,80% ,100%分五級加載。
【文檔編號】G01N19/02GK105842153SQ201610151573
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2016年3月16日
【發明人】周聯英, 范厚彬, 張世民, 丁智, 蔣吉清, 廖娟, 虞興福, 張茹, 孫苗苗
【申請人】浙江大學城市學院