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32m双线铁路简支箱梁管道摩阻试验研究.pdf

32m双线铁路简支箱梁管道摩阻试验研究.pdf

上传者: whj122318 2011-03-03 评分1 评论0 下载8 收藏10 阅读量683 暂无简介 简介 举报

简介:本文档为《32m双线铁路简支箱梁管道摩阻试验研究pdf》,可适用于工程建筑、房产领域,主题内容包含m双线铁路简支箱梁管道摩阻试验研究中南大学土木建筑学院 杨孟刚 文永奎 陈政清  摘 要 通过对小凌河m双线铁路简支箱梁桥实梁上种预应力筋束的管道摩符等。

32m双线铁路简支箱梁管道摩阻试验研究中南大学土木建筑学院 杨孟刚 文永奎 陈政清  摘 要 通过对小凌河32m双线铁路简支箱梁桥实梁上9种预应力筋束的管道摩阻试验,采用最小二乘法进行分析,从而得到预应力筋束与管道间的摩阻系数μ和偏差系数k。试验结果表明,实梁上测得的μ值略大于规范值。  关键词 铁路简支梁 预应力筋束 摩阻系数 偏差系数1 概述预应力混凝土梁的管道摩阻损失是预应力损失中的主要部分之一,对它的准确估计与计算将关系到力筋中的有效预应力是否能满足梁使用阶段的要求。根据《铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计规范》(TB10002.399)(以下简称《规范》)规定,预应力损失宜根据试验数据确定,如无可靠试验资料,可按下列规定计算:σL1=σcon[1-e-(μθ+kx)](1)有实测资料表明[1]:虽然管道材质、力筋束种类以及张拉控制力相同,不同单位施工的梁所用的钢绞线与波纹管的实测管道摩阻系数却大不相同,差异可达45%。所以,设计要求在预应力混凝土梁正式施加预应力之前,应进行管道摩阻系数的测试,以确定各力筋束实际的张拉控制力。受铁路工程总公司委托,中南大学土木建筑学院承担了秦沈客运专线整孔简支箱形梁桥综合试验研究项目,管道摩阻的测试是其中一项内容。试验在小凌河特大桥31号梁上完成,该梁采用造桥机施工。全桥均为32m双线铁路预应力简支梁,桥宽12.4m,采用单箱单室截面。力筋束的布置如图1所示,共有10种力筋束型,其中N2、N4、N6、N10号力筋束仅在竖向平面内弯曲,N1、N3、N5、N7、N8、N9号力筋束既在竖向平面内弯曲又在水平面内弯曲。可以证明[2],空间曲线束的管道摩阻损失计算表达式和平面曲线相同,唯其曲线转角θ改用空间包角θ包。空间包角θ包的计算表达式为:θ包=α2+φ2(2)式中,α为力筋束竖向平面内的弯起角;φ为该力筋束水平面内弯起角。若该力筋束仅在竖向平面内弯曲,则φ=0。图1 力筋束布置  (5)交会法测设墩台中心,应至少选择3个以上的方向交会,示误三角形应符合《测量规范》规定。(6)小桥、涵洞位置可根据线路转点或曲线控制桩测放。(7)结构复杂的大桥需布设施工控制网。控制网可布设大地四边形网。当河流宽度不大时,也可布设精密导线环。高程控制网宜与平面网同点位,以便于保存和使用。施工控制网的测量精度按《测量规范》第六章规定,根据桥长和桥结构选定桥轴线长度误差,墩台中心位置误差和支承垫石顶面高程误差,应满足桥梁安装误差的精度要求。4.3 隧道测量(1)在施工之前先进行复测,检查并确认各洞口的中线控制桩。(2)对直线隧道长度大于1000m、曲线隧道长度大于500m、隧道群及大桥和隧道相连等情况,应做洞外平面控制测量设计。(3)隧道施工控制网利用GPS相对定位技术,采用静态或快速静态测量方式进行测量。每个开挖口至少应布设4个控制点,每个控制点应有3个或3个以上的边与其连接。(4)GPS定位点之间一般不要求通视,但布设洞口控制点时,考虑到用常规测量方法检测、加密或恢复的需要,应当通视。(5)洞内控制测量采用主副导线闭合环方法。(6)隧道两端各布设2个以上的水准点,水准点的精度不低于四等水准测量,进出口两端的水准点经复核后方可使用。5 注意事项(1)必须使用有“自动加热”功能的仪器,避免因温度低而仪器不能正常工作的现象。(2)在低温下作业时,仪器应有一定的预热时间,即仪器通电5~10min后,待仪器各电子部件达到正常稳定的工作状态时,方可测距。(3)测定气象元素时,应将温度计悬挂在离开地面和距人体1.5m以外,读数至0.2,气压表应平置,指针不应滞阻,读数至50Pa。(4)气象仪表要定期检验或校核,以保证气象改正的准确性。(5)避免在雷雨前后、大风、大雾、雨、雪天,以及高、低温度超过仪器规定的工作范围时进行测距。(6)精密测距时,长边宜选在最佳观测时间内进行观测,避免在日出后1h内和日落前1h内观测,阴天有微风时,全天可以观测。(来稿日期 20010807)332m双线铁路简支箱梁管道摩阻试验研究———杨孟刚等2 试验原理与方法2.1 试验方法本次试验采用的试验装置及测试方法如图2所示。两端千斤顶均采用YCW400B,额定张拉力为4000kN。张拉端采用5000kN压力传感器,锚固端采用4000kN压力传感器,并均配有相应的读数仪。为确保试验中千斤顶、压力传感器以及喇叭口三者中轴线重合,在两两之间配置了相应的限位板。试验时,同时记录读数仪和电动油泵的读数,最后整理数据时,以读数仪数据为准,并用电动油泵数据进行校核,以确保试验结果的可靠性。每根力筋束进行3次测试,测试结果取其平均值。预应力筋的成孔方式为金属波纹管预制孔。图2 管道摩阻的测试方法2.2 试验原理由式(1)可知,在预施应力过程中,离张拉端x处因管道摩阻而损失的力筋束内力值为:Fx=Fα[1-e-(μθ+kx)]=βFα(3)式中,Fα为张拉力,β为损失率,x为张拉端至计算截面的力筋束长,θ为从张拉端至计算截面的长度上力筋束的弯起角之和,μ、k分别为力筋束与管道间的摩阻系数和偏差系数。当采用一端张拉一端固定的方法来测定参数μ和k时,式(3)则可写为:μθ+kl=-1n(1-β)(4)式中,l和θ分别为张拉端至固定端力筋束长和空间包角(为书写简便起见,仍用θ代替θ包)。若该力筋束为直线布置,即θ=0,则可由式(4)直接得到k=-1n(1-β)/l;若该力筋束为曲线布置,则须借助于2根以上力筋束的测试结果利用最小二乘法计算得到μ、k。试验存在误差是不可避免的。假定式(4)的误差为Δ,则有μθ+kl+1n(1-β)=Δ(5)如果有n束力筋束,则式(5)变为:μθi+kli-Ci=Δi(i=1,2,n)(6)式中,θi、li分别为第i根力筋束的θ、l,Ci=-1n(1-βi),从而得到全部力筋束测试误差的平方和为:q=ΣΔ2i=Σ(μθi+kli-Ci)2(7)欲使得试验误差最小,应有:qk=0,qμ=0(8)由式(7)和式(8)可得:μΣθ21+kΣθili=ΣCiθiμΣθili+kΣli2=ΣCili(9)根据式(9),从而可求得μ、k。3 试验结果与分析本次试验在31号实梁上完成,共测试了全部10种力筋束型中的9种,因N9和N10号力筋束的几何形状非常相近,故N9号力筋束未进行测试,各力筋束的布置如图1所示。试验所得到的管道摩阻损失率(即β)见表1。表1 试验测得的管道摩阻损失率力筋束N1N2N3N4N5N6N7N8N10损失率/%16.725.334.424.334.943.928.622.114.0  根据设计文件,可得到各力筋束的l和θ值;由表1即可求得各力筋束的C值。式(9)所需的各计算参数列于表2,从而计算得到k=0.0023,μ=0.302。与规范相比,k在规范取值0.002~0.003之间,μ则超出规范取值0.20~0.26的范围。表2 管道摩阻系数的计算参数参数力筋束型号N1N2N3N4N5N6N7N8N10l/m28.228.231.231.232.132.132.232.230.3θ/rad0.8900.8730.8900.8731.3031.2920.6460.4890.384C0.1830.2920.4220.2780.4290.5780.3370.2500.151  从上可知,μ、k值是根据实测损失率间接得到的。由于μ和k的耦连,不能单独直接得到,利用最小二乘法所得到的只能保证每根力筋束的实测损失率与其真值之差的平方和最小,而不能使μ、k值均与其真值最接近。为了便于同规范进行比较,假定k取0.002和0.003,用式(4)计算μ值,结果见表3。从表中可以看出,当k=0.002和0.003时各力筋束μ的平均值分别为0.3086和0.2665,亦超出规范取值范围。表3 k取0.002和0.003时的μ值参数力筋束型号N1N2N3N4N5N6N7N8N10μ(k=0.002)0.14220.26990.40400.24700.28000.39770.42200.37960.2354均值0.3086μ(k=0.003)0.11060.23760.36900.21120.25530.37280.37210.31370.1565均值0.2265  由此可知,无论采用最小二乘法还是按规范假定k值所求得的μ值均超出规范取值范围,说明规范关于μ值的规定偏于严格。4 结论(1)空间力筋束的管道摩阻损失计算仍可用与平面曲线束相同的表达式,唯其中的曲线转角应改为空间包角代替。(2)当测试的力筋束较多时,可用最小二乘法间接求得管道摩阻系数μ和偏差系数k;亦可根据经验假定k值,求出每根力筋束μ的值后取其平均值作为计算管道摩阻损失的依据。(3)从本文的计算结果可以看出,规范对于μ的取值偏于严格。参考文献1 邹焕祖,刘自明.预应力混凝土空间长钢绞线束孔道摩阻损失的测试方法.桥梁建设,1993(4)2 刘永颐,关建光.空间曲线预应力束摩擦应力损失计算方法的探讨.土木工程学报,1981,14(3)(来稿日期 20010730)4铁道标准设计               2001年11月第21卷第11期

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