CN110411728A - 一种梁端反摩阻效应测试装置及方法 - Google Patents

一种梁端反摩阻效应测试装置及方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种梁端反摩阻效应测试装置，包括张拉部(1)，测量部(2)，加长套(3)，限位板(4)，所述加长套(3)设置于所述梁端锚穴(01)位置，所述测量部(2)设置于所述加长套(3)外侧，所述张拉部(1)设置于所述测量部(2)外端，所述限位板(4)设置于所述张拉部(1)和测量部(2)连接位置，所述张拉部(1)、所述测量部(2)、所述加长套(3)和所述限位板(4)轴向形心部位通过预应力钢绞线(02)连接。本发明通过在张拉部件一端设置传感器实现了针对反摩阻对梁端锚固力值的减小效应的测量。

Description

一种梁端反摩阻效应测试装置及方法
技术领域
本发明涉及桥梁施工领域，具体涉及梁端反摩阻效应测试。
背景技术
反摩阻效应一般指后张法预应力混凝土梁预施应力时，当千斤顶张拉到位后放张时，钢绞线随着夹片回缩，因管道与钢绞线的摩擦作用，引起的梁端钢绞线回缩量大、向跨中方向钢绞线回缩量减小甚至没有回缩的现象。
反摩阻效应一方面会减小跨中部位的预应力损失，另一方面会减小梁端预应力锚固力值。现有技术中少有对反摩阻效应的测量。
专利CN201810295470.3公开了一种孔道预应力损失分析系统及方法，包括：设置未施工桥梁的设计参数，包括影响系数和摩擦系数的设计值；构建桥梁三维模型；选取每个梁单元的主梁根部截面和跨中截面作为分析截面；采用孔道模组实验获得影响系数和摩擦系数的实验值；判断设计值和实验值是否存在误差；存在误差，分析单独变量影响系数和摩擦系数对分析截面的顶板和底板的应力和竖向位移的影响；分析组合参数对分析截面的顶板和底板的应力和竖向位移的影响；根据分析结果确定影响系数和摩擦系数的实验值和各自的调整范围和最佳组合参数。本发明所述孔道预应力损失分析系统及方法通过设计值和实验值得比较，对孔道摩阻参数的合理范围与参数敏感性进行了分析，但其为分析合理范围，无法测定各梁体所涉及的反摩阻效应中针对反摩阻对梁端锚固力值的减小效应。
故需要一种可以对梁端张拉中针对反摩阻对梁端锚固力值的减小效应进行实际测定的测试方法。
发明内容
本发明为了解决现有技术中梁端张拉需对反摩阻效应进行测定的问题，提供了一种梁端反摩阻效应测试装置及方法，可以快速简便且准确的测定梁端实际的解决了上述问题。
本发明提供一种梁端反摩阻效应测试装置，包括张拉部，测量部，加长套，限位板，加长套设置于梁端锚穴位置，测量部设置于加长套外侧，张拉部设置于测量部外端，限位板设置于张拉部和测量部连接位置，张拉部、测量部、加长套和限位板轴向形心部位通过预应力钢绞线连接。
张拉部用于对预应力钢绞线进行张拉，测量部则用于对测定反摩阻效应所需数值进行测定，限位板用于在张拉过程中固定锚具夹片，适当的限位距离(限位板的槽深)可以使锚具回缩量达到最小。加长套用于在梁端锚穴位置对测量部的安装。
本发明所述的一种梁端反摩阻效应测试装置，作为一种优选方式，张拉部包括被预应力钢绞线依次连接的第一锚具，千斤顶，第一力学传感器，第一锚具设置于预应力钢绞线端头位置，千斤顶设置于第一锚具一端，第一力学传感器设置于千斤顶一端。
测试过程中以第一力学传感器作为张拉力控制依据。
本发明所述的一种梁端反摩阻效应测试装置，作为一种优选方式，测量部包括被预应力钢绞线依次连接的第二锚具，第二力学传感器，第二锚具设置于张拉部一端，第二力学传感器一端设置于第二锚具一端，第二力学传感器另一端连接加长套。
本发明所述的一种梁端反摩阻效应测试装置，作为一种优选方式，第二锚具和第二力学传感器之间还设置有用于连接第二锚具和第二力学传感器的过渡环。
过渡环用于第二锚具和第二力学传感器之间的连接。
本发明所述的一种梁端反摩阻效应测试装置，作为一种优选方式，第一锚具包括工具锚板和夹片，工具锚板轴向穿过预应力钢绞线，夹片设置于工具锚板外侧且设置于预应力钢绞线各钢丝穿出工具锚板位置。
锚具用于保持预应力筋的拉力并将其传递到混凝土内部的锚固工具。
本发明所述的一种梁端反摩阻效应测试装置，作为一种优选方式，第二锚具包括工具锚板和夹片，工具锚板轴向穿过预应力钢绞线，夹片设置于工具锚板外侧且设置于预应力钢绞线各钢丝穿出工具锚板位置。
本发明所述的一种梁端反摩阻效应测试装置，作为一种优选方式，第一力学传感器和第二力学传感器均为穿心式传感器。
本发明提供一种梁端反摩阻效应测试方法，包括以下步骤：
S1、依次连接安装加长套，测量部，限位板，张拉部于梁端锚穴位置，加长套，测量部，限位板，张拉部均轴向穿过预应力钢绞线；
S2、第一力学传感器和第二力学传感器进行初读数；
S3、对预应力钢绞线进行四级逐级张拉，张拉至千斤顶的最大控制力值，每一集张拉持荷分钟，并记录每级持荷结束前的第一力学传感器读数和第二力学传感器读数，记最大一级时第二力学传感器读数为M；
S4、分级逐级放张，每级持荷分钟，并记录每级持荷结束前第一力学传感器读数和第二力学传感器读数，记卸载完成后第二力学传感器读数为N；
S5、计算第二力学传感器的力值降低量L；
S6、卸下张拉部和限位板；
S7、量取工作锚板夹片外露量Δ、限位板槽深Δ，计算夹片回缩量为Δ，根据夹片回缩求得不计入反摩阻情况下的回缩损失比例P；
S8、计算反摩阻效应造成了梁端锚固力值减小量。
S2步骤中，测试过程中以第一力学传感器作为张拉力控制依据，张拉第一力学传感器至控制力值时，读取第二力学传感器读数。
S3步骤中，记录第一力学传感器读数目的是读取第一力学传感器的实际读数，监控在持荷过程中可能会和控制力值产生的偏差；
本发明所述的一种梁端反摩阻效应测试方法，作为优选方式，步骤S3还包括：
S31、测量各级张拉的千斤顶油缸伸长量和工具锚夹片外露量；
S32、与安全参数进行对比，若小于安全参数继续张拉过程S3，若大于安全参数则暂停张拉进行调整后继续张拉过程S3。
千斤顶油缸伸长量和工具锚夹片外露量为过程中千斤顶和锚具夹片的变形测量，用于观察张拉过程中设备的安全性
本发明所述的一种梁端反摩阻效应测试方法，作为优选方式，力值降低量L＝M-N/M×％，夹片回缩量Δ＝Δ-Δ，不计入反摩阻情况下的回缩损失比例P＝Δ÷(梁长度一半)×钢绞线弹模×整孔钢绞线面积÷最大控制力值，梁端锚固力值减小量为L-P。
本发明有益效果如下：
(1)通过设置测量部实现针对反摩阻对梁端锚固力值的减小效应的测量；
(2)结构简单，安装复杂程度低，具有较强的通用性；
(3)设置加长套便于传感器安装；
(4)通过过渡环解决部件之间的连接，同时过渡环结构简单易于制造；
(5)设置第一力学传感器，用以测试过程中以第一力学传感器作为张拉力控制依据，提高安全性。
附图说明
图1是一种梁端反摩阻效应测试装置剖面示意图；
图2是一种梁端反摩阻效应测试装置张拉部示意图；
图3是一种梁端反摩阻效应测试装置测量部示意图；
图4是一种梁端反摩阻效应测试方法流程图；
图5是一种梁端反摩阻效应测试方法23孔实际测量读数；
图6是一种梁端反摩阻效应测试方法16孔实际测量读数。
附图标记：
1、张拉部；11、第一锚具；12、千斤顶；13、第一力学传感器；2、测量部；21、第二锚具；22、第二力学传感器；23、过渡环；3、加长套；4、限位板；01、梁端锚穴；02、预应力钢绞线。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
实施例1
如图1所示，一种梁端反摩阻效应测试装置，包括张拉部1，测量部2，加长套3，限位板4，加长套3设置于梁端锚穴01位置，测量部2设置于加长套3外侧，张拉部1设置于测量部2外端，限位板4设置于张拉部1和测量部2连接位置，张拉部1、测量部2、加长套3和限位板4轴向形心部位通过预应力钢绞线02连接。
如图2所示，张拉部1包括被预应力钢绞线02依次连接的第一锚具11，千斤顶12，第一力学传感器13，第一锚具11设置于预应力钢绞线02端头位置，千斤顶12设置于第一锚具11一端，第一力学传感器13设置于千斤顶12一端。第一锚具11包括工具锚板和夹片，工具锚板轴向穿过预应力钢绞线02，夹片设置于工具锚板外侧且设置于预应力钢绞线02各钢丝穿出工具锚板位置。
如图3所示，测量部2包括被预应力钢绞线02依次连接的第二锚具21，第二力学传感器22，过渡环23。第二锚具21设置于张拉部1一端，第二力学传感器22一端设置有过渡环23，过渡环23于第二锚具21一端，第二力学传感器22另一端连接加长套3。第二锚具21包括工具锚板和夹片，工具锚板轴向穿过预应力钢绞线02，夹片设置于工具锚板外侧且设置于预应力钢绞线02各钢丝穿出工具锚板位置。
第一力学传感器13和第二力学传感器22均为穿心式传感器。
如图4所示，梁端反摩阻效应测试方法包括以下步骤：
S1、依次连接安装加长套3，测量部2，限位板4，张拉部1于梁端锚穴01位置，加长套3，测量部2，限位板4，张拉部1均轴向穿过预应力钢绞线02；
S2、第一力学传感器13和第二力学传感器22进行初读数；
S3、对预应力钢绞线02进行四级逐级张拉，张拉至千斤顶12的最大控制力值，每一集张拉持荷3分钟，并记录每级持荷结束前的第一力学传感器13读数和第二力学传感器22读数，记最大一级时第二力学传感器22读数为M；
S4、分5级逐级放张，每级持荷1分钟，并记录每级持荷结束前第一力学传感器13读数和第二力学传感器22读数，记卸载完成后第二力学传感器22读数为N；
S5、计算第二力学传感器22的力值降低量L；
S6、卸下张拉部1和限位板4；
S7、量取工作锚板夹片外露量Δ1、限位板4槽深Δ2，计算夹片回缩量为Δ，根据夹片回缩求得不计入反摩阻情况下的回缩损失比例P；
S8、计算反摩阻效应造成了梁端锚固力值减小量。
步骤S3还包括：
S31、测量各级张拉的千斤顶12油缸伸长量和工具锚夹片外露量；
S32、与安全参数进行对比，若小于安全参数继续张拉，若大于安全参数则暂停张拉进行调整后继续张拉过程。油缸长度不能超过190mm，夹片外漏不能小于0.5mm，否侧暂停张拉。
力值降低量L＝M-N/M×100％，夹片回缩量Δ＝Δ2-Δ1，不计入反摩阻情况下的回缩损失比例P＝Δ÷(梁长度一半)×钢绞线弹模×整孔钢绞线面积÷最大控制力值，梁端锚固力值减小量为L-P。
安装工装，要求第一锚具11，千斤顶12，第一力学传感器13，第二锚具21，第二力学传感器22，过渡环23，加长套3，限位板4，中心对中准确，通过铁索悬吊整套装置，保证中心线与锚穴01端面垂直，工作锚与工具锚钢绞线孔位要一一对应，不能出现扭转、错位的情况。
过渡环23和加长套3采用23孔设计，过渡环为上下轴向表面均带有阶梯孔的圆饼状，两阶梯孔深度均为15mm，且过渡环23中心位置设置有通孔，通孔直径188mm，过渡环23外径为462mm，厚155mm，两阶梯孔直径分别为432mm和248mm。
加长套3为圆柱体，中心设置有直径220mm通孔，圆柱体上表面一端设置有阶梯孔，阶梯孔深15mm，直径301mm，圆柱体直径331mm。
如图5所示，实际测试过程力值读数：千斤顶回油前后，实测23孔锚内力值降低13.2％(L1)，扣除实际对23孔回缩损失为4.1％(P1)，可得因反摩阻造成锚内力值降低量，对23孔为9.1％。
实施例2
如图1所示，一种梁端反摩阻效应测试装置，包括张拉部1，测量部2，加长套3，限位板4，加长套3设置于梁端锚穴01位置，测量部2设置于加长套3外侧，张拉部1设置于测量部2外端，限位板4设置于张拉部1和测量部2连接位置，张拉部1、测量部2、加长套3和限位板4轴向形心部位通过预应力钢绞线02连接。
如图2所示，张拉部1包括被预应力钢绞线02依次连接的第一锚具11，千斤顶12，第一力学传感器13，第一锚具11设置于预应力钢绞线02端头位置，千斤顶12设置于第一锚具11一端，第一力学传感器13设置于千斤顶12一端。第一锚具11包括工具锚板和夹片，工具锚板轴向穿过预应力钢绞线02，夹片设置于工具锚板外侧且设置于预应力钢绞线02各钢丝穿出工具锚板位置。
如图3所示，测量部2包括被预应力钢绞线02依次连接的第二锚具21，第二力学传感器22，过渡环23。第二锚具21设置于张拉部1一端，第二力学传感器22一端设置有过渡环23，过渡环23于第二锚具21一端，第二力学传感器22另一端连接加长套3。第二锚具21包括工具锚板和夹片，工具锚板轴向穿过预应力钢绞线02，夹片设置于工具锚板外侧且设置于预应力钢绞线02各钢丝穿出工具锚板位置。
第一力学传感器13和第二力学传感器22均为穿心式传感器。
如图4所示，梁端反摩阻效应测试方法包括以下步骤：
S1、依次连接安装加长套3，测量部2，限位板4，张拉部1于梁端锚穴01位置，加长套3，测量部2，限位板4，张拉部1均轴向穿过预应力钢绞线02；
S2、第一力学传感器13和第二力学传感器22进行初读数；
S3、对预应力钢绞线02进行四级逐级张拉，张拉至千斤顶12的最大控制力值，每一集张拉持荷3分钟，并记录每级持荷结束前的第一力学传感器13读数和第二力学传感器22读数，记最大一级时第二力学传感器22读数为M；
S4、分5级逐级放张，每级持荷1分钟，并记录每级持荷结束前第一力学传感器13读数和第二力学传感器22读数，记卸载完成后第二力学传感器22读数为N；
S5、计算第二力学传感器22的力值降低量L；
S6、卸下张拉部1和限位板4；
S7、量取工作锚板夹片外露量Δ1、限位板4槽深Δ2，计算夹片回缩量为Δ，根据夹片回缩求得不计入反摩阻情况下的回缩损失比例P；
S8、计算反摩阻效应造成了梁端锚固力值减小量。
步骤S3还包括：
S31、测量各级张拉的千斤顶12油缸伸长量和工具锚夹片外露量；
S32、与安全参数进行对比，若小于安全参数继续张拉，若大于安全参数则暂停张拉进行调整后继续张拉过程。油缸长度不能超过190mm，夹片外漏不能小于0.5mm，否侧暂停张拉。
力值降低量L＝M-N/M×100％，夹片回缩量Δ＝Δ2-Δ1，不计入反摩阻情况下的回缩损失比例P＝Δ÷(梁长度一半)×钢绞线弹模×整孔钢绞线面积÷最大控制力值，梁端锚固力值减小量为L-P。
安装工装，要求第一锚具11，千斤顶12，第一力学传感器13，第二锚具21，第二力学传感器22，过渡环23，加长套3，限位板4，中心对中准确，通过铁索悬吊整套装置，保证中心线与锚穴01端面垂直，工作锚与工具锚钢绞线孔位要一一对应，不能出现扭转、错位的情况。
过渡环23和加长套3采用16孔设计，过渡环为上下轴向表面均带有阶梯孔的圆饼状，两阶梯孔深度均为15mm，且过渡环23中心位置设置有通孔，通孔直径155mm，过渡环23外径为462mm，厚155mm，两阶梯孔直径分别为432mm和198mm。
加长套3为圆柱体，中心设置有直径155mm通孔，圆柱体上表面一端设置有阶梯孔，阶梯孔深15mm，直径211mm，圆柱体直径241mm。
如图6所示，实际测试过程力值读数，结果：千斤顶回油前后，实测16孔锚内力值降低16.9％(L2)，扣除实际对16孔回缩损失为3.1％(P2)，可得因反摩阻造成锚内力值降低量，对16孔为13.8％(L2-P2)。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种梁端反摩阻效应测试装置，其特征在于：包括张拉部(1)，测量部(2)，加长套(3)和限位板(4)；所述加长套(3)设置于所述梁端锚穴(01)处，所述测量部(2)设置于所述加长套(3)外侧，所述张拉部(1)设置于所述测量部(2)外端，所述限位板(4)设置于所述张拉部(1)和测量部(2)连接位置，所述张拉部(1)、所述测量部(2)、所述加长套(3)和所述限位板(4)轴向形心部位通过预应力钢绞线(02)连接。
2.根据权利要求1所述的一种梁端反摩阻效应测试装置，其特征在于：所述张拉部(1)包括被所述预应力钢绞线(02)依次连接的第一锚具(11)、千斤顶(12)和第一力学传感器(13)，所述第一锚具(11)设置于所述预应力钢绞线(02)端头位置，所述千斤顶(12)设置于所述第一锚具(11)一端，所述第一力学传感器(13)设置于所述千斤顶(12)另一端。
3.根据权利要求1～2其中任意一项所述的一种梁端反摩阻效应测试装置，其特征在于：所述测量部(2)包括被所述预应力钢绞线(02)依次连接的第二锚具(21)和第二力学传感器(22)，所述第二锚具(21)设置于所述张拉部(1)一端，所述第二力学传感器(22)一端设置于所述第二锚具(21)另一端，所述第二力学传感器(22)另一端连接所述加长套(3)。
4.根据权利要求3所述的一种梁端反摩阻效应测试装置，其特征在于：所述第二锚具(21)和所述第二力学传感器(22)之间还设置有用于连接所述第二锚具(21)和所述第二力学传感器(22)的过渡环(23)。
5.根据权利要求1～2其中任意一项所述的一种梁端反摩阻效应测试装置，其特征在于：所述第一锚具(11)包括工具锚板和夹片，所述工具锚板轴向穿过所述预应力钢绞线(02)，所述夹片设置于所述工具锚板外侧且设置于所述预应力钢绞线(02)各钢丝穿出所述工具锚板位置。
6.根据权利要求4所述的一种梁端反摩阻效应测试装置，其特征在于：所述第二锚具(21)包括工具锚板和夹片，所述工具锚板轴向穿过所述预应力钢绞线(02)，所述夹片设置于所述工具锚板外侧且设置于所述预应力钢绞线(02)各钢丝穿出所述工具锚板位置。
7.根据权利要求3～6任一项所述的一种梁端反摩阻效应测试装置，其特征在于：所述第一力学传感器(13)和所述第二力学传感器(22)均为穿心式传感器。
8.一种梁端反摩阻效应测试方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1、依次连接安装加长套(3)，测量部(2)，限位板(4)和张拉部(1)于梁端锚穴(01)位置，所述加长套(3)，所述测量部(2)，所述限位板(4)和所述张拉部(1)均轴向穿过所述预应力钢绞线(02)；
S2、对所述第一力学传感器(13)和所述第二力学传感器(22)进行初读数；
S3、对所述预应力钢绞线(02)进行四级逐级张拉，张拉至所述千斤顶(12)的最大控制力值，每一集张拉持荷3分钟，并记录每级持荷结束前的所述第一力学传感器(13)读数和所述第二力学传感器(22)读数，记最大一级时所述第二力学传感器(22)读数为M；
S4、分5级逐级放张，每级持荷1分钟，并记录每级持荷结束前所述第一力学传感器(13)读数和所述第二力学传感器(22)读数，记卸载完成后所述第二力学传感器(22)读数为N；
S5、计算所述第二力学传感器(22)的力值降低量L；
S6、卸下所述张拉部(1)和限位板(4)；
S7、量取工作锚板夹片外露量Δ1、限位板(4)槽深Δ2，计算夹片回缩量为Δ，根据所述夹片回缩求得不计入反摩阻情况下的回缩损失比例P；
S8、计算反摩阻效应造成了梁端锚固力值减小量。
9.根据权利要求8所述的一种梁端反摩阻效应测试方法，其特征在于：所述力值降低量L＝(M-N)/M×100％，所述夹片回缩量Δ＝Δ2-Δ1，所述不计入反摩阻情况下的回缩损失比例P＝Δ÷(梁长度一半)×钢绞线弹模×整孔钢绞线面积÷最大控制力值，所述梁端锚固力值减小量为L-P。
10.根据权利要求8所述的一种梁端反摩阻测量方法，其特征在于：所述步骤S3还包括：
S31、测量各级张拉的千斤顶(12)油缸伸长量和工具锚夹片外露量；
S32、与安全参数进行对比，若小于安全参数继续张拉，若大于安全参数则暂停张拉进行调整后继续张拉过程。
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