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根據(jù)滬昆高鐵杭州至長沙鐵路客運專線HCHN Ⅰ標段綠豆坡特大橋施工現(xiàn)場的孔道摩阻試驗，詳細闡述施工現(xiàn)場孔道摩阻試驗的必要性、測試方法、數(shù)據(jù)處理以及試驗過程中的注意事項。掌握這些試驗關鍵細節(jié)，有助于試驗前的工作準備、試驗過程的順利進行,確保試驗結果可靠。
關鍵詞：混凝土橋梁；預應力孔道；施工；摩阻試驗
本文在進行滬昆高鐵杭州至長沙鐵路客運專線HCHN Ⅰ標段綠豆坡特大橋施工現(xiàn)場的孔道摩阻試驗的基礎上，詳細闡述施工現(xiàn)場孔道摩阻試驗的必要性、測試方法、數(shù)據(jù)處理以及試驗過程中的注意事項。
1 施工現(xiàn)場孔道摩阻試驗的必要性
采用掛籃懸臂澆筑是國內(nèi)建造大跨預應力混凝土橋梁的主要施工方法之一。為保證施工過程中結構安全、成橋以后的線形和受力狀態(tài)合理，需要考慮多方面因素的影響，其中，精確計算預應力束的有效應力是一個重要因素。為此，有必要進行施工現(xiàn)場孔道摩阻試驗，具體有以下三個具體原因：
（1）雖然規(guī)范提供了孔道摩阻系數(shù)μ和偏差系數(shù)k 的使用范圍，但是范圍太大，取不同的值，會得到完全不同的孔道摩阻損失率。
（2）雖然可以根據(jù)施工采用的結構材料，在試驗室進行模型試驗，但是試驗室和施工現(xiàn)場環(huán)境相差較大。
（3）如果施工現(xiàn)場得到的孔道摩阻系數(shù)μ和偏差系數(shù)k ，與設計值不同，并在規(guī)范規(guī)定的范圍之內(nèi)，應以實測的孔道摩阻系數(shù)μ
2 2.1 試驗布置
2.2 試驗過程
張拉控制力可以分5級(2O%，40%，60%，80%，100%)張拉至設計張拉力。對于每一級加載穩(wěn)定后，需要同時記錄讀數(shù)儀和電動油泵的讀數(shù)以及預應力束伸長量。
2.3 補充試驗的說明
圖1測得的總摩阻損失為孔道+錨頭+喇叭口摩阻損失之和，因此，需要補充錨頭摩阻試驗及喇叭口摩阻試驗。錨頭摩阻試驗及喇叭口摩阻試驗可在試件上進行。由于本文重點闡述孔道摩阻試驗，對于錨頭摩阻試驗及喇叭口摩阻試驗，不再多述。
3孔道摩阻系數(shù)μ和偏差系數(shù)k 的確定
在預施應力過程中，離張拉端x 處，因管道摩阻而損失的預應力束內(nèi)力值x F 為：
A kx A x F e F F βμθ=-=+-]1[)( （1）
式中，A F 為張拉力，β為損失率，已經(jīng)扣除了兩端錨頭+喇叭口摩阻損失率。
式（1）可寫為
)1ln(βμθ--=+kl （2）
式中，l 和θ分別為張拉端至固定端預應力束長和空間包角。若該預應力束為直線布置，即0=θ，則可由式（2）直接得到l k /)1ln(β--=；若該預應力束為曲線布置，理論上可借助于兩束以上預應力束的測試結果，利用最小二乘法計算得到μ、k 。
試驗存在誤差是不可避免的。假定式（2）的誤差為?，則有
?=-++)1ln(βμθkl （3）
如果有n 束預應力束，則式（3）變?yōu)?/p>
i i i i C kl ?=-+μθ ),,2,1(n i = （4）
式中，i θ、i l 分別為第i 束預應力束的θ、l ，)1ln(i i C β--=，從而得到全部預應力束測試誤差的平方和為
()2
2
∑∑-+=?=i i i i C kl q μθ （5） 欲使得試驗誤差最小，應有
0=??k
q ，0=??μq （6） 由式（5）和式（6）可得
?????=+=+∑∑∑∑∑∑i
i i i i i i i i i l C l k l C l k 22θμθθθμ （7） 根據(jù)式（7），可求得μ、k 。
4試驗中的關鍵注意事項
4.1 預應力束的工作長度
在做孔道摩阻試驗時，對于預應力束的工作長度，需要同時考慮傳感器、千斤頂、工具錨長度的影響。有時，為了使傳感器能與梁體均勻接觸，需要在傳感器和梁體中間放置工作錨，此時，預應力筋的工作長度的預留還需要考慮工作錨長度的影響。
為了不浪費預應力筋，橋梁施工前，需要提前確定試驗預應力束，在施工時，預留好足夠的預應力束工作長度，并使同一預應力束的各根鋼筋盡量對齊。對于不需要做試驗的預應力束的工作長度，可按照正常情況設計。
4.2 測試預應力束的最小數(shù)
施工現(xiàn)場做孔道摩阻試驗時，為了保證試驗成果的精度，需要待混凝土養(yǎng)護完成后進行，時間上與施工張拉預應力束相沖突。為了不影響施工進度，不宜測試過多的預應力束。
從式（2）可以看出，為了得到孔道摩阻系數(shù)μ和偏差系數(shù)k ，需要兩個不相關的方程聯(lián)立求解。所以，最少需要測試一束直線預應力束和一束曲線預應力束，或者兩束線形不同的曲線預應力束，這樣可以得到孔道摩阻系數(shù)μ和偏差系數(shù)k 的唯一解。
由于試驗存在誤差，在條件允許的情況下，可以測試更多的預應力束，從而根據(jù)最小二乘法，得到孔道摩阻系數(shù)μ和偏差系數(shù)k 的最優(yōu)解。
4.3 數(shù)據(jù)記錄
施工現(xiàn)場做孔道摩阻試驗時，為了精確地得到預應力束的摩阻損失，每一級加載穩(wěn)定后，需要同時讀取張拉端和錨固端的讀數(shù)儀數(shù)據(jù)，并做好記錄，同時記錄好相應的電動油泵的讀數(shù)以及力筋伸長量，以確保試驗結果的可靠性。
4.4 退錨
與施工過程中的張拉預應力束相比，施工現(xiàn)場做孔道摩阻試驗，過程相對繁瑣，其中，多出的一個重要環(huán)節(jié)
就是退錨。每一次孔道摩阻試驗完成后，都需要將工具錨、千斤頂和傳感器退出。此時，隨著千斤頂卸載，預應力筋不斷回縮，夾片仍舊嵌緊于工具錨中，給退錨帶來了麻煩?？梢圆捎靡韵聝煞N方式來方便退錨：（1）除工具錨外，所有工作錨都不允許放置夾片，張拉端和錨固端的千斤頂做適當空走?？椎滥ψ柙囼炌瓿珊?，張拉端千斤頂首先卸載，取出工具錨夾片；然后，錨固端的千斤頂卸載，如果此時取工具錨夾片仍舊困難，可以使錨固端的千斤頂適當加載后，再卸載。
（2）除工具錨外，如果工作錨已經(jīng)放置了夾片，且取出困難，張拉端工作錨夾片可以不用取出（錨固端工作錨夾片必須取出，否則試驗錯誤）。加載前，錨固端千斤頂空走行程必須超過預應力束的設計總伸長量?？椎滥ψ柙囼炌瓿珊螅瑥埨撕湾^固端的千斤頂分別先后卸載，并取出工具錨夾片。
可以看出，在預應力束工作長度不足的情況下，應該優(yōu)先選擇方法（1）進行退錨。
5結語
為了合理控制預應力混凝土橋梁的施工過程，并保證施工質(zhì)量，必須進行預應力孔道摩阻試驗。由于施工現(xiàn)場一般為高空作業(yè)，場地有限，且工期緊，所以在做施工現(xiàn)場的孔道摩阻試驗前，必須確定試驗過程中可能遇到的各種問題及解決措施。本文根據(jù)滬昆高鐵杭州至長沙鐵路客運專線HCHNⅠ標段綠豆坡特大橋施工現(xiàn)場的孔道摩阻試驗，確定了試驗要點，以供其它類似工程參考。由于在綠豆坡特大橋施工現(xiàn)場孔道摩阻試驗前，考慮了以上試驗要點，試驗得以順利進行，試驗結果比較可靠。
