梁体的摩阻测试方案
1. 检测目的及测试内容
预应力摩阻测试包括锚口摩阻、管道摩阻、喇叭口摩阻三部分。预应力摩阻损失是后张预应力混凝土梁的预应力损失的主要部分之一，对它的准确估计将关系到有效预应力是否能满足梁使用要求，影响着梁体的预拱变形，在某些情况下将影响着桥梁的整体外观等。过高的估计会使得预应力张拉过度，导致梁端混凝土局部破坏或梁体预拉区开裂，且梁体延性会降低；过低的估计则不能施加足够的预应力，进而影响桥梁的承载能力、变形和抗裂度等。
预应力管道摩阻损失与管道材料性质、力筋束种类以及张拉工艺等有关，相差较大，最大可达45％。工程中对预应力管道摩阻损失采用摩阻系数μ和管道偏差系数k 来表征，虽然设计规范给出了一些建议的取值范围，但基于对实际工程质量保证和施工控制的需要，以及在不同工程中其管道摩阻系数差别较大的事实，在预应力张拉前，需要对同一工地同一施工条件下的管道摩阻系数进行实际测定，从而为张拉时张拉力、伸长量以及预拱度等的控制提供依据。
摩阻测试的主要目的一是可以检验设计所取计算参数是否正确，防止计算预应力损失偏小，给结构带来安全隐患；二是为施工提供可靠依据，以便更准确地确定张拉控制应力和力筋伸长量；三是可检验管道及张拉工艺的施工质量；四是通过大量现场测试，在统计的基础上，为规范的修改提供科学依据。
2. 检测依据
（1）《高速铁路桥涵工程施工质量验收标准》（TB10752-2010） （2）《高速铁路桥涵工程施工技术规程》（Q/CR9603-2015）
（3）《铁路工程预应力筋用夹片式锚具、夹具和连接器技术条件》TB/T3193-2008 （4）××桥设计文件。
3. 仪器设备
（1）张拉千斤顶及配套设备；
（2）穿心式智能弦式数码力传感器及综合测试仪； （3）对中专用装置；
（4）工具锚、工作锚、配套限位板等张拉设备； （5）高精度钢板尺、记录笔、计算器等； （6）笔记本电脑；
4. 测试方法
4.1 管道摩阻损失测试
为避免常规主被动千斤顶法管道摩阻测试不够准确问题，保证测试数据的准确，使用压力传感器测取张拉端和被张拉端的压力，为保证所测数据准确反映管道部分的摩阻影响，在传感器外采用约束垫板的测试工艺，其测试原理如图1所示。采用该试验装置，由于力传感器直接作用在工具锚或千斤顶与梁体之间，因此各种压缩变形等影响因素在张拉中予以及时补偿，同时测试的时间历程比较短，避免了收缩与徐变等问题，因而两端力的差值即为管道的摩阻损失。
另外，为减少测试误差，采用固定端和张拉端交替张拉的方式进行，即测试过程中完成一端张拉后进行另一端的张拉测试，重复进行3次，每束力筋共进行6次张拉测试，
4.2 管道摩阻损失计算
1）摩阻损失的组成
后张梁张拉时，由于力筋与管道壁接触并沿管道滑动而产生摩擦阻力，摩阻损失可分为弯道影响和管道走动影响两部分。理论上讲，直线管道无摩擦损失，但管道在施工时因震动等原因走动而变成波形，并非理想顺直，加之力筋因自重而下垂，力筋与管道实际上有接触，故当有相对滑动时就会产生摩阻力，此项称为管道走动影响(或偏差影响、长度影响) 。对于管道弯转影响除了管道走动影响之外，还有力筋对管道内壁的径向压力所产生的摩阻力，该部分称为弯道影响，随力筋弯曲角度的增加而增加。直线管道的摩阻损失较小，而曲线管道的摩擦损失由两部分影响组成，因此比直线管道大得多。
2）摩阻损失的计算公式
平面曲线和空间曲线力筋的管道摩阻损失的计算公式统一为：
σs 4=σk (1-e -(μθ+kx ) ) (1)
式中： θ——力筋张拉端曲线的切线与计算截面曲线的切线之夹角，称为曲线包角；
x ——从张拉端至计算截面的管道长度，一般可取在水平面上的投影长度；
μ——力筋与管道壁之间的摩擦系数，k 为考虑管道对其设计位置的偏差系
数。
曲线包角的实用计算以综合法的计算精度较好，其表达式为：
2
θ=H +θV 2
(2)
式中： θH ——空间曲线在水平面内投影的切线角之和；
θV ——空间曲线在圆柱面内展开的竖向切线角之和；
3）测试数据的处理
根据图1测试原理，设张拉端压力传感器测试值为P 1，被动端压力传感器测试值为P 2，此时x 为管道长度l ，θ为管道全长的曲线包角，考虑式(1)两边同乘以预应力钢筋
的有效面积，则式(1)可写为：
-(μθ+kl )
P =P e 21 (3)
两边取对数可得：
μθ+kl =-ln(P 2/P 1) =c (4)
一般情况下，制梁现场均采用一种制孔方法，或所测试的管道均为一种制孔方法，这时管道质量比较均匀，可以不考虑摩阻系数μ和ｋ的变异，利用最小二乘原理，试验误差最小时的μ和ｋ应使下式取得最小值：
1n
y =∑(μθi +kl i -c i ) 2
n i =1
(5)
故有：
∂y ⎫
=0⎪∂μ⎪
⎬∂y
=0⎪⎪⎭ ∂k
μ∑θ+k ∑θi l i =∑c i θi ⎪
2
i
n n n
⎫
整理得
⎪⎬n n n
μ∑θi l i +k ∑l i 2=∑c i l i ⎪
⎪i =1i =1i =1⎭ (6)
i =1
i =1
i =1
式中：c i 为第i 个管道对应的值c i =-ln(P 2/P 1) ，l i 为第i 个管道对应的力筋空间曲线长度(m)，θｉ为第i 个管道对应的力筋空间曲线包角(rad)，ｎ为实际测试的管道数目，且不同线形的力筋数目不小于2。
实际测试的数据代入式(6)，联立求得摩阻系数μ和ｋ。
4.3 锚口及喇叭口摩阻损失
由于张拉过程中力筋不可避免的与喇叭口和锚圈口接触并发生相对滑动，必然产生摩擦阻力，而这些摩擦阻力包括在张拉控制应力中。因此，锚圈口摩阻与喇叭口摩阻需要进行现场实测。
锚圈口与喇叭口摩阻损失测试原理如图2所示。
表2 锚口和锚垫板摩阻损失记录表
工程项目 主动端传感器编号 读数仪编号 施工单位 被动端传感器编号 锚具 型号
6. 测试结果
××铁路特大桥预应力管道采用金属波纹管，设计摩阻系数μ=0.23，偏差系数
k =0.0025。2009年9月5日~9月7日在该连续梁中选择了左T4、右T4、左F3、右
F3、左F4、右F4共6个孔道进行管道摩阻及M15-12、M15-15、M15-17的锚口圈和喇叭口损失进行了测试，管道摩阻测试基本数据见表3所示，管道摩阻测试数据分析见表4所示。锚具实测锚圈口和喇叭口损失之和测试结果以及锚具回缩量见表5所示。
表3 管道摩阻基本资料和测试数据
表4 管道摩阻测试数据分析
将表2中数据代入式(6)，得到联立方程如下：
3. 2163μ+76. 4933k =0. 9456⎫
76. 4933μ+2278. 3691k =23. 6454⎬
⎭
解得μ=0.234和k =0.00252。
表5 锚圈口和喇叭口摩阻损失及锚具回缩量测试数据