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12嶺澳核電站安全殼預(yù)應(yīng)力摩擦系數(shù)試驗

文檔作者：繆成翔嚴躍蘭文檔來源：深圳市大亞灣核電站華興公司		點擊數(shù)：	更新時間： 2022年10月18日
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第!"卷第#期建筑結(jié)構(gòu)"$$"年#月
嶺澳核電站安全殼預(yù)應(yīng)力摩擦系數(shù)試驗
繆成翔嚴躍蘭
（深圳市大亞灣核電站華興公司%&amp;amp;’&amp;amp;"(）
［提要］ 選定鋼束進行摩擦系數(shù)試驗，根據(jù)鋼束的伸長值及被動端的壓力值計算出鋼束與管道間的摩擦系
數(shù)，并將此摩擦系數(shù)與設(shè)計的摩擦系數(shù)進行比較，最終確定鋼束的摩擦系數(shù)與伸長值的設(shè)計值。
［關(guān)鍵詞］ 鋼束張拉摩擦系數(shù)伸長值張拉力
)*+*,-./0-12.,3+4-**+,35+*4-6-*4-，-7*89.,-.6/83,-695*-:**/-7*,35+*3/;-7*-<5*.4,3+,<+3-*;534*;6/-7*4-9*44=
./0869,*./2344.>**/;3/;*+6/03-.6/>3+<*68*3,7,35+*?@7*;*4.0/>3+<*6889.,-.6/83,-693/;*+6/03-.6/39*;*8./*;
51,6A239./0-7*>3+<*,3+,<+3-*;./-*4-:.-7-7*>3+<*68;*4.0/?
!"#$%&amp;amp;’(：4-93/;；4-9*44./0；89.,-.6/83,-69；*+6/03-.6/；4-9*44./0869,*
一、概述
嶺澳核電站為兩座&amp;amp;$$萬BC 的反應(yīng)堆，安全殼
采用了預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)，配置有三類預(yù)應(yīng)力鋼束（圖
&amp;amp;）。設(shè)計院在設(shè)計預(yù)應(yīng)力系統(tǒng)時，對管道與鋼束間的
摩擦系數(shù)! 和孔道局部偏差摩擦系數(shù)" 均給出了一個
圖&amp;amp; 安全殼預(yù)應(yīng)力
鋼束分布
設(shè)計值。安全殼在張拉第一
根鋼束前，必須先進行預(yù)應(yīng)
力摩擦系數(shù)試驗，測量鋼束
在管道中的摩擦所引起的預(yù)
應(yīng)力損失，由此得出實際的
摩擦系數(shù)!，驗證!，" 設(shè)計
值是否適用，并最終確定鋼
束摩擦系數(shù)! 及張拉力的設(shè)
計取值。
二、試驗原理
鋼束采用千斤頂一端
（主動端）張拉，另一端錨固在另一千斤頂上（被動端）。
試驗時分級進行張拉，記錄每級測量的千斤頂?shù)睦Γ?
壓力表標定后及“千斤頂D錨固塊”裝置上的摩擦力經(jīng)
修正后，由鋼束兩端的壓力比可得出變形比（因千斤頂
同型號，其活塞的截面是相同的）。
!，" 與鋼束中產(chǎn)生的拉力關(guān)系式為：
!3"!E*#（!#$"%）
式中：!E
為鋼束在錨固端的拉力值；! 為鋼束與孔道
間的摩擦系數(shù)；# 為鋼束自錨固端至計算截面曲線孔
道部分切線的夾角（93;）；" 為考慮孔道（每A）局部偏
差對摩擦影響的系數(shù)；% 為從張拉端至計算點的孔道
長度（A）。
試驗鋼束兩端采用同類型千斤頂張拉，鋼束兩端
拉力!3
，!E
的關(guān)系可表示為：
&amp;amp;32 ’
&amp;amp;’33"
!3
!E
"*#（!#$"%）
鋼束伸長值：
!(F&amp;amp;
)4!(
$
$（%）;%
式中：)4
為鋼絞線的彈性模量，取&amp;amp;GHI&amp;amp;$%JK3；&amp;amp;L33F
（&amp;amp;M%）&amp;amp;L3，&amp;amp;L3為主動端千斤頂壓力；&amp;amp;L32F（&amp;amp;D%）&amp;amp;2 L，
&amp;amp;2 L為被動端千斤頂?shù)臏y量壓力；% 為千斤頂與錨固塊
之間的荷載傳遞修正系數(shù)，取(N；!( 為鋼束伸長值
（AA）；!(，&amp;amp;3L，&amp;amp;2L可由摩擦系數(shù)試驗直接得出；&amp;amp;L33，
&amp;amp;L32單位為 JK3。
三、試驗設(shè)備與材料
&amp;amp;G試驗設(shè)備
O%$$P型千斤頂用于&amp;amp;&amp;amp;%GQ=&amp;amp;H鋼束（水平鋼束與
穹頂鋼束）。截面積為Q#H,A"，活塞行程最大"%$AA
（實際使用中應(yīng)控制在"($AA 以內(nèi)），最大壓力
#%JK3，千斤頂內(nèi)鋼束長度$G("A。
O&amp;amp;$$$型千斤頂用于&amp;amp;&amp;amp;%GQ=!#鋼束（豎向鋼束）。
截面積為&amp;amp;(!&amp;amp;,A"，活塞行程最大"%$AA（實際控制在
"($AA以內(nèi)），最大壓力#"G%JK3，千斤頂內(nèi)鋼束長度
&amp;amp;G$$A。
J"!=)R"／&amp;amp;’$型單根張拉千斤頂用于張拉單根鋼
束及解除已張拉鋼束的應(yīng)力，最大壓力#$JK3，活塞行
程最大&amp;amp;’$AA。
K#J油泵用于向千斤頂供油，最大壓力Q$JK3，
油箱容量最大(%S。
&amp;amp;／&amp;amp;$$$型壓力表用于測定千斤頂上的油壓值：%
"&amp;amp;%JK3的低壓使用$""$JK3的壓力表，精度T
&amp;amp;N；&amp;amp;%"(%JK3的中壓使用$"#$JK3的壓力表，精
度T$G%N；大于(%JK3的高壓使用$"&amp;amp;$$JK3的壓
!#
力表，精度!"#$%。
試驗材料
（’）!’$#(鋼絞線屬于’((")*+級。該鋼絞線由
(根高強鋼絲組成，鋼絞線直徑’$#(,,，抗拉強度!-./
!’(0()*+，屈服強度!’$(1)*+，延伸率!1#$%，
面積縮小率"&amp;amp;$%；當荷載為2"%抗拉強度時，其
’"""3的應(yīng)力松馳值#4%；標定橫截面面積’$",,&amp;amp;，
理論重量為’#’(2/5／,。
（&amp;amp;）三片鄂式夾片見圖&amp;amp;。鋼絞線從6) 型錨板
中穿過，用夾片固定。
四、試驗的設(shè)計要求
鋼束的控制應(yīng)力為："789:’4’1)*+（"#2"!-./
）。
豎向、水平和穹頂鋼束的主動端理論拉力"+;分別
為$$#$，$4#$，$4#$)*+。
豎向、水平向和穹頂鋼束的摩擦系數(shù)分別為：#:
"#’0，"#’2，"#’0；$:"#"""2，"#""’0，"#""’$。
試驗鋼束選取：豎向鋼束為12，’"(，02號，如1項
試驗不全通過則增加’"$號試驗鋼束；水平鋼束為1，
’$，’<號，如1項試驗不全通過則增加’’，(號試驗鋼>
開動油泵加壓至’)*+；緩緩釋放千斤頂=上的壓力，
圖&amp;amp; 三片鄂式夾片
使活塞回程’!
&amp;amp;,,后關(guān)閉該千斤
頂?shù)倪M油油路；主
動端千斤頂>重新
加壓至’")*+后，
在鋼束的某一根鋼
絞線上放上測量伸
長值的裝置。
試驗
主動端千斤頂>進行張拉，每$)*+為一級，然后
記錄千斤頂=上壓力表的相應(yīng)壓力讀數(shù)；每進行一級
張拉后記錄鋼束兩端的相應(yīng)伸長值；在千斤頂行程接
近其限值時，千斤頂需回程，然后再繼續(xù)張拉；當主動
端千斤頂達到規(guī)定的張拉力后頂錨，再將千斤頂壓力
降至$)*+，以測定夾片的縮進量；將被動端千斤頂上
的力降為零并回程，以拆除其上的特殊承力環(huán)；主動端
千斤頂重新張拉至規(guī)定拉力后關(guān)閉油泵；被動端千斤
頂繼續(xù)進行張拉，每’")*+為一級；當被動端達到規(guī)
定拉力時頂錨，然后將拉力降至$)*+以測定夾片的
縮進量。
+?錨固塊與夾片；@?特殊彈
簧；7?壓力板；A?千斤頂；B?
工具錨與工具夾片
圖1 C’"""千斤頂
+?錨固塊與夾片；@?承壓環(huán)；
7?頂進板；A?阻力環(huán)；B?定位
板；D?千斤頂
圖4 C$""E千斤頂
六、驗收標準
根據(jù)設(shè)計要求，如果這三類試驗鋼束能夠滿足下
面三個條件，則試驗得出的摩擦系數(shù)# 與局部偏差系
數(shù)$ 是適用的：
第’階段"#<$"#’$"#’;$’#"2"#’
第&amp;amp;階段"#<$"#"$"#";$’#"2"#"
第’階段"#2$"-$"-;$’#&amp;amp;""-
式中，"#’
，"#’;為第’階段的理論伸長值和實測伸長
值；"#"
，"#";為總理論伸長值和總實測伸長值（第’階
段F第&amp;amp;階段）；"-
，"- ;為被動端千斤頂?shù)睦碚搲毫?
測量壓力。
七、實例分析（以穹頂鋼束!"#$為例）
’#鋼束’G1>基本數(shù)據(jù)（設(shè)計值）
鋼束的全長為$:44#’(,，鋼束總偏斜角為%:
’#20$H+A，第’階段伸長值"#’:&amp;amp;2’,,，第&amp;amp;階段伸
長值"#&amp;amp;:&amp;amp;0,,，第’階段F第&amp;amp;階段伸長值"#":
1"(,,。
鋼束’G1>張拉時實測伸長值與被動端的實測
壓力見表&amp;amp;。
1#數(shù)據(jù)分析
第’ 階段：應(yīng)力為’"!$4#$)*+時伸長值為
&amp;amp;&amp;amp;$,,，"!’")*+伸長值用’"!&amp;amp;")*+時的伸長值
代替，為$’,,，故最終
"#’;:&amp;amp;&amp;amp;$F$’:&amp;amp;(0,,:"?<2&amp;amp;"#’
第&amp;amp;階段：’"!$4#$)*+伸長值為1<,,，"!
’")*+的伸長值為’,,，故"#&amp;amp;;:1的伸長值與被動端的壓力值
滿足試驗的三個條件，該鋼束的試驗結(jié)果是合格的。
1(
鋼束主動端張拉力與被動端壓力間的關(guān)系曲線及主動
端張拉力與鋼束伸長值間的關(guān)系曲線的理論值和實測
值十分吻合。
試驗數(shù)據(jù)表!
鋼
束
種
類
鋼
束
號
第!階段!，"階段合計
實測
!!!#
（$$）
!!!#
!!!
實測
"%#
（&amp;amp;’(）
"%#
"%
實測
!!)#
（$$）
!!)#
!!)
鋼束
長度
#
（$）
總偏
斜角
!
（*(+）
線性
回歸
"(% #
（&amp;amp;’(）
摩擦
系數(shù)
"
局部
偏差
系數(shù)
#
,- ./,0/)0111 .-02 !0)" ./30/!0))! 2)0/-3 豎 )0!,3 /)03 )0)!, )0)))/
向!)3 .3)0)!0)22 .10. !0!, .3"0/!0).) 2)02,2 )0221 /!0/ 4)0)"! 4)0))!"
2- .!-0))011/ ..0! !0!2 ./"0/!0)". 2)0-2! !0/,1 ..02 )0)-. 4)0))!!
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!527 ",/ )0-/! "30" )031! "3/ )01!! .,0-3) !013) "-02 )0"3, )0))22
鋼束!"#$張拉時實測伸長值與被動端實測壓力表%
主動端被動端
"( #
（&amp;amp;’(）
"#((
（&amp;amp;’(）
"%#
（&amp;amp;’(）
"(% #
（&amp;amp;’(）
"(% #
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摩擦
系數(shù)
"
第!階段第"階段
拉力
（&amp;amp;’(）
伸長值
（$$）
拉力
（&amp;amp;’(）
伸長值
（$$）
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/.0/ /"0, ,/0! ,20/ )021- )0!/3 /.0/ ""/ /.0/ ,1
注：!）線性回歸方程為 "(#%8)02-3"#((9)0//.2；"）為測定夾片的縮進量，降壓至
/&amp;amp;’(測出伸長值為"!3，,,。
八、試驗結(jié)果（表!）
!0豎向鋼束
豎向鋼束鋼絞線穿束前均用可溶性油進行潤滑；
,-號管道為直管，!)3號管道輕微偏斜，2-號管道較
大偏斜。
豎向三根試驗鋼束的總伸長值及被動端壓力值均
滿足驗收標準的三個條件，試驗是可接受的。表!中
的摩擦系數(shù)" 值偏小，但由于豎向鋼束總的偏斜角很
小，對實際張拉影響很小，故對原摩擦系數(shù)" 及張拉
力的設(shè)計值均不作調(diào)整。
!:;安全殼!..根豎向鋼束全部張拉完，鋼束伸
長值均符合設(shè)計要求。
"0水平鋼束
水平鋼束鋼絞線穿束前均用可溶性油進行潤滑；
,，3，!!，!號鋼束均無偏斜，!/號鋼束有輕微偏斜，!1
號鋼束有較大偏斜。按原設(shè)計值"8)0!-計算，五根
試驗鋼束的伸長值均偏高，而被動端的壓力偏大。這
說明水平孔道的實際摩擦系數(shù)比設(shè)計值小得多，原設(shè)
計取值是不適用的。經(jīng)分析，發(fā)現(xiàn)原設(shè)計值是基于非
鍍鋅鋼帶制作的波紋管設(shè)計的，現(xiàn)嶺澳核電站預(yù)應(yīng)力
工程使用的是鍍鋅鋼帶制成的波紋管，鍍鋅鋼帶比非
鍍鋅鋼帶耐銹蝕，其摩擦系數(shù)較小。由于鋼束張拉的
控制應(yīng)力為鋼絞線抗拉強度的)0-)倍（!.!,&amp;amp;’(），根
據(jù)本試驗結(jié)果，調(diào)整了水平鋼束摩擦系數(shù)" 的取值及
水平鋼束張拉的標準拉力，安全殼筒身自下而上：
))!")--鋼束"8)0!,，張拉力為/.0/&amp;amp;’(
)-1"!2!鋼束"8)0!.，張拉力為/,0)&amp;amp;’(
!2"""",鋼束"8)0!.，張拉力為/.0/&amp;amp;’(
現(xiàn)場施工表明，按調(diào)整后的張拉力進行張拉，水平
鋼束的實測伸長值與調(diào)整后的設(shè)計伸長值比較吻合，
滿足設(shè)計要求。這說明，調(diào)整后的取值是適用的。
,0穹頂鋼束
第一次做穹頂鋼束（!5,(，!52(）試驗時，管道未進
行任何處理，試驗結(jié)果表明，穹頂試驗鋼束的實測摩擦
系數(shù)" 值遠大于設(shè)計取值)0!2。為明析何種原因?qū)?
致摩擦系數(shù)偏高，在將原試驗鋼束應(yīng)力解除后，重新穿
束進行試驗，并增加了鋼束!527進行試驗作為對照。
對這三根鋼束采取了不同的處理措施：對!5,6，
鋼絞線浸油，孔道除銹并進行潤滑；對!527，鋼絞線浸
油，孔道不作任何處理；對!526，鋼絞線浸油，孔道不
除銹但進行潤滑。鋼束!5,6，!526分別為!5,(，!52(
用單根張拉千斤頂解除應(yīng)力后重新穿束進行試驗所得
的數(shù)據(jù)。
再次的試驗表明，孔道潤滑是改變孔道摩擦系數(shù)
的關(guān)鍵，而除銹對孔道的摩擦系數(shù)影響較小。因此，對
穹頂鋼束摩擦系數(shù)的設(shè)計值不作調(diào)整，而所有穹頂孔
道在穿入鋼絞線前必須先潤滑孔道。!:;安全殼!3.
根穹頂鋼束張拉，由于采取了潤滑措施，鋼束的伸長值
與設(shè)計值很接近，均滿足設(shè)計要求。
九、結(jié)論與注意事項
由于預(yù)應(yīng)力工程采用應(yīng)力與應(yīng)變雙重控制，鋼束
伸長值及張拉力均必須按照摩擦系數(shù)試驗的結(jié)果進行
調(diào)整，所以摩擦系數(shù)試驗對預(yù)應(yīng)力張拉工程具有十分
重要的指導(dǎo)意義。嶺澳核電站預(yù)應(yīng)力工程摩擦系數(shù)的
設(shè)計值及鋼束的張拉力均根據(jù)本次摩擦系數(shù)試驗的結(jié)
果進行了相應(yīng)調(diào)整，調(diào)整后的數(shù)值均是適用的。說明
預(yù)應(yīng)力摩擦系數(shù)試驗是成功的。
試驗中應(yīng)注意如下事項：壓力表必須全部經(jīng)過標
定，壓力表應(yīng)直接裝在千斤頂上以保證讀數(shù)精確，油泵
與千斤頂間的油管應(yīng)盡可能的短，兩端千斤頂活塞必
須預(yù)先伸出一定的長度后再裝到鋼絞線上，張拉時在
千斤頂收緊后要及時松開千斤頂?shù)膽覓煅b置。
,-

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