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桥梁工程师必读:桥梁波纹管的两项力学试验——拉伸试验与抗拔力试验

桥梁工程师必读:桥梁波纹管的两项力学试验——拉伸试验与抗拔力试验

August , 2026

在后张法预应力桥梁工程中,高分子波纹管是保护预应力筋并确保灌浆完整性的关键构件。进场验收及初始型式检验必须严格遵守针对内部粘结后张法高分子管道系统的公认国际技术规范(例如, fib Bulletin 75)。



这些规范将基体高分子材料的拉伸性能与管道组件的纵向抗荷载性能列为两项独立的强制性力学试验。然而,许多检测和现场施工人员常混淆两者的适用范围,导致试验操作不当及验收标准误判。本文结合规范条款阐述了这两项试验的本质区别:拉伸试验评估的是管道材料的固有强度,而纵向抗荷载试验则验证接头连接处的可靠性。这两项测试都不可或缺。


1. 拉伸试验:波纹管基体材料评估

该试验测定波纹管高分子基体材料的基本力学特性,包括屈服强度、断裂伸长率和拉伸模量。它验证波纹管基体材料是否具备足够的强度和韧性,以降低波纹管开裂和脆性断裂的风险。

简而言之:它评估的是高分子波纹管材料的固有强度和变形能力。

01 测试样品 标准样品取自普通波纹管段,不含连接器、锚固板或其他组装部件。仅评估高密度聚乙烯(HDPE)管材。

02 加载和失效模式 将标准风管试样夹持在万能材料试验机上,并以恒定的预定速率拉伸,直至风管基材发生断裂。试验过程中记录力-位移曲线。特别关注塑性变形和断裂位置;断裂应发生在基材聚合物中,而非任何连接界面处。

通用材料试验机


每种规格的管道配备一对专用夹具,分别安装在两端。


03 工程意义:该试验用于控制管道用聚合物原材料的质量。若抗拉强度或伸长率不足,可能导致在预应力筋张拉或混凝土浇筑过程中出现管道损坏及灌浆料泄漏,进而引发整个预应力体系失效。


2. 纵向抗荷载试验:评估接头组件的稳固性

该试验评估由锚固背板、风管连接器和波纹风管组成的组装接口的粘结和锚固性能。它模拟桥梁张拉作业下的接头荷载条件,并验证其抵抗接头分离和滑移的能力。

简而言之:该试验旨在考察波纹管与连接器之间以及波纹管与锚具组件之间界面的锁定性能。

01 试验试件:完整的组装构件,包含波纹管段、专用连接器及锚具支承板。仅使用独立的波纹管段无法满足本试验要求。

02 加载与破坏模式:对连接界面施加分级轴向拉力,直至发生连接器与波纹管界面分离、锚具组件拔出或接头脱开。破坏应发生在波纹管与连接器的连接界面处;波纹管本体材料断裂不属于预期的破坏模式。


风管纵向承载力试验用试验夹具


风管纵向承载力试验用试验夹具


管道纵向荷载阻力试验装置的现场照片


03 工程意义 在桥梁预应力张拉过程中,锚头会传递巨大的拉力。纵向承载力不足可能导致张拉过程中接头发生滑移。这将危及预应力筋的保护,并导致灌浆通道破裂,从而造成严重的结构安全隐患。此项验证体现了国际聚合物管道系统规范中一项更为严格的要求。


两种测试主要差异对比表

对比项目拉伸试验纵向载荷阻力试验
参考规范条款fib Bulletin 75 第 5.2 条(测试方法 ISO 527)中提及的材料性能要求风管系统纵向荷载阻力参考fib Bulletin 75第6.3条,测试程序附件A.3。
核心评估风管基体聚合物材料的机械性能接头和装配界面的粘结和锚固可靠性
测试样品普通波纹管段标本组装套件:波纹管 + 连接器 + 锚固背板
预期故障位置聚合物基管道材料断裂管道与连接器接头之间的界面分离
验收标准屈服强度,断裂伸长率极限纵向阻力载荷,无界面滑移
风险应对风管脆性开裂和劣质原材料张紧过程中接头滑移和密封性能丧失


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