混凝土梁桥预应力张拉质量控制及锚下有效预应力检测技术的探讨.pdf

2 0 1 5年第 4期 广 东 公 路 交 通 G u a n g D o n g G o n g L u J i a o T o n g 总第 1 3 9期 文章编号 ： 1 6 7 1 7 6 1 9 ( 2 0 1 5 ) 0 4 0 0 4 1 0 3 混凝 土梁桥预应 力张拉质 量控 制及锚下 有效预应 力检 测技术 的探讨 车颖琪 ( 广州市交通工程质量监督站， 广州 5 1 0 3 7 8 ) 摘要： 论述预应力混凝土梁桥开展锚下有效预应力检测的意义 ， 分析现时预应力张拉施工常见质量缺陷， 并提 出相关预防措施。探讨锚下有效预应力检测原理、 频率及评定标准。结合广州市某高速公路预应力混凝土小箱 梁施工过程中及时进行锚下有效预应力检测所取得的预应力张拉质量控制效果 ， 进一步验证了开展推广锚下有 效 预应 力检测的积极意义 。 关键词 ：混凝土梁桥 ；预应力 张拉 ；质量 ；锚 下预应 力检 测 中图分类号 ： U 4 4 6 3 文献标识码 ： B 0 引言 预应力混凝 土桥梁 中， 预应力 钢束是预应 力 桥梁结构 中的关键 受力构件 ， 预应力的有效施 加 直接影响桥梁结构的使用安全。然而一方面 由于 预应力张拉施工工序复杂 、 技术难度较大 ， 另一方 面由于施工管理人 员、 现场班组人 员质量 管理不 严或责任心不足 ， 导致桥梁施工 中实际有效 预应 力与设计偏差过大。 公路桥涵施工技术规范 ( J T G T F 5 02 0 1 1 ) 明确了关键质量控制指标 ： 预 应力筋锚下有效预应力与设计张拉控制应力 的控 制偏差值及 同一 断面预应力 的不均匀 度值。 广 东省交通工程质监站关于进一步加强桥梁预应力 张拉施工质量管理的通知 ( 粤交监督 2 0 1 4 1 2 6号) 中明确 了锚下有效 预应 力检测 的频率 、 控 制要求及不合格 力筋 的处理方法 ， 其颁 布及 实施 为广东省在建预应力混凝土桥梁全 面开展锚下有 效预应力检测 提供 了依据 。因此 ， 研究锚 下有效 预应力检测在预应力张拉质量控制方面所起积极 作用 ， 具有重要的现实意义 。 1预应力张拉施工常见质量缺陷及预防措施 1 1 预应力筋穿束不规范 以预应力钢 绞线束 为例 ， 穿束 不规范表 现为 两方面， 一是采用粗放的整束穿束方法， 未进行梳 理绑扎 ， 将整束钢绞线的一端焊接在一起 ， 再用钢 丝绳牵 引， 使整束钢绞线 穿过预应力 管道。导致 各根钢绞线张拉时无法同步 、 均匀受力 ， 部分受力 较大的预应力筋可能 已接 近或超 过屈服强度 ， 极 易断裂 ， 部分受力较小 的预 应力筋极易滑丝 。二 是采用单根 钢绞线逐 次穿过预应力管道 的方法 ， 导致施加预应力 时各根 钢绞线受力严重不均匀 ， 容易引发断丝 、 滑丝现象 。 1 2 张拉 控 制不达 标 目前 ， 公 路桥涵施工技术规范( J T G T F 5 0 2 0 1 1 ) 明确了实行张拉应力与伸长率双控 ， 即预 应力筋采用应力控制方法 张拉时 ， 应 以伸 长值 进 行校核。然而实际施工中由于操作人员责任心不 强或操作失当， 张拉控制应力不符合设计规定 ， 控 制应力超过设计规定 的最大张拉控制应力造成断 丝 ， 或张拉应力值不足使结构承载力达不 到设计 要求。采用伸长值进行校核时 ， 由于多种原 因， 如 张拉系统未进行整体标定 、 测力油表读数不 准确 、 计算伸长理论值所用 的弹性模量和预应力钢材面 积不准确； 又如伸长率计算方法有误， 未按规范要 求初应力 以下 的推算伸 长值采用 相邻级 的伸 长 值 ， 导致张拉伸长率不达标。 1 3 张拉持荷时间过短 根据相关试验研究表明， 一端固定 、 一端主动分 级张拉时， 随着持荷时间的增加， 张拉端的拉力逐渐 减小， 被动端拉力逐渐增大 ， 即张拉端的拉力逐步在 向被动端传递 ， 最后逐渐趋于稳定。两端张拉时， 随 作者简介：车颖琪( 1 9 8 3 0 9一) ， 女， 硕士研究生， 工程师， 从事桥梁质量监督、 检测工作。E - m a i l ： 1 8 5 5 4 8 7 5 7 q q t o m 41 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 2 0 1 5年第 4期 广东公路交通 总第 1 3 9期 着持荷时间的增加 ， 张拉端的拉力逐步向钢束中部 传递 ， 最后逐渐趋于稳定。假若预应力筋管道弯 曲 段较多较长 ， 则所需的持荷时间更长。基于此原理 ， 实际操作中， 出现张拉持荷时间过短 ， 容易导致预应 力筋受力达不到设计要求 ， 桥梁承载力过低。 1 4预 防措 施 ( 1 ) 开展锚下有效预应力检测 ， 及时了解及控 制张拉施 工工艺 质量。在预 应力 筋张拉 锚 固后 2 4 h内进行有效预应力检测 ， 根据检测结果严格有 效预应力不合格力筋的处理 ， 调整施工工艺 ， 采取 补偿张拉 、 退索重新穿束张拉等方式保 证张拉质 量 ， 为后续预应力张拉施工提供指导建议。 ( 2 ) 规 范穿束工艺。制作 预应 力筋时对整束 和束 中各单根钢绞线 ( 钢丝束 ) 进行编号 ， 且每根 力筋两端编号相 同， 并 与锚具各孔编号 对应。预 应力筋下料完成后 ， 用梳束板或相应锚具梳束 、 编 束 ， 逐根理顺 ， 并绑扎成束 ， 绑扎 间距控制在 1 5 m 以内， 防止力筋互相缠 绕。力筋安装 采用整束穿 束工艺 ， 穿束过程 中不得扭转 。对于长度较长 、 整 束钢绞线根数较多 的现浇预应力构件 ， 采用专 门 的牵引装置， 以确保可整束穿束 。 ( 3 1 加强预应力张拉 设备与施工管理 。张拉 设备的量程和精度符合规范要求 ， 使 用前按规定 对力和位移测量装置进行校准或鉴定 ， 加强使 用 过程中的核查和 比对试验 ， 减少人为 因素和环境 条件的干扰和影响 ， 保证张拉力控制 、 伸长量测量 和持荷时间的准确性 。 2 锚下有效预应力检测技术 2 1 检测原理 锚下有效预应力检测仪根据弹模效应 与最小 应力跟踪原理研发 ， 包含一体化系统 ( 含泵站 、 组 合阀、 三通接头 、 电磁 阀) 、 计算机系统 ( 含检测 软 件) 和千斤顶系统 见图 1 。根据弹模效应与最小 应力跟踪原理 ， 当千斤 顶带动钢绞线与夹 片沿 轴 线移动 0 5 mm时 ， 即可测 出锚 下有效 预应力值 。 由于钢绞线是 弹性体 ， 在 比例极 限内， 力放松 后 ， 钢绞线恢复原状 ， 锚下有效预应力不会发生变化 。 千斤顶系统 图 1 锚 F 有效 预应 力检测仪系统 2 2 检测频率 根据 广东省交通工程质监站关于进一步加 强桥梁预应力张拉施工质量管理 的通知 ( 粤交监 督 2 0 1 4 1 2 6号 要 求 ， 每个预制 场前 3片必 检， 后续生产的预制梁按 2 的 比例抽检且不少于 2片， 抽查到的构件应对所有预应力筋的有效预应 力进行检测； 体外索 、 无粘结筋、 竖 向筋 、 先简支后 连续 结 构 负 弯矩 预应 力 筋 抽 检 比例 不 宜少 于 1 0 ， 且不少于 2束 ； 现浇及悬臂结构按预应力束 总数的 1 0 进 行抽检 ， 且不少于 2束。当发 现有 效预应力不合格时 ， 应对同类结构加倍抽检。 2 。 3 检测评定标准 张拉锚 固后 的锚 下有 效预应 力 应符合 设计 锚下有效预应力标准值。如设计无相关 规定 ， 则 按下列标 准执行 ： 对后 张法 曲线形配 筋 ， 长度不 小于 1 6 m、 抗拉 强度 厂 n k =1 8 6 0 MP a 、 公 称直径 为 1 5 2 ra m的低松弛钢绞线 ， 张拉后 的锚下有效预应 力应满足表 1的要求 ， 锚下有效预应力不 均匀度 的控制宜满足表 2的要求。 表 1 锚下有效预应力控制要求 注： 对于其他的张拉控制应力， 可用插值法计算对应的锚下有效预应力标准值。 4 2 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 2 0 1 5年第 4期 车颖琪 ： 混凝土梁桥预应力张拉质量控制及锚下有效预应力检测技术的探讨 总第 1 3 9期 表2 锚下有效预应力不均匀度控制要求 3 实例验证分析 对广州某高速公路小箱梁张拉施工后采用锚 下有效预应力检测 ， 对 比各期检测情况 ， 验证检测 控制的实用性及可靠性。表 3为广州某高速公路 施工合 同段各期锚下有效预应力检测情况对 比。 表 3 某高速公路施工合 同段各期锚 下有效预应 力检 测情 况对 比 从表 3可见 ， 前期 开展锚 下预应 力检测结果 不乐观 ， 单根锚下 预应 力实测值在允许偏 差范围 内的百分率较低 ， 同束 不均匀度在允许偏差 范围 百分率也较低 ， 同断面不均匀度超 出允许偏差极 值范围。究其原 因， 施工 中存在未严格按要求进 行梳编穿束 、 普遍未分段绑扎 、 未对钢绞线和锚具 对应编号 、 长时间没有进行标定或者 千斤顶张拉 时出现漏油 引起压力不足 的问题 。通过检测 ， 提 出合理建议 ， 改善穿束及张拉工艺 ， 重新标定或购 置张拉设备 ， 逐步实现锚下预应力的精细化施工 ， 中、 后期结果逐渐较为理想。 4 结语 预应力技术在桥梁工程中应用较为普遍 ，而 ( 下转第 4 8页) 4 3 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 2 0 1 5年第 4期 广东公路交通 总第 1 3 9期 7 结语 对北江特大桥 2 1 0 m 连续 刚构桥主桥进行三 个工况的静载试验 、 无障碍行车试验 和有 障碍行 车试验及脉动试验 ， 结果表明： ( 1 ) 静载试验各工况下的荷载效率在 0 81 0 之间， 满足 大跨径混凝土桥梁试验方法 的要求。 ( 2 ) 静载试验各 工况下该桥 的挠度 和应 变校 验系数接近 试验方法 中 0 7 01 0 5的下限， 实 际应变和变形小于理论计算值 ， 结构性能满足设 计要求 。 ( 3 ) 静载试验各工况在卸载后相对残余变位 和应变均小于 2 0 ， 说明卸载后结构能够恢复。 ( 4 ) 实测横向偏载系数小于设计偏载系数 ， 全 桥横 向整体性较好 。 ( 5 ) 无 障碍跑车实 测冲击 系数 在 0 0 3 1 0 0 5 2之问 ， 其设计 冲击系数 取值为 0 0 5 ， 实测 值与设计取值较为接近。同时有障碍跑车的冲击 系数在 0 0 7 9 0 1 0 2之 间， 小 于设计局部加载 冲 击系数 的取值 0 3 ， 桥梁结构动力性能基本满足 设计要求。 ( 6 ) 对该桥主桥进行脉动试验 ， 实测结构竖 向 一 阶频率为 0 9 3 7 5 H z ， 而理论值为 0 8 4 4 9 H z ， 实 测值大于理论计算值 ， 说 明结构实 际刚度 大于理 论刚度。同时桥梁结构的阻尼 比为 3 2 ， 小 于结 构设计抗震阻尼比 5 ， 满足设计要求。 综合试验结果 ， 北江特大桥 2 1 0 m连续刚构桥 左幅主桥 刚度及动力 特性满 足 试验方法的要 求 ， 结构处于弹性工作状态， 该桥主桥满足公路 一 I 级设计荷载的要求 。 参考文献 ： 1 黄少新， 赵文秀 连续 刚构桥梁荷载试验分析 J 桥梁建设 ， 2 0 0 6 ( S 1 ) ：1 3 71 3 9 2 交通运输部公路科学研究院公路桥梁承载能力 检测评定规程 J T G J 2 12 0 1 1 S 北京： 人民交通出版 社 ， 2 0 1 1 3 中交公路规划设计院公路桥涵设计通用规范 J T G D 6 0 2 0 0 4 S 北京： 人民交通出版社 ， 2 0 04 ( 收稿 日期 ： 2 0 1 50 42 8) L o a d T e s t f o r B e i j i a n g S p e c i a l L a r g e B r i d g e o f R i n g E x p r e s s w a y o f P e a r l Riv e r D e l t a Ar e a HUANG Di n gh u a ( G u a n g d o n g P r o v i n c i a l F r e e w a y C o ，L t d ，G u a n g z h o u 5 1 0 6 2 3) Ab s t r a c t ： I n t h i s p a p e r ， t a k i n g B e i j i a n g S p e c i a l L a r g e B r i d g e o f R i n g E x p r e s s w a y o f P e a r l R i v e r D e l t a A r e a a s a n e x a mp l e ， t h e l o a d t e s t p r o c e d u r e o f l a r g e s p a n c o n t i n u o u s ri g i d f r a me b ri d g e h a s b e e n b rie fly i n t r o d u c e d，wh i c h i n c l u d e s t h e t e s t c o n t e n t s ， t e s t me t h o d s a n d d a t a p r o c e s s i n g t e c h n o l o g y T h e s a f e t y o f t h i s b rid g e h a s b e e n e v a l u a t e d o n t h e b a s i s o f t h e l o a d t e s t r e s u l t s T h i s c o u l d p r o v i d e r e f e r e n c e s f o r l o a d t e s t o f s i mi l a r b rid g e s K e y wo r d s ：c o n t i n u o u s r i g i d f r a me b r i d g e；b r i d g e l o a d t e s t ；d e fl e c t i o n；s t r e s s 驴驴护驴护 驴 痧驴痧护驴 ( 上接 第4 3页) 预应力的施工质量直接影 响到桥梁 的安全性 、 可 靠性和长期使用寿命 ： 有效预应力过大 ， 将造成钢 绞线的疲 劳或 断裂 ， 影 响单根 绞线 使用 寿命 ； 过 小 ， 则有效预应力不足， 会造成梁体下挠 、 开裂等。 预应力张拉施工结束进行锚下有效预应力检测 ， 对 张拉结果加以验证， 检验各种 自动化张拉设备 的可 靠性 ， 发现并及时解决现场技术问题， 能消除张拉过 程产生的工程隐患 ， 全面控制预应力张拉施工质量。 参考 文献 ： 1 白山云， 付克俭， 李宗长 超长预应力束初张力及 持荷 时间试验研究 J 桥梁建设 ， 2 0 0 9 ( 3 ) ： 3 7 3 9 2 公路桥涵施工技术规范 J T G T F 5 0 2 0 1 1 s 北京 ： 人 民交通 出版社 ， 2 0 1 1 3 陆学村， 廖建春 桥梁有效预应力检测及施工工 艺控制分析 J 山西建筑， 2 0 1 2 ( 3 5 ) ： 1 9 01 9 1 ( 收稿 日期 ： 2 0 1 504 1 5) D i s c u s s i o n o n Qu a l i t y C o n t r o l o f P r e s t r e s s e d S t r e t c h i n g a n d D e t e c t i o n T e c h n o l o g y o f Pr e s t r e s s i ng u nde r a nc ho r s fo r Co nc r e t e Gi r de r Brid g e s CHE Y i n g q i ( G u a n g z h o u Q u a l i t y S u p e r v i s i o n S t a t i o n o f C o m m u n i c a t i o n s E n g i n e e ri n g ， G u a n g z h o u 5 1 0 3 7 8 ) Ab s t r a c t ：I n t h i s p a p e r ，fi r s t l y t h e me a n i n g o f d e t e c t i o n o f p r e s t r e s s i n g u n d e r a n c h o r s for p r e s t r e s s e d c o n c r e t e g i r d e r b rid g e s h a s b e e n i n t r o d u c e d；t h e n q u a l i t y d e f e c t s o f p r e s t r e s s e d s t r e t c h i n g h a v e b e e n a n a l y z e d w i t h p r e v e n t i v e me a s u r e s b e i n g p o i n t e d o u t ：t h e n t h e p r i n c i p l e，e q u e n c y a n d e v a l u a t i o n s t a n d a r d a b o u t d e t e c t i o n o f p r e s t r e s s i n g u n d e r a n c h o r s h a s b e e n d i s c u s s e d A f t e r a p p l y i n g t h i s d e t e c t i o n i n a h i g h wa y i n Gu a n g z h o u wh e r e p o s i t i v e q u a l i t y c o n t r o l e f f e c t h a s b e e n a c h i e v e d，wh i c h h a s f u r t h e r v e r i fi e d t h e p o s i t i v e s i g n i fi c a n c e o f d e t e c t i o n o f p r e s t r e s s i n g u n d e r a n c h o r s Ke y wo r d s：g i r d e r b rid g e：p r e s t r e s s e d s t r e t c h i n g；q u a l i t y；d e t e c t i o n o f p r e s t r e s s i n g u n d e r a n c h o r s 48 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m