反拉法对连续梁桥锚下有效预应力值检测研究.pdf

收稿日期：文章编号：（）文献标识码：桥隧工程反拉法对连续梁桥锚下有效预应力值检测研究李恒（义乌市精诚交通工程检测有限公司，浙江金华 ）摘要：针对预应力构件的预应力张拉力检测问题，为了保证检测的及时性和有效性。本文依托某连续梁桥预应力的类型和施工过程检测项目，确保连续梁桥预应力束的质量评价，对锚下有效预应力的精确检测，是目前最为有效的控制手段。通过反拉法测量锚下有效预应力的原理、理想拉力 位移曲线和实际拉伸 位移曲线进行了分析，然后对于反拉法试验装置、过程进行了详细介绍，最后根据实测结果进行了检测效果分析，结果呈现反拉法测量锚下有效预应力具有良好的精度。研究成果可为混凝土梁桥有效预应力的预测与评估提供参考。关键词：反拉法；连续梁桥；锚下有效预应力；检测评价 工程概况某公路第一标段义东路互通位于义乌市江东街道境内。属于本项目主线与 东义线交叉节点，为在建 东义线义东路互改造续建，相交道路均为双向六车道一级公路（主线位于 北侧路段为城市快速路）。互通采用“菱形单环式混合式互通”，主线上跨被交线，互通起讫桩号 （），本工程主线于 处上跨 ，北面接义乌城区规划机场城市快速路、南面接本项目主线牛山尖隧道。被交线 为双向六车道一级公路，义东路简易菱形互通已建成投入运营。本次设计义东路互通在原简易菱形互通的基础上，增加互通匝道并进行适当改建，强化主要交通通道之间的交通转换功能，并增加城区向南进出干线路网的出入通道。互通主线设计范围：（），长 。被交路 设计范围：，长 。为确保有效预应力检测的极具代表、有效性，依照 浙江省公路工程竣（交）工验收办法（浙交 号）规定，工程项目对预应力束锚下预应力实行反张拉法检测抽检 、共计 束。反拉法基本原理反拉法的检测工艺如图 所示。第一步：处理已张拉预应力筋与所需的锚板和夹片以及限位板的张拉用构件；第二步：限位板 千斤顶 测力传感器以及所用的锚板与位移感应器按顺序套在指定的预应力筋上，尤其锚板的楔形孔内需要涂抹润滑油脂的用具锚夹片并且加紧；第三步：利用高压油管与油泵并列与千斤顶连接，及时铺设位移测量装置后并可加载；千斤顶的拉力一般运用油压与测力计一起来把控施加荷载，逐步扩大至设计荷载，测力计会随时记录张拉力与位移；千斤顶卸压，取下工具锚板及夹片和限位板等张拉用部件。当张拉过程中预应力筋承受的荷载偏大时，这时我们首先要意识到安全问题，在张拉施工时，千斤顶上方禁止站人，必要时须设置安全围栏板。一般检测作业面的角度偏大或不符合作业面积时，须要铺设支撑物或脚手架。图 反张拉法检测工艺示意图第 期（总第 期）华东公路 （）年 月 日 检测方式对全长粘结预应力结构，采用反拉法对预应力筋的锚下有效预应力进行检测评价。理论伸长量计算方法根据 公路桥涵施工技术规范（）相关规范可查到预应力筋理论伸长值计算公式：（）式中 预应力筋理论伸长值（）；预应力筋的平均张拉力（），直线筋取张拉端的拉力，两端张拉的曲线筋，计算平均张拉力方法要修正；预应力筋的长度（）；预应力筋的试验截面积（）；预应力筋的试验弹性模量（）。抽检频率对于预制及现浇梁段锚下预应力检测的抽检频率，按预制梁按梁板数量的 ，墩顶现浇段负弯距按预应力束的 进行抽检。当检测不合格时，建议按不合格数量的 倍进行复检。对有疑问或有特殊要求的工程，按业主要求确定抽检频率。评定标准根据 公路桥涵施工技术规范（）规定：张拉锚固后，预应力筋在锚下的有效预应力应符合设计张拉控制应力，两者的相对偏差应不超过 ，应该理解为：实际检测的锚下有效预应力值与设计张拉推算的锚下有效预应力值比较，两者的相对偏差应不超过 。桥梁预应力筋张拉有效预应力评定标准见表 。表 桥梁预应力筋张拉有效预应力评定标准序号锚下有效预应力测试值（）评定等级低于 高于 注：为锚下有效预应力标准值。其中 类可以正常使用；类若是经反张拉法检测，检测后，损失的预应力已得到补偿。参考地方标准对张拉锚固后，预应力筋在锚下的有效预应力损失主要有：）锚具的锚口摩擦损失；）预应力筋回缩损失 即限位板预留自由空间张拉后回缩损失。通过现场的锚具锚口摩阻损失试验参数测试结果：通过检测测试 锚具锚口摩阻损失为 ；国家建筑工程质量监督检验中心测试 锚具锚口摩阻损失为 。根据 公路桥涵施工技术规范（）中规定：锚具的锚口摩擦损失率不宜大于。对于夹片式锚具，张拉时为便于预应力筋随张拉力增大而向外伸长，限位板预留自由空间尺寸一般为 ，张拉后预应力筋理论上回缩值为 时锁定。依照锚具锚具回缩量参数测试结果：通过测试 锚具回缩量为 。将测试截面积、张拉控制力及测试弹性模量等代入计算方法中公式（），便可计算预应力筋回缩损失。预应力筋长度大小不同，有效预应力标准值不同，见表。表 锚下有效预应力大小的控制要求预应力筋长度 （）设计张拉控制应力 （）（）锚下有效预应标准值 （）允许偏差（）（）注：预应力筋抗拉强度标准值；锚下有效预应力标准值：预应力张拉锚固后，实际张拉控制应力扣除锚固损失，预应力筋锚下留存的应力，表中值 、与 是理论推算值。试验现场过程 试验装置反拉法检测系统一般包含加载检测装置与采集分析装置，加载装置有自锁式千斤顶结合电动液压泵组合，如图 所示。图 为反拉法试验流程。当前锚下有效预应力多采用预应力束逐根测验的方法，需要配备单孔手提式千斤顶、手压油泵等工具。图 锚下有效预应力测试原理示意图（逐根测试）华东公路 年第 期图 反拉法试验流程 试验过程（）第一步将被检测预应力束的一头锚固，露出段进行安上穿心千斤顶。（）第二步预应力束露出段实行反向张拉，不断持续反拉力加强，等压力传感器显示数值平稳后，记下检测的读数。（）第三步将预应力束实行二次张拉，在反拉进程中测出反拉力和锚索相应位移，依照反拉力和位移转变情况明确与否停止反拉过程。（）第四步在反拉进程末尾后，描绘拉力 位移弧线从中分析，运用最小二乘法线性回归剖析拉力 位移弧线的 时段曲线，将两点交回当作拐点计算锚下有用预应力值。结果分析 结果有效性对比分析正式张拉前，对预应力束外露段进行试张拉，以期消除构件间隙，位移量即为预应力束外露段实际伸长量，然后逐根张拉预应力束。此次试验典型实测拉力 位移曲线如图 所示。图 反拉力 位移实测曲线在反拉力持续增加夹片被拉脱后，由于管道摩阻存在，预应力束外露段受力长度并非自由段预应力束的全部长度，在克服管道摩阻过程中预应力束自由段受力长度慢慢转换成内外全部预应力束共同受力，即上图中曲线斜率在夹片被拉脱后逐渐减小，当内外全部预应力束共同受力时，曲线斜率才保持稳定，在运用最小二乘法对拉力 位移实测曲线第四阶段曲线进行线性回归时，需要从 点之后所采集到的点进行线性回归。试验结果单根有效预应力测试结果与理论锚下有效预应力对比分析及同束不均匀度见表 表 。表 束单根预应力有效预应力分析钢束编号有效预应力值设计值实测值差值 相对偏差 同束不均匀度 规范要求 （单根）（同束）注：同束不均匀度偏差（实测最小值 实测最大值）实测最大值；检测均满足要求。表 束单根预应力有效预应力分析钢束编号有效预应力值设计值实测值差值 相对偏差 同束不均匀度 规范要求 （单根）（同束）注：检测均满足要求。年第 期李恒：反拉法对连续梁桥锚下有效预应力值检测研究 表 束单根预应力有效预应力分析钢束编号有效预应力值设计值实测值差值 相对偏差 同束不均匀度 规范要求 （单根）（同束）注：检测均满足要求。表 同断面有效预应力分析编号性质设计控制张拉力 锚下有效预应力值 实测有效预应力值 相对偏差 允许偏差 检测结论 合格注：允许偏差（实测值 有效值）有效值。根据表、表、表、表所示，通过现场检测有效预应力测量结果有以下几点：（）单根预应力偏差：束单根预应力最大偏差为 ，相对偏差为 ；束单根预应力束最大偏差为 ，相对偏差为 ；束单根预应力束最大偏差差值为 ，相对偏差为 ，均满足规范相对偏差不大于 的规定。（）同束不均匀度情况：束单根预应力同束不均匀度为 ，束单根预应力同束不均匀度 ，束单根预应力同束不均匀度 ，满足规范要求同束不均匀度不大于 的规定，即预应力束梳编穿束质量合格。（）同断面不均匀度：束同断面不均匀度为 ，束同断面不均匀度为 ，束同断面不均匀度为 ，满足规范要求同断面不均匀度不大于 的要求。现场安保措施（）平时应提高现场安全教育，按照规范检查日常工作。提高教育就平时在检查工作时，例会时对全体检查人员进行日常讲解安全须知，从而提升检查人员对突发事件、以及安全生产关键性的认识，建立安全第一的思想。（）在进行隧道检查作业时，要求对检查的隧道进出口进行封闭处理，检查人员必须穿反光背心、戴安全帽，以保证检查过程中人员和设备的安全。（）检查部分坡度较陡的路基边坡，必要时在坡顶系好安全绳，然后绑好安全带，再抓住安全绳慢慢下去检查。（）桥检车打开未到位前，检查人员不得进入工作平台；在工作平台检查时必须戴安全帽，不得跳跃、攀爬，以保证人员及设备的安全。（）采用登高车检查隧道时必须戴安全帽，系好安全带，登高车前后做好预警工作，防止事故发生。结语（）从现场抽查单根预应力数据偏差，单个预应力最大偏差为 ，相对偏差为 ，满足规范相对偏差不大于 的规定。（）同束不均匀度情况，其最大单根预应力同束不均匀读为 ，符合规范要求同束不均匀度不大于 的规定。（）同断面不均匀度，同断面不均匀度最大为 ，符合规范要求同断面不均匀度不大于 的要求。参考文献 姚志安，范立朋，等 基于锚下有效预应力检测的预应力后张法施工质量控制 中外公路，（）：吴益林，唐波，高科 基于反拉法的锚下有效预应力检测系统校准技术研究 广东公路交通，（）：焦明东 反拉法在连续梁桥锚下有效预应力测量中的应用 低温建筑技术，（）：邵永军，杨超 桥梁预应力锚索结构锚下预应力检测技术探讨 公路交通科技（应用技术版），（）：浙江省公路工程竣（交）工验收办法（浙交 号）胡先磊，赵明燕 预应力 梁张拉控制及检测要点 交通世界，：陈学锋，陈文平，刘绍焕，等 预制 梁预应力检测控制技术及损失分析研究 公路交通科技（应用技术版），：刘伟超 预应力锚索锚固力检测方法研究 重庆交通大学，杨永奎，李浩，万志强 钢箱梁桥梁临时安装支架有限元分析 科技创新与应用，（）：方浩 预应力张拉技术应用研究 交通世界，杨永奎，李浩，万志强 钢箱梁桥梁临时安装支架有限元分析 科技创新与应用，（）：陕西省 混凝土桥梁预应力及孔道压浆质量检测技术规程 张翠双 高速公路养护安全管理问题探讨 中国公路，：华东公路 年第 期