预应力混凝土箱梁竖向预应力钢筋有效预应力检测研究

预应力混凝土箱梁竖向预应力钢筋有效预应力检测研究

摘要：在所有使用混凝土搭建的大跨度预应力桥梁当中，导致箱梁腹板出现斜

裂缝的最重要的原因是预应力出现了数值过于巨大的损失或者是没有足够的竖向

预应力，怎样让箱梁竖向预应力的钢筋的损失得到检测，找到能够方便简单的检

测竖向预应力筋张拉力的方法是当前相关行业的工作人员所需要解决的重要问题。本篇文章的主要目的是探讨一种能够快捷有效的检验箱梁施工过程当中的竖向预

应力能否达到设计值，这篇文章的主要基本理论是结构动力学理论，使用有限元

模型进行数量较大的模拟计算，让竖向预应力筋外露段的长度得到有效的建立，

同时也能够得出外露段动力特性和锚固段刚度增大系数的具体参数关系，使用相

关模型进行试验，同时建立起了箱梁竖向预应力筋有效的预应力以及锚固段刚度

增大系数之间的关系，同时在作者所工作的某一座连续钢构桥当中对文章当中的

方法和内容进行了实验和检测。这篇文章当中所提到的方法效率较高，同时方法

比较简单方便，能够给检测竖向预应力钢筋的有效预应力提供一个十分优秀的理

论基础。

关键词：预应力混凝土；检测；箱梁

现在出现次数最多的预应力混凝土连续箱梁的裂缝形式是腹板斜裂缝，引发

腹板斜裂缝的原因有很多种，这其中引发开裂的最为重要的原因是腹板当中所承

受的主拉应力过于巨大。比如在进行设计的时候没有对结构的构造和主拉的盈利

等方面的问题进行充足的考虑、在进行施工的时候没有严格控制施工的质量，导

致纵向以及竖向的预应力产生了过大的损失或者是在运营的时候，路面所经过的

车超载较为严重等问题都很有可能会导致出现过大的主拉应力。虽然当前的腹板

主拉应力的大小和纵向预应力筋的具体放置方法、温度应力、竖向预应力筋和徐

变应力等多种方面都有着密切的联系，但是抵抗剪应力以及主拉拉力最重要的因

素依然是箱梁当中所拥有的竖向预应力，特别是在不改变当前纵向预应力条件的

情况下，全桥箱梁腹板的主拉应力会发生很大变化，并受竖向预应力的影响。如

果竖向预应力造成过多的损失，就会导致斜截面没有足够的抗剪应力。

当前，箱型截面预应力混凝土连续梁桥的跨度正在不断上升当中，导致当前

的混凝土箱梁腹板开裂出现了越来越严峻的问题，在相关行业进行工作的工作人

员都对其给予了相当高的关注度。

04年国家所发布的《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》当中曾

经作出了规定，新发布条规当中修改了原有的《公路钢筋混凝土及预应力混凝土

桥涵设计规范》当中的基础数值，乘以数量为0.6的折减系数，同时也要求在竖

向预应力筋当中的纵向间距不应该比五十厘米小，考虑出这个折减系数的主要原

因是当前的竖向预应力筋的施工质量不够好。

我国和其他相关国家对于竖向预应力研究的主要研究点在下面这几个方面当中：1.对于精轧螺纹钢筋的预应力所产生的瞬时损失以及长期损失进行分析。2.

分析竖向预应力筋出现二次张拉或者是超张拉以及滞后张拉等不同的施工工艺，

讨论具体何种工艺能够更好的让施工的质量得到提高。3.研究如何能够行之有效

的测试竖向精轧螺纹钢筋的拉力，从而让竖向钢筋的有效预应力得到把握。

在我国，为了更好地研究目前竖向预应力拉力的损失，我们试图通过解析解

来计算固定锚固区的张拉和竖向预应力筋的刚度变化的混凝土值之间的相关性。

但是因为这种方法当中所得出来的方程比较复杂，所以在工程使用当中不够方便。这篇文章的着手点是结构动力学的理论，使用了数值模拟以及室内的模型试验，

建立了箱梁竖向预应力与有效预应力之间的关系，揭示了箱梁截面的动力特性。

同时，可以很容易地计算锚固段的有效张力和刚度。此外，该方法非常简单和方便。并且能够在湿地工程当中使用。

1.精轧螺纹钢筋外露段毛故事动力特性数值模拟

1.1理论分析

螺母和精轧螺纹钢筋之间的松紧程度会因为锚固在箱梁当中所产生的竖向预

应力刚筋张拉力的具体数值产生变化，在螺母的范围当中，螺纹之间的不同程度

的弯曲将导致锚固段的不同的弯曲刚度，并且钢筋固有频率将相应地改变。

暴露杆的固有频率与暴露截面的长度和锚固刚度的增加系数有很大的不同。

根据这一原理，可以得到竖向预应力钢（L）的暴露截面长度、暴露截面（W）竖向预应力筋的固有频率和锚固段刚度的增加系数之间的特殊关系。离子（K），

以及三种不同值之间的特殊关系。从而让竖向预应力钢筋的有效张拉力得出数据。因为相关方程在实际计算当中解答比较困难，这篇文章使用有限元的方法对其进

行解答。

1.2有限元模型建立

上述相关原理表明，利用竖向预应力筋的暴露截面建立悬臂的模型，并选择

竖向钢筋的频率段作为分析体。利用ANSYS软件对下部拉索的受力模型进行模拟，并将梁单元应用于裸露段和锚固段。