锚下有效预应力检测技术在某桥梁工程预制箱梁中的应用

锚下有效预应力检测技术在某桥梁工程预制箱梁中的应用

摘要：预应力混凝土桥梁预制小箱梁锚下的有效预应力直接关系到预应力张拉的质量，锚下有效预应力检测技术能准确测出单根和整束预应力筋的锚下有效预应力，对同束有效预应力、同断面有效预应力大小和不均匀度进行检测，并根据检测结果综合评价预制小箱梁的总体质量状况。

关键词：锚下有效预应力; 预制箱梁;张拉;检测

1、概述

预应力施工是桥梁施工生命线的重要组成部分，而锚下有效预应力的检测能直接反映出桥梁预应力张拉的实际效果，锚下有效预应力检测技术能准确测出单根和整束预应力筋的锚下有效预应力，对同束有效预应力、同断面有效预应力大小和不均匀度进行检测，直接反映出预应力张拉施工中梳编穿束质量和重复张拉的精度。

2、检测技术原理

2.1传统的有效预应力测试方法主要为应变片法（测试单根钢绞线）和传感器法（测试整束钢绞线），但其精度、可靠性、安全性以及经济性较低。为能准确测出预应力筋锚下有效预应力，可利用新型的有效预应力测试技术，该检测设备包含一体化系统、计算机系统和千斤顶系统。

2.2锚下有效预应力检测技术根据弹模效应与最小应力跟踪原理研发。当千斤顶带动绞线与夹片沿轴线移动0.5mm时，即测出锚下有效预应力值。利用本技术检测会对钢绞线进行检测张拉，但不会对已经形成的锚下有效预应力产生影响。因为检测张拉，夹片只随钢绞线轴线移动0.5mm，远低于限位板的限位面，夹片仍牢牢咬住钢绞线，力放开后，夹片与钢绞线相对位置不发生变化，由于钢绞线是弹性体，在比例极限内，力放松后，钢绞线会恢复原状，其锚下有效预应力也不会发生变化。

2.3本技术能准确测出单根和整束预应力筋的锚下有效预应力，对同束有效预应力、同断面有效预应力大小和不均匀度进行检测。对比传统方法，本技术具有如下特点：

1）无损、高效，不需要对锚固系统埋设应力传感器等测试原件，可真正体现抽检的随机性与代表性。

2）准确，检测精度达1.5%FS。

3）已形成预应力张拉控制的成套体系，可对工艺流程进行全面控制，真正

达到少量工程抽检从而全面控制预应力张拉质量的工程目的。

3、拉力精度标定

拉力精度标定是确保预应力张拉锚固综合测试仪精度的关键。测试仪含有一体化系统与千斤顶系统，一体化系统结构复杂，零部件太多，故无法做到完全互换，因此必须拉力精度标定，其标定数据与精度校正系数在标定过程中自动存储在一体化系统中。当计算机与之联通后，一体化系统的精度校正系数（含标定数据）自动显示出来，并进入测试工作中，确保其精度。至于千斤顶，由于油缸活塞张拉面积精度很高（达到1/1000mm），故在初始阶段具备完全互换性，保持同样精度，但在严重磨损后仍需重新标定。

4、检测精度标定

检测精度标定的目的，是向人们展示检测原理与结果的正确性，由于测试原理是弹模效应与最小应力跟踪，只要拉力精度符合要求，其检测精度也完全符合要求。在进行标定试验时，用经过拉力精度标定的测试仪检测每根索有效预应力，并累计得出其整束有效预应力，比较检测值与传感器显示值的误差，得到测试精度（应小于1%）。反复几次测试对比几次数据可得重复精度（应小于1%），并可观察同一绞线经多次测试后，锚下有效预应力的变化情况（应小于1kN）。

5、检测评定标准

5.1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±5%，且同一断面中的预应力束其有效预应力的不均匀度应不超过±2.5%，同一束中的钢绞线其有效预应力不均匀度应不超过±5%。

5.2锚下有效预应力同束不均匀度和同断面不均匀度计算方法及评定标准：

1）同束不均匀度计算方法及评定标准：同束不均匀度反映了各孔的梳编穿束质量，不均匀度越大说明梳编穿束质量越差。

同束不均匀度（%）=（同束中最大的实测值-同束中最小的实测值）/同束中最大的实测值

评定标准：不均匀度≤%5为优秀，5%～8%为良好，8%～10%为合格，10%～20%为较差，>20%为很差。

2）同断面不均匀度计算方法及评定标准：同断面不均匀度反映了张拉的重复精度，同梁各束索力不均匀度越大说明张拉重复精度越差。

同断面不均匀度（%）=（同束索力平均值中最大值-同束索力平均值中最小值）/同束索力平均值中最大值

评定标准：不均匀度≤%1为优秀，1%～2%为良好，2%～4%为合格，4%～10%为较差，>10%为很差。

3）梁的实测质量由同束不均匀度、同断面不均匀度及张拉力大小综合评分得出，90分以上为优秀，80分~90分为良好，60分~80分为合格，40分~60分为较差，40分以下为很差。

6、检测结果

本次试验共检测某预应力混凝土桥梁的39 片预制小箱梁，检测结果主要包含对一座桥的目前检测的所有梁的质量统计图及走势图，并由此得出对该桥目前预应力施工的质量评价、存在问题及整改措施。实测质量统计图及走势图如图1和图2所示：

图1 预制箱梁实测质量统计图

图2 预制箱梁实测质量走势图

共检测175 孔，实测有效预应力同束不均匀度统计图和走势图如图3和图4所示：

图3 实测锚下有效预应力同束不均匀度统计图

图4 实测锚下有效预应力同束不均匀度走势图

共检测39 片梁，实测有效预应力同断面不均匀度统计图和走势图如图5和图6所示：

图5 实测锚下有效预应力同断面不均匀度统计图

图5 实测锚下有效预应力同断面不均匀度走势图

7、结论

同束不均匀度反映了各孔的疏编穿束质量，不均匀度越大说明疏编穿束质量越差；同断面不均匀度反映了张拉的重复精度，同梁各束索力不均匀度越大说明张拉重复精度越差；梁的实测质量由同束不均匀度、同断面不均匀度及张拉力大小综合评分得出，90分以上为优秀，80分~90分为良好，60分~80分为合格，40分~60分为较差，40分以下为很差。本次试验检测结果表明某预应力混凝土桥梁的39 片预制小箱梁预应力施工技术亟待进一步提高。

参考文献：

1 《公路桥涵施工技术规范》（JTG/T F50-2011）

2张树仁《钢筋混凝土及预应力混凝土桥梁结构设计原理》人民交通出版社，2004

3《桥梁预应力及索力张拉施工质量检测验收规程》（CQJTG/T F81-2009）