反拉法锚下有效预应力检测方法研究

2016年 第 6 期
夏 静 ，等 ：反 拉 法 锚 下 有 效 预 应 力 检 测 方 法 研 究
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2 中 A B 段 。此 时 ，拐 点 A 所 对 应 的 反 拉 荷 载 即 为
钢绞线的锚下有效预应力值。 1 . 2 实测曲线分析
在 实 际 情 况 下 ，由 于 张 拉 过 程 中 锚 具 会 发 生 变 形 ，使 夹 片 楔 卡 在 锚 具 中 ，锚具与夹片往往存在作用 力 ^ : 。此 时 ，取 夹 片 处 的 钢 绞 线 进 行 力 的 平 衡 分 析 ( 如 图 3 所 示 ）。
线的受力平衡关系式为：
F 〇=F i+ F 2
⑴
F i 式 中 犉 。为 钢 绞 线 的 锚 下 有 效 预 应 力 ； 为千斤顶
施 加 的 反 向 张 拉 力 犉 2为锚具对 夹 片 的 水 平 反 力 。 如 图 2 所 示 ，理 想 状 态 下 ，反拉法检测锚下有效
预应力的曲线分为2 个阶段。
鉴 于 反 拉 法 原 理 简 单 可 靠 ，且 相 对 于 别 的 检 测 方 法 容 易 实 施 ，目 前 工 程 中 大 多 采 用 反 拉 法 实 现 锚 下 有 效 预 应 力 检 测 。该 文 以 反 拉 法 作 为 检 测 方 法 ， 以 单 根 钢 绞 线 的 实 测 力 一 位 移 曲 线 的 第 二 、第四 阶 段曲线的交点作为拐点进行锚下预应力检测。
的锚下预应力，检测误差在4 % 以内，满足工程检测误差要求，可运用于实际工程中。
关键词：桥梁；预应力；锚下预应力检测；反拉法；最小二乘法
中图分类号：U446
文献标志码： A
文章编号：i 67i —2668(20i 6)06 —02i 0—03
预应力钢绞线张拉质量是桥梁安全运营的重要 保 障 ，如 锚 下 预 应 力 过 大 ，将 导 致 梁 体 过 大 变 形 ；如 锚 下 预 应 力 过 小 ，易 导 致 梁 体 下 挠 、垮 塌 ，危及工程 安 全 。大 量 在 役 桥 梁 调 查 和 检 测 结 果 表 明 ，相当部 分的桥梁质量隐患来源于预应力张拉施工的质量控 制 不 力 。因 此 ，对 预 应 力 构 件 进 行 锚 下 预 应 力 检 测 非常必要。
单根钢绞线的张拉荷载与钢绞线伸长量的力一位移曲线的拐点获得锚下预应力值，并运用锚下预
应力检测系统实现对张拉过程中数据的采集，绘制力一位移曲线，分析了现场实测曲线与理想曲
线差异的产生原因；是出利用最小二乘法将实测曲线中第二、第四阶段曲线进行线性回归，取这两
阶段直线的交点作为拐点的分析方法，现场试验结果表明，运用该方法分析出拐点来判断钢绞线
E 绞 线 工 具 锚 与 千 斤 顶 工 作 锚 之 间 的 长 度 ； 为钢绞
A 线的弹性模量; 为 钢 绞 线 的 截 面 面 积 。
式 （2)、式 （3 ) 中 ，E 、A 、L 恒 定 不 变 ，故 F i /AL
可 视 为 恒 定 值 ，其 值 为 力 一 位 移 曲 线 中 O A 段的斜
形 后 锚 具 与 夹 片 之 间 的 作 用 力 。在施加反拉力的过 程 中 ，反 拉 力 必 须 克 服 锚 具 与 夹 片 间 的 作 用 力 才 能 将 夹 片 拉 脱 。因 此 ，实 际 情 况 下 力 一 位 移 曲 线 会 出
现 图 4 所 示 B C 段 曲 线 。而 在 理 想 状 态 下 ，从力一
位移 图2 理想的力一位移曲线
第 一 阶 段 :施 加 反 拉 力 时 ，钢绞线外露段受力拉
伸 ，钢 绞 线 视 为 弹 性 体 ，其 材 料 应 力 应 变 特 性 满 足 ：
M = F iL/(E A )
(2)
F 1/A L = E A /L
(3)
式 中 ：A L 为 外 露 段 L 对 应 的 伸 长 量 L 为外露段钢
钢 绞 线 张 拉 后 ，夹 片 夹 持 钢 绞 线 ，取夹片与钢绞
i 线 的 一 段 进 行 受 力 分 析 (如 图 所 示 ）。
图 1 钢绞线在夹片处的受力示意图
i 如 图 所 示 ，夹 片 夹 持 钢 绞 线 ，锚 具 固 定 夹 片 ，
F 夹 片 承 受 锚 具 传 递 的 水 平 方 向 的 力 2,夹片与钢绞
1 锚下预应力检测原理
1 . 1 反拉法检测原理及理想曲线分析 反 拉 法 又 称 拉 脱 法 ，主 要 是 通 过 对 未 进 行 管 道
灌浆的预应力钢绞线进行二次张拉来确定钢绞线的 锚 下 有 效 预 应 力 值 。检 测 过 程 中 ，钢 绞 线 可 视 为 弹 性 体 。在 受 力 拉 伸 过 程 中 ，可 通 过 分 析 施 加 的 反 拉 荷 载 与 钢 绞 线 拉 伸 量 的 关 系 （即力一位移曲线）判断 锚下有效预应力值。
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总 第 177期
反拉法锚下有效预应力检测方法研究
夏 静 ，袁 建 伟
i (长沙理工大学土木与建筑学院，湖南长沙 4 0004)
摘要：以反拉法作为预应力检测方法，阐明了反拉法检测钢绞线锚下预应力的工作机理，通过
率 ，在反拉力F i 持 续 增 加 时 ，犉2不断减小。 第 二 阶 段 ：当反向拉力F i 持 续 增 加 至 与 钢 绞 线
F 的锚下预应力 〇相 等 时 ，夹 片 被 拉 脱 ，内外钢绞线
同 时 受 力 。此 时 ，由式(3)可 知 F i /A L 的 值 变 小 ，但
还 是 恒 定 值 ，故 力 一 位 移 曲 线 的 斜 率 发 生 突 变 ，如图
位移曲线可知锚下有效预应力的值为曲线中的拐 点 ，即 两 阶 段 直 线 的 交 点 。
2 锚下预应力检测系统现场试验与分析
图 3 实际情况下钢绞线在夹片处的受力示意图
对 外 露 段 钢 绞 线 施 加 反 拉 力 ，当 反 拉 力F i 与钢 F 绞 线 的 锚 下 预 应 力 。相 等 时 ，夹 片 并 不 会 被 拉 脱 ， F i 还 需 继 续 施 加 反 拉 力 。如 图 3 所 示 ，当 反 拉 力 = F R 〇+ 时 夹 片 才 会 被 拉 脱 ，力 一 位 移 曲 线 大 致 分 为