預應力構件在施工過程中受力性能的檢測評定

劉立志, 何 鳳, 李 科, 楊 杰, 徐 磊

((湖北省地質(zhì)實驗測試中心,湖北 武漢 430034)

預應力構件在施工過程中受力性能的檢測評定

劉立志, 何 鳳, 李 科, 楊 杰, 徐 磊

((湖北省地質(zhì)實驗測試中心,湖北 武漢 430034)

通過對某工程項目進行施工過程的監(jiān)測,得出預應力筋的摩擦系數(shù)、錨具變形和鋼筋內(nèi)縮值等，明確了施工過程的各項數(shù)據(jù)指標，為保證工程質(zhì)量提供了科學依據(jù)。

預應力構件;孔道摩阻;預應力筋內(nèi)縮值;預應力梁反拱值;檢測

近年來,隨著科學技術的發(fā)展,建筑物結構梁構件設計的跨度越來越大,且多為預應力混凝土結構。而對預應力混凝土結構的檢測也將成為行業(yè)的主流項目。其中許多建筑物在投入運營后出現(xiàn)了因預應力有效值不足而導致的各種病害,如主梁跨中撓度過大,混凝土開裂等。因此,開展建筑結構梁預應力檢測方法研究具有重要的現(xiàn)實意義和工程實用價值。本次研究通過對實際項目進行施工過程的監(jiān)測,得出預應力筋的摩擦系數(shù)、錨具變形和鋼筋內(nèi)縮值,明確施工過程的各項數(shù)據(jù)指標,為保證工程質(zhì)量提供科學依據(jù)。

1 工程概況

某工程位于中心廣場西側,系A級高度高層公共建筑,建筑面積2.3萬m2,建筑高度32.25 m。建筑平面呈扇形布置,扇形外側軸線長度173.48 m,扇形內(nèi)側軸線長度148.56 m,扇軸方向軸線長度24.0 m,分檔角度4.0°,平面最大軸網(wǎng)尺寸9.9 m×8.4 m;設計采用混凝土框剪結構(半地下室一層,地上六層),結構抗震等級一級,6度抗震設防,裂縫控制等級三級。

2 檢測內(nèi)容及方法

本次預應力梁受力性能的檢測內(nèi)容主要包括:孔道摩阻試驗、錨具變形和預應力筋內(nèi)縮值測試、柱頂變位及預應力梁反拱值測試以及局部承壓下裂縫觀測。各檢測項目采用的方法如下所述[1-2]。

2.1 孔道摩阻試驗

孔道摩阻試驗裝置(圖1),采用專門的壓力傳感器來準確測試張拉端和錨固端的壓力[3-4]。

圖1 孔道摩阻試驗裝置示意圖Fig.1 Test equipment diagram of prestressed duct friction

在張拉值達到設計控制應力值時,張拉端拉力和固定端傳感器數(shù)據(jù)分別記為F1和F2。

孔道局部偏差的摩擦系數(shù)k:

(1)

式中:F1為張拉端拉力,N;F2為固定端拉力,N;x為預應力鋼絞線的長度,m。

預應力筋與孔道之間的摩擦系數(shù)μ:

(2)

式中:F1為張拉端拉力,N;F2為固定端拉力,N;x為預應力鋼絞線的長度,m;k為考慮孔道每米長度局部偏差的摩擦影響系數(shù);θ為主動端至被動端之間曲線孔道部分切線的夾角,rad。

2.2 錨具變形和預應力筋內(nèi)縮值測試

2.2.1 錨具變型

在放張后退出千斤頂時采用觀察方法檢查。

2.2.2 預應力筋內(nèi)縮值

測試采用直接測量法(圖2)。

圖2 內(nèi)縮值直接測量法試驗示意圖Fig.2 Diagram of shrinkage value tested by direct measuring method

力值達到張拉控制力并持荷待伸長穩(wěn)定后,應記錄下列內(nèi)容:張拉控制力Ncon,預應力筋在錨墊板外的長度L1(mm),預應力筋在工作錨與工具錨之間的長度Lj(mm);當千斤頂回油至完全放松后,記錄預應力筋在錨墊板外的長度L2(mm)[5]。

內(nèi)縮值計算公式:

(3)

式中:a為預應力筋內(nèi)縮值,mm;Δl為在張拉控制力下,工作錨和千斤頂工具錨之間預應力筋的理論伸長值,mm;EP為預應力筋彈性模量,N/mm2。

2.3 柱頂變位及預應力梁反拱值測試(圖3)

2.3.1 柱頂變位測試

圖3 柱頂位移觀測點布設示意圖Fig.3 Distribution diagram of observation points of columns’ displacement

柱頂變位使用全站儀進行測量。

觀測點固定在結構柱側面,觀測點采用暗埋式。埋設時,先用電錘在設計位置處打孔,將直徑為20 mm,長度為10 cm的鋼套管放入孔內(nèi),其中埋入的螺紋部分長5 cm,周圍用環(huán)氧樹脂填充使其牢固。觀測時,將相同規(guī)格的活動標志旋緊,測完后可取出。

采用極坐標法測量各點位移。根據(jù)一個角和一段距離從一個控制點上標定其他點位的方法。通過一個已知的控制點和另一個已知通視的控制點,由兩個已知控制點坐標和欲放點的設計坐標,算出由控制點到所放點的方向和距離。初始值觀測兩次,以確保無誤。張拉完成并持荷待伸長穩(wěn)定后觀測值與初始值比較,求得測點的位移。

2.3.2 預應力梁反拱值測試

圖4 預應力梁反拱測試觀測點布設示意圖Fig.4 Distribution diagram of observation points of inverted arch test of prestressed beam

預應力梁反拱值測試采用自動跟蹤式橋梁撓度儀檢測,在預應力梁兩端設置基準定位點,梁體中部安裝標靶,實時進行跟蹤測量(圖4)。

2.4 局部承壓下裂縫觀測

裂縫具體位置和長度由鋼尺或游標卡尺直接測量,其裂縫寬度、裂縫深度采用裂縫綜合測試儀測量。

3 試驗結果

3.1 預應力混凝土梁預應力筋的孔道摩擦系數(shù)μ(表1)

表1 預應力混凝土梁預應力筋的孔道摩擦系數(shù)μ成果表

3.2 錨具變形和鋼筋內(nèi)縮值(表2)

表2 錨具變形和鋼筋內(nèi)縮值成果表

3.3 柱頂變位和梁的跨中反拱值(表3、表4)

表3 柱頂變位成果表

表4 梁的跨中反拱值成果表

3.4 局部承壓下裂縫觀測值(表5)

表5 局部承壓下的裂縫觀測成果表

4 試驗結果分析

5 結語

預應力混凝土結構是由預應力鋼筋和混凝土組成的復雜結構體系。受力筋作為預應力混凝土結構中的關鍵受力部位,其有效應力值是一個不確定的參數(shù),它控制著預應力混凝土結構構件裂縫的形成和發(fā)展,以及構件撓度的大小,甚至是預應力構件承載力的組成部分。由于受力筋的嚴重損壞而引起的破壞是難以挽救的,同時預應力損失是由混凝土的壓縮、彎曲、收縮和徐變,鋼筋的應力松弛,錨固端的壓縮,力筋的滑移及周邊的摩擦等多種因素引起的。故在施工中,就應對各項參數(shù)指標進行試驗取得數(shù)據(jù),確保工程質(zhì)量。

[1] 中冶集團建筑研究總院.建筑工程預應力施工規(guī)程:CECS 180∶2005[S].北京:中國計劃出版社,2005.

[2] 中國建筑科學研究院.混凝土結構試驗方法標準:GB 50152—92[S].北京:中國建筑工業(yè)出版社,1992.

[3] 涂楊志.大跨度預應力混凝土連續(xù)梁橋預應力損失研究[D].武漢:武漢理工大學,2003.

[4] 劉志文,宋一凡,趙小星,等.空間曲線預應力束摩阻損失參數(shù)[J].西安公路交通大學學報,2001,21(3):42-44.

[5] 仇帥,郝永亮.淺析回縮量對預應力施工的影響[C]//河南省土木建筑學會.2010年學術大會論文集.鄭州:河南土木建筑學會,2010.

(責任編輯：陳文寶)

Detection and Evaluation of Mechanical Behavior of PrestressedComponent During Construction

LIU Lizhi， HE Feng， LI Ke， YANG Jie， XU Lei

(HubeiProvinceGeologicalExperimentTestingCenter，Hubei，Wuhan430034)

According to the monitoring of a project under construction，the authors came out the friction coefficient，anchorage deformation，shrinkage value of prestressed rebar etc，and determined all kinds of data and indexes，which provides the scientific basis to insure the quality of project.

prestressed concrete； prestressed duct friction； shrinkage value of prestressed rebar； inverted arch value of prestressed beam； test research

2016-05-25;改回日期:2016-07-20

劉立志(1966-),男,高級工程師,物性測試專業(yè),從事建筑工程檢測工作。E-mail:546544989@qq.com

TU378

A

1671-1211(2016)05-0781-03

10.16536/j.cnki.issn.1671-1211.2016.05.025

數(shù)字出版網(wǎng)址:http://www.cnki.net/kcms/detail/42.1736.X.20160810.1551.028.html 數(shù)字出版日期:2016-08-10 15:51