錨下預應力檢測技術在預制箱梁張拉施工中的應用

孟祥鶴，王保成

中國水利水電第四工程局有限公司，青海 西寧 810000

1 錨下預應力檢測技術的概述

社會經濟的快速發展促使交通基礎設施的建設規模逐步擴大，預應力技術在橋梁建設領域具有舉足輕重的地位，有助于提高橋梁的施工質量［1］。受材料特性、施工工藝等因素的影響，自張拉以來，預應力筋的應力值呈持續降低的變化趨勢，易導致實際應力值難以滿足要求，不利于橋梁的正常使用，甚至引發安全事故。單束有效預應力是衡量預應力施工效果的重要指標，該值應維持在合理區間內。若單束有效預應力偏大，鋼絞線易出現疲勞乃至斷裂現象；而預應力偏低時，梁體下撓，可見頂底板等結構生成裂縫。對于整束預應力筋，在預應力缺乏均勻性時，易出現梁板受力變形的異常狀況。

錨下有效預應力是預制箱梁張拉施工中的關鍵控制指標，隨智能張拉技術應用水平的提升，可顯著提高張拉精度。但需注意，錨下預應力的受擾因素偏多，若僅憑智能張拉技術，所取得的應用效果依然有限，必須加強精細化控制，做好高精度的檢測與調整工作。

2 錨下預應力檢測技術的原理

（1）常規的預應力測試方法較多，例如應變片法、傳感器器法等，但均存在精度偏低、可靠性不足、持續時間長、成本投入高等局限之處［2］。為保證錨下預應力檢測結果的準確性，需在既有預應力測試技術的基礎上實現突破。對此，可創建一體化系統、計算機系統和千斤頂系統，協同運行，共同參與至預應力檢測工作中。

（2）錨下有效預應力的測定需考慮到彈性效應和最小應力跟蹤原理。千斤頂可作為動力裝置而使用，在其帶動作用下可使鋼絞線和夾片發生移動，每次移動后均檢測錨下有效預應力。考慮到測量結果準確性和安全性的要求，夾片單次移動量以0.5mm 為宜，該移動變化對錨下有效預應力的影響甚微，幾乎可忽略不計。夾片與鋼絞線的相對位置具有固定性，且鋼絞線為彈性體，在力放松后能夠有效保證鋼絞線的完整性（恢復原狀），其期間錨下有效預應力也將維持穩定。

在應用上述所提的方法后，可分別完成對單根和整束的預應力檢測工作，所得的錨下有效預應力檢測結果可靠性較高，具有無損、高效、準確的特點，期間可省去應力傳感器等裝置，限制性因素較少，可根據需求靈活應用檢測技術。根據既有經驗，檢測精度可達到1.5%FS，達到業內主流水平。

3 檢測設定

3.1 拉力精度標定

測試儀檢測結果的可靠性與拉力精度標定具有直接關聯，需做好此方面的工作［3］。測試儀集一體化系統與千斤頂系統于一體，其中一體化系統的結構較為復雜，內含豐富的零部件，合理的拉力精度標定方式是提高系統運行水平的關鍵途徑。通過與計算機的互聯，能夠提高人機交互水平，呈現出系統的精度校正系數，供工作人員分析。對于千斤頂系統，其油缸活塞張拉面積精度較高，初始階段可完全互換，但若后續運行期間出現大幅度磨損的情況，則需重新標定。

3.2 檢測精度標定

根據彈性效應和最小應力跟蹤原理可知，在保證拉力精度達標的條件下，所得檢測結果的精度也能滿足要求。在檢測精度標定工作中，需利用測試儀檢測每根索的預應力，按照逐一累加的方式求得整束預應力，將實測值與傳感器數顯值展開對比分析，確定測試精度（需小于1%）。而在完成多次測試工作后，可求得重復精度，期間能夠及時分析錨下有效預應力的實際情況。

3.3 檢測評定標準

張拉錨固完成后，需檢測錨下有效預應力，根據要求，該值與設計張拉控制應力的誤差不宜超過±5%。同一斷面中，各束有效預應力的不均勻度不宜超過±2.5%，而在同一束中，各鋼絞線之間的該指標控制標準為不超過±5%。

按如下方法展開計算與分析：

（1）同束不均勻度：該指標可用于反映各孔梳編穿束的質量，該值越高，意味著質量越差。具體計算法方法為：（同束中的最大值-同束中的最小值）/同束中的最大實測值。

評價標準：不均勻度≤5%為優秀，5%～8%為良好，8%～10%為合格，10%～20%為較差，超20%為很差。

（2）同斷面不均勻度：該指標可用于反映張拉的重復精度，該值越高，意味著張拉精度越低。

具體計算法方法為：（同束索力平均值的最大值-同束索力平均值的最小值）/同束索力平均值的最大值。

評價標準：不均勻度≤1%為優秀，1%～2%為良好，2%～4%為合格，4%～10%為較差，超10%為很差。

（3）按照上述方法展開計算，確定兩項指標的具體值，再結合張拉力大小，經計算后求得綜合分值，根據所得結果作出判斷。

具體標準為：90 分以上為優秀，80～90 分為良好，60～80 分為合格，40～60 分為較差，40 分以下為很差。

4 檢測結果分析

某大橋預制箱梁150 片，為確保預制箱梁質量，取40 片預制箱梁采用錨下預應力檢測技術展開檢測，檢測期間及時采集數據并匯總，所得結果如下表1 所示：

表1 錨下有效預應力檢測結果

共檢測760 孔，經過檢測、數據采集與計算分析后，確定有效預應力同束不均勻度的結果，無較差和很差的情況，總體狀況良好，具體情況如表2 所示：共檢測40 片梁，經過檢測、數據采集與計算分析后，確定有效預應力同斷面不均勻度的結果，其中無較差和很差的情況，總體狀況良好，具體情況表3 所示。

表2 同束不均勻度

表3 同斷面不均勻度

5 結束語

綜上所述，同束不均勻度是評價疏編穿束質量的關鍵指標，隨著該值的增加，意味著疏編穿束質量越差；同斷面不均勻度則是評價張拉重復精度的關鍵指標，隨著該值的增加，意味著張拉重復精度越低；在兩項指標計算結果的基礎上，綜合考慮張拉力值，由此確定綜合評分，按標準作出評價，共劃分為優秀、良好、合格、較差及很差五個等級。具體至本文中，通過對40 片箱梁預應力的檢測、計算及對比后可知，各自的錨下預應力均滿足要求，施工質量良好。