預制T梁預應力損失智能反拉檢測與分析

郝利琴

(山西路橋第六工程有限公司 晉中市 030600)

0 引言

在我國大跨徑橋梁中，大部分采用預應力混凝土構(gòu)件，但伴隨著橋梁的運營很多問題逐步顯露出來，其中施工期間的預應力損失就是其中的一個主要方面[1]。由于施工不規(guī)范、運營環(huán)境條件差、有效預應力計算不準確等原因，造成橋梁預應力鋼筋張拉后沒有達到預期效果，降低了結(jié)構(gòu)安全性[2]。結(jié)合現(xiàn)役橋梁施工案例，運用智能反拉檢測技術(shù)對橋梁預應力進行檢測，分析確定預應力結(jié)構(gòu)的實際工作狀況。

1 智能反拉檢測技術(shù)簡介

智能反拉檢測技術(shù)是由Bruce等人提出來的，最早在日本和我國香港地區(qū)開展了研究，近年來我國也進行了研究，該檢測技術(shù)廣泛適用于先張法和后張法預應力施工。智能反拉檢測技術(shù)精度高、技術(shù)可靠、操作方法簡便，在我國公路橋梁檢測中得到了廣泛應用[3]。為了防止水泥漿的影響造成縱向受力變形，后張法預應力損失檢測應在注漿前完成。

智能反拉檢測技術(shù)主要形式有整束張拉和單根張拉兩種[4]。整束張拉法千斤頂拉力從零開始，當反拉力超過鋼絞線預應力時，鋼絞線會產(chǎn)生縱向伸長，當拉拔力增加時，鋼絞線縱向伸長量也會按一定關(guān)系增長，通過分析拉拔力-位移關(guān)系曲線上拐點所對應的預應力值，確定鋼絞線原有預應力，與設(shè)計值對比確定預應力損失。單根張拉法是在單根外漏的鋼絞線上安裝工具錨，通過千斤頂張拉過程中通過位移、力傳感器對夾片的位移和反應力進行檢測。當反拉力小于鋼絞線預應力時，夾片不會產(chǎn)生位移，反拉力超過預應力時夾片隨鋼絞線的伸長產(chǎn)生位移，可通過分析夾片的位移變化趨勢確定鋼絞線的有效預應力。

2 預制T梁預應力損失智能反拉檢測方案

2.1 工程概況

某高速公路大橋橋梁上部結(jié)構(gòu)采用10×30 m預應力鋼筋混凝土T梁，柱式墩，樁基礎(chǔ)采用鉆孔灌注樁，橋梁設(shè)計全長306 m。為檢驗30 m預應力鋼筋混凝土T梁預應力是否滿足設(shè)計要求，在施工現(xiàn)場選取3 片試驗梁，采用智能反拉檢測技術(shù)進行檢測。預制T梁主要受力構(gòu)件采用預應力鋼絞線OVM型錨固體系，在梁體澆筑完成養(yǎng)生時間達到施工要求，且梁體混凝土強度達到設(shè)計要求后方可進行預應力鋼絞線張拉。分別選取大橋左幅2-2#梁、右幅4-5#梁、右幅7-2#梁作為試驗對象，預應力孔道數(shù)量為3 個，孔道標號分別為N1、N2、N3，檢測內(nèi)容為錨下預應力，預應力孔道編號如圖1所示。

圖1 30 m預制T梁預應力孔道編號

2.2 智能反拉施工方案

為了防止預應力鋼絞線產(chǎn)生縱向伸縮，錨下預應力智能反拉檢測通常選擇在注漿前進行，以避免檢測結(jié)果受到水泥漿與預應力鋼絞線之間作用力的影響。智能反拉法檢測前在錨段布置測力計，采用千斤頂施加張拉力，分級張拉，在張拉過程中采集應力和位移，繪制應力-位移變化曲線，分析確定實際錨下應力。智能反拉施工技術(shù)如下[5]：

(1)T梁預應力張拉后對錨下構(gòu)件進行徹底清洗，清除各構(gòu)件之間的銹跡，以避免在張拉過程中產(chǎn)生摩阻效應，影響張拉結(jié)果。

(2)將張拉構(gòu)件固定安裝在預應力束上，將夾片壓緊到工具錨中，對反張拉段長度進行測量。

(3)在千斤頂上部粘貼位移計，連接好油泵。

(4)采用千斤頂開始分級張拉，初始張拉值為0.1 倍設(shè)計張拉控制應力，位移計歸零后進行第二次加載，增加到0.2 倍設(shè)計張拉控制應力，然后依次逐級加載，直到達到設(shè)計張拉控制應力值。在張拉過程中通過位移計、測力計收集每級加載過程中的應力值和錨頭位移值。

(5)張拉完成后，依次取下油泵、千斤頂和各張拉構(gòu)件。

3 智能反拉檢測數(shù)結(jié)果分析

3.1 有效預應力智能反拉檢測結(jié)果分析

根據(jù)《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》(JTG/T 3650—2020)中的相關(guān)規(guī)定，公路橋梁有效預應力根據(jù)設(shè)計張拉力確定估值系數(shù)，進而確定有效預應力規(guī)范值和計算值。采用智能反拉法對三個試驗T梁有效預應力進行檢測，檢測結(jié)果如表1所示。標準有效偏差值1為檢測值與規(guī)范值之間的差值百分比，偏差值2為檢測值與計算值之間的差值百分比。

表1 各試驗梁有效預應力檢測值與設(shè)計值對比分析表

分析表1數(shù)據(jù)，各試驗T梁錨下實際有效預應力檢測值與規(guī)范值和計算值之間的偏差均小于5%，其中最大偏差值為-2.5%，最小值為-0.9%，滿足《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》(JTG/T 3650—2020)中的相關(guān)規(guī)定，說明預制T梁張拉后預應力損失較小，有效預應力滿足要求，預應力張拉施工質(zhì)量合格。分析有效預應力檢測值檢測結(jié)果，三孔檢測值均小于計算值。結(jié)合其他預制T梁試驗結(jié)果，得出大部分孔道有效預應力低于規(guī)范值，說明錨固過程中產(chǎn)生了應力損失，分析原因是由于錨具變形和鋼筋回縮造成的。

3.2 規(guī)范值與計算值對比

根據(jù)表1數(shù)據(jù)，繪制有效預制力規(guī)范值與計算值對比分析圖，如圖2所示。

圖2 預制T梁有效預應力對比圖

對比分析預制T梁有效預應力規(guī)范值與計算值，得出二者差異很小，三個試驗梁為-0.4 %，小于1%，說明二者比較接近，可作為有效預應力參考值。

3.3 有效預應力偏差分析

根據(jù)表1所列數(shù)據(jù)，繪制有效預應力偏差值1和偏差值2分布曲線如圖3所示。

圖3 預制T梁有效預應力偏差分布圖

分析偏差1和偏差2數(shù)值與分布曲線，左幅2-2#梁和右幅4-5#梁實測值均低于計算值，偏差值為負值，差值百分比均值分別為-1.62 %和-0.62%；右幅7-2#梁實測值均高于計算值，偏差為正值，差值百分比均值分別為1.53 %和2.53 %。根據(jù)預制T梁后張法張拉工序，超張拉應力為1.03 倍σcon，達到張拉應力后進行錨固。但最終有兩個試驗梁有效預應力實測值小于計算值，且均小于張拉力設(shè)計值，說明在最終錨固后錨下應力值出現(xiàn)了一定的損失，采用103%的超張拉不盡合理，應適當增加超張拉系數(shù)，以補充錨固過程中所產(chǎn)生的應力損失。

4 結(jié)語

結(jié)合30 m預制T梁預應力損失智能反拉檢測案例，選取3 個試驗梁試驗檢測結(jié)果進行分析，得出以下結(jié)論：

(1)通過分析各試驗T梁智能反拉檢測結(jié)果，各梁有效預應力檢測值與規(guī)范值和計算值偏差均小于5%，說明張拉后預應力損失較小，張拉施工質(zhì)量合格。

(2)各預制T梁有效預應力規(guī)范值與計算值差值僅為-0.4 %，說明二者比較接近，可作為有效預應力參考值。

(3)由于各試驗梁有效預應力實測值均小于張拉力設(shè)計值，說明原施工方案中的超張拉系數(shù)不盡合理，應適當增加，以補充錨固過程中所產(chǎn)生的應力損失。