錨下預(yù)應(yīng)力檢測技術(shù)在預(yù)制箱梁張拉施工中的應(yīng)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(yù)應(yīng)力檢測技術(shù)的概述

社會經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展促使交通基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)規(guī)模逐步擴(kuò)大，預(yù)應(yīng)力技術(shù)在橋梁建設(shè)領(lǐng)域具有舉足輕重的地位，有助于提高橋梁的施工質(zhì)量［1］。受材料特性、施工工藝等因素的影響，自張拉以來，預(yù)應(yīng)力筋的應(yīng)力值呈持續(xù)降低的變化趨勢，易導(dǎo)致實(shí)際應(yīng)力值難以滿足要求，不利于橋梁的正常使用，甚至引發(fā)安全事故。單束有效預(yù)應(yīng)力是衡量預(yù)應(yīng)力施工效果的重要指標(biāo)，該值應(yīng)維持在合理區(qū)間內(nèi)。若單束有效預(yù)應(yīng)力偏大，鋼絞線易出現(xiàn)疲勞乃至斷裂現(xiàn)象；而預(yù)應(yīng)力偏低時，梁體下?lián)希梢婍數(shù)装宓冉Y(jié)構(gòu)生成裂縫。對于整束預(yù)應(yīng)力筋，在預(yù)應(yīng)力缺乏均勻性時，易出現(xiàn)梁板受力變形的異常狀況。

錨下有效預(yù)應(yīng)力是預(yù)制箱梁張拉施工中的關(guān)鍵控制指標(biāo)，隨智能張拉技術(shù)應(yīng)用水平的提升，可顯著提高張拉精度。但需注意，錨下預(yù)應(yīng)力的受擾因素偏多，若僅憑智能張拉技術(shù)，所取得的應(yīng)用效果依然有限，必須加強(qiáng)精細(xì)化控制，做好高精度的檢測與調(diào)整工作。

2 錨下預(yù)應(yīng)力檢測技術(shù)的原理

（1）常規(guī)的預(yù)應(yīng)力測試方法較多，例如應(yīng)變片法、傳感器器法等，但均存在精度偏低、可靠性不足、持續(xù)時間長、成本投入高等局限之處［2］。為保證錨下預(yù)應(yīng)力檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性，需在既有預(yù)應(yīng)力測試技術(shù)的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)突破。對此，可創(chuàng)建一體化系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和千斤頂系統(tǒng)，協(xié)同運(yùn)行，共同參與至預(yù)應(yīng)力檢測工作中。

（2）錨下有效預(yù)應(yīng)力的測定需考慮到彈性效應(yīng)和最小應(yīng)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(fā)生移動，每次移動后均檢測錨下有效預(yù)應(yīng)力?？紤]到測量結(jié)果準(zhǔn)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(yù)應(yīng)力的影響甚微，幾乎可忽略不計(jì)。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(fù)原狀），其期間錨下有效預(yù)應(yīng)力也將維持穩(wěn)定。

在應(yīng)用上述所提的方法后，可分別完成對單根和整束的預(yù)應(yīng)力檢測工作，所得的錨下有效預(yù)應(yīng)力檢測結(jié)果可靠性較高，具有無損、高效、準(zhǔn)確的特點(diǎn)，期間可省去應(yīng)力傳感器等裝置，限制性因素較少，可根據(jù)需求靈活應(yīng)用檢測技術(shù)。根據(jù)既有經(jīng)驗(yàn)，檢測精度可達(dá)到1.5%FS，達(dá)到業(yè)內(nèi)主流水平。

3 檢測設(shè)定

3.1 拉力精度標(biāo)定

測試儀檢測結(jié)果的可靠性與拉力精度標(biāo)定具有直接關(guān)聯(lián)，需做好此方面的工作［3］。測試儀集一體化系統(tǒng)與千斤頂系統(tǒng)于一體，其中一體化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，內(nèi)含豐富的零部件，合理的拉力精度標(biāo)定方式是提高系統(tǒng)運(yùn)行水平的關(guān)鍵途徑。通過與計(jì)算機(jī)的互聯(lián)，能夠提高人機(jī)交互水平，呈現(xiàn)出系統(tǒng)的精度校正系數(shù)，供工作人員分析。對于千斤頂系統(tǒng)，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(xù)運(yùn)行期間出現(xiàn)大幅度磨損的情況，則需重新標(biāo)定。

3.2 檢測精度標(biāo)定

根據(jù)彈性效應(yīng)和最小應(yīng)力跟蹤原理可知，在保證拉力精度達(dá)標(biāo)的條件下，所得檢測結(jié)果的精度也能滿足要求。在檢測精度標(biāo)定工作中，需利用測試儀檢測每根索的預(yù)應(yīng)力，按照逐一累加的方式求得整束預(yù)應(yīng)力，將實(shí)測值與傳感器數(shù)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(fù)精度，期間能夠及時分析錨下有效預(yù)應(yīng)力的實(shí)際情況。

3.3 檢測評定標(biāo)準(zhǔn)

張拉錨固完成后，需檢測錨下有效預(yù)應(yīng)力，根據(jù)要求，該值與設(shè)計(jì)張拉控制應(yīng)力的誤差不宜超過±5%。同一斷面中，各束有效預(yù)應(yīng)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(biāo)控制標(biāo)準(zhǔn)為不超過±5%。

按如下方法展開計(jì)算與分析：

（1）同束不均勻度：該指標(biāo)可用于反映各孔梳編穿束的質(zhì)量，該值越高，意味著質(zhì)量越差。具體計(jì)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(shí)測值。

評價標(biāo)準(zhǔn)：不均勻度≤5%為優(yōu)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(biāo)可用于反映張拉的重復(fù)精度，該值越高，意味著張拉精度越低。

具體計(jì)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(biāo)準(zhǔn)：不均勻度≤1%為優(yōu)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(jì)算，確定兩項(xiàng)指標(biāo)的具體值，再結(jié)合張拉力大小，經(jīng)計(jì)算后求得綜合分值，根據(jù)所得結(jié)果作出判斷。

具體標(biāo)準(zhǔn)為：90 分以上為優(yōu)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(jié)果分析

某大橋預(yù)制箱梁150 片，為確保預(yù)制箱梁質(zhì)量，取40 片預(yù)制箱梁采用錨下預(yù)應(yīng)力檢測技術(shù)展開檢測，檢測期間及時采集數(shù)據(jù)并匯總，所得結(jié)果如下表1 所示：

表1 錨下有效預(yù)應(yīng)力檢測結(jié)果

共檢測760 孔，經(jīng)過檢測、數(shù)據(jù)采集與計(jì)算分析后，確定有效預(yù)應(yīng)力同束不均勻度的結(jié)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(jīng)過檢測、數(shù)據(jù)采集與計(jì)算分析后，確定有效預(yù)應(yīng)力同斷面不均勻度的結(jié)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(jié)束語

綜上所述，同束不均勻度是評價疏編穿束質(zhì)量的關(guān)鍵指標(biāo)，隨著該值的增加，意味著疏編穿束質(zhì)量越差；同斷面不均勻度則是評價張拉重復(fù)精度的關(guān)鍵指標(biāo)，隨著該值的增加，意味著張拉重復(fù)精度越低；在兩項(xiàng)指標(biāo)計(jì)算結(jié)果的基礎(chǔ)上，綜合考慮張拉力值，由此確定綜合評分，按標(biāo)準(zhǔn)作出評價，共劃分為優(yōu)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(yù)應(yīng)力的檢測、計(jì)算及對比后可知，各自的錨下預(yù)應(yīng)力均滿足要求，施工質(zhì)量良好。